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Type: TESE
Title: Uso da espectroscopia por impedância para a medição da fração volumétrica de água em emulsões de água e óleo : The use of impedance spectroscopy for the water concentration measurement in water and oil emulsions
Title Alternative: The use of impedance spectroscopy for the water concentration measurement in water and oil emulsions
Author: Casari, Matheus Puttinati, 1989-
Advisor: Mastelari, Niederauer, 1961-
Abstract: Resumo: A concentração volumétrica de água na produção de óleo cru é um parâmetro constantemente monitorado para acompanhar as sempre inconstantes propriedades do reservatório assim com para razões de otimização; resumindo, o que é importante é o volume de óleo na produção. A medição da concentração volumétrica de água é geralmente feita em bancada (colhendo uma amostra da produção e analisando-a em um laboratório) ou por sensores que monitoram a concentração em tempo real. Uma das técnicas utilizadas para a medição online da concentração de água é a espectroscopia por impedância. De fato, propriedades dielétricas e condutivas formam a impedância elétrica da solução. Na presente análise foram considerados os dois tipos básicos de emulsão: água em óleo (A/O) e óleo em água (O/A). O objetivo deste trabalho foi comparar a concentração de água medida com a predição do modelo matemático baseado nas medições das propriedades dielétricas e condutivas da solução. As emulsões de água e óleo foram sintetizadas em condições de laboratório. A concentração de água variou entre 13,1% à 41,1% em volume para as emulsões A/O e de 50% à 60% em volume para as emulsões O/A à temperaturas de 25°C à 62°C e salinidade da água de 0 (água deionizada), 1Kg/m³ e 10Kg/m³ de NaCl. A constante dielétrica e condutividade das emulsões foram medidas em um sensor composto por dois cilindros concêntricos cuja área dos eletrodos é bem maior que a distância entre eles. Essa geometria favorece os efeitos polarização e é apropriada para materiais dielétricos como as emulsões A/O, além de aumentar o erro de medição em soluções condutivas. Para melhores resultados com as emulsões O/A foi utilizado em sensor de placas paralelas com uma distância entre eletrodos bem maior que a sua área o que favorece os efeitos de transporte de carga. Os dados foram medidos por uma Ponte RLC de precisão Agilent E4980A em uma faixa de frequência de 20Hz à 1MHz. Os dados obtidos nos testes foram proporcionais à concentração de água na solução e seguiram o modelo matemático de Maxwell com um erro máximo de 4%. Os resultados também mostraram que a constante dielétrica não sofre influência significativa da temperatura e salinidade da água, assim como a medida do volume de água. Já para as emulsões O/A os testes mostraram grande influência da temperatura e salinidade da água nas medições, onde o conhecimento prévio destas condições é imprescindível ao método

Abstract: The volumetric concentration of water in crude oil production is a parameter constantly monitored to access the ever changing reservoir properties as well as for economical purposes; after all what is needed is the net oil production. The measurement of water concentration is usually done in over-the-bench (sampling the crude stream and screening in a chemistry lab) or by online instruments which continuously monitor the concentration. One of the techniques for online assessment of water concentration is the impedance spectroscopy. In fact, the dielectric and conductive property of the liquid phase is proportional to the electrical impedance. In the present analysis it was considered the two basic types of emulsions: the water in oil (W/O) and the oil in water (O/W). The objective of this work was to compare the measured water concentration against model's prediction based on the measured dielectric and conductive properties of the emulsions. The water and oil emulsions were synthesized in laboratory conditions. The water concentration range was 13.1% to 41.1% (v/v) for W/O emulsions and 50% to 60% (v/v) for O/W emulsions at temperatures of 25oC to 62oC and water salinity of 0 (de-ionized water), 1Kg/m³ and 10Kg/m³ of NaCl. The emulsion dielectric constant and conductivity were measured in a sensor made by two concentric cylinders whose electrodes area is much bigger than the distance between them. This geometry favors the polarization effects and is appropriate for dielectric solution as A/O emulsions. For better results for the O/A emulsion it was used a parallel electrode sensor where the distance between the electrodes is much bigger than the electrodes area which favors the charge transport effects. The data were measured by the Precision LCR Meter Agilent E4980A in a frequency range of 20Hz to 1MHz. The experimental data was found proportional to the volumetric concentration and follows Maxwell correlation within 4%. The experimental tests also disclosed that the dielectric constant, or the volumetric concentration, were almost insensitive to the changes in temperature and in salinity and so the water concentration of W/O emulsions. For O/W emulsions the tests showed a great influence of the temperature and salinity on the conductivity measurements. So, for O/W emulsions the temperature and water salinity must be considered
Subject: Emulsão de oleo em agua
Modelos matemáticos
Espectroscopia de impedância
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2014
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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