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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Biopolymer for EOR : fluid design, micromodels and core flooding approach = Biopolímero para EOR : projeto de fluido, micromodelos e teste de deslocamento
Title Alternative: Biopolímero para EOR : projeto de fluido, micromodelos e teste de deslocamento
Author: Rueda, Edgar Javier Rueda, 1991-
Advisor: Moreno, Rosângela Barros Zanoni Lopes, 1966-
Abstract: Resumo: A injeção de polímero faz parte dos métodos terciários utilizados para melhorar a recuperação de óleo quando a injeção convencional de água não é eficiente. A adição de polímero em baixa concentração pode atrasar a irrupção do fluido injetado e melhorar as eficiências de varredura e deslocamento. O uso de biopolímeros é uma alternativa ambientalmente sustentável para aproveitar as propriedades das soluções poliméricas usando aditivos biodegradáveis. Entretanto, a combinação de métodos químicos de EOR com nanotecnologia tem recebido muita atenção devido às vantagens das nanopartículas na redução de tensão interfacial e ângulo de contato, cujos efeitos podem contribuir para a mobilização de óleo residual. Este estudo experimental avalia um fluxo de trabalho para projetar um fluido de biopolímero para processos de recuperação avançada de óleo (EOR), desde a caracterização do fluido até os testes de deslocamento, usando meios porosos molhados à água. Três critérios foram aplicados para avaliar os biopolímeros utilizados neste estudo. Inicialmente, os fluidos foram testados em função do desempenho fluido-fluido e fluido-sólido. Na segunda parte (abordagem de microfluidica), os fluidos foram avaliados em três cenários combinando a inclusão de polímeros diferentes e nanopartículas de sílica na solução a ser injetada. Na última etapa da metodologia, o fluido com melhor desempenho foi avaliado em um teste de deslocamento. A caracterização dos fluidos mostrou que o conteúdo do biopolímero não afetou a capacidade das nanopartículas de reduzir a tensão interfacial e tornar a superfície mais molhada à agua. Além disso, os biopolímeros reduziram a agregação de nanopartículas nas soluções. A viscosidade das soluções não foi afetada pela interação dos biopolímeros com as nanopartículas de sílica. O teste de micromodelo realizado com a solução de Xantana com nanopartículas mostrou porções de óleo isoladas com dimensões menores e recuperação final de óleo maior em comparação com os experimentos realizados com goma Xantana, Escleroglucana, Salmoura e Nanofluidos. Finalmente, um teste de deslocamento em amostra de rocha foi realizado para avaliar a injeção de solução de goma Xantana para a recuperação de petróleo. Como resultado, a produção de petróleo foi levemente antecipada, mas o atraso na irrupção da água não foi evidente. Ao final de ambos processos, a solução polimérica aumentou o fator de recuperação de óleo no máximo em 9.4% em comparação com aquele obtido por injeção convencional de água. O fluxo de trabalho proposto neste estudo integra testes estáticos e de deslocamento dinâmico com vistas ao projeto de um fluido de biopolímero para processos EOR, usando nanopartículas como um elemento adicional para melhorar o desempenho dos fluidos de injeção. A inclusão da abordagem de microfluidica, como um passo intermediário entre a caracterização de fluidos e as análises por meio de testes de deslocamento, possibilita acelerar o entendimento das interações fluido-fluido e fluido-rocha sob condições dinâmicas. Deste modo, tempo e recursos em avaliações na escala de laboratório podem ser otimizados. Além disso, este estudo forneceu novas ideias sobre a injeção de polímeros assistida por nanopartículas para melhorar a eficiência da varredura e o fator de recuperação como uma alternativa ambientalmente sustentável

Abstract: The polymer injection is part of the tertiary methods used to enhance the oil recovery when the conventional water flooding is not efficient. The addition of polymer in low concentration can delay the breakthrough of the injected phase and improve the sweep and displacement efficiencies. The use of a biopolymer is an environmentally friendly alternative to take advantage of the properties of the polymeric solutions using biodegradable additives. On the other hand, the combination of chemical EOR methods with nanotechnology has received lots of attention due to the advantages of the nanoparticles in the reductions of the interfacial tension and contact angle, which can contribute to residual oil mobilization. This experimental study evaluates a workflow to design a biopolymer fluid for enhanced oil recovery (EOR) processes, from fluid characterization to core flooding tests, using water-wet porous media. Three criteria were applied to evaluate the biopolymers used in this study. In the first part, the fluids were tested in terms of fluid-fluid and fluid-solid performance. In the second part (microfluidic approach), the fluids were evaluated in three scenarios, combining the inclusion of different polymer and silica nanoparticles in the solution to be injected. In the last step of the methodology, the solution with the best performance was evaluated in a core flooding test. The fluids characterization showed that biopolymer's content did not affect the ability of the nanoparticles to reduce the interfacial tension and make the surface more water-wet. Additionally, the biopolymers reduced the aggregation of nanoparticles in the solution. Also, the viscosity of the solutions was not affected by the interaction of the biopolymers with the silica nanoparticles. The micromodel test performed with the nanoparticles-assisted Xanthan showed the smallest oil clusters and the highest ultimate oil recovery compared to the Xanthan Gum, Scleroglucan, brine, and nanofluid floodings. Finally, a core flooding test was run to evaluate Xanthan Gum flooding on oil recovery. As a result, the oil production was slightly anticipated, but water breakthrough delay was not evident. At the end of both processes, the polymeric solution increases the ultimate oil recovery factor by 9.4% when compared to conventional water injection. The workflow proposed in this study integrates static and dynamic flooding tests to design a biopolymer fluid for the EOR, using the nanoparticles as an additive to improve the performance of the fluids. The inclusion of the micromodels approach, as an intermediate step between fluid characterization and core flooding analysis, allows accelerating the understanding of the fluid-fluid and fluid-rock interactions under dynamic conditions. This way, time and resources at laboratory-scale evaluations can be optimized. Additionally, this study provided new insights into the nanoparticle-assisted polymer flooding to improve the sweep efficiency and recovery factor as an environmentally friendly alternative
Subject: Recuperação avançada de petróleo
Biopolímeros
Nanopartículas
Microfluídica
Meios porosos
Tomografia computadorizada
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: RUEDA, Edgar Javier Rueda. Biopolymer for EOR : fluid design, micromodels and core flooding approach = Biopolímero para EOR : projeto de fluido, micromodelos e teste de deslocamento . 2020. 1 recurso online ( 145 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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