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Type: TESE DIGITAL
Title: Influência da viscosidade da fase contínua e da energia de agitação nas características das emulsões do tipo água em óleo
Title Alternative: Influence of the continuous phase viscosity and agitation energy in the characteristics of emulsions of water-in-oil
Author: Schmitt, Michele, 1989-
Advisor: Bannwart, Antonio Carlos, 1955-
Abstract: Resumo: Emulsões do tipo água em óleo são comuns durante o processo de produção de petróleo. Este tipo de emulsão pode causar problemas operacionais devido a sua alta estabilidade, viscosidade maior do que a do óleo cru e a capacidade de alterar o comportamento reológico do fluido. A alta estabilidade desses sistemas é garantida pela presença de agentes emulsificantes naturais no óleo cru, que se concentram na interface da gota formando um filme interfacial rígido ou viscoelástico, reduzindo a tensão interfacial e a taxa de coalescência das gotas. A energia imposta na mistura das fases e a viscosidade da fase contínua podem afetar as características das emulsões, como tamanho médio, distribuição de tamanho de gota (DTG) e comportamento reológico. O conhecimento dessas características é importante para fornecer informações que auxiliam na escolha da estratégia de produção e armazenamento, reduzindo custos finais do processo. Assim, o objetivo deste estudo foi compreender como a viscosidade da fase contínua e o cisalhamento afetam o tamanho médio, a DTG e o comportamento reológico de emulsões do tipo água em óleo. Para tal, foram utilizados três óleos (dois óleos minerais de diferentes viscosidades e uma amostra de petróleo), duas velocidades de agitação e diferentes frações de água. Os resultados obtidos foram comparados a fim de verificar a influência da DTG no comportamento reológico das emulsões. Além disso, também foi estudada a relação entre tempo de envelhecimento (aging time) e as características dos óleos, além de sua relação com a constituição e estruturação do filme interfacial por surfactantes presentes na fase óleo. A velocidade de dispersão não apresentou efeitos significativos sobre as características das emulsões estudadas. No entanto, a viscosidade da fase óleo afetou o tamanho médio de gotas nas emulsões preparadas com óleo mineral, apresentando uma relação inversamente proporcional. Todas as emulsões com óleo mineral apresentaram um comportamento Newtoniano em baixas frações de água enquanto em altas frações apresentaram comportamento reológico dependente do óleo utilizado. Já emulsões com petróleo apresentaram um comportamento pseudoplástico em qualquer fração de água estudada. O tamanho médio de gotas apresentou um efeito significativo sobre a viscosidade de algumas das emulsões estudadas. Além disso, o tempo de contato entre as fases mostrou ter grande influência nas características das emulsões. No caso das emulsões com óleo mineral, essas alterações ao longo do tempo são devidas a energia de cisalhamento utilizada no processo de emulsificação, que resultou em aglomerados de gotas no instante 0 hora. Com o passar do tempo, os aglomerados sofreram um lento processo de separação. Já para as emulsões com petróleo, juntamente com a perda do efeito da energia de agitação, é possível que os surfactantes naturais tenham migrado e se reorganizado na interface, resultando na desagregação dos aglomerados de gotas formados após o processo de dispersão

Abstract: Water-in-oil emulsions are systems of common occurrence during oil production. This type of emulsion can cause operational problems due to the high stability, higher viscosity than that of crude oil and the ability to change the rheological behavior of the fluid. The high stability is caused by emulsifying agents of natural occurrence in crude oils which concentrate at interfaces to form a rigid or viscoelastic interfacial film, reducing the interfacial tension and the coalescence rate of droplets. The energy applied to mixture the phases and the viscosity of the continuous phase can affect the emulsion properties such as mean size, droplet size distribution (DSD) and rheological behavior. The knowledge of these characteristics is important to help in selecting the production and storage strategy, reducing costs. The objective of this study was to understand how the viscosity of the continuous phase and the mixture shear affect the mean size, DSD and the rheological behavior of water-in-oil emulsions. Thus, it were used three oils (two mineral of different viscosities and one crude oil), two agitation speed and different water cuts. All results were compared to verify the influence of DSD on the rheological behavior of the emulsions. It was also studied the aging time effect on the studied characteristics and its relationship to the constitution and structure of the interfacial film by surfactants added to the oil phase. The dispersion rate had no significant effect on the characteristics of the studied emulsions. The viscosity of the oil phase affected the mean droplet size of emulsions prepared with mineral oil in an inverse relationship. Emulsions with mineral oil showed a Newtonian behavior at lower water cuts but at higher ones the rheological behavior depends on the oil used. The emulsions with crude oil were pseudoplastic at all water cut values studied. The mean droplet size presented a significant effect on the viscosity of some studied emulsions. The contact time of the emulsion phases influenced strongly the emulsion characteristics. In the case of emulsions with mineral oil, the changes over time are due to shear energy used in the emulsification process, which resulted in agglomerates drops at time 0 hour. Over time, the agglomerates have suffered a slow separation process. As for the emulsions with oil, with loss of the effect of stirring energy, it is possible that natural surfactants have migrated and rearranged at the interface, resulting in disaggregating the agglomerates drops formed after the dispersion process
Subject: Engenharia do petróleo
Petroleo - Transporte
Óleo pesado
Emulsões
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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