Efeito da diluição da água do mar e alteração iônica nas interfaces água-óleo-calcita
Victor Augusto Lício Garcia Vilela
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP V711e
[Effect of seawater dilution and ionic change on water-oil-calcite interfaces]
Campinas, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (109 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Edvaldo Sabadini
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Química
Resumo: Este trabalho envolve a investigação das interações relacionadas a recuperação avançada de petróleo, a partir de um sistema trifásico: fluido-fluido, calcita-fluido e fluido-calcita-fluido, sob condições de salmouras de baixa salinidade e modificação iônica em meio oleoso (petróleo). Para...
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Resumo: Este trabalho envolve a investigação das interações relacionadas a recuperação avançada de petróleo, a partir de um sistema trifásico: fluido-fluido, calcita-fluido e fluido-calcita-fluido, sob condições de salmouras de baixa salinidade e modificação iônica em meio oleoso (petróleo). Para isso, foram obtidas imagens em função do tempo de gotas aquosas (sob condições de baixa salinidade – diluições da água do mar) depositadas em cristais de calcita (CaCO3) que estavam imersos em fase oleosa. Alterando a concentração iônica da fase aquosa, observou-se uma grande variação na forma das gotas ao longo do tempo. Este efeito está associado principalmente à diminuição da tensão de interface líquido-líquido, causada pela absorção de moléculas com natureza tensoativa do óleo. Curiosamente, a velocidade de adsorção aumenta conforme a força iônica da fase aquosa é acrescida. Isto também foi evidenciado nos experimentos com água deionizada, porém com uma dinâmica bem mais lenta, pois inicialmente necessitava de migrações de íons cálcio da calcita para a fase aquosa. A principal explicação envolvida nos fenômenos observados, está na adsorção de íons da fase aquosa que, juntamente com tensoativos naturais da fase oleosa, diminuem a tensão interfacial água-óleo. Em sistemas com alta força iônica, a velocidade de queda da tensão interfacial é mais alta, fazendo com que a fase aquosa permaneça menos tempo em contato com a fase sólida. Já para sistemas com baixa força iônica (diluições), a velocidade de queda da tensão interfacial é mais baixa, fazendo com que a fase aquosa permaneça mais tempo em contato com a fase sólida. Tais fenômenos auxiliam a compreender alguns pontos por trás dos mecanismos envolvidos em recuperação avançada de petróleo, contido em reservatórios carbonáticos, utilizando água de baixa salinidade. Por fim, para experimentos envolvendo a modificação iônica na fase aquosa, utilizou-se a adição de cobre (II) na composição da salmoura, que interage com a superfície da calcita e leva formação de um novo mineral, a atacamita. A nova estrutura formada na interface sólido-líquida traz uma nova interação que muda a molhabilidade do sistema, fazendo com que a superfície do cristal seja mais molhável à fase aquosa, se comparada com a fase oleosa. Tal fenômeno auxilia na compreensão do mecanismo envolvido na recuperação avançada de petróleo utilizando água do mar contendo pequenas concentrações de cobre (II), uma vez que a nova superfície se torna mais hidrofílica/lipofóbica, facilitando o desprendimento do petróleo, removendo-o
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Abstract: This work involves the investigation of interactions related to advanced oil recovery, from a three-phase system: fluid-fluid, calcite-fluid and fluid-calcite-fluid, under conditions of low salinity brines and ionic modification in an oily medium (petroleum). To this end, images were...
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Abstract: This work involves the investigation of interactions related to advanced oil recovery, from a three-phase system: fluid-fluid, calcite-fluid and fluid-calcite-fluid, under conditions of low salinity brines and ionic modification in an oily medium (petroleum). To this end, images were obtained as a function of time of aqueous drops (under low salinity conditions – seawater dilutions) deposited on calcite crystals (CaCO3) that were immersed in an oil phase. By changing the ionic concentration of the aqueous phase, a large variation in the shape of the drops over time was observed. This effect is mainly associated with the decrease in liquid-liquid interface tension, caused by the absorption of molecules with a surfactant nature from the oil. Interestingly, the adsorption rate increases as the ionic strength of the aqueous phase increases. This was also evidenced in experiments with deionized water, but with a much slower dynamic, as it initially required migration of calcium ions from the calcite to the aqueous phase. The main explanation involved in the observed phenomena is the adsorption of ions from the aqueous phase which, together with natural surfactants from the oil phase, reduce the water-oil interfacial tension. In systems with high ionic strength, the rate of drop in interfacial tension is higher, causing the aqueous phase to remain in contact with the solid phase for less time. For systems with low ionic strength (dilutions), the rate of drop in interfacial tension is slower, causing the aqueous phase to remain in contact with the solid phase for longer. Such phenomena help to understand some points behind the mechanisms involved in advanced oil recovery, contained in carbonate reservoirs, using low salinity water. Finally, for experiments involving ionic modification in the aqueous phase, the addition of copper (II) was used in the brine composition, which interacts with the calcite surface and leads to the formation of a new mineral, atacamite. The new structure formed at the solid-liquid interface brings a new interaction that changes the wettability of the system, making the crystal surface more wettable to the aqueous phase, compared to the oil phase. This phenomenon helps to understand the mechanism involved in advanced oil recovery using seawater containing small concentrations of copper (II), since the new surface becomes more hydrophilic/lipophobic, facilitating the detachment of the oil, removing it
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Efeito da diluição da água do mar e alteração iônica nas interfaces água-óleo-calcita
Victor Augusto Lício Garcia Vilela
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