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Type: TESE DIGITAL
Title: Thermodynamic and transport properties of methane and carbon dioxide : a molecular simulation study = Propriedades termodinâmicas e de transporte de metano e dióxido de carbono: um estudo por simulação molecular
Title Alternative: Propriedades termodinâmicas e de transporte de metano e dióxido de carbono : um estudo por simulação molecular
Author: Aimoli, Cassiano Gomes, 1983-
Advisor: Abreu, Charlles Rubber de Almeida, 1976-
Abstract: Resumo: Os combustíveis fósseis representam a maior fatia das fontes energéticas utilizadas mundialmente e o crescimento da demanda desses combustíveis impulsiona a necessidade de atividades exploratórias e o crescimento da produção de óleo e gás. Nesse cenário, as descobertas de grandes acumulações de hidrocarbonetos na área do pré-sal, localizada fora da costa sudeste brasileira, abriram novas fronteiras com o potencial de colocar o país entre os maiores detentores de reservas de óleo e gás do mundo. Entretanto, a produção nessa área requer a superação de desafios tecnológicos, como as grandes profundidades, a distância da costa e a extensa presença de dióxido de carbono (CO2) como contaminante. De maneira a reduzir a emissão atmosférica de CO2, a produção de óleo e gás na área do pré-sal requer a separação e injeção de altos volumes desse contaminante de volta ao reservatório, promovendo também a recuperação melhorada de petróleo. Dessa forma, o conhecimento completo das propriedades termofísicas dos fluidos, frequentemente em condições extremas de temperatura e pressão, é fundamental para assegurar operações eficientes e seguras. Este trabalho apresenta uma investigação abrangente das propriedades termofísicas de dióxido de carbono, metano, e suas misturas binárias através do uso de simulações moleculares. Modelagem molecular teórica, juntamente com cálculos estatísticos eficientes, foram empregados na estimativa de propriedades termodinâmicas, de transporte, e de coexistência de fases, em amplas faixas de temperatura, pressão e composição. Estimativas de propriedades através de simulações moleculares foram atingidas com alta exatidão, mesmo considerando faixas estendidas de condições onde dados experimentais não estão disponíveis. As estimativas obtidas com simulações moleculares foram utilizadas ainda na validação de extrapolações de modelos empíricos, avaliados fora de suas faixas normais de validade. Em geral, simulação molecular pode ser considerada uma ferramenta confiável e exata para a solução de problemas da indústria. A aplicação de simulação molecular como uma ferramenta de engenharia de uso diário é limitada pelos recursos computacionais disponíveis atualmente, sendo esperados o aumento na disponibilidade e a queda do preço desses recursos com o tempo

Abstract: As fossil fuels continue to represent by far the largest share of energy sources used globally, their increasing demand drives the need for exploration activities and the growing action of oil and gas production. In this scenario, the discoveries of large hydrocarbon accumulations in the pre-salt area, located offshore from southern Brazil, have opened a new frontier with the potential to put Brazil among the countries with the largest reserves of oil and gas in the world. However, production in this area requires new technological developments to outpace challenges such as the large water depths, the great distances from the coast and the extensive presence of carbon dioxide (CO2) as a contaminant. In order to reduce the atmospheric emissions of CO2, the oil and gas production in the pre-salt area requires the separation and injection of high volumes of this contaminant back to the reservoir, for both enhanced oil recovery and mitigation purposes. Therefore, thorough knowledge of the thermophysical properties of fluids, often at extreme conditions of temperature and pressure, is key to ensure efficient and safe operations. This work presents a comprehensive investigation of thermophysical properties of carbon dioxide, methane, and their binary mixtures through the use of molecular simulations. Theoretical molecular modeling, along with statistical-efficient calculation methods were employed to estimate thermodynamic, transport, and phase coexistence properties, in a vast range of temperature, pressure and composition conditions. Highly accurate property predictions were attained with molecular simulations, and estimates were extended to ranges were no reference data is currently available. The physically meaningful estimates from molecular simulations were also utilized to validate extrapolations of empirical models, outside their normal range of validity. Molecular simulation has proven to be a reliable and accurate tool to help resolve common problems in the industry. Its application as a daily engineering tool is limited by the computational resources currently available, which are expected to only increase and become cheaper with time
Subject: Pré-sal
Dioxido de carbono
Metano
Propriedades termofísicas
Simulação molecular
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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