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Dissertações |
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DANIEL SOARES DA SILVA
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ANÁLISE PARAMÉTRICA DA INJEÇÃO DE VAPOR E SOLVENTE COM POÇOS HORIZONTAIS EM ÓLEOS DE DIFERENTES VISCOSIDADES
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Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
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MEMBROS DA BANCA :
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ELTHON JOHN RODRIGUES DE MEDEIROS
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JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
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TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
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Data: 05/02/2019
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A grande existência de reservatórios contendo óleo pesado é uma realidade no Brasil e no mundo. Os reservatórios de óleos pesados apresentam dificuldades de produção, que estão associadas principalmente a alta viscosidade do óleo presente, fazendo com que se tenha uma baixa produtividade através de métodos de recuperações convencionais. A aplicação de métodos térmicos isolados, bem como em conjunto com métodos miscíveis, como a injeção de solvente, podem contribuir na produção já que o aumento da temperatura promove a redução da viscosidade e o solvente ajuda na miscibilidade, reduzindo a tensão interfacial entre óleo/solvente. O presente trabalho teve como objetivo aplicar o processo da injeção de vapor, inicialmente alternando-se com solvente, em um modelo de reservatório homogêneo com características principais dos reservatórios da região do Nordeste brasileiro, em três óleos com viscosidades diferentes. Foram analisados alguns parâmetros operacionais, como: vazão de injeção de vapor, vazão de injeção de solvente, distância vertical entre os poços horizontais e tempo de alternância entre o vapor e o solvente, após, foi analisado o mesmo caso fixando a maior vazão de vapor injetada e a maior de solvente de forma contínua, também foi analisada a possibilidade de se injetar solvente apenas no inicio da produção. As simulações numéricas foram realizadas através do simulador térmico STARS da CMG (Computer Modelling Group). Os resultados mostraram a importância da distância vertical entre os poços e da vazão de injeção de vapor, observou-se também que quanto maior a viscosidade do óleo, menor foi a influência da injeção alternada de solvente no tempo, mostrando que o solvente possui uma maior solubilidade com o óleo mais leve estudado
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The high existence of reservoirs containing heavy oil is a reality in Brazil and in the world. Heavy oil reservoirs have production difficulties, which are mainly associated with the high viscosity of the present oil, causing low production through conventional recovery methods. The application of thermal methods alone as well as in conjunction with miscible methods such as solvent injection can contribute to the production since the increase in temperature promotes the viscosity reduction and solvent helps in the miscibility by reducing the interfacial tension between oil and solvent. This study had as objective to apply the steam injection process, initially alternating with solvent, in a homogeneous reservoir model with main characteristics of the reservoirs of the Brazilian Northeast region, in three oils with different viscosities. Some operational parameters were analyzed, such as: steam injection flow, solvent injection flow, vertical distance between the horizontal wells and time of alternation between steam and solvent, after, it was analyzed the same case, fixing the highest injected steam flow and the highest solvent injection flow in the continuous mode, the possibility of injecting solvent only at the start of production was also analyzed. Numerical simulations were performed using the STARS thermal simulator from CMG (Computer Modelling Group). The results showed the importance of the vertical distance between the wells and the steam injection flow, it was also observed that the higher the viscosity of the oil, the lower the influence of the alternating solvent injection in time, showing that the solvent has a higher solubility with the lighter oil that was studied.
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ANDRÉ GALVÃO DE ARAÚJO
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DESENVOLVIMENTO DE UM SUPERVISOR INTELIGENTE APLICADO AO PROCESSO DE INJEÇÃO DE ÁGUA EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO OFFSHORE
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Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
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MEMBROS DA BANCA :
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FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
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ANDRE LAURINDO MAITELLI
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OSCAR GABRIEL FILHO
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Data: 15/02/2019
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No presente trabalho, realizou-se uma revisão bibliográfica acerca dos temas que envolvem tanto a engenharia de petróleo quanto a de automação. O processo de injeção de água como método de recuperação em reservatórios de petróleo foi o foco no que diz respeito à engenharia de petróleo e o controle inteligente baseado na lógica fuzzy no que se refere à automação. De acordo com os temas chaves abordados, foi possível expor como se dá o processo de injeção de água na plataforma de produção de petróleo da Petrobras P-62 e como é realizado o seu controle regulatório atual, levantando algumas situações problemáticas. Diante disto, este trabalho tem como objetivo a proposta de um controlador fuzzy que terá como saída um ganho dinâmico para o set point do controle PID de uma válvula, que regula a vazão de água a ser ofertada para o header de distribuição, linha que distribui água para todos os poços injetores. O planejamento é que a implementação seja realizada através do software já homologado pela Petrobras, chamado MPA (Módulos de Procedimentos Automatizados), e que sejam simulados diversos cenários para que seja observada a eficiência do controlador.
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In the present work, a bibliographic review was carried out on the topics that involve both petroleum engineering and automation. The process of water injection as a method of recovery in oil reservoirs was the focus about petroleum engineering and intelligent control based on fuzzy logic when it comes to automation. According to the key themes discussed, it was possible to explain how the water injection process takes place in the Petrobras P-62 oil production platform and how its current regulatory control is performed, raising some problematic situations. According to this, this work propose a fuzzy controller that will have as output a dynamic gain for the PID control set point of a valve, which regulates the water flow to be offered to the distribution header, that distributes water for all injector wells. The planning is build up the system with the software already homologated by Petrobras, called MPA (Automated Procedures Modules), and simulate several scenarios in order to observe the efficiency of the controller.
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VICTOR MOREIRA ARAÚJO
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Avaliação de diferentes métodos para determinação de parâmetros reológicos em pastas de cimento para poços HPHT
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Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
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MEMBROS DA BANCA :
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ALFREDO ISMAEL CURBELO GARNICA
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BRUNO LEONARDO DE SENA COSTA
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JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
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PAULO HENRIQUE SILVA SANTOS MOREIRA
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Data: 18/02/2019
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A temperatura é um fator importante para a determinação das propriedades reológicas de uma pasta de cimento. O American Petroleum Institute (API) recomenda em sua norma RP 10B-2 que os parâmetros reológicos das pastas de cimento, em condições de Bottom Hole Circulation Temperature (BHCT) maior que 190 °F, sejam determinados em duas etapas: (i) condicionamento da pasta em condições BHCT usando um consistômetro pressurizado e (ii) resfriamento a 190 ° F e despressurização a condições atmosféricas para que um viscosímetro atmosférico possa ser utilizado. Nesse trabalho foram realizados testes de reologia de uma pasta de cimento HPHT (High Pressure High Temperature) em um viscosímetro pressurizado, que permite a realização de ensaios integralmente nas condições BHCT. Com isso, não houve necessidade de resfriamento, despressurização e transferência da pasta entre equipamentos. Os resultados foram comparados com o obtido com procedimento estabelecido na API RP 10B-2. Foram observadas diferenças significativas nos parâmetros reológicos medidos com cada um desses métodos. Ademais, foram realizadas simulações hidráulicas para avaliar o impacto dessas diferenças no deslocamento da pasta de cimento em uma operação de cimentação. A simulação revelou que a diferença nas propriedades reológicas obtidas com cada método tem influência no resultado da operação, considerando indicadores como a densidade equivalente de circulação (ECD) e eficiência de deslocamento da pasta.
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Temperature is an important factor for the determination of rheological properties of a cement slurry. The American Petroleum Institute (API) recommends in its RP 10B-2 standard that rheological parameters of cement slurries, at bottom hole circulation temperature (BHCT) greater than 190 °F, must be determined in two steps: (i) the slurry must be conditioned at BHCT conditions using a pressurized consistometer and (ii) cooled down to 190 °F and depressurized to atmospheric conditions so an atmospheric viscometer can be used. In this work, rheology tests of HPHT (High Pressure High Temperature) slurries were carried out on a pressurized viscometer, which allows the tests to be entirely executed at the BHCT conditions. This way, there was no need for cooling, depressurizing and transferring the slurry between equipments. The results were compared to what was obtained with the API RP 10B-2 procedures. Significantly different rheological parameters were observed between these two methods. In addition, hydraulic simulations were performed to evaluate the impact of those differences on cement slurry displacement in a cementing job. The simulation revealed that the difference between the rheological parameters obtained with each method influences the result of the operation, considering indicators such as the maximum equivalent circulation density (ECD) and slurry displacement efficiency.
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ELIARA DE MELO MEDEIROS
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DETERMINAÇÃO DO VOLUME PRODUZIDO A PARTIR CARTA DINAMOMÉTRICA DE FUNDO EM POÇOS OPERANDO POR BOMBEIO MECÂNICO
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Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRE LAURINDO MAITELLI
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CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
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FABIO SOARES DE LIMA
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MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
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Data: 25/02/2019
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Na indústria de petróleo, a automação e o controle de um poço estão ganhando destaque, visto que se aplica a diversos métodos da elevação artificial, principalmente ao Bombeio Mecânico (BM), método predominante em número de poços quando comparado a outros métodos. Diante desse contexto, para aperfeiçoar o acompanhamento de poços equipados pelo BM, que utilizam os testes de produção tradicional, e diminuir os custos com infraestrutura, recursos humanos e melhorar a acurácia para determinar a produção, desenvolveu-se uma técnica capaz de acompanhar individualmente a produção do poço. Nesse sentido, este trabalho apresenta um método de cálculo de volume bombeado a partir da área da carta dinamométricas de fundo (CDF). O método calcula a área, estabelecendo premissas como: vazamento, tubing ancorado ou não, e preenchimento da bomba. A validação desse método, como cálculo do volume produzido, foi feita pela comparação entre o volume bombeado por meio da técnica da área e o volume calculado por um Simulador de Bombeio Mecânico (SBM). A partir dos resultados, observou-se que a estratégia desenvolvida foi uma importante ferramenta quando se tratou do monitoramento e acompanhamento da produção do BM, visto que o método proporciona acompanhar o poço individualmente para possíveis intervenções, soluções de problemas, validação de resultados e detalhes da produção. Além disso, nota-se que os testes de produção convencional podem ser diminuídos ao se usar técnicas de cálculo de produção a partir das cartas dinamométricas de fundo, acompanhando a produção em tempo real, refletindo economicamente em uma redução dos custos com o teste de produção.
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In the oil industry, automation and control of a well are gaining prominence, since it is applied to several methods of artificial elevation, mainly to Sucker-rod pump (SPM), the predominant method in number of wells when compared to other methods. Given this context, in order to improve the monitoring of SPM-equipped wells using traditional production tests, and to reduce costs with infrastructure, human resources and improve the accuracy to determine production, a technique was developed that well production. In this sense, this work presents a method of calculating volume pumped from the area of the pump card. The method calculates the area, establishing premises such as: leakage, tubing anchored or not, and filling of the pump. The validation of this method, as a calculation of the volume produced, was made by comparing the volume pumped by the area technique and the volume calculated by a Sucker-rod pump Simulator. From the results, it was observed that the strategy developed was an important tool when it came to the monitoring and follow-up of SPM production, since the method provides to monitor the well individually for possible interventions, problem solving, validation of results and details of production. In addition, it can be noted that conventional production tests can be reduced by using production calculation techniques from the pump card, following production in real time, economically reflecting a reduction in costs with the production test
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HARLENE CRISTINA AMBRÓSIO GOMES SOARES
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Gerenciamento da Abertura do Choke de Injeção de Gás no Método Gas-Lift Contínuo Usando Controladores Fuzzy
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Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRE LAURINDO MAITELLI
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CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
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FABIO SOARES DE LIMA
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MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
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Data: 25/02/2019
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Quando poços surgentes não possuem mais energia suficiente para elevar os fluidos do reservatório para a superfície, são utilizados os métodos de elevação artificial. Um dos métodos é o Gas-Lift Contínuo, bastante utilizado principalmente em poços submarinos, devido a sua robustez, simplicidade e capacidade de operar a larga faixa de vazão. Esse método consiste na injeção contínua de gás em um determinado ponto da coluna de produção, fazendo com que a pressão de fluxo no fundo do poço diminua e a vazão de produção aumente. Com o intuito de manter o poço operando por Gas-Lift nas condições ótimas de operação, controladores eletrônicos têm sido utilizados para realizar ajustes em alguns parâmetros e assim otimizar a injeção de gás. Desse modo, desenvolveu-se um controlador fuzzy para gerenciar a abertura do choke de injeção de gás no método Gas-Lift Contínuo com o objetivo de aumentar a vazão de produção, tendo seu início de atuação após a operação de descarga do poço. Para validar o controle, integrou-o ao código do software TraceLift e testou-se a ferramenta com dados de campo. Assim, o controle se mostrou eficiente ao aumentar a vazão de produção e diminuir a quantidade de gás injetado.
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When flowing wells no longer have enough energy to elevate the reservoir fluids to the surface, the artificial lift methods are used. One of the methods is the Continuous Gas-Lift, widely used mainly in subsea wells, due to its robustness, simplicity and ability to operate the wide rates range. This method consists of continuous injection of gas at a certain point in the tubing, causing the flow pressure in the well bottom to decrease and the production rates increase. In order to maintain the well operating by Gas-Lift in optimum operating conditions, electronic controllers have been used to make adjustments in some parameters and optimize the gas injection. Thus, a fuzzy controller to manage the gas injection choke opening was developed in the Continuous Gas-Lift method in order to increase the production rates, having its star of operation after the discharge operation of the well. To validate the control, it integrated it into the TraceLift software code and tested the tool with field data. Thus, the control proved efficient by increasing the production flow and reducing the amount of gas injected.
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THAÍSA TRINDADE DE SOUZA
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Estudo Térmico e Termocatalítico do Óleo de Licuri (Syagrus coronata) Utilizando SBA-15 para a Obtenção de Bioenergia
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Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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AMANDA DUARTE GONDIM
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ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
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DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
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Data: 15/03/2019
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Com uma demanda cada vez maior de combustíveis líquidos, é importante a pesquisa e o desenvolvimento de alternativas que sejam amigáveis ao meio ambiente. A indústria de aviação demanda um tipo de combustível que requer propriedades específicas, em que as alternativas, como o bioquerosene de aviação, devem ser compatíveis com os motores já existentes. O bioquerosene pode ser obtido de várias maneiras, entre elas a pirólise térmica e a pirólise termocatalítica. Portanto, o trabalho tem como objetivo realizar a pirólise catalítica a partir de óleo de Licuri na presença de um catalisador mesoporoso para obtenção de bioquerosene de aviação. Diante disto, foi estudado a síntese e a caracterização do AlSBA-15, bem como a impregnação do catalisador com Níquel (Ni) em porcentagens de 1%, 5% e 10% em massa. Os catalisadores foram caracterizado por análise térmica TG/DTG, difração de raio X (DRX), Espectroscopia de Absorção de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Adsorção de Nitrogênio (BET) e Microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS). Os catalisadores apresentaram reflexões de DRX condizentes com a estrutura hexagonal P6mm do AlSBA-15, demonstrando que a peneira molecular continuou estruturada mesmo com a impregnação dos metais. As pirólises térmica e termocatalítica do óleo de licuri foram avaliadas através de análise termogravimétrica. Foi realizado o estudo cinético utilizando o modelo de OFW e KAS, em que se observa uma diminuição da energia de ativação significativa com a presença do catalisador com níquel, entre 63 a 80 KJ/mol, em comparação com a amostra de óleo puro, em média 110 KJ/mol.
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With an increasing demand for liquid fuels, it is important to research and develop environmentally friendly alternatives. The aviation industry requires a type of fuel that requires specific properties, where alternatives, such as aviation biofuel, must be compatible with existing engines. Biofuel can be synthesized in a number of ways, including thermal pyrolysis and thermo-catalytic pyrolysis. Thus, this paper aims to obtain aviation biofuel from Licuri oil by catalytic pyrolysis in the presence of a mesoporous catalyst. Therefore, the synthesis and characterization of AlSBA-15, as well as impregnation of the catalyst with Nickel (Ni) in percentages of 1%, 5% and 10% by mass were studied. The catalysts were characterized by thermal analysis TG / DTG, X-ray diffraction (XRD), Fourier-Transform Infrared Absorption Spectroscopy (FTIR), Nitrogen Adsorption (BET) and Scanning Electron Microscopy (SEM / EDS). The catalysts showed XRD reflections consistent with the hexagonal P6mm structure of the AlSBA-15, demonstrating that the molecular sieve remained structured even with the impregnation of the metals. The thermal and thermo-catalytic pyrolysis of the licuri oil were evaluated by thermogravimetric analysis. The kinetic study was performed using the OFW and KAS model, in which a significant activation energy decrease in the presence of the catalyst with nickel, between 63 and 80 KJ / mol, was observed in comparison with the pure oil sample, in average 110 KJ / mol.
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KALINE SOUZA DOS SANTOS
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SISTEMA INTELIGENTE PARA TOMADA DE DECISÃO EM UM CAMPO DE PETRÓLEO SUBMETIDO A INJEÇÃO DE ÁGUA
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Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIAO DUARTE DORIA NETO
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DANIEL LOPES MARTINS
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MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
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ROBERTO EVELIM PENHA BORGES
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WILSON DA MATA
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Data: 07/06/2019
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Para o desenvolvimento de um campo de petróleo a solução operacional é bastante complexa, devido às altas quantidades de variáveis envolvidas no processo, tais como: espaçamento entre poços, números de poços, sistema de injeção de fluidos para a recuperação suplementar, entre outros. Com isso, é importante um sistema inteligente que proporcione a avaliação de vários perfis de produção, para diferentes representações, de modo a estabelecer a alternativa ótima sob uma perspectiva econômica. Esse trabalho apresenta a implementação e a aplicação de um sistema inteligente de suporte à decisão buscando alternativas para o desenvolvimento de um campo de petróleo, submetido ao processo de injeção de água, utilizando aprendizagem por reforço com base no algoritmo Q-Learning. O problema modelado é caracterizado como uma máquina de estados em que cada linha de ação diz respeito a fechar ou reduzir a vazão de injeção de água inicial no poço injetor de um campo de petróleo com características similares aos encontrados no Nordeste Brasileiro. A implementação do algoritmo consiste encontrar, em conjunto com o simulador matemático STARS (Steam Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator) da CMG (Computer Modelling Group), a política de decisão ótima (ou quase-ótima), em tempo hábil, que forneça o maior Valor Presente Líquido (VPL) das configurações de produção a partir do custo de investimento inicial, do preço do óleo, da produção de petróleo e dos custos de operação pagos durante o tempo de produção, aumentando assim, a produção de óleo no reservatório, reduzindo o tempo de tomada de decisão e fornecendo a condição operacional mais acessível em termos econômicos. Com os resultados, verificou-se que em vários casos a aplicação da linha de ação possibilitou aumentos significativos no VPL e no Fator de Recuperação no fim do projeto. No caso com dimensão de malha de 300 m, o Fator de Recuperação aumentou de 45,68% para 50,29%, um aumento de quase 5 pontos percentuais no volume de óleo recuperado. Já para o caso de dimensão de malha de 100 m e layout de malha inicial Five Spot invertido Cruz, a melhor linha de ação foi reduzir a vazão de injeção de água inicial em 1/3 (66,66 m³/d), obtendo assim um aumento significativo no VPL. Diante isso, nota-se que as intervenções operacionais de alterar (fechar ou reduzir) a vazão de injeção de água inicial no poço, melhoram a rentabilidade, reduzindo os custos com a injeção de água, tratamento e descarte da água produzida e aumentando o tempo de viabilidade do projeto.
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For the development of an oil field the operational solution is quite complex, due to the high amounts of variables involved in the process, such as: well spacing, well numbers, fluid injection system for supplementary recovery, among others. Thus, it is important to have an intelligent system that provides the evaluation of several production profiles for different representations in order to establish the optimal alternative from an economic perspective. This work presents the implementation and the application of an intelligent decision support system searching for alternatives for the development of an oil field, submitted to the water injection process, using reinforcement learning based on the Q-Learning algorithm. The modeling problem is characterized as a state machine in which each line of action is concerned with closing or reducing the initial water injection flow in the injector well of an oil field with characteristics similar to those found in the Brazilian Northeast. The implementation of the algorithm is to find, in conjunction with the mathematical simulator STARS (Steam Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator) from CMG (Computer Modeling Group), the optimal (or near-optimal) decision policy that provides the higher Net Present Value (NPV) of the production configurations from the initial investment cost, oil price, oil production and operating costs paid during the production time, thus increasing oil production in the reservoir, reducing decision-making time and providing the most affordable operational condition in economic terms. With the results, it was verified that in several cases the application of the action line allowed significant increases in NPV and in the Recovery Factor at the end of the project. In the case with a mesh size of 300 m, the Recovery Factor increased from 45.68% to 50.29%, an increase of almost 5 percentage points in the recovered oil volume. In the case of mesh size of 100 m and initial mesh layout of Five Spot Inverted Cross, the best line of action was to reduce the initial water injection rate by 1/3 (66.66 m³/d), thus obtaining a significant increase in NPV. In view of this, it is noted that operational interventions to change (close or reduce) the initial water injection flow in the well improve profitability, reducing the costs of injecting water, treating and disposing of the produced water and increasing the time feasibility of the project.
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HENRIQUE BORGES DE MORAES JUVINIANO
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DESENVOLVIMENTO DE FLUIDO DE LIMPEZA MICROEMULSIONADO PARA APLICAÇÃO EM POÇOS PERFURADOS COM FLUIDOS NÃO AQUOSOS
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Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
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TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
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FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
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PAULO HENRIQUE SILVA SANTOS MOREIRA
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Data: 19/06/2019
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A remoção do fluido de perfuração e limpeza do anular do poço antes da operação de cimentação é um ponto chave para uma boa cimentação e isolamento hidráulico entre o poço e as formações. Para isso colchões lavadores e espaçadores, de diferentes densidades, são injetados no poço. O uso de microemulsões surge como um alternativa para as combinações de solvente/surfactante, visto que esses sistemas são capazes de solubilizar grandes volumes de óleo, inverter a molhabilidade da superfície, além de reduzir o volume de surfactante utilizado. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo estudar a formulação de um colchão adensado microemulsionado para remoção de fluidos de perfuração base óleo. Para isto, foi desenvolvido um diagrama pseudo-ternário do sistema composto por UNTL 90, Querosene, Água (ADT) e n-Butanol, visando a obtenção de um sistema microemulsionado e a escolha de um ponto ótimo para aplicação. Após a escolha do ponto de microemulsão ótimo foram formulados colchões adensados com goma-xantana, anti-espumante, baritina e microemulsão em diferentes densidades. O fluido de perfuração e pasta de cimento utilizados seguiram as recomendações práticas. Análises de eficiência de remoção, inversão da molhabilidade e compatibilidade foram realizadas para as diferentes formulações em condições ambiente de temperatura e pressão. Ao final dos testes foi possível obter resultados de até 100% de eficiência de remoção em menos de 5 minutos, inversão da molhabilidade do fluido de perfuração com cerca de 26% do volume e compatibilidade. Os resultados obtidos corraboram com trabalhos encontrados na literatura, apresentando uma possível aplicação desses sistemas. Entretanto, testes em diferentes condições de temperatura e pressão devem ser realizados para avaliar a atuação desses colchões.
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The removal of oily drilling fluid and cleaning of the annular before the cementing operation is a key point for a good cementing and hydraulic isolation between the well and formations. For that, the industry inject washers and spacers of different densities into the well. The use of microemulsions emerges as an alternative to solvent/surfactant combinations, once that these systems are capable to solubilize large volumes of oil, change the wettability of the surface and reduce the amount of surfactant used. Thus, the present work aimed to study the formulation of a microemulsion spacer fluid for removing oil-based drilling fluids. For this, a pseudo-ternary diagram was formulated with a system composed by UNT L90, kerosene, tap water and n-Butanol in order to obtain a microemulsion system and optimum point for application. After the determination of the optimum point, the microemulsion spacers were formulated with xantana gum, defoamer, baryte and microemulsions. The drilling fluid and cement paste used in this work followed the practical recommendations. Analysis of removal efficiency, compatibility and wettability change were carried out for the different formulations at room conditions. At the end of the tests it was possible to obtain results of 100% removal efficiency in less than 5 minutes, wettability change of the drilling fluid with 26% of the volume and compatibility. The results obtained with corroborate with the literature, showing a possible application of these systems. However, tests under different conditions of temperature and pressure should be carried out to assess the performance of these spacer.
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ANNE BEATRIZ FIGUEIRA CÂMARA
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Remoção de contaminantes da indústria do petróleo por adsorção com paligorsquita – uma avaliação cinética e termodinâmica
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Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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LUCIENE DA SILVA SANTOS
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LUIZ CARLOS BERTOLINO
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LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
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TATIANA DE CAMPOS BICUDO
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Data: 08/07/2019
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A Paligorsquita (Pal) é um argilomineral de baixo custo e foi investigado neste trabalho como um novo material adsorvente para estudar o processo de remoção de contaminantes da indústria do petróleo a partir do processo de adsorção. Este argilomineral foi caracterizado por fluorescência de raios X (FRX), espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS), difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises térmicas (TG/DTG/DSC), análise do potencial zeta () e isoterma de adsorção/dessorção de N2 pelos métodos de BET e BJH. As propriedades texturais da paligorsquita (área de superfície específica de 156 m2.g-1, volume total de poros de 0,36 cm3.g-1) e atividade química específica da superfície com vários metais, como Fe2+, Mg2+ e Al3+ de acordo com a análise de XRF, foram cruciais para a adsorção eficiente dos contaminantes. Este material foi utilizado em natural e com modificações para avaliar a capacidade de adsorção. Vários modelos cinéticos, como modelo de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, Elovich, difusão intrapartícula e difusão em filme de Boyd; de equilíbrio, tais quais as isotermas de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevish; e termodinâmicos (ΔH°, ΔGº e ΔS°) foram utilizados para avaliar os dados experimentais. Os resultados mostraram alta correlação com o modelo cinético de pseudo-segunda ordem para os adsorbatos (R2> 0,99), sugerindo um processo de quimissorção como etapa determinante. Dados de isoterma foram utilizados para avaliar os dados experimentais de equilíbrio. A partir desses dados, foi possível obter capacidade máxima de adsorção calculada a partir da isoterma de Langmuir (R2> 0,97), onde se pode observar que a Pal apresenta uma melhor capacidade na remoção de corantes (14,285 mg.g-1). O adsorvente Pal, na sua forma natural e modificada, apresentou bom potencial de adsorção, se destacando por ser um argilomineral abundante na natureza, ambientalmente seguro e com grande possibilidade de aplicações em processos de adsorção e catálise.
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Palygorskite (Pal) is a low-cost clay mineral material and was investigated in this study as a novel adsorbent to study the contaminants removal process from the petroleum industry by the adsorption process. This clay mineral was characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (TG/DTG/DSC), zeta potential () and N2 adsorption/desorption isotherm analyses by BET and BJH methods. Palygorskite textural properties (specific surface area 156 m2.g-1, total pore volume 0.36 cm3.g-1) and specific surface chemistry activity with several metals, as Fe2+, Mg2+ and Al3+ according to XRF analysis, were crucial to efficient contaminants adsorption. This material was used in raw and modified forms to evaluate the adsorption capacity. Several kinetic, as pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich, intraparticle diffusion and Boyd diffusion; equilibrium as Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevish isotherms; and thermodynamics (ΔH°, ΔGº e ΔS°) models were used to assess the experimental data. The results showed high correlation to the pseudo-second order kinetic model for the adsorbates (R2 > 0.99), suggesting a chemisorption process as the determining step. Isotherm data were used to evaluate the equilibrium experimental data, which permits to obtain maximum adsorption capacity calculated from the Langmuir isotherm (R2 > 0.97), where it can be observed that Pal presents an improved in the dye removal capacity (14.285 mg.g-1). The Pal adsorbent showed good adsorption potential, standing out for being an abundant clay mineral in nature, environmentally safe, and with high possibility of its applications in adsorption and catalysis processes.
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GREGORY VINICIUS BEZERRA DE OLIVEIRA
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Tratamento de água produzida com microemulsão: avaliação da qualidade e aplicação na germinação de sementes de girassol
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Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
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MEMBROS DA BANCA :
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KATHERINE CARRILHO DE OLIVEIRA DEUS
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TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
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YASMINE ISIS FERNANDES DO NASCIMENTO
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Data: 26/07/2019
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A água produzida (AP) é o principal efluente gerado no processo de extração de petróleo e se caracteriza por possuir uma grande quantidade de contaminantes, sendo necessária a aplicação de processos de tratamento para diminuir a quantidade destes poluentes. O reuso da água produzida tratada é importante no combate a escassez dos recursos hídricos, principalmente no setor agrícola, o principal consumidor de água do mundo. Com isto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de remoção dos metais Ba+, Ca2+, Cr3+, Fe3+, Li+, K+, Mg2+, Mn2+, Na+, Sr2+, da AP utilizando um sistema microemulsionado e os efeitos da água produzida tratada (APT) na germinação de sementes de girassol. Foram utilizados dois sistemas para a realização deste estudo, contendo em suas composições: Tween 20 como tensoativo (T), Acetato de Etila como fase orgânica (FO), Água Produzida (AP) e Água de Abastecimento (AB) como fase aquosa (FA). Para o sistema utilizando AP foram escolhidos sete pontos dentro da região de Winsor II, sendo a fase aquosa em excesso coletada para análise. O ponto ótimo de remoção foi o P3 (25% T, 20% FO, 55% FA), onde a remoção foi superior a 50% para a maioria dos metais. Para o sistema contendo AB como FA, três pontos foram escolhidos dentro da região de Winsor II, onde as microemulsões destes foram coletadas e misturadas com a AP em razões volumétricas de aplicação 1, 2 e 3 de AP/Microemulsão. A remoção de maior eficiência foi encontrada quando se utilizou a microemulsão do ponto C (20% T, 50% FO, 30% FA) com a razão de aplicação 2, onde a remoção foi superior a 60% para a maioria dos metais, este foi o ponto escolhido para avaliação da germinação do girassol. Para a maioria dos metais, as concentrações encontradas na APT se enquadraram dentro dos parâmetros ideais para o uso na irrigação. Na aplicação para germinação do girassol a APT e suas diluições obtiveram resultados satisfatórios para todos os parâmetros de germinação estudados, apresentando desempenho semelhante à AB. Foi possível constatar que o sistema microemulsionado utilizado mostrou-se eficiente, sendo uma alternativa para a reutilização da água produzida tratada.
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Produced water (PW) is the main effluent formed due to extraction of petroleum and is characterized by a large amount of contaminants, requiring the application of treatment processes to reduce the amount of these pollutants. Reuse of treated water is important in combating the scarcity of water resources, especially in the agricultural sector, the main water consumer in the world. With this, the current work aimed to evaluate the removal of metals Ba+, Ca2+, Cr3+, Fe3+, Li+, K+, Mg2+, Mn2+, Na+, Sr2+ from the PW using a microemulsion system consisting of biodegradable componentes and to evaluate the effects of treated produced water (TPW) on the sunflower seeds germination. Two sytems were used for the study, containg in its compositions Tween 20 as surfactant (S), Ethyl Acetate as organic phase (PO), Produced Water (PW) and Water Supply (WS) as aqueous phase (PA). For the system using PW, seven points were chosen within the Winsor II region, in which case the excess aqueous phase was collected for analysis. The optimum removal point was P3 (25% S, 20% PO, 55% PA), obtaining a removal of more than 50% for most metals. For the system where WS is the PA, three points were chosen within the region of Winsor II where the microemulsion of these were collected and mixed with the PW in volumetric ratios of application 1, 2 and 3 of PW/Microemulsion. The removal of greater was found when using the microemulsion of point C (20% S, 50% PO, 30% PA) with the application ratio of 2 (PW/Microemulsion), obtaining a removal of more than 60% for most metals. The greatest removal of metals was found when the microemulsion of the C point (20% S, 50% PO, 30% PA) was used with the application ratio 2, obtaining a removal of more than 60% for most metals, this was the selected point for for evaluation in germination of sunflower. For most of the metals, concentrations found on TPW fits within the ideal parameters for use in irrigation. In the application for sunflower germination the TPW and its dilutions had satisfactory results for all germination parameters studied, presenting performance similar to supply water. It was possible to verify that the microemulsion system used was efficient, with irrigation being an alternative for the reuse of the treated produced water.
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IZAIAS CAMPOS DA PAIXÃO
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REMEDIAÇÃO ELETROCINÉTICA INTEGRADA A FENTON PARA O TRATAMENTO DE SOLO CONTAMINADO COM PETRÓLEO: ESTUDO EM SOLOS DE BAIXA PERMEABILIDADE
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Orientador : ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
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MEMBROS DA BANCA :
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ALINE MARIA SALES SOLANO
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CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
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DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
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MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
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Data: 19/08/2019
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Nos últimos anos tem surgido vem sendo motivo de preocupação da contaminação de solos associadas a hidrocarbonetos. Neste caso, a contaminação é frequentemente associada a combustível, óleos, combustível de aviação, etc., consequentemente, o impacto no ambiente é devido às suas características hidrofóbicas. O petróleo pode ser representado como hidrocarboneto total de petróleo (HTP). Os HTPs são uma ampla família de compostos orgânicos, por esta razão, é representada como a função do número de carbono equivalente. Estes compostos são por vezes referidos como gasolina e diesel que correspondem aos grupos (C6 a C10-12) e gasóleo (C8-12 para C24-26), respectivamente. Atualmente, a remediação eletrocinética (ER) é uma técnica que tem sido utilizada no tratamento de solos contaminados com compostos orgânicos e inorgânicos, pelos quais os contaminantes podem ser movidos para pontos de extração controlados. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo investigar o acoplamento do processo ER-Fenton para eliminar os hidrocarbonetos em solos de baixa permeabilidade. Experimentos ER-Fenton em escala de bancada foram conduzidos utilizando um caulim. Os experimentos de ER-Fenton foram empregados eletrodos de ferro, investigando diferentes eletrólitos, aplicando um potencial de 1 V/cm durante 15 dias. Os resultados comprovaram que o acoplamento da ER com Fenton permitiu uma maior remoção dos compostos orgânicos devido a oxidação dos hidrocarbonetos.
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TPH is a broad family of organic compounds, for this reason, is represented as the function of equivalent carbon number. These are sometimes referred to as gasoline and diesel range organics due to the boiling point ranges of the hydrocarbon in each roughly correspond to those of gasoline (C6 to C10-12) and diesel fuel (C8-12 to C24-26), respectively. Nowadays, electrokinetic remediation (ER) is a technique has been used in the treatment of polluted soil by which contaminants can be moved to controlled extractions points. In this context, Electrokinetic Remediation-Fenton (ER-Fenton) technology have been developed for soil remediation. In this context, this work aims to investigate, for the first time, the coupling of ER-Fenton process to eliminate total petroleum hydrocarbon (TPH), from kaolin soil. Bench-scale ER-Fenton experiments were conducted using a kaolin, a low permeability clayey soil, spiked with petroleum. In ER-Fenton experiments, 0–10% H2O2 solution was delivered from the anode and citric acid solution from the cathode. An electric potential of 1 V / cm was applied in all tests to induce electroosmotic flow for 14 days. The information about the experiments is described in Table 1. Maximum TPH oxidation was observed by ExpH2O2+citric acid/citric acid, this result reveal that an optimized in situ combined technology of EK
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EVERTON DE LIMA DE ANDRADE
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ANÁLISE DA COINJEÇÃO CÍCLICA DE VAPOR E SOLVENTE EM RESERVATÓRIO DO NORDESTE BRASILEIRO
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Orientador : TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
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MEMBROS DA BANCA :
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EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO
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EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
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JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
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TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
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Data: 02/10/2019
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Um dos principais desafios da indústria petrolífera atualmente é melhorar a recuperação em campos terrestres. Das reservas em terra de hidrocarbonetos, uma porção significativa é composta por óleos pesados e extrapesados. Os métodos térmicos e os miscíveis auxiliam no aumento de produção de hidrocarbonetos pela redução da viscosidade, das forças capilares e da tensão interfacial. Eles podem ser combinados por meio da coinjeção de vapor e solvente. Uma das soluções mais versáteis para a recuperação de óleo pesado é a coinjeção cíclica de vapor e solvente, pois proporciona produção de volumes consideráveis e retorno do valor investido em um curto intervalo de tempo. O potencial de aumento no fator de recuperação pode ser maior que 5% e a redução de gases do efeito estufa de aproximadamente 25%. Por isto, este trabalho tem como objetivo avaliar tecnicamente e economicamente o processo de injeção cíclica de vapor e solvente em um reservatório de óleo pesado com características do nordeste brasileiro. As simulações foram realizadas em um programa comercial de modelagem de reservatórios de petróleo. Para esta análise, foram realizados um planejamento experimental completo 2x34 e outro planejamento 35, variando fatores tais como: tipo de solvente, porcentagem molar do solvente, temperatura de injeção, vazão de injeção de fluido, compressibilidade da rocha, tempo de injeção, tempo de soaking e duração dos ciclos. Foi realizado um estudo do comportamento da temperatura ao longo do poço (nos blocos) e das perdas de energia. Foi analisado o volume acumulado de óleo produzido. Os resultados obtidos mostraram que as variáveis analisadas que tiveram maior influência na produção acumulada de óleo foram a compressibilidade da formação, vazão de injeção, porcentagem de solvente, intervalo dos ciclos e duração da fase de injeção, sendo a compressibilidade a variável que mais influenciou. E dentre os três solventes utilizados (pentano, heptano e diesel), o heptano apresentou desempenho superior e os outros dois apresentaram desempenhos semelhantes. A temperatura ao longo do poço sofreu mais influência da vazão de injeção, maiores vazões proporcionaram maiores perdas de calor. A temperatura ao longo do poço foi diferente, sendo a parte superior mais aquecida e ocorreram mudanças quando analisados períodos equivalentes de ciclos diferentes. A análise econômica mostrou que maiores quantidades de vapor e solvente tornam o projeto inviável economicamente.
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One of the main challenges facing the oil industry today is improving land field recovery. Of the hydrocarbon land reserves, a significant portion is made up of heavy and extra-heavy oils. Thermal and miscible methods help to increase hydrocarbon production by reducing viscosity, capillary forces and interfacial tension. They can be combined by steam and solvent stimulation. One of the most versatile solutions for heavy oil recovery is cyclic steam and solvent stimulation, as it delivers sizable volumes and returns on a short time. Therefore, this work aims to technically and economically evaluate the cyclic steam and solvent coinjection process in a heavy oil reservoir with characteristics of Brazilian northeastern. The simulations were performed in a commercial oil reservoir modeling program. For this analysis, a complete 2x34 experimental design and a 35 design were performed, varying factors such as: solvent type, molar solvent percentage, injection temperature, fluid injection flow rate, rock compressibility, injection time, soaking time and duration of cycles. A study of the behavior of the temperature along the well (in the blocks) and the energy losses was performed. The accumulated volume of oil produced was analyzed. The results show that the analyzed variables that had the greatest influence on the accumulated oil production were formation compressibility, injection flow rate, solvent percentage, cycle interval and injection phase duration. The compressibility was the variable that influenced the most. And among the three solvents used (pentane, heptane and diesel), heptane presented superior performance and the other two presented similar performances. The temperature along the well was more influenced by the injection flow rate. The temperature along the well was more influenced by the injection flow, higher flow rates provided greater heat losses. The temperature along the well was different, with the upper part warmer and changes occurred when analyzing equivalent periods of different cycles. Economic analysis has shown that higher amounts of steam and solvent make the project economically unviable.
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RAFAELLY LIRA CAVALCANTI LIMA
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Reúso da água produzida na fabricação de fluidos de perfuração base emulsão inversa e sua influência nas propriedades do fluido
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Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
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MEMBROS DA BANCA :
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AFONSO AVELINO DANTAS NETO
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PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
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TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
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VANESSA CRISTINA SANTANNA
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Data: 04/11/2019
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A produção de petróleo tem um papel fundamental para a economia na garantia do desenvolvimento da sociedade. Entretanto, durante todas as suas etapas, dentre elas a perfuração, existem impactos ambientais que precisam ser remediados. Um dos problemas ambientais são os resíduos tóxicos que não podem ser despejados arbitrariamente no meio ambiente. Severos prejuízos podem ser causados se o tratamento não adequado for aplicado ao resíduo. Na indústria petrolífera o fluido de perfuração é importante para o desenvolvimento da perfuração. Porém, os elevados volumes de fluidos após essa etapa se tornam resíduos, assim como a água produzida é um resíduo de elevado volume, na exploração e na produção, respectivamente. Diminuir o passivo ambiental gerado na fabricação dos fluidos de perfuração, com a reutilização de água produzida na fabricação dos fluidos base olefina sintética, mostra que a indústria de petróleo pode se reinventar e trabalhar para absorver seus próprios resíduos. Com isso, evita o consumo de água limpa nas novas formulações e reduz o volume residual final. Foram formulados e testados nesse trabalho, fluidos a base de olefina, contendo entre 20-40% de água produzida sem tratamento. Inúmeros testes foram realizados tanto com a água produzida (AP) como com os fluidos de perfuração. Semelhantemente a inibição exigida na fase aquosa para esses fluidos, exigiu-se um elevado potencial de inibição do resíduo (AP), verificado através de testes realizados com argila para que a água produzida obtivesse inibição compatível com as fases aquosas já aplicadas para fluidos com olefina como fase externa. A (AP) simulou um resíduo com óleo emulsionado, ou seja, apresentando um elevado grau de dificuldade em relação ao seu tratamento, água produzida real também foi aplicada. Foram realizadas comparações entre os fluidos já usados atualmente e os preparados com as diferentes águas produzidas. Através do planejamento experimental fatorial 33 pôde-se verificar a influência do resíduo, emulsificante e viscosificante na estabilidade elétrica e nas das emulsões fabricadas. Utilizou-se, além do viscosímetro um reômetro afim de se obter resultados de maior confiabilidade. Foram realizados testes de corrosão nas águas produzidas, e nos fluidos formulados, e comparado seu potencial de corrosão em relação ao fluido base olefina atualmente utilizado. Os testes demonstraram que embora corrosiva a água produzida, não afeta o potencial de corrosão dos fluidos de perfuração, pois o resíduo encontra-se emulsionado não sendo a fase molhável ou externa do fluido. Sabendo que o fluido de perfuração deve atender as necessidades da operação de perfuração, desenvolvendo suas funções de forma satisfatória, verificou-se o efeito desse resíduo nos parâmetros reológicos e consequentemente nos parâmetros de limpeza de poço. Um software comercial foi aplicado para simular a eficiência de limpeza para um poço com características offshore, em relação a sua geometria. De acordo com a simulação do direcional, a última fase correspondente ao poço aberto tem início já no trecho horizontal de 90°. Os fluidos a base de olefina contendo a água produzida como fase aquosa revelaram corrosão semelhante e desempenho equivalente aos atualmente aplicados. Para todas as vazões estudadas, a simulação apresentou limpeza satisfatória para os seguintes critérios: altura relativa dos cascalhos abaixo de 15% e concentração de sólidos abaixo de 6%. Considerando o poço limpo e padrão de limpeza heterogênea, tornando-se uma alternativa promissora na área de fluidos.
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Oil production plays a key role in the economy, ensuring the society development. However, during all its stages, including drilling, there are environmental impacts that need to be remedied. An old environmental problem is associated to the toxic waste that cannot be arbitrarily dumped into the environment. Severe damage can be caused if inappropriate treatment is applied to the residue. In the oil industry the drilling fluid is important for the development of the drilling operation. However, the high volumes of fluids after this stage become residues, as well as the produced water is a high volume residue. The seek to reduce the environmental liabilities generated in the production of drilling fluids, with the reuse of produced water in the manufacture of synthetic olefin base fluids, shows that the oil industry can reinvent itself and work to absorb its own waste. Thus, avoiding the consumption of clean water in the new formulations and reduces the final residual volume. In this work, olefin-based drilling fluids containing 20-40% of produced water without treatment were formulated and tested. Numerous tests have been carried out with both the water produced and the drilling fluids. The potential for inhibition of the residue and inhibition compatible with the aqueous phases already used for olefin-based fluids were evaluated, the produced water simulated a residue with a high degree of difficulty in relation to its treatment, containing emulsified oil, in addition real produced water (AP) was also tested. Comparisons were made between the fluids currently used and those prepared with the different water produced. Through the experimental design 33 it was possible to verify the influence of the produced water, the viscosifier and the emulsifier in the rheological properties and the electrical stability of the fluid emulsions. In addition to the viscosimeter, a rheometer was used in order to obtain higher reliability results. Corrosion tests were carried out in the produced water, and in the formulated fluids, being compared its corrosion potential in relation to the currently used olefin base fluid. The tests showed that the produced water, although corrosive, does not affect the corrosion potential of the drilling fluids, since this as it is emulsified is not the outer wetting phase of the fluid. Knowing that the drilling fluid must meet the needs of the drilling operation, developing its functions satisfactorily, it was verified the behavior of the rheological parameters and whether the residues could affect the performance of the fluid in relation to the well cleaning. Simulations were performed in commercial software for a typical offshore well geometry. According to the directional simulation, the last phase corresponding to the open pit starts already in the horizontal section of 90 °. The manufactured fluids presented a performance equivalent to those already used and similar corrosion. For all the flows studied, the simulation presented satisfactory cleaning for the following criteria: solids concentration less than 6% and relative height less than 15%. Considering the clean well and heterogeneous cleaning pattern, making it a promising alternative in the area of fluids.
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BERNARDO FONSECA ANDRADE DE LIMA
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Controle e Identificação do Sistema de Bombeamento de uma Planta Didática
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Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRES ORTIZ SALAZAR
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ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
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ANDRE LAURINDO MAITELLI
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Data: 14/11/2019
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Sistemas de bombeamento são largamente aplicados na indústria, em que cada processo apresenta características específicas, necessitando de sistemas de bombeamento que supram estas especificidades. Diante dessa larga aplicação e diversidade, o desenvolvimento de modelos e controladores para estes sistemas apresentam metodologias variadas. Com o intuito de estudar um caso específico de um sistema de bombeamento, foi desenvolvido neste trabalho a modelagem e controle do sistema bomba-vazão da malha B da planta AUTHOMATHIKA PDH1002. Esta planta, corresponde a uma planta didática, utilizada para fins acadêmicos e está presente no Laboratório de Automação em Petróleo (LAUT) da UFRN. Para o desenvolvimento do modelo, é necessário observar o comportamento deste sistema, observando suas limitações e não-linearidades. Assim, foi observado que o sistema a ser identificado apresenta não-linearidades, inviabilizando a representação deste por meio de uma única função de transferência. Assim, o sistema foi subdivido em pontos de operação, de forma que os modelos operem dentro de uma faixa aproximadamente linear, próximo a um ponto de operação especifico. A partir destes modelos, foram desenvolvidos os controladores que operam dentro destas regiões de operação. Por fim, utilizou-se do método de takagi-sugeno para garantir a integração entre os controladores, de forma que estes possam operar em conjunto sem que haja uma transição brusca entre eles. A obtenção deste controle é essencial para o desenvolvimento de outros projetos que podem ser realizados na planta, incluindo um projetos envolvendo a identificação e controle da planta.
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Pumping systems are widely applied in industry, where each process has specific characteristics, requiring pumping systems that meet these specifications. Given this wide application and diversity, the development of models and controllers for these systems have varied methodologies. In order to study a specific case of a pumping system, we developed in this work the modeling and control of the B-mesh pump-flow system of the AUTHOMATHIKA PDH1002 plant. This plant corresponds to a didactic plant, used for academic purposes and is present in the Laboratory of Petroleum Automation (LAUT) of UFRN. For the development of the model, it is necessary to observe the behavior of this system, observing its limitations and nonlinearities. Thus, it was observed that the system to be identified has nonlinearities, making its representation impossible through a single transfer function. Thus, the system was subdivided into operating points, so that the models operate within an approximately linear range, close to an specific operating point. From these models, controllers that operate within these operating regions were developed. Finally, the takagi-sugeno method was used to ensure the integration between the controllers, so that they can operate together without a sudden transition between them. Obtaining this control is essential for the development of other projects that may be undertaken at the plant, including one involving plant identification and control.
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VICTOR MACHADO MATHIAS
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Análise da Injeção Alternada De Gás e Polímeros Em Um Reservatório Com Características do Pré-sal
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Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
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MEMBROS DA BANCA :
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EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
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JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
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TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
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Data: 18/12/2019
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Apesar de estar ocorrendo uma fase de transição energética no mundo, com o alto crescimento no interesse e no consumo de energias renováveis, o petróleo ainda continua sendo a principal matriz energética mundial. No Brasil, o petróleo corresponde a quase metade da oferta energética disponível o que deixa claro a importância da indústria petrolífera no país. A produção nacional de óleo e gás teve um incremento relevante nos últimos 21 anos e isso aconteceu principalmente pela produção do Pré-sal brasileiro. Devido ao grande potencial de produção do Pré-sal o Brasil é hoje um dos protagonistas na produção de óleo e gás no meio offshore. Uma característica pertinente do óleo produzido nessa província é a alta concentração de gás carbônico (CO2)na sua composição e isso motivou a injeção desse gás nos reservatórios de alguns campos, como o de Lapa. Nesse campo o método de injeção alternada de água e gás (WAG) já é utilizado com o intuito de evitar a emissão do CO2 para a atmosfera como também para facilitar a chegada do óleo nos poços produtores. Um método alternativo à injeção WAG e inovador que vem sendo estudado é a injeção alternada de gás e polímeros (PAG). Nesse contexto este trabalho teve como objetivo a aplicação da injeção PAG em um reservatório com características do Pré-sal através da simulação numérica, como também a comparação dos resultados entre as injeções PAG e WAG. Para simular os métodos em questão foi utilizado o simulador GEM da CMG (Computer Modelling Group). A obtenção dos parâmetros a serem utilizados na injeção PAG veio através da análise dos resultados da injeção contínua de CO2 e injeção contínua de polímeros separadamente. Em seguida as injeções PAG e WAG também foram simuladas tendo seus resultados comparados. Através da observação dos resultados obtidos, a injeção PAG mostrou-se tecnicamente melhor em relação à injeção WAG, aumentando a produção acumulada de óleo em 8,54% para um intervalo de injeção de 10 anos, em 11,10% para um intervalo de injeção de 4 anos e em 10,18% para um intervalo de injeção de 2 anos.
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Although a phase of energy transition is taking place in the world, with high growth in interest and consumption of renewable energies, oil is still the world's leading energy matrix. In Brazil, oil accounts for almost half of the available energy supply, which makes clear the importance of the oil industry in the country. National oil and gas production has had a significant increase in the last 21 years and this was mainly due to the production of Brazilian Pre-salt. Due to the great potential of pre-salt production, Brazil is today one of the protagonists in the production of oil and gas in the offshore environment. A relevant characteristic of the oil produced in this province is the high concentration of carbon dioxide (CO2) in its composition and this motivated the injection of this gas in reservoirs of some fields, such as Lapa. In this field the method of water alternating gas injection (WAG) is already used in order to prevent the emission of CO2 into the atmosphere as well as to facilitate the arrival of oil in producing wells. An alternative and innovative method to WAG injection that has been studied is polymer alternating gas injection (PAG). In this context, this work aimed to apply the PAG injection in a reservoir with pre-salt characteristics through numerical simulation, as well as the comparison of the results between the PAG and WAG injections. To simulate the methods in question, the GEM simulator from CMG (Computer Modeling Group) was used. The parameters to be used for PAG injection were obtained by analyzing the results of continuous CO2 flooding and continuous polymer flooding separately. Then the injections PAG and WAG were also simulated and their results compared. By observing the results obtained, the PAG injection was technically better than the WAG injection, increasing accumulated oil production by 8.54% over a 10-year injection interval, by 11.10% over a 4-year injection interval and 10.18% for a 2-year injection interval.
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ALYXANDRA CARLA DE MEDEIROS BATISTA
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Conversão Térmica e Termocatalítica da biomassa de microalgas utilizando HBeta
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Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
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MEMBROS DA BANCA :
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AMANDA DUARTE GONDIM
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ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
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GRACO AURELIO CAMARA DE MELO VIANA
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NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
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REGINEIDE DE OLIVEIRA LIMA
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Data: 19/12/2019
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O uso contínuo de combustíveis derivados de petróleo é vastamente reconhecido como insustentável. Além disso, as preocupações associadas, não só ao aumento do consumo e a dependência dos derivados do petróleo, mas também, principalmente, aos problemas ambientais faz com que seja necessária a procura por novas fontes de energia mais limpas e sustentáveis. Devido a isto, a produção de combustíveis limpos, renováveis e neutros em carbono são necessários para a sustentabilidade ambiental. Desse modo, o presente trabalho tem como objetivo estudar a aplicação da conversão térmica e termocatalítica da biomassa de microalgas Desmodesmus sp utilizando como catalisador a zeólita HBeta 38. O catalisador foi caracterizado por Parte superior do formuláriodiversas técnicas de caracterização, as quais foram: Análise Termogravimétrica (TGA/DTG), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica por Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia de Fluorescência de Raios-X (FRX), Adsorção e Dessorção de Nitrogênio e Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). A biomassa de microalgas foi caracterizada pelas seguintes técnicas: Análise elementar (CHN), TGA/DTG, FTIR, MEV e EDS. Todos os resultados, tanto da caracterização do catalisador como da biomassa foram satisfatórios, assim como, o estudo cinético realizado a partir dos dados termogravimétricos (TGA/DTG) da biomassa de microalgas pura e na presença do catalisador. As amostras da biomassa pura e da biomassa na presença do catalisador apresentaram valores de R2 acima de 0,9, para a conversão de 5 a 80% do processo, demostrando um comportamento satisfatório dos modelos cinéticos aplicados. A biomassa de microalgas na presença do catalisador apresentou a menor faixa de energia de ativação de 146 a 164kJ/mol para o método de OFW e 320 a 361kJ/mol para o método de KAS na faixa de 5 a 10% de conversão, podendo ser considerada como uma promissora matéria-prima para o processo de pirólise
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The continued use of petroleum fuels is widely recognized as unsustainable. In addition, the concerns associated not only with increased consumption and dependence on oil products, but also, mainly with environmental problems make it necessary to search for new, cleaner and more sustainable energy sources. Because of this, the production of clean, renewable and carbon neutral fuels is necessary for environmental sustainability. Thus, the present work aims to study the application of thermal and thermocatalytic conversion of Desmodesmus sp microalgae biomass using as catalyst HBeta 38 zeolite. The catalyst was chacterize by several characterization techniques, which were: Thermogravimetric Analysis (TGA / DTG), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Dispersive Energy Spectroscopy (EDS), X-ray Fluorescence Spectroscopy (FRX), Nitrogen Adsorption and Desorption and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Microalgae biomass was characterized by the following techniques: Elemental Analysis (CHN), TGA / DTG, FTIR, SEM and EDS. All results of catalyst and biomass characterization were satisfactory, as well as the kinetic study from thermogravimetric data (TGA / DTG) of pure microalgae biomass and in the presence of catalyst. The samples of pure biomass and biomass in the presence of the catalyst presented R2 values above 0.9, for the conversion of 5 to 80% of the process, showing a satisfactory behavior of the applied kinetic models. The microalgae biomass in the presence of the catalyst presented the lowest activation energy range of 146 to 164kJ/mol for the OFW method and 320 to 361kJ/mol for the KAS method in the range of 5 to 10% conversion, can be considered as a promising raw material for the pyrolysis process.
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MARIA FERNANDA VICENTE DOS SANTOS
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PIRÓLISE DO ÓLEO DE BABAÇU (Orbygnia phalerata) PARA A OBTENÇÃO DE HIDROCARBONETOS RENOVÁVEIS
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Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
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MEMBROS DA BANCA :
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AMANDA DUARTE GONDIM
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ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
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DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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LIVIA NUNES CAVALCANTI
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NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
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Data: 19/12/2019
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O óleo de babaçu pode ser considerado uma excelente matéria-prima para a produção de hidrocarbonetos renováveis devido a sua composição, contendo expressivas quantidades de ácidos saturados com cadeias moleculares curtas, composto majoritariamente pelos ácidos láurico (C12:0) e mirístico (C14:0), mesma faixa do querosene fóssil. O principal processo industrial para obter biodiesel é a transesterificação ou alcoólise de óleos vegetais e um álcool de cadeia curta, na presença de um catalisador, obtendo como produtos, biodiesel e glicerina. A composição exata do biodiesel irá depender da matéria-prima renovável e a forma como o processo de transesterificação ocorre, utilizando metanol ou etanol produzirá ésteres metílicos ou etílicos, respectivamente. Deste modo, este trabalho tem como objetivo a produção de biodiesel a partir do óleo de babaçu, analisar os efeitos do Pd/C no óleo e no biodiesel de babaçu por termogravimetria e estudo cinético para posterior processo de pirólise. Para avaliar a sua viabilidade para a produção de biocombustíveis foram utilizadas as técnicas de massa específica, teor de água, índice de acidez, infravermelho por transformada de Fourier, análise termogravimétrica e estudo cinético. As amostras de bio-óleo do óleo de babaçu, bio-óleo do biodiesel de babaçu, biodiesel de babaçu com catalisador e o óleo de babaçu com catalisador entre 5 e 70% de conversão apresentaram valores de R² acima de 0,9 demonstrando uma adaptação satisfatória dos modelos ao processo. O biodiesel de babaçu apresentou as menores faixas de energia de ativação (50,96-57,47 KJ/mol para o método FWO e 47,21-52,43 KJ/mol para o método KAS), podendo ser considerado o melhor bioproduto para o processo de pirólise.
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Babassu oil can be considered an excellent raw material for the production of renewable hydrocarbons due to its composition, containing significant amounts of short molecular chain saturated acids, mainly composed of lauric (C12: 0) and myristic (C14: 0) acids, same range of fossil kerosene. The main industrial process to obtain biodiesel is the transesterification or alcohololysis of vegetable oils and a short chain alcohol, in the presence of a catalyst, obtaining as biodiesel and glycerine as products. The exact composition of biodiesel will depend on the renewable feedstock and how the transesterification process takes place using methanol or ethanol will produce methyl or ethyl esters respectively. Thus, this work aims to produce biodiesel from babassu oil, analyze the effects of Pd / C on babassu oil and biodiesel by thermogravimetry and kinetic study for subsequent pyrolysis process. To evaluate its viability for biofuels production, specific mass, water content, acidity index, Fourier transform infrared, thermogravimetric analysis and kinetic study techniques were used. The samples of babassu oil bio-oil, babassu biodiesel bio-oil, babassu biodiesel with catalyst and babassu oil with catalyst between 5 and 70% conversion showed R² values above 0.9 showing an adaptation from models to process. Babassu biodiesel had the lowest activation energy ranges (50.96-57.47 KJ / mol for the FWO method and 47.21-52.43 KJ / mol for the KAS method) and can be considered the best bioproduct. for the pyrolysis process.
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RAPHAEL CARVALHO DE LUCENA RÊGO
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Um estudo de estratégias de inversão de dados sísmicos via inversão da forma de onda completa no domínio da frequência
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Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
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MEMBROS DA BANCA :
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JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
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GILBERTO CORSO
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CARLOS ALEXANDRE N DA COSTA
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MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
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Data: 27/12/2019
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A inversão da forma de onda completa (Full-Waveform Inversion) é uma poderosa técnica de imageamento sísmico capaz de recuperar modelos de subsuperfície com alta resolução a partir dos dados observados. Esta inversão é um problema não-linear formulado como um problema de otimização que busca a minimização da função objetivo, na tentativa de encontrar valores que ajustem os dados modelado e observado. Com esses modelos, é possível realizar operações de processamento sísmico com maior precisão, como por exemplo, a migração sísmica. Neste trabalho, foram estudadas estratégias de inversão da forma de onda completa no domínio da frequência (inversão por frequências e por bandas de frequência) com o modelo Marmousi na presença e na ausência de ruídos. Adicionalmente, foi proposta uma regularização híbrida baseada nas restrições de Cauchy e Tikhonov, no intuito de balancear suavidade e esparsidade também em situações de presença e ausência de ruídos. Os testes realizados mostraram uma superioridade na utilização da inversão por bandas de frequência. Além disso, para o Marmousi, a regularização híbrida proposta conseguiu inverter o modelo inicial de forma satisfatória e apresenta-se como uma boa opção para inversões de dados na ausência de componentes ruidosos enquanto a regularização de Tikhonov é mais apropriada na presença de ruído.
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Full-Waveform Inversion is a powerful seismic imaging technique capable of recovering high-resolution subsurface models from observed data. This inversion is a nonlinear problem formulated as an optimization problem that seeks to minimize the objective function in an attempt to find values that fit the modeled and observed data. With these models, it is possible to perform seismic processing operations with greater precision, such as seismic migration. In this work, we studied the frequency domain Full-Wave Inversion strategies (frequency and small frequency band inversion) with the Marmousi model in the presence and absence of noise. Additionally, a hybrid regularization based on Cauchy and Tikhonov constraints was proposed, in order to balance smoothness and sparsity also in noise presence and absence situations. The tests showed a superiority in the use of frequency band inversion. Moreover, for Marmousi, the proposed hybrid regularization was able to satisfactorily invert the initial model and it is a good option for data inversions in the absence of noisy components while Tikhonov regularization is more appropriate in the presence of noise.
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RAFAELY ANGÉLICA FONSECA BANDEIRA
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USO DE CASCALHO DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO NA CONFECÇÃO DE CBUQ (CONCRETO BETUMINOSO USINADO A QUENTE)
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Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
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MEMBROS DA BANCA :
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ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
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ALMIR MARIANO DE SOUSA JUNIOR
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ANA ADALGISA DIAS PAULINO
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ANA CATARINA FERNANDES CORIOLANO
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REGINA CELIA DE OLIVEIRA BRASIL DELGADO
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Data: 04/02/2019
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A indústria do petróleo é responsável por uma quantidade significativa de resíduos nas suas atividades, que necessitam de tratamento antecedendo ao descarte. No processo de perfuração de poços é gerado um resíduo industrial denominado cascalho de perfuração de petróleo; este é impregnado pelo fluído de perfuração e por contaminantes existentes na formação das rochas. Obtêm-se a classificação quanto a toxicidade, a partir da caracterização do solo. Diante da problemática ambiental oriunda deste resíduo, busca-se tecnologias alternativas para o uso deste material. Mediante a problemática, verificou-se a aplicabilidade do cascalho na indústria da construção civil, na fabricação do CBUQ - Betão Betuminoso a Quente, amplamente utilizado para construção de estradas no país. Foram aferidos aspectos técnicos relacionados aos resultados esperados conforme legislação vigente, a partir de ensaios de resistência à compressão simples e tração diametral. Identificou-se a viabilidade técnica e ambiental do resíduo na fabricação do produto, respeitando a aplicação na faixa de rolamento superficial em substituição parcial do agregado miúdo, na proporção de 10% de cascalho de perfuração e 90% de areia.
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The oil industry is responsible for a significant amount of waste in its activities, which require treatment prior to disposal. In the process of drilling wells an industrial waste is generated called oil drilling gravel; this is impregnated by the drilling fluid and by contaminants existing in the formation of the rocks. The toxicity classification is obtained from the characterization of the soil. In view of the environmental problems arising from this residue, alternative technologies for the use of this material are sought. Due to the problem, gravel applicability was verified in the civil construction industry, in the manufacture of the CBUQ - Concreto Betuminoso a Quente, widely used for road construction in the country. Technical aspects related to the expected results were established according to current legislation, from tests of resistance to simple compression and diametral traction. The technical and environmental viability of the waste was identified in the production of the product, respecting the application in the surface rolling range in partial substitution of the small aggregate, in the proportion of 10% of drilling gravel and 90% of sand.
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ROBERTO EVELIM PENHA BORGES
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MÉTODO FUZZY PAYOFF MODIFICADO PARA VALORAÇÃO DE OPÇÕES REAIS COM APLICAÇÃO EM ABANDONO DE CAMPOS DE PETRÓLEO
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Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
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MEMBROS DA BANCA :
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ADRIAO DUARTE DORIA NETO
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BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
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MARCO ANTONIO GUIMARÃES DIAS
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ROSANGELA BALLINI
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VICENTE DELGADO MOREIRA
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Data: 04/02/2019
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A decisão de abandonar ou não um campo produtor de petróleo é complexa. A incerteza inerente às estimativas utilizadas como premissas faz com que só o passar do tempo aponte se a decisão tomada foi acertada. Entretanto, as empresas precisam tomar essa decisão continuamente, com base nas informações e técnicas disponíveis no momento da avaliação. A valoração de um campo de petróleo considerando a opção real de abandono é uma forma moderna de dar suporte a tal decisão. Ao contrário de técnicas tradicionais, como o fluxo de caixa descontado, que apenas consideram valores médios na valoração, a análise de opções reais leva em conta os possíveis valores que as variáveis estimadas podem assumir. O Fuzzy Payoff Method (FPOM) é uma técnica que simplifica soluções acadêmicas complexas para valoração de opções reais, já que é baseada em cenários e lógica fuzzy. Durante este trabalho, para superar uma inconsistência identificada no FPOM original, foi desenvolvido e apresentado o Center of Gravity Fuzzy Payoff Method (CoG-FPOM). Dessa forma, o modelo para suporte à decisão de abandono de campos de petróleo aqui proposto tem como núcleo o CoG-FPOM. Os resultados obtidos com a aplicação do modelo evidenciam a esperada vantagem conceitual e o valor adicionado pela análise de opções reais na decisão de abandono. Ao usar cenários e lógica fuzzy, o modelo obtém simplicidade e facilidade de implementação, permitindo o interesse da indústria.
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The decision whether or not to abandon an oil-producing field is complex. The uncertainty inherent to the estimates used as premises makes that only the passage of time points out whether the decision made was correct. However, companies need to make this decision continuously, based on the information and techniques available at the time of evaluation. The valuation of a petroleum field considering the abandonment real option is a modern way of supporting such a decision. Unlike traditional techniques, such as discounted cash flow, which only consider average values in valuation, the analysis of real options contemplates the possible values that the estimated variables can assume. The Fuzzy Payoff Method (FPOM) is a technique that simplifies complex academic solutions for valuation of real options, since it is based on scenarios and fuzzy logic. During this work, to overcome an inconsistency identified in the original FPOM, the Center of Gravity Fuzzy Payoff Method (CoG-FPOM) was developed and presented. Hence, the model intended to support the oilfield abandonment decision proposed here has the CoG-FPOM in its core. The results obtained with the application of the model show the expected conceptual advantage and the value added by the analysis of real options in the abandonment decision. By using scenarios and fuzzy logic, the model achieves simplicity and ease of implementation, allowing the industry's interest.
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GUSTAVO FERNANDES DE LIMA
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Proposta de Controle de Velocidade de Ferramenta de Inspeção de Duto (PIG) Utilizando Válvula de Desvio
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Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRES ORTIZ SALAZAR
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ANDRE LAURINDO MAITELLI
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ELMER ROLANDO LLANOS VILLARREAL
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JEFFERSON DOOLAN FERNANDES
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OSCAR GABRIEL FILHO
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Data: 14/06/2019
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A inspeção de dutos utilizando um dispositivo chamado Pipeline Inspection Gauge (PIG) é um dos métodos mais aplicados para aquisição de dados sobre a estrutura física das tubulações. É comum os PIGs alcançarem picos de velocidade prejudiciais para a coleta de dados e para o próprio PIG. O objetivo desta tese é propor o controle de velocidade de PIGs utilizando uma válvula de desvio e microeletrônica, como forma de atenuar ou eliminar esses picos de velocidade, que também são conhecidos por ``tiros''. A microeletrônica será responsável por comandar a abertura da válvula de desvio, que diminuirá a pressão atrás do PIG e este sofrerá uma redução na velocidade. A principal contribuição deste trabalho está em desenvolver um controlador de velocidade para PIGs, que permita-o realizar uma inspeção segura e confiável, com velocidades dentro de uma faixa aceitável. Por fim, será solucionado um problema da indústria do petróleo em que os PIGs, atualmente, percorrem toda a extensão do duto sem controle algum de velocidade.
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The pipeline inspection using a device called Pipeline Inspection Gauge (PIG) is a most applied methods for data acquisition about the physical structure of these pipelines. It is common for these PIGs to achieve peaks of speed detrimental to data collection and to the PIG itself. The objective of this work is to propose the speed control for PIGs by using bypass valve and microelectronics as a way to attenuate or eliminate these speed peaks, which are also known as "speed excursion". The microelectronics will be responsible for commanding the opening of the bypass valve, which will decrease the pressure behind the PIG and the PIG will suffer a reduction in speed. The main contribution of this work is to develop a speed controller for PIGs, which allows it to perform a safe and reliable inspection with speeds within an acceptable range. Finally, an oil industry problem will be solved where PIGs currently run the entire length of the pipeline without any speed control.
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CRISTIANE PAULINO DE MENEZES
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Silicificação hidrotermal ao longo de falhas que afetam unidades carbonáticas e areníticas e seu impacto na qualidade dos reservatórios, Bacia Potiguar, Brasil
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Orientador : MARCELA MARQUES VIEIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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VICENZO LA BRUNA
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JAZIEL MARTINS SA
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MARCELA MARQUES VIEIRA
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NARENDRA KUMAR SRIVASTAVA
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SÉRGIO VIEIRA FREIRE BORGES
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Data: 15/07/2019
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Analisamos a silicificação hidrotermal ao longo do Sistema de Falhas de Afonso Bezerra na Bacia Potiguar, margem equatorial do Brasil, para avaliar o papel dos fluidos ricos em Si na geometria, propriedades e evolução das falhas. A falha cortou toda a bacia, incluindo seu embasamento cristalino, uma unidade siliciclástica e uma unidade de carbonato inferior do Cretáceo Superior, e uma unidade de carbonato superior Paleogeno-Neógeno. A silicificação intensa controlada por falha causada pela migração ascendente de fluidos hidrotermais e sua difusão ocorreram repetidamente. A zona de falha é caracterizada por múltiplos eventos de silicificação sintética (dinâmica) com brechação hidráulica em todas as escalas no núcleo da falta e silicificação estática, onde nenhuma orientação ou deformação ocorreu, na zona de dano. Nas unidades de carbonato, a silicificação resultou na substituição completa da mineralogia do carbonato por quartzo, calcedônia e opala, e o teor de SiO2 aumentou de 3-15% nas unidades de carbonato hospedeiro para 94-97% nas porções silicificadas da falha. A zona de falha silicificada apresenta um alargamento abrupto de 150 m na unidade siliciclástica para até 800 m na unidade de carbonato inferior. A matriz da unidade siliciclástica exibe redução de porosidade de 27% para 4%. Em contraste, a porosidade da matriz da unidade de carbonato inferior exibe porosidade primária em torno de 5-10%, que é reduzida a ~ menos de 1% ou aumentada para mais de 15% na zona silicificada. Em ambas as unidades carbonáticas, a porosidade vugular em escala centimétrica ao longo das fraturas ocorre na zona silicificada. Esta porosidade vugular anômala poderia servir como espaço de poroso do reservatório. A proximidade especial e a cronologia das intrusões de basalto ao longo e nas proximidades da falha sugerem que a intrusão vulcânica desempenha um papel importante na silicificação. Este trabalho pode lançar luz sobre a origem e provável geometria da distribuição de sílica controlada por falhas, causando heterogeneidades nos reservatórios carbonáticos e siliciclásticos.
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We analyzed hydrothermal silicification along the Afonso Bezerra strike-slip fault system in the Potiguar Basin, Equatorial margin of Brazil, to assess the role of Si-rich fluids on fault geometry, properties, and evolution. The fault cut across the whole basin, including its crystalline basement, a late Cretaceous siliciclastic and a lower carbonate unit, and a Paleogene-Neogene upper carbonate unit. Intense fault-controlled silicification caused by upward migration of hydrothermal fluids and their diffusion occurred repeatedly. Fault zone is characterized by multiple events of syntectonic (dynamic) silicification with hydraulic brecciation at all scale in the fault core and static silicification, where no lattice orientation or deformation occurred, in the damage zone. In the carbonate units, silicification resulted in the complete replacement of the carbonate mineralogy by quartz, chalcedony and opal, and the Si02 content increased from 3-15% in the host carbonate units to as much as 94-97% in the silicified portions of the fault. The silicified fault zone presents an abrupt widening from 150 m in the siliciclastic unit to as much as 800 m in the lower carbonate unit. The matrix of the siliciclastic unit exhibits porosity reduction from 27% to 4%. By contrast, the matrix porosity of the lower carbonate unit exhibits primary porosity around 5-10%, which is either reduced to ~less than 1% or increased to more than 15% in the silicified zone. In both carbonate units,centimeter-scale vuggy porosity along fractures occurs in the silicified zone. This anomalous vuggy porosity could serve as reservoir pore space. The special proximity and chronology of basalt intrusions along and at the vicinity of the fault suggest the volcanic intrusion play an important role in silicification. This work may shed light on the origin and likely geometry of the fault-controlled silica distribution causing heterogeneities within carbonate and siliciclastic reservoirs.
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DIEGO TAVARES DE FRANÇA
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Síntese e caracterização estrutural e magnética de compósitos do tipo xTiO2-(1-x)α-Fe2O3
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Orientador : SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
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MEMBROS DA BANCA :
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JOSÉ FERNANDO MORAIS LOPES MARIANO
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FELIPE BOHN
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JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
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SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
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SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
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Data: 13/09/2019
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Óxidos mistos binários do tipo TiO2/α-Fe2O3 são bons catalisadores e apresentam propriedades fotocalíticas melhoradas quando aplicados a degradação de poluentes e detecção de gases orgânicos. Entre as várias composições destes óxidos, o Fe2TiO5, conhecido por pseudobroquita, é um óxido que vem atraindo o interesse das áreas teóricas e experimentais devido às suas propriedades magnéticas anisotrópicas. Neste trabalho sintetizamos compostos do tipo xTiO2-(1-x)α-Fe2O3 com x igual 0,3; 0,5 e 0,7. Os compósitos foram obtidos a partir dos pós precursores TiO2 (anatase) e α-Fe2O3, os quais foram estequiometricamente misturados e moídos por 24 horas e tratados termicamente nas temperaturas de 7000 C, 9000 C e 1.1000 C durante 3 horas. Posteriormente, as amostras produzidas foram caracterizadas por meio da difração de raios X, da microscopia eletrônica de varredura e por magnetometria de amostra vibrante. O refinamento dos difratogramas aponta que não houve a formação de novas fases para os compostos apenas moídos. Na temperatura de 7000 C, para x=0,5 e 0,7, começa a surgir a fase TiO2 (rutilo). A partir de 9000 C, para todas as séries, têm-se também a presença da pseudobroquita. Em especial, a difração de raios X revelou a formação da pseudobroquita com concentração de fase 95,10 % para a série de x=0,5 calcinada na temperatura de 1.1000 C. Para esta amostra, observamos a presença de vidro de spin, tipo cluster, próximo a temperatura de 56 K, e da presença da interação Dzyaloshinsskii-Morya. Através das micrografias MEV-FEG é possível observar que todas as amostras apresentam morfologias aglomeradas e nodulares. Este resultado coloca a rota de utilizada como uma candidata simples e de baixo custo para a produção de óxidos de ferro-titânio, em especial a Fe2TiO5.
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Mixedbinaries oxides TiO2/α-Fe2O3 type are good catalysts and have enhanced photocatalytic properties when applied to degradation of pollutants and organic gases detection. Among the various compositions of these oxides, the Fe2TiO5, known as pseudobrookite, is an oxide that have been attracting interest of theoretical and working field due to the Anisotropic magnetic properties. The present work synthesized xTiO2-(1-x)α-Fe2O3 compounds with x equal 0.3; 0.5 and 0.7. The composites were obtained from precursors powders (anatase) TiO2 and α-Fe2O3, which were stoichiometrically mixed and ground for 24 hours, being thermally treated at temperatures of 700° C, 900° C and 1100° (C) during 3 hours. Later, the samples were characterized by X-ray diffraction, Scanning Electron Microscopy and Vibrating Sample Magnetometry. The refinement of the diffractograms highlighted that there was no formation of new phases to ground compounds. At the temperature of 700° C, for x = 0.5 and 0.7, it begins to emerge the phase TiO2 (rutile). While at 900° C, all series presented the presence of the pseudobrookite. In addition, the X-ray diffraction also revealed the formation of pseudobrookite with phase concentration of 95.10% for x = 0.5 and calcined at 1.100° C. For this sample, the presence of spin glass, type cluster, was observed at approximately 56 K of temperature and presence of Dzyaloshinsskii-Morya interaction. Based on the SEM-EGF micrographs, one can observe that all samples feature agglomerate and nodular morphologies. This result highlights the used route as a simple and low cost approach for the production of Iron-Titanium oxides, especially Fe2TiO5.
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CAMILA GISELE DAMASCENO PEIXOTO MORAIS
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Beneficiamento de resíduo atmosférico de petróleo por destilação catalítica
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Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
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MEMBROS DA BANCA :
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ANA CATARINA FERNANDES CORIOLANO
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ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
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GLAUBER JOSÉ TUROLLA FERNANDES
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REGINA CELIA DE OLIVEIRA BRASIL DELGADO
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VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
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Data: 13/09/2019
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O refino do petróleo compreende uma série de operações físicas e químicas cuja função é separar suas várias frações e processá-las, gerando produtos de grande utilidade para a sociedade. Uma das etapas do refino consiste na destilação atmosférica, quando é formado um produto de fundo chamado resíduo atmosférico (RAT), que consiste em uma fração de elevado peso molecular, composta de saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos. A recuperação desse resíduo é importante, uma vez que existe aumento na demanda mundial por petróleo. Isto aponta para a necessidade de desenvolvimento de novas tecnologias de processamento, inclusive dos resíduos. A destilação catalítica é um método que combina separação de componentes com processo de reatividade para obtenção de derivados mais leves, como a gasolina e diesel. Neste trabalho, o RAT foi submetido a destilação, sob pressão atmosférica, na sua forma pura (convencional) e também com adição de zeólita HY e material mesoporoso MCM-41 (catalítica). A efetividade do beneficiamento foi investigada por meio de análises termogravimétricas e de cromatografia gasosa. A fim de caracterizar o RAT, foram determinados parâmetros físico-químicos e reológicos. Os produtos obtidos via destilação convencional e catalítica, aqui chamados destilados, foram avaliados por termogravimetria não-isotérmica e sua composição estimada por cromatografia gasosa de alta temperatura. Os resultados mostraram que o resíduo utilizado pode ser classificado como um óleo pesado e de alto ponto de fluidez. Os parâmetros reológicos apontam que a viscosidade do RAT aumenta com a diminuição da temperatura, entretanto, o aumento na taxa de cisalhamento diminui essa característica. Quanto as curvas de destilação, a utilização de HY como catalisador mostrou temperaturas mais baixas durante toda a análise, o que indica uma maior eficiência na quebra das moléculas do resíduo atmosférico. Além disso, na presença dessa zeólita houve maior variedade de produtos formados, sendo produzidos gasolina, querosene e, principalmente, diesel. Os dados também apontam que a mistura de catalisadores HY/MCM-41 foi seletiva para a formação de diesel. Os dados termogravimétricos mostraram dois eventos de perda de massa para o RAT puro e o aparecimento de um terceiro evento, inicial, para os destilados. Dentre esses, o produzido a partir da destilação do resíduo com HY teve as menores faixas de temperatura nos segundo e terceiro eventos de perda de massa, confirmando os resultados encontrados na curva de ebulição. Essas constatações mostram a eficiência do processo de destilação e da aplicação da zeólita e do material mesoporoso como catalisador, uma vez que as perdas de massa foram antecipadas. A antecipação do início das reações de degradação térmica são ainda mais evidentes com o uso da zeólita HY.
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Oil refining comprises a series of physical and chemical operations whose function is to separate their various fractions and process them, generating products of great use to society. One of the steps of refining is atmospheric distillation, when a bottom product called atmospheric residue (ATR) is formed, which consists of a high molecular weight fraction composed of saturated, aromatic, resins and asphaltenes. Recovery of this waste is important as there is an increase in world demand for oil. This points to the need for the development of new processing technologies, including waste. Catalytic distillation is a method that combines component separation with reactivity process to obtain lighter derivatives such as gasoline and diesel. In this work, ATR was distilled under atmospheric pressure in its pure form (conventional) and also with the addition of zeolite HY and mesoporous material MCM-41 (catalytic). The effectiveness of beneficiation was investigated by thermogravimetric analysis and gas chromatography. In order to characterize ATR, physicochemical and rheological parameters were determined. The products obtained by conventional and catalytic distillation, here called distillates, were evaluated by non-isothermal thermogravimetry and their composition estimated by high temperature gas chromatography. The results showed that the residue used can be classified as heavy and high pour point oil.
The rheological parameters indicate that ATR viscosity increases with decreasing temperature, however, the increase in shear rate decreases this characteristic. Regarding the distillation curves, the use of HY as a catalyst showed lower temperatures throughout the analysis, which indicates a higher efficiency in cracking atmospheric residue molecules. Furthermore, in the presence of this zeolite there was a greater variety of formed products, being produced gasoline, kerosene and, mainly, diesel. The data also indicate that the HY/MCM-41 catalyst mixture was selective for diesel formation. Thermogravimetric data showed two mass loss events for pure ATR and the appearance of a third initial event for distillates. Among these, the one produced from distillation of the residue with HY had the lowest temperature ranges in the second and third mass loss events, confirming the results found in the boiling range. These findings show the efficiency of the distillation process and the application of zeolite and mesoporous material as a catalyst, since mass losses were anticipated. The anticipation of the onset of thermal degradation reactions is even more evident with the use of zeolite HY.
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LARISSA SOBRAL HILÁRIO
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AVALIAÇÃO DA FIBRA CALOTROPIS PROCERA MODIFICADA PARA REMOÇÃO DE PETRÓLEO NA SUPERFÍCIE DA ÁGUA
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Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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MEMBROS DA BANCA :
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AMANDA DUARTE GONDIM
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DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
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DJALMA RIBEIRO DA SILVA
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EMILY CINTIA TOSSI DE ARAÚJO COSTA
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NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
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Data: 14/12/2019
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Os biossorventes vêm se destacando como método alternativo na remoção de contaminação por petróleo oriundo de derramamentos ou vazamentos, pois, além de serem biodegradáveis, apresentam alta disponibilidade natural, baixo custo, e uma boa capacidade de sorção. Sendo assim o objetivo desse trabalho foi avaliar a capacidade de sorção da fibra da Calotropis procera (CP) no estado in natura, bem como, tratada em solução CPTA, CPNaCl, CPNaOH e CPNaClO2, seguidos de tratamento térmico, para uso como material biossorvente para limpeza, remoção e recuperação de petróleo. Inicialmente realizou-se análise termogravimétrica para identificar a temperatura de degradação da fibra, feito isso, a CP destinou-se a ser tratada nas temperaturas de 150°C e 200°C por 1h, 2h e 3h. As estruturas das fibras foram investigadas e comparadas usando espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG). Os resultados dos testes da capacidade de sorção indicaram melhores resultados quando as fibras ficaram 1440min em contato com o petróleo. A CP in-natura obteve capacidade de sorção de cerca de 75vezes o seu próprio peso (76,32 g/g), além disso, foi observado um aumento de sorção para todas as fibras tratadas, sendo a CPTNaOH200°C1h a que atingiu os melhores valores de sorção 127,77g/g e 192,67g/g, seco e lâmina. Após o estudo da otimização das variáveis significativas, o tratamento da fibra com reagente NaOH à 200°C por 1 h, foi o que obteve maior desejabilidade tanto para os sistemas à seco quanto em lâmina, convergindo o resultado real e o predito para as mesmas condições de maximização da sorção de petróleo. As fibras de Calotropis procera in natura e as que foram submetidas a tratamento, nesse trabalho, demonstraram desempenho de sorção para serem empregadas como alternativas promissoras para a remoção de petróleo em derramamentos e vazamentos, dado a uma boa seletividade óleo/água, hidrofobicidade, oleofilidade, alta disponibilidade e excelente propriedade de sorção de óleo.
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Biossorbents have been highlighted as an alternative method to removal of contaminants from spills or leaks of oil and its derivatives, once that they are biodegradable, are highly available, low cost and have a good sorption capacity. Thus, the objective of this work was to evaluate the sorption capacity of the Calotropis procera (CP) fiber in natura state, as well as, to treated the solution CPTA, CPNaCl, CPNaOH and CPNaClO2, followed by heat treatment, for use as biossorbent of material for crude oil cleaning, removal and recovery. Initially, a thermogravimetric analysis is performed to identify the degradation temperature of the fiber, thus, a CP intended to be treated at temperatures of 150°C and 200°C for time 1h, 2h and 3h. Fiber structures were investigated and compared using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and field emission scanning electron microscopy (SEM-FEG). The sorption capacity test results indicated better results when the fibers were 1440min in contact with crude oil. The CP in- natura achieves sorption capacity of about 75 times or its own weight (76.32 g/g), in addition, an increase in sorption was observed for all treated fibers, being a CPTNaOH200°C1h that reached the best values of sorption 127.77g/g and 192.67g/g, dried and selected. After the optimization study of the selected variables, the treatment of NaOH reagent fiber at 200°C for 1 h was the most desirable for both dry and less difficult systems,converging the real result and the predicted for the following oil sorption maximization conditions. How Calotropis fibers are processed in nature and how they have been subjected to treatment, in this work, demonstrate sorption performance for uses used as promising alternatives for crude oil removal in leaks, given good oil/water selectivity, hydrophobicity, oleofility, high availability and excellent oil sorption property.
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