Avaliação experimental do reinício de escoamento de solução aquosa de Laponita® RD

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Duarte Junior, Roque Martins
• Orientador(a): Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro
• Banca de defesa: Franco, Admilson Teixeira , Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro , Andrade, Diogo Elias da Vinha , Naccache, Monica Feijo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Engenharia do petróleo; Indústria petrolífera; Petróleo - Transporte; Nanocompósitos (Materiais); Materiais compostos; Fluidos não-newtonianos; Viscosidade; Petroleum engineering; Petroleum, Industry and trade; Petroleum - Transportation; Nanocomposites (Materials); Composite materials; Non-Newtonian fluids; Viscosity
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5025

Durante a produção offshore, os reservatórios de petróleo podem alcançar até 7.000 metros de profundidade em relação à superfície do mar. A pressão e a temperatura do petróleo nessas condições podem atingir valores de 100 MPa e 150 °C, respectivamente, enquanto o leito marinho encontra-se a aproximadamente a 4 °C. Durante a produção e o transporte de petróleo até a costa, que ocorre através de oleodutos, o petróleo fica sujeito a altos gradientes de temperatura. A diferença de temperatura causa o resfriamento do óleo, provocando a cristalização dos cristais de parafina, o que pode acarretar na gelificação do óleo na tubulação. O óleo gelificado apresenta comportamento não newtoniano como viscoplasticidade, elasticidade, dependência temporal e do histórico de cisalhamento. Para reiniciar o escoamento do material gelificado é necessário impor pressões superiores às presões utilizadas na produção, e se forem muito elevadas podem danificar as tubulações e causar problemas econômicos e ambientais. Compreender a influência das variáveis reológicas durante o reinício é tarefa difícil devido a complexidade do petróleo. Portanto com o objetivo de investigar experimentalmente a influência da dependência temporal (tixotropia) sobre o fenômeno de reinício de escoamento foi utilizado um material tixotrópico, que consiste numa solução aquosa de Laponita® RD com concentração de 2% em massa. Para avaliar o comportamento do material foram realizados os ensaios de curva de escoamento, patamares com imposição de vazão e pressão, reinício de escoamento com imposição de vazão, com aplicação de diferentes tempos de repouso e de visualização. Os ensaios foram realizados na unidade experimental composta por uma longa tubulação helicoidal (serpentina), inserida numa câmara térmica isolada. Por meio da curva de escoamento foi possível caracterizar o comportamento reológico de fluido viscoplástico no regime permanente. No teste de patamares de vazão foi confirmado a dependência no histórico de cisalhamento do material. Posteriormente, no reinício com imposição de vazão com diferentes tempos de repouso foi demonstrado que o aumento do tempo de repouso atrasa o reinício e aumenta os picos de pressões atingidos. Nos ensaios de reinício com imposição de vazão com visualização e patamares com imposiçao de pressão foi verificado que a mínima tensão que o material escoa é próxima à tensão limite de escoamento (TLE) obtida através da curva de escoamento. Por fim, foi constatado que o aumento do tempo de repouso e do envelhecimento da Laponita® induziu o surgimento de quebras parciais da estrutura gelificada durante o teste de reinício de escoamento.