Dissertações/Teses

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2024
Teses
1
  • THEÓGENES SILVA DE OLIVEIRA
  • Desenvolvimento de microcápsulas de sílica para autorreparo de pastas de cimento para poços de petróleo

  • Orientador : ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALCIVAN ALMEIDA EVANGELISTA NETO
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • KEILA REGINA SANTANA
  • RAFAEL DA SILVA FERNANDES
  • Data: 22/02/2024

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  • Um aditivo de autorreparo para pastas de cimento que consiste em resina epóxi e peróxido de metil etil cetona encapsulados separadamente em microesferas de sílica foi desenvolvido. Uma vez dispersas na matriz cimentícia, as microesferas com material encapsulado se rompem sob ação de trincas, colocando em contato a resina epóxi e o catalisador de modo que o produto da reação de polimerização sele ou retarde o crescimento do defeito. O encapsulamento foi feito a partir de uma variação do Método Stöber, bastante difundido na literatura, para obtenção das micro/nano esferas de sílica com material encapsulado. O mesmo foi caracterizado por Difratometria de Raios X, Espectroscopia na região do Infravermelho, Análise Termogravimétrica, Microscopia Eletrônica de Varredura com EDS e Análise de Área Superficial BET. O resultado da DRX mostrou uma disposição amorfa dos materiais (resina e catalisador encapsulados), o resultado do FTIR mostrou picos relativos a resina e relativos ao peróxido de metil etil cetona para a resina encapsulada e catalisador encapsulado, respectivamente. A análise termogravimétrica apresentou decaimento de massa nas regiões de temperatura esperada para a decomposição dos materiais envolvidos e mostrou que o material sintetizado é estável até temperaturas acima de 300°C. O MEV-EDS mostrou que o método utilizado foi eficiente em sintetizar microcápsulas de silício e que essas cápsulas são quebráveis sob a incidência de esforço mecânico. Mostrou também que o tamanho médio das partículas sintetizadas está na faixa entre 50 - 250 m. Análises de DRX mostram que o material é amorfo. Os resultados obtidos mostram que o processo de síntese foi bem sucedido tanto para a resina encapsulada quanto para o catalisador encapsulado.


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  • A self-healing additive for cement pastes consisting of epoxy resin and catalyst (methyl ethyl ketone peroxide) encapsulated separately in silica microspheres was developed. Once dispersed in the cementitious matrix, the microspheres with encapsulated material break under the action of cracks or damage, putting the epoxy resin and the catalyst in contact so that the product of the polymerization reaction seals or retards the growth of the defect. The encapsulation process was based on a variation of the Stöber Method, widely used in the literature, for obtaining silica micro/nano spheres with encapsulated material. It was characterized by X-Ray Diffraction, Infrared Spectroscopy, Thermogravimetric Analysis, Scanning Electron Microscopy with EDS and BET Surface Area Analysis. The XRD result showed an amorphous disposition of the materials (encapsulated resin and catalyst), the FTIR result showed peaks related to resin and relative to methyl ethyl ketone peroxide for the encapsulated resin and encapsulated catalyst, respectively. The thermogravimetric analysis showed mass decay in the expected temperature regions for the decomposition of the materials involved and that the synthesized material is stable up to temperatures above 300°C. SEM-EDS showed that the method used was efficient in synthesizing silicon microcapsules and that these capsules are breakable under the incidence of mechanical stress. It also showed that the average size of the synthesized particles is in the range between 50 - 250 m. XRD analyzes showed the absence of crystallinity in the material obtained. The results obtained show that the synthesis process was successful for both the encapsulated resin and the encapsulated catalyst.

2
  • ARTEJOSE REVOREDO DA SILVA
  • DETERMINAÇÃO ELETROQUÍMICA DE ZINCO E CÁDMIO UTILIZANDO ELETRODO DE GRAFITE MODIFICADO COM CORTIÇA

  • Orientador : ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • JOSÉ EUDES LIMA SANTOS
  • JOÃO MILLER DE MELO HENRIQUE
  • JUSSARA CÂMARA CARDOZO
  • Data: 27/02/2024

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  • Nos últimos anos, o desenvolvimento das indústrias cresceu muito com a expansão populacional e consequentemente uma preocupação global pela poluição do meio ambiente, principalmente pelos elementos químicos que podem ser identificados como grandes poluentes perigosos. Entre estes elementos químicos podemos destacar os metais pesados zinco (Zn) e o cádmio (Cd), estes tem recebido uma determinada atenção por conta do aumento significativo nas atividades. Na saúde humana e em alguns animais, a presença de certa quantidade de zinco e cádmio mesmo em baixas concentrações, podem acarretar uma certa preocupação. Uma das preocupações está nos efluentes gerados pela indústria petrolífera, onde temos uma grande presença de substâncias orgânicas e inorgânicas e com uma composição bem variada destas substâncias que podem gerar um grande problema ambiental. Estes metais pesados têm recebido uma certa atenção devido aos impactos que podem gerar nos ecossistemas terrestres e aquáticos, onde tem recebido regulamentações estabelecidas pela resolução número 401 de 04/11/2008 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) no Brasil para mitigar esses impactos e atribuir quantidades mínimas e máximas em determinados efluentes e consequentemente minimizar e controlar suas contaminações. A presente tese objetivou investigar o emprego dos eletrodos de grafite / cortiça com 50% de cortiça para quantificar o zinco e o cádmio em amostras reais de água de torneira, água produzida e de lagoa de captação. Onde os resultados obtidos demostraram claramente que a aplicação desse eletrodo se mostrou bastante eficiente na detecção dos metais de Zn e Cd com uma sensibilidade de detecção de 0.095 µg/L com um limite de quantificação de 0.317 µg/L para o Zinco e sensibilidade de detecção de 82.824 µg/L com limite de quantificação de 876.080 µg/L para o Cádmio. E de maneira geral, pode-se destacar a facilidade da criação do eletrodo, bem como o método eletroquímico pelo baixo consumo de reagentes, rapidez de análise e com características que conduzem a utilização dessa técnica como mais uma forma na determinação de zinco e cádmio em efluentes diversos.

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  • In recent years, the development of industries has grown a lot with population expansion and consequently a global concern about environmental pollution, mainly due to chemical elements that can be identified as major dangerous pollutants. Among these chemical elements we can highlight the heavy metals zinc (Zn) and cadmium (Cd), these have received a certain amount of attention due to the significant increase in activities. In human health and in some animals, the presence of a certain amount of zinc and cadmium, even in low concentrations, can cause some concern. One of the concerns is the effluents generated by the oil industry, where we have a large presence of organic and inorganic substances and with a very varied composition of these substances that can generate a major environmental problem. These heavy metals have received a certain amount of attention due to the impacts they can generate on terrestrial and aquatic ecosystems, where they have received regulations established by resolution number 401 of 11/04/2008 of the National Environmental Council (CONAMA) in Brazil to mitigate these impacts. and assign minimum and maximum quantities to certain effluents and consequently minimize and control their contamination. The present thesis aimed to investigate the use of graphite/cork electrodes with 50% cork to quantify zinc and cadmium in real samples of tap water, produced water and catchment pond water. Where the results obtained clearly demonstrated that the application of this electrode proved to be quite efficient in the detection of Zn and Cd metals with a detection sensitivity of 0.095 µg/L with a quantification limit of 0.317 µg/L for Zinc and detection sensitivity of 82,824 µg/L with a limit of quantification of 876,080 µg/L for Cadmium. And in general, we can highlight the ease of creating the electrode, as well as the electrochemical method due to its low consumption of reagents, speed of analysis and characteristics that lead to the use of this technique as another way to determine zinc and cadmium in various effluents.
3
  • LAWRENCE CÉZAR MEDEIROS ARAÚJO DE MOURA
  • Modelo funcional de um sistema para produção de hidrogênio verde

  • Orientador : MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • HELIO ROBERTO HEKIS
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • PRISCILA GONCALVES VASCONCELOS SAMPAIO
  • Data: 06/03/2024

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  • As mudanças climáticas, nos últimos anos, têm sido mais intensas e explícitas para a sociedade, diante disso, a capacidade instalada de energias de fontes renováveis tem aumentado em diferentes países. Neste contexto, o hidrogênio verde é considerado uma das principais alternativas para viabilizar a substituição de fontes fósseis de energia para energias de fontes não fósseis atuando como um vetor energético para equilibrar a oferta e a demanda horária por energias renováveis. Esta tese tem como objetivo desenvolver um modelo funcional de um sistema de eletrólise utilizando água do mar para produzir hidrogênio verde. A pesquisa é caracterizada como aplicada, quanto à natureza; abordagem quali-quanti; quanto aos objetivos, é exploratória e descritiva; e quanto ao procedimento metodológico, caracteriza-se como pesquisa bibliográfica e estudo de caso. O procedimento da pesquisa contemplou três etapas: i) pesquisa teórica, envolvendo a pesquisa bibliográfica exploratória nos temas: produção do hidrogênio, modelagem funcional de produtos e prospecção tecnológica e métodos de análise de patentes, e revisão bibliográfica sistemática sobre a tecnologia de eletrólise com uso direto da água do mar; ii) busca e análise de patentes para tecnologias de eletrólise direta da água do mar; iii) modelagem funcional de um sistema de eletrólise de água do mar. Foram identificados 138 documentos patentários e identificadas as principais tendências para esta tecnologia, além da construção do estado da arte para eletrólise direta da água do mar. Como resultado, foi desenvolvido um modelo funcional de um sistema de eletrólise direta da água do mar baseado no estudo das tecnologias disponíveis em documentos científicos e patentários, bem como utilizando as ferramentas de desenvolvimento do produto (Estruturação Funcional, Matriz Morfológica e Matriz de Decisão), contribuindo para o avanço científico e tecnológico na área de eletrólise direta da água do mar, além de contribuir para o desenvolvimento de um sistema capaz de produzir hidrogênio verde sem a utilização de água doce e potável, fator importante para regiões áridas e costeiras, que sofrem com a escassez de água e são favorecidas com a presença de energias solar e eólica.


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  • Climate change, in recent years, has been more intense and explicit for society, as a result, energy from renewable sources has increased its installed capacity in different countries. In this context, green hydrogen is considered one of the main alternatives to enable the substitution of fossil energy sources for energy from non-fossil sources, acting as an energy vector to balance supply and demand for renewable energy. This thesis aims to develop a functional model of an electrolysis system using seawater to produce green hydrogen. The research is characterized as applied, in terms of nature; quali-quanti approach; regarding the objectives, it is exploratory and descriptive; and as for the methodological procedure, it is characterized as bibliographical research and case study. The research procedure included three stages: i) theoretical research, involving exploratory bibliographic research on the topics: hydrogen production, functional product modeling and technological prospecting and patent analysis methods, and systematic bibliographic review on electrolysis technology with use straight from sea water; ii) search and analysis of patents for direct seawater electrolysis technologies; iii) functional modeling of a seawater electrolysis system. As a result, 138 patent documents were identified and the main trends for this technology were presented, in addition to the construction of the state of the art for direct electrolysis of seawater. Furthermore, a functional model of a direct seawater electrolysis system was built based on the study of technologies available in scientific and patent documents, as well as using product development tools (Functional Structure, Morphological Matrix and Decision Matrix ), contributing to scientific and technological advancement in the area of direct electrolysis of seawater, in addition to contributing to the development of a system capable of producing green hydrogen without the use of fresh and potable water, an important factor for arid and coastal regions, that suffer from water scarcity and are favored by the presence of solar and wind energy.

4
  • JOCENRIQUE CARLO DE OLIVEIRA RIOS FILHO
  • Modelagem Matemática e Computacional do Transporte Bifásico de Fluidos com Gravidade e do Transporte e Retenção de Partículas em Meios Porosos

  • Orientador : ADRIANO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADOLFO PUIME PIRES
  • ADRIANO DOS SANTOS
  • GRAZIONE DE SOUZA BOY
  • SIDARTA ARAUJO DE LIMA
  • VIVIANE KLEIN
  • Data: 19/03/2024

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  • Neste trabalho, desenvolvemos uma modelagem matemática e computacional capaz de quantificar de forma acurada os fenômenos de transporte de fluidos e de transporte e retenção de partículas em meios porosos. Para o transporte de fluidos, consideramos o fluxo bifásico imiscível água-óleo com efeitos gravitacionais, descrito pela conservação de massa das fases juntamente com a lei de Darcy. Nos cenários estudados, o modelo resultante é uma equação diferencial parcial com função de fluxo não linear e não convexa. Em sua forma geral, a equação é conhecida na literatura como equação de Buckley-Leverett. Por sua vez, consideramos o transporte e retenção de partículas com base na teoria dos múltiplos mecanismos de retenção. No modelo, quantificamos os fenômenos de retenção por cinéticas de filtração e adsorção e isotermas de adsorção. Adicionalmente, obtemos modelos simplificados, na forma unidimensional, dos sistemas de equações governantes. De posse dos modelos unidimensionais, desenvolvemos soluções analíticas utilizando o método das características e as condições de entropia de Lax e de Oleinik. Uma importante contribuição deste trabalho é o desenvolvimento de soluções analíticas inéditas para cenários de segregação gravitacional pura. Para a modelagem computacional, aplicamos o método de volumes finitos de alta ordem central-upwind na resolução das equações do transporte bidimensionais. Por sua vez, resolvemos as cinéticas de retenção utilizando o método de Runge-Kutta de 3ª ordem. Em seguida, propomos diversas simulações numéricas a fim de comparar as soluções analíticas desenvolvidas com as aproximações numéricas obtidas. É importante ressaltar que não existe na literatura uma prova formal da convergência do método central-upwind para a solução física de equações com funções de fluxo não convexas. Neste contexto, os resultados mostram que o método é capaz de capturar com acurácia e estabilidade as soluções analíticas desenvolvidas. Finalmente, utilizamos as soluções analítica e numérica e quantificamos os parâmetros empíricos do modelo a partir do ajuste de dados experimentais disponíveis na literatura.



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  • In this work, we develop mathematical and computational modeling capable of accurately quantifying the phenomena of fluid transport and particle transport and retention in porous media. For fluid transport, we consider the water-oil immiscible two-phase flow with gravitational effects, described by the mass conservation of the phases together with Darcy’s law. In the scenarios studied, the resulting model is a partial differential equation with a non-linear and non-convex flow function. In its general form, the equation is known in the literature as the Buckley-Leverett equation. Furthermore, we consider particle transport and retention based on the theory of multiple retention mechanisms. In the model, we quantify retention phenomena by filtration and adsorption kinetics and adsorption isotherms. Additionally, we obtain simplified models, in one-dimensional form, of the systems of governing equations. We then developed analytical solutions for the one dimensional models using the method of characteristics and the Lax and Oleinik entropy conditions. An important contribution of this work is the development of novel analytical solutions for pure gravitational segregation scenarios. For computational modeling, we apply the high-order finite volume method central-upwind to solve the two-dimensional transport equations. Moreover, we solve the retention kinetics using the 3ª order RungeKutta method. We then propose several numerical simulations in order to compare the analytical solutions developed with the numerical approximations obtained. It is important to highlight that there is no formal proof in the literature of the convergence of the central-upwind method for the physical solution of equations with non-convex flow functions. In this context, the results show that the method is capable of capturing the developed analytical solutions with accuracy and stability. Finally, we use the analytical and numerical solutions to quantify the empirical parameters of the model by adjusting experimental data available in the literature.

5
  • JOÃO AGRA NETO
  • Modelo de apoio à decisão para desativação ou prolongamento da vida útil de parques eólicos onshore


  • Orientador : MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • SANDERSON C.MACEDO BARBALHO
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • Data: 25/04/2024

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  • O aumento do número de parques eólicos onshore que atingem o final da vida útil em diversos lugares do mundo torna o processo decisivo, que define o futuro do parque, um desafio para os proprietários. Esta tese tem como objetivo desenvolver um modelo para tomada de decisão de prolongamento da vida útil ou desativação de parques eólicos onshore. O método da pesquisa contemplou quatro etapas: 1) construção do estado da arte a partir pesquisa teórica por meio de uma fundamentação teórica somado a revisão sistemática de literatura, com o protocolo PRISMA, a partir de artigos nas bases Scopus, Web of Science e EMBASE para identificar os fatores e variáveis que influenciam na tomada de decisão ao final do ciclo de vida de parques eólicos onshore, 2) desenvolvimento do modelo conceitual, 3) pesquisa de campo, tipo survey para identificar principais ações dos gestores de parques eólicos em operação no tema da prolongamento da vida útil ou desativação, e 4) validação do modelo de decisão por meio de um focus group com especialistas. Como resultado, o modelo apresenta onze possíveis alternativas inseridos em dois cenários: a desativação e finalização das atividades operacionais e o prolongamento de vida útil. Os fatores e variáveis que influenciam no processo decisório foram: fatores externos (diretriz nacional energética, políticas públicas e aspectos regulatórios, aspectos logísticos e de infraestrutura e desenvolvimento tecnológico no setor) e fatores internos (aspectos econômico-financeiros, aspectos operacionais, aspectos ambientais, aspectos regionais e recursos humanos). Os principais fatores identificados são os custos de operação e manutenção (OPEX), a revisão de layout e efeito esteira e a evolução tecnológica. Os resultados apresentam, além do modelo teórico, um cenário global de poucas publicações acadêmicas relacionados a temática e com característica desequilibrada, ao avaliar a quantidade de estudos empíricos (baseado em experiências) com decisões reais tomadas e embasadas versus o total de estudos e aponta lacunas de pesquisas e estudos na temática abordada como sugestão de insights para pesquisas prospectivas, como por exemplo, a realização de pesquisas relatando outras experiências estudos empíricos, revisão periódica do planejamento do crescimento da matriz elétrica considerando o impacto das decisões de desativação e extensão de vida operacional dos projetos, construção de parcerias entre universidades e grupos investidores para a aplicação e validação com a integração de caráter prático em parques eólicos e desenvolvimento de um sistema especialista para apoio a tomada de decisão.


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  • The increase in the number of onshore wind farms reaching the end of their useful life in different parts of the world makes the process of decision making to define the future of the farm a challenge for owners. The present thesis aims to develop a decision-making model regarding the extension of the useful life or deactivation of onshore wind farms. The research method includes four stages: 1) construction of the state of the art based on theoretical research through a theoretical foundation and a systematic review of the literature using the PRISMA protocol based on articles in the Scopus, Web of Science and EMBASE databases to identify the factors and variables that influence the decision-making process at the end of the life cycle of onshore wind farms, 2) development of the conceptual model, 3) field research of the survey type to identify the main actions of managers of wind farms in operation regarding the extension of the useful life or deactivation, and 4) field research through cases with wind farm managers to validate the decision model identified in the literature. Considerations and suggestions of experts and researchers were used to validate the conceptual model (4th stage). As a result, the conceptual model presents eleven possible alternatives inserted in two scenarios: the deactivation and completion of operational activities and the extension of useful life of the farm. The factors and variables that influence the decision-making process are systematized and grouped into the following categories: external factors [national energy guidelines (national aspects), public policies and regulatory aspects, logistical and infrastructural aspects, and technological development in the sector] and internal factors (economic-financial aspects, operational aspects, environmental aspects, regional aspects, and human resources). The main factors identified are operation and maintenance costs (OPEX), layout review and wake effect and technological evolution. In addition to the theoretical model, the results showed a global scenario of few academic publications on the topic and an unequal number of empirical studies (based on experiences) with real decisions taken and supported versus total number of studies. They also point to research gaps on the theme, providing insights for prospective research, such as, for example, further studies on other experiences, empirical studies, periodic review of planning for the growth of the electrical matrix considering the impact of decisions for deactivation and extension of the operational life of projects, building partnerships between universities and investor groups for application and validation with practical integration in wind farms and development of an specialized system to support decision making.

2023
Dissertações
1
  • JOSÉ SILAS DOS SANTOS SILVA
  • DETERMINAÇÃO DO MODELO DE VELOCIDADE DE MIGRAÇÃO POR FOCALIZAÇÃO DE DIFRAÇÕES GERADAS USANDO OS ATRIBUTOS DE FRENTES DE ONDAS DO OPERADOR CRS

  • Orientador : GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • PEDRO ANDRÉS CHIRA OLIVA
  • TIAGO TAVARES LEITE BARROS
  • Data: 20/01/2023

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  • A imagem de migração pré-empilhamento no domínio do tempo ainda é a principal saída no processamento de dados sísmicos terrestres, e uma imagem migrada confiável da subsuperfície depende da exatidão do modelo de velocidade de migração. Este modelo é de difícil determinação, principalmente quando tem que lidar com dados de baixa qualidade, por isso propomos e avaliamos dois métodos para determinação do modelo de velocidades de migração com base em atributos cinemáticos do campo de ondas utilizados pelo método de empilhamento CRS (Common Reflection Surface). Esses atributos que são extraídos de dados de cobertura múltipla por meio de otimização global, fornecem informações sobre as propriedades locais dos refletores. Contudo, não há método apropriado que use esses atributos para determinar o modelo de velocidade de migração no domínio do tempo. Apresentamos dois métodos práticos para determinar o modelo de velocidade de migração no domínio do tempo com base na aplicação de atributos de frentes de ondas e o operador de empilhamento CRS, o primeiro por meio de um cálculo automático e o segundo por meio de geração de difrações sintéticas nos eventos de reflexão da seção empilhada CRS com afastamento fonte-receptor zero. Na seção de afastamento zero com difrações sintéticas, a migração pós-empilhamento é aplicada a um conjunto de velocidades constantes, e as velocidades de migração são selecionadas por meio de uma análise de focalização das difrações simuladas. Demonstramos a precisão dos algoritmos propostos usando dois modelos sintéticos que representam estruturas geológicas com falhas e dobras. Também aplicamos os dois métodos a um dado terrestre 2D real com baixa qualidade para estimar o modelo de velocidade de migração no domínio do tempo. Os modelos de velocidades obtidos através dos métodos propostos foram validados aplicando-os na migração pré-empilhamento de Kirchhoff no domínio do tempo, o que proporcionou melhorias significativas na imagem migrada usando o modelo de velocidades obtido pela focalização de difrações.


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  • A imagem de migração pré-empilhamento no domínio do tempo ainda é a principal saída no processamento de dados sísmicos terrestres, e uma imagem migrada confiável da subsuperfície depende da exatidão do modelo de velocidade de migração. Este modelo é de difícil determinação, principalmente quando tem que lidar com dados de baixa qualidade, por isso propomos e avaliamos dois métodos para determinação do modelo de velocidades de migração com base em atributos cinemáticos do campo de ondas utilizados pelo método de empilhamento Common Reflection Surface (CRS). Esses atributos que são extraídos de dados de cobertura múltipla por meio de otimização global, fornecem informações sobre as propriedades locais dos refletores. Contudo, não há método apropriado que use esses atributos para determinar o modelo de velocidade de migração no domínio do tempo. Apresentamos dois métodos práticos para determinar o modelo de velocidade de migração no domínio do tempo com base na aplicação de atributos de frentes de ondas e o operador de empilhamento CRS, o primeiro por meio de um cálculo automático e o segundo por meio de geração de difrações sintéticas nos eventos de reflexão da seção empilhada CRS com afastamento fonte-receptor zero. Na seção de afastamento zero com difrações sintéticas, a migração pós-empilhamento é aplicada a um conjunto de velocidades constantes, e as velocidades de migração são selecionadas por meio de uma análise de focalização das difrações simuladas. Demonstramos a precisão dos algoritmos propostos usando dois modelos sintéticos que representam estruturas geológicas com falhas e dobras. Também aplicamos os dois métodos a um dado terrestre 2D real com baixa qualidade para estimar o modelo de velocidade de migração no domínio do tempo. Os modelos de velocidades obtidos através dos métodos propostos foram validados aplicando-os na migração pré-empilhamento de Kirchhoff no domínio do tempo, o que proporcionou melhorias significativas na imagem migrada usando o modelo de velocidades obtido pela focalização de difrações.

Teses
1
  • YVIS HENRIQUE DE OLIVEIRA
  • SISTEMA A BASE DE RESINA POLIÉSTER PARA APLICAÇÃO EM POÇOS PETROLÍFEROS: DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA PARA ANÁLISE DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PELO MÉTODO ULTRASSÔNICO (UCA)

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA CECILIA VIEIRA DA NOBREGA
  • BRUNO LEONARDO DE SENA COSTA
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • Data: 05/01/2023

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  • Historicamente o cimento Portland é amplamente utilizado para realizar as mais variadas intervenções nos poços de petróleo. É de saber notório as inúmeras vantagens da utilização desse material. Porém nos últimos anos vem crescendo a utilização de materiais alternativos para alguns tipos de intervenções, como é o caso de alguns abandonos, por apresentar características específicas para aplicação em cenários onde o uso de cimento é limitado ao seu desempenho.

    Dentre os materiais alternativos ao cimento para poços de petróleo, as resinas vêm ganhando destaque em função de sua compatibilidade com os fluidos contidos nos poços. As resinas são livres de sólidos e, tal propriedade aumenta o índice de sucesso dos trabalhos em poços cuja injetividade é muito baixa para a penetração de pasta de cimento convencional. Outra característica bastante interessante das resinas é a sua resistência à compressão elevada quando comparada aos sistemas convencionais de pasta de cimento, além disso associado à sua baixíssima permeabilidade.

    Um dos maiores desafios para aplicação dos materiais alternativos em substituição ao cimento Portland, é o controle e caracterização de suas propriedades tecnológicas. As nomas API (American Petroleum Institute), especificamente as SPEC 10A e RP 10B-2, foram desenvolvidas há décadas com foco em ensaios destinados ao cimento Portland. A adaptação de alguns procedimentos para caracterização de materiais alternativos, como as resinas, é o ponto chave para garantia do sucesso operacional durante a aplicação em campo, especialmente a resistência à compressão. 

    Com base no exposto, nesse trabalho foi desenvolvida uma metodologia para análise da resistência à compressão (RC) pelo método ultrassônico em sistemas de resinas a base de poliéster. O controle da RC dos sistemas resinados foi realizado através da aditivação como inibidor químico 4-tert-butilcatecol (TBC).

    A resposta à adição do TBC no sistema de resina poliéster foi bastante consistente, pois foi possível observar uma variação no tempo de início de desenvolvimento da RC, proporcional a porcentagem de TBC no sistema.


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  • Historically, Portland cement has been widely used to carry out the most varied interventions in oil wells. It is known the numerous advantages of using this material. However, in recent years, the use of alternative materials for some types of interventions has increased, as is the case of some abandonments, as they have specific characteristics for application in scenarios where the use of cement is limited to its performance.

    Among the alternative materials to cement for oil wells, resins have been gaining prominence due to their compatibility with the fluids contained in the wells. The resins are free of solids and this property increases the success rate of works in wells whose injectivity is too low for the penetration of conventional slurry. Another very interesting feature of the resins is their high compressive strength when compared to conventional cement slurry systems, in addition to their very low permeability.

    One of the biggest challenges for the application of alternative materials to replace Portland cement is the control and characterization of its technological properties. The API (American Petroleum Institute) standards, specifically SPEC 10A and RP 10B-2, were developed decades ago with a focus on testing for Portland cement. The adaptation of some procedures for the characterization of alternative materials, such as resins, is the key point to guarantee operational success during field application, especially the compressive strength.

    Based on the above, in this work a methodology was developed to analyze the compressive strength (CS) by the ultrasonic method in polyester-resin systems. The control of the CS of the resin systems was carried out through the addition of the chemical inhibitor 4-tert-butylcatechol (TBC).

    The response to the addition of TBC in the polyester resin system was quite consistent, as it was possible to observe a variation in the time of onset of CS development, proportional to the percentage of TBC in the system.

2
  • FILIPE SILVA DE OLIVEIRA
  • DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS DE PASTAS DE CIMENTO PARA APLICAÇÃO EM POÇOS SUJEITOS A MIGRAÇÃO DE GÁS

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA CECILIA VIEIRA DA NOBREGA
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • BRUNO LEONARDO DE SENA COSTA
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • Data: 06/01/2023

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  • Falhas de cimentação se manifestam através dos canais em torno do revestimento no espaço anular. Elas podem resultar em problemas de segurança, ambiental e problemas econômicos em produção de petróleo offshore. A migração de gás pelo anular não é um problema inerente apenas a revestimentos posicionados em pequenas profundidades, mas também em operações que envolvam a utilização de colunas de trabalho ou de produção em poços perfurados em terra (onshore) ou no mar (offshore). Porém, o maior risco, de fato, é a migração de gás atrás do revestimento condutor ou revestimento de superfície porque, devido à pouca profundidade, o gás pode atingir a superfície dentro de poucas horas. Intervenções para interromper o fluxo de gás pelo anular são difíceis de serem implantadas, por isso evitar que ela aconteça é a melhor maneira de promover a segurança e proteger o ambiente. A migração de gás durante a cimentação de poços é um dos principais problemas da engenharia de poços de petróleo. Sua ocorrência pode causar desde problemas pouco severos até a perda de controle do poço após a cimentação. A pesquisa científica nacional nesta área ainda está em desenvolvimento, e quanto ao cenário internacional, poucas publicações foram encontradas nos últimos 10 anos. A maior evidência de publicações na área de migração de gás em engenharia de poços está no depósito de patentes. Possivelmente, por se tratar de uma problemática de grande interesse comercial e industrial, as empresas empreiteiras investem em tecnologias particulares e, como consequência, a patente tecnológica. Reivindicações tecnológicas na área da migração de gás datam da década de 80 e 90. As mais recentes se referem às necessidades mais contemporâneas, como a necessidade de explorar em lâminas d'água ultra profundas e as explorações nas regiões árticas. Os sistemas clássicos já patenteados são largamente utilizados e atendem as necessidades exigidas, ou seja, há uma maior resistência em substituir um sistema confiável e reprodutível por uma nova tecnologia pouco testada e conhecida. Apesar de se tratar de sistema já convencionados e de ampla utilização no mercado, falhas ainda acontecem, pois, o fenômeno de migração de gás pode ocorrer por vários mecanismos, em várias etapas da cimentação. Estes fatos reforçam a necessidade de abranger pesquisas sobre novas formas de combater o fenômeno de migração de gás, estudando mecanismos atuação de aditivos químicos para garantir segurança e qualidade nos processos de cimentação de poços petrolíferos. Com base no exposto, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de diferentes aditivos químicos (Látex SBR, Nanossílica e Silicato de Sódio), estudando o efeito da composição da pasta de cimento nas suas propriedades e quanto a sua capacidade de resistir à migração de gás. Para isso, um planejamento fatorial com pontos centrais foi adotado. As variações nas concentrações de três aditivos (Látex SBR, Nanossílica e Silicato de Sódio) e suas respectivas interações foram analisadas. Foram realizados ensaios de filtração estática, reologia, géis estáticos (SGS) e dinâmicos e ensaios de fluxo (CHA). Os resultados obtidos mostram que, embora o sistema de pasta atenda os requisitos de controle de filtrado (< 30 ml API) e com tempo de transição de gel curto (< 30 min), nem sempre é adequado para utilização em cenários de migração de gás. É mostrado que há uma relação entre as concentrações dos aditivos com o controle de filtrado, tempo de transição de gel e a migração de gás.


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  • Cementing failures manifest themselves through the channels around the casing in the annular space. They can result in safety, environmental, and economic problems in offshore oil production. Annular gas migration is not only a problem inherent to casings positioned at shallow depths, but also in operations involving the use of workover or production columns in wells drilled onshore or offshore. However, the biggest risk in fact is gas migration behind the conductive casing or surface casing because, due to the shallow depth, the gas can reach the surface within a few hours. Interventions to stop the flow of gas through the annulus are difficult to implement, so preventing it from happening is the best way to promote safety and protect the environment. Gas migration during well cementing is one of the major problems in oil well engineering. Its occurrence can cause from minor problems to loss of control of the well after cementing. The national scientific research in this area is still under development, and as for the international scenario, few publications have been found in the last 10 years. The greatest evidence of publications in the area of gas migration in well engineering is in the filing of patents. Possibly, because this is a problem of great commercial and industrial interest, contractors are investing in particular technologies and, as a consequence, the technological patent. Technological claims in the area of gas migration date back to the 1980s and 1990s. The most recent ones relate to more contemporary needs, such as the need to explore in ultra-deep water sheets and exploration in Arctic regions. The classic patented systems are widely used and meet the required needs, i.e., there is greater resistance to replacing a reliable and reproducible system with a new, little tested and known technology. Despite the fact that these systems are already conventionalized and widely used in the market, failures still occur, because the phenomenon of gas migration can occur by various mechanisms, in various stages of cementation. These facts reinforce the need for research on new ways to combat the phenomenon of gas migration, studying mechanisms of action of chemical additives to ensure safety and quality in the cementation of oil wells. Based on the above, this work aims to evaluate the performance of different chemical additives (SBR Latex, Nano Silica and Sodium Silicate), studying the effect of the cement paste composition on its properties and its ability to resist gas migration. For this, a factorial design with central points was adopted. The variations in the concentrations of three additives (SBR Latex, Nano Silica and Sodium Silicate) and their respective interactions were analyzed. Static filtration, rheology, static (SGS) and dynamic gels and flow tests (CHA) were performed. The results obtained show that although the paste system meets the requirements for filtrate control (< 30 ml API) and with short gel transition time (< 30 min), it is not always suitable for use in gas migration scenarios. It is shown that there is a relationship between additive concentrations with filtrate control, gel transition time and gas migration.

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  • FRANKLIN TERTULIANO PEREIRA DE OLIVEIRA
  • AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DA SECAGEM DE CASCALHOS ORIUNDOS DA PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO POR MICRO-ONDAS E CONVECÇÃO FORÇADA

  • Orientador : MARCELA MARQUES VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELA MARQUES VIEIRA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • KEILA REGINA SANTANA
  • Data: 30/01/2023

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  • O último equipamento do processo de controle de sólidos, em uma perfuração de poço de petróleo, tem uma saída úmida que necessita ser seca, para transporte e descarte, através de um mecanismo ambientalmente sustentável. Nessa perspectiva, o objetivo deste trabalho é comparar a secagem do cascalho de perfuração de petróleo, com a base água e a base parafina, em um micro-ondas e uma fritadeira, utilizando os seguintes parâmetros: tempo, temperatura, potência e fator energético. O cascalho de base parafina do descarte da centrífuga, com 11,27% de óleo, na concentração de óleo no cascalho descartado do secador, é de 5,98%, resultados da retorta do cascalho base parafina. Nos experimentos com o micro-ondas, o tempo de aquecimento vai de 0 a 30 minutos, considerando 6 min como potência alta, 10min potência média e 15min potência baixa. Ademais, tais experimentos foram analisados na capacidade total de tempo do equipamento, com 30 minutos nas potências baixa, média e alta e cascalho base água, pois teve um pré-teste com cascalho de base parafina que passou do ponto de fulgor de 200 °C. Na fritadeira elétrica, com potência única de 1500W, utilizou-se 6, 10 e 15 minutos nos experimentos, enquanto que, no teste de capacidade do equipamento, com o tempo de 30 minutos, foram utilizados os cascalhos base parafina e base água. Logo, o uso dos dois equipamentos permitiu analisar o fator energético com wattímetro, com a média da tarifa de R$0.610/kWh, na região Nordeste, e a secagem do cascalho base água e base parafina.


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  • The last equipment in the solids control process, in an oil well drilling, has a wet outlet that needs to be dried, for transport and disposal, through an environmentally sustainable mechanism. In this perspective, the objective of this work is to compare the drying of cuttings from oil drilling, with water base and paraffin base, in a microwave and a fryer, using the following parameters: time, temperature, power and energy factor. The paraffin based gravel from the centrifuge disposal, with 11.27% oil, in the oil concentration in the gravel discarded from the dryer, is 5.98%, resulting from the retort of the paraffin-based gravel. In the experiments with the microwave, the heating time ranges from 0 to 30 minutes, considering 6 min at high power, 10 min at medium power and 15 min at low power. In addition, such experiments were analyzed in the total time capacity of the equipment, with 30 minutes at low, medium and high powers and water-based gravel, as there was a pre-test with paraffin-based gravel that exceeded the flash point of 200 °C. In the electric fryer, with a single power of 1500W, 6, 10 and 15 minutes were used in the experiments, while, in the equipment capacity test, with a time of 30 minutes, paraffin-based and water-based gravel were used. Therefore, the use of both equipment allowed the analysis of the energy factor with a wattmeter, with an average tariff of R$0,610/kWh, in the Northeast region, and the drying of water-based and paraffin-based gravel.

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  • AIMEE ATAIDE DE OLIVEIRA MEDEIROS
  • ESTUDO DA CAPACIDADE OXADATIVA EX-SITU DO PERSULFATO GERADO ELETROQUIMICAMENTE FRENTE A DESCONTAMINAÇÃO DO SOLO E DA ÁGUA PRODUZIDA.

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • INALMAR DANTAS BARBOSA SEGUNDO
  • JOSÉ EUDES LIMA SANTOS
  • Data: 17/02/2023

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  • A geração de resíduos e a quantidade exorbitante de água produzida provenientes das atividades de produção e extração de petróleo são sem dúvida um dos maiores desafios para a indústria petrolífera, no qual precisam obedecer aos limites de toxicidades estabelecidos para seu correto descarte. Ainda que ajam os órgãos fiscalizadores muito se tem visto quanto a crescente contaminação dos ecossistemas e esse fato tem chamando a atenção dos cientistas em busca do emprego de tecnologias e estudos voltados para a remediação dos solos e descontaminações das águas. Nesse contexto o presente trabalho objetivou investigar a capacidade oxidativa ex-situ do persulfato gerado eletroquimicamente frente ao solo arenoso enriquecido com fenantreno e amostra real de água produzida. Os resultados foram bastante promissores no qual a remoção de fenantreno no solo foi de quase 80%. Quanto a utilização do persulfato em uma amostra real de água produzida que possui uma matriz extremamente complexa, foi obtida uma taxa de mineralização de até 58%, sendo observado também formação de ácidos carboxílicos que possuem uma ampla utilização e importância para a indústria. De maneira geral pode-se inferir que a utilização ex-situ do persulfato frente a diferentes poluentes e concentrações foram viáveis no processo de oxidação e favorecimento da conversão do poluente em produtos de valor agregado.


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  • Waste generation and the exorbitant amount of water produced from oil production and extraction activities are undoubtedly one of the biggest challenges for the oil industry, in which they need to comply with the established toxicity limits for their correct disposal. Even though the inspection bodies act, much has been seen regarding the growing contamination of ecosystems and this fact has drawn the attention of scientists in search of the use of technologies and studies aimed at remediating soils and decontaminating waters. In this context, the present work aimed to investigate the ex-situ oxidative capacity of electrochemically generated persulfate against sandy soil enriched with phenanthrene and a real sample of produced water. The results were quite promising in which the removal of phenanthrene in the soil was almost 80%. As for the use of persulfate in a real sample of produced water that has an extremely complex matrix, a mineralization rate of up to 58% was obtained, also observing the formation of carboxylic acids that have a wide use and importance for the industry. In general, it can be inferred that the ex-situ use of persulfate against different pollutants and concentrations was viable in the oxidation process and favored the conversion of pollutants into value-added products.

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  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • BLENDA CONTENDO CIMENTO PORTLAND  CLASSE G E RESÍDUO DA PRODUÇÃO DE ARGAMASSA PARA CIMENTAÇÃO DE POÇOS PETROLÍFEROS DE ALTAS TEMPERATURAS

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • Data: 14/03/2023

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  • A exploração por novos campos de petróleo continua sendo fortemente uma busca constante, bem como o incremento de produção dos campos considerados maduros, para aumento das reservas e atendimento energético global crescente. Para isso, necessita-se de otimizações que contribuam para a redução de custos operacionais na perfuração de poços e que sejam mais sustentáveis, de modo a conciliar utilização de novas tecnologias ao mesmo tempo em que se garanta maior integridade dos poços construídos e menores impactos ambientais. Com os adventos tecnológicos, já é comum atingir cenários de reservatórios de petróleo e gás mais agressivos quando se trata principalmente em parâmetros como alta temperatura e alta pressão. Entretanto, nessas condições há maiores desafios a serem considerados, especialmente em relação ao projeto de cimentação, uma vez que em temperaturas superiores a 110 °C o cimento sofre modificações em sua hidratação, as quais tendem a favorecer a formação de fases com maior permeabilidade e provocando a retrogressão da sua resistência mecânica, tornando o cimento vulnerável ao isolamento hidráulico do poço e comprometendo a sua integridade. De outro lado, o setor industrial, de uma maneira geral, gera uma quantidade significativa de resíduos, muitos destes sem aplicações ou destinações adequadas. Como exemplo, a indústria de produção de argamassas gera um subproduto até então descartado e o objetivo desse trabalho é aplicar esse rejeito em pastas de cimento sujeitas às altas temperaturas e pressões dos poços de petróleo e gás no intuito de agregar valor através do desenvolvimento de uma blenda comercial a ser potencialmente utilizada na cimentação de poços como produto tecnologicamente eficiente e que proporcione a redução significativa do uso de cimento sem perdas nas propriedades exigidas, o que contribui também para a redução de custos e impactos ambientais. Os estudos foram conduzidos com a caracterização do resíduo utilizando as técnicas de difração de raios-X, análise granulométrica e análise de composição química, e as pastas foram formuladas com diferentes proporções da blenda resíduo + cimento em cenários de cura em condições de alta e baixa temperatura e pressão com posterior caraterização das fases formadas e ensaios tecnológicos de resistência à compressão, comparando os dados obtidos com os dados de pastas-padrão. Os resultados preliminares demonstram a potencialidade do uso da blenda de cimento com resíduo da argamassa em substituição aos produtos atualmente comercializados, favorecendo impactos positivos, sendo considerado um produto sustentável, conferindo propriedades mecânicas adequadas às solicitações operacionais e com um apelo ambiental que, ainda, pode gerar redução de custos na fabricação das pastas, facilitando a viabilidade de operações em diversos campos, com condições de alta temperatura e onde serão aplicadas técnicas de recuperação térmica.


  • Mostrar Abstract
  • Exploring new oil fields remains a constant pursuit, as well as increasing production in fields considered mature, in order to increase reserves and increase global energy supply. For this, optimizations are needed that contribute to the reduction of operating costs in drilling wells and that are more sustainable, in order to reconcile the use of new technologies while ensuring greater integrity of the wells constructed and lower environmental impacts. With the advent of technology, it is already common to reach more aggressive oil and gas reservoir scenarios when it comes mainly to parameters such as high temperature and high pressure. However, under these conditions there are greater challenges to be considered, especially in relation to the cementation project, since at temperatures above 110 °C the cement undergoes changes in its hydration, which tend to favor the formation of phases with greater permeability and causing the retrogression of its mechanical resistance, making the cement vulnerable to the hydraulic isolation of the well and compromising its integrity. On the other hand, the industrial sector, in general, generates a significant amount of waste, many of which do not have adequate applications or destinations. As an example, the mortar production industry generates a by-product that was previously discarded and the objective of this work is to apply this waste in cement pastes subject to the high temperatures and pressures of oil and gas wells in order to add value through the development of a commercial blend to be potentially used in the cementing of wells as a technologically efficient product that provides a significant reduction in the use of cement without losing the required properties, which also contributes to the reduction of costs and environmental impacts. The studies were conducted with the characterization of the residue using X-ray diffraction techniques, granulometric analysis and analysis of chemical composition, and the pastes were formulated with different proportions of the residue + cement blend in curing scenarios in high and low conditions. Temperature and pressure with subsequent characterization of the formed phases and technological tests of resistance to compression, comparing the data obtained with the data of standard pastes. Preliminary results demonstrate the potential of using a cement blend with mortar residue to replace the currently marketed products, favoring positive impacts, being considered a sustainable product, providing adequate mechanical properties to operational requests and with an environmental appeal that, still, can generate cost reduction in the manufacture of pastes, facilitating the viability of operations in several fields, with high temperature conditions and where thermal recovery techniques will be applied.

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  • DANIELLE ALVES RIBEIRO DA SILVA
  • Análise da histerese de permeabilidade relativa em reservatório com características do pré-sal brasileiro

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA CATARINA DA ROCHA MEDEIROS
  • EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO
  • EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 24/03/2023

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  • A histerese da permeabilidade relativa e da pressão capilar precisam ser mais difundidas nos estudos académicos, de modo a compreender como podem influenciar os reservatórios com óleo leve e alta pressão. Estes fenómenos tornam-se extremamente importantes para se ter uma boa previsão da produção de petróleo, considerando que em muitos casos, a utilização da histerese nos cálculos pode levar a uma melhor previsão da recuperação do petróleo, permitindo a exploração de certos campos. Assim, este estudo teve como principal objetivo a análise de dois modelos de histerese (Killough e Larsen e Skauge) amplamente utilizados em software comercial, a fim de investigar o comportamento de um reservatório de petróleo leve utilizando um processo WAG-CO2 miscível. Assim, para atingir este objetivo, foi considerado um reservatório semi-sintético, com características semelhantes às encontradas no pré-sal brasileiro, e foi modelado utilizando um software comercial da CMG. A histerese reduz a permeabilidade do fluido, o que pode gerar dois efeitos: aumento da eficiência de varrimento local do petróleo e perda de injetividade. O primeiro efeito contribui para o aumento da recuperação de óleo, enquanto que a perda de injetividade pode diminuir a varredura de óleo, reduzindo a recuperação de óleo. Além disso, este trabalho encontrou que a histerese pode causar perda de injetividade do gás e da água, no entanto isso não impediu de a histerese aumentar a recuperação de petróleo se comparado ao caso sem histerese.

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  • The hysteresis of relative permeability and capillary pressure need to be more widespread in academic studies, in order to understand how they can influence reservoirs with light oil and high pressure. These phenomena become extremely important to have a good prediction of oil production, considering that in many cases, the use of hysteresis in calculations can lead to a better prediction of oil recovery, allowing the exploration of certain fields. Thus, this study had as main objective the analysis of two hysteresis models (Killough and Larsen and Skauge) widely used in commercial software, in order to investigate the behavior of a light oil reservoir using a miscible WAG-CO2 process. Thus, to achieve this goal, a semi-synthetic reservoir, with characteristics similar to those found in the Brazilian pre-salt, was considered and was modeled using commercial software from CMG. Hysteresis reduces fluid permeability, which can generate two effects: increased local sweep efficiency of the oil and loss of injectivity. The former effect contributes to increased oil recovery, while injectivity loss can decrease oil sweep, reducing oil recovery. Furthermore, this work found that hysteresis can cause loss of gas and water injectivity, however this did not prevent hysteresis from increasing oil recovery compared to the case without hysteresis.

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  • MANUELLE MEIKE SILVA DE ARAUJO ROSADO
  • Desenvolvimento de Sistemas de Pastas de Cimento para Poços de Alta Temperatura Utilizando Escória de Alto Forno e Cinza da Casca de Arro

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • Data: 26/04/2023

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  • O desenvolvimento de campos de petróleo que possuem poços com óleo de alta viscosidade, somente com a produção primária, acarretaria pequeno volume de óleo recuperado devido à baixa produtividade dos poços. Desta forma, há a necessidade de utilizar nesses campos, um método de recuperação térmica suplementar, onde o mais utilizado é a injeção de vapor cíclica e contínua. Altas temperaturas causam mudanças prejudiciais nos produtos hidratados do cimento Portland, comprometendo suas propriedades físicas, principalmente a resistência à compressão. Este fenômeno é conhecido como retrogressão da resistência e ocorre quando a razão CaO/SiO2 está próximo de 2,0. Para lidar com essa condição, materiais ricos em dióxido de sílicio (SiO2) são adicionados ao cimento. O presente trabalho tem como objetivo o uso de escória de alto forno (EAF) e cinza da casca de arroz (CCA) como materiais alternativos para compor sistemas de pastas de cimento para aplicação em poços que são submetidos à alta temperatura. Um planejamento estatístico de mistura foi realizado para determinar o número de pastas de cimento a serem formuladas bem como as concentrações de EAF e CCA, que variaram de 0% a 50% de BWOC (By Weight Of Cement). Amostras contendo EAF e CCA e amostras de referência foram submetidas a dois cenários: baixa temperatura (47ºC) e alta temperatura (300ºC). As amostras de baixa temperatura permaneceram por 7 dias no banho termostático a 47ºC. No ciclo térmico de alta temperatura, as amostras foram submetidas a 300ºC e 2000 psi nos últimos 3 dias dos 7, em uma câmara pressurizada de cura. Todos os procedimentos experimentais foram executados de acordo com API RP 10B-2. O desempenho destes sistemas de pastas foi avaliado quanto a resistência à compressão (RC) através de testes de compressão axial. Este parâmetro foi escolhido pela relevância que apresenta na aprovação de materiais a base de cimento Portland, para poços com alta temperatura. Foi realizada também caracterização cristalográfica dos materiais testados através da técnica de difração de raios-X (DRX). A pasta padrão, sem sílica, foi fortemente danificada pelo fenômeno de retrogressão da resistência após o ciclo de calor de 300ºC. Os resultados mostraram que no cenário de baixa temperatura, as amostras contendo EAF apresentaram maior resistência à compressão e no cenário de alta temperatura, as amostras contendo maior percentual da CCA apresentaram grande potencial como agentes antiretrogressão da resistência. A EAF é um subproduto da indústria siderúrgica e seu custo é bastante inferior ao cimento Classe G. Além de econômica, a utilização de EAF em poços é ambientalmente adequada. E a CCA é uma fonte renovável de sílica, cuja sustentabilidade, a torna uma alternativa interessante a usual sílica flour.


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  • The development of oil fields that have wells with high viscosity oil, with only primary production, would result in a small volume of oil recovered due to the low productivity of the wells. In this way, there is a need to use in these fields, a supplementary thermal recovery method, where the most used is the cyclic and continuous steam injection. High temperatures cause deleterious changes in hydrated products of Portland cement, compromising its physical properties, mainly, the compressive strength. This phenomenon is known as strength retrogression and occurs when the CaO/SiO2 ratio is close to 2.0. To deal with this condition, silicon dioxide (SiO2) rich materials are added to cement. This work aims to use blast furnace slag (BFS) and rice husk ash (RHA) as alternative materials to compose cement slurries systems for application in wells that are subjected to high temperature. A statistical mixing planning was carried out to determine the number of cement slurries to be formulated as well as the concentrations of BFS and RHA, which varied from 0% to 50% of BWOC (By Weight of Cement). Samples containing BFS and RHA and reference samples were submitted to two scenarios: low temperature (47ºC) and high temperature (300ºC). The low temperature samples remained for 7 days in the thermostatic bath at 47°C. In the high temperature thermal cycle, the samples were subjected to 300°C and 2000 psi for the last 3 days out of 7 in a pressurized curing chamber. All experimental procedures were performed according to API RP 10B-2. The performance of these slurries systems was evaluated for compressive strength (RC) through uniaxial compression tests. This parameter was chosen due to its relevance in the approval of Portland cement-based materials for high temperature wells. It was held too crystallographic characterization of the material tested through the technique of X-ray diffraction (XRD). The standard slurry, without silica, was strongly damaged by the resistance retrogression phenomenon after the 300ºC heat cycle. The results showed that in the low temperature scenario, the samples containing BFS showed higher compressive strength and in the high temperature scenario, the samples containing a higher percentage of RHA showed great potential as resistance anti-retrogression agents. BFS is a by-product of the steel industry and its cost is much lower than Class G cement. In addition to being economical, the use of BFS in wells is environmentally sound. And RHA is a renewable source of silica, whose sustainability makes it an interesting alternative to the usual silica flour.

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  • RUTINALDO AGUIAR NASCIMENTO
  • UMA NOVA ABORDAGEM DE OTIMIZAÇÃO HÍBRIDA USANDO OS ALGORITMOS PSO, NELDER-MEAD SIMPLEX E O DE CLUSTERIZAÇÃO K-MEANS PARA INVERSÃO COMPLETA DA FORMA DA ONDA 1D

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO BARROCA NETO
  • GILBERTO CORSO
  • HUGO ALEXANDRE DANTAS DO NASCIMENTO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • Data: 20/05/2023

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  • A Inversão Completa da Forma da Onda (Full Waveform Inversion - FWI) é formulada como um problema de otimização não linear, que tradicionalmente utiliza métodos de minimização local baseados em derivadas para encontrar o campo escalar de propriedades físicas da subsuperfície que melhor represente os dados sísmicos de campo. No entanto, esses métodos possuem um alto custo computacional e uma precisão limitada a mínimos locais, além de sofrerem com uma lenta taxa de convergência (cycle-skipping). Portanto, neste trabalho, foi desenvolvido um algoritmo de otimização híbrido de duas fases baseado em algoritmos de otimização livre de derivadas (Derivative Free Optimization - DFO). Na primeira fase, utiliza-se a minimização global e a técnica de agrupamento, enquanto na segunda fase é adotada a minimização local. Na Fase 1, foram utilizados o algoritmo de otimização por enxame de partículas (Particle Swarm Optmization - PSO) e o K-means. Na Fase 2, foi utilizado o Simplex Adaptativo de Nelder-Mead (Adaptive Nelder-Mead Simplex - ANMS). O novo algoritmo híbrido foi denominado de PSO-Kmeans-ANMS, no qual o K-means é responsável por dividir o enxame de partículas em dois clusters em cada iteração. Essa estratégia visa equilibrar automaticamente os mecanismos de exploração e explotação do espaço de busca de parâmetros, permitindo encontrar soluções mais precisas e, consequentemente, melhorar a convergência. O algoritmo híbrido proposto foi validado no conjunto de 12 funções benchmark e, em seguida, aplicado ao problema FWI 1D. Os resultados do PSO-Kmeans-ANMS foram comparados com os obtidos pelos algoritmos PSO clássico, PSO modificado e ANMS. As métricas utilizadas foram o tempo médio de execução e a taxa de sucesso, que aceitou erros de até ±4% da solução ótima. Em todos os experimentos de validação e na aplicação da FWI, o algoritmo PSO-Kmeans-ANMS apresentou desempenho satisfatório, fornencendo resultados precisos e confiáveis, o que comprova sua robustez e eficiência computacional. Além disso, a aplicação desse algoritmo híbrido na FWI proporcionou uma redução significativa no custo computacional, representando assim um resultado importante e promissor para a área da sísmica.

    A Inversão Completa da Forma da Onda (Full Waveform Inversion - FWI) é formulada como um problema de otimização não linear, que tradicionalmente utiliza métodos de minimização local baseados em derivadas para encontrar o campo escalar de propriedades físicas da subsuperfície que melhor represente os dados sísmicos de campo. No entanto, esses métodos possuem um alto custo computacional e uma precisão limitada a mínimos locais, além de sofrerem com uma lenta taxa de convergência (cycle-skipping). Portanto, neste trabalho, foi desenvolvido um algoritmo de otimização híbrido de duas fases baseado em algoritmos de otimização livre de derivadas (Derivative Free Optimization - DFO). Na primeira fase, utiliza-se a minimização global e a técnica de agrupamento, enquanto na segunda fase é adotada a minimização local. Na Fase 1, foram utilizados o algoritmo de otimização por enxame de partículas (Particle Swarm Optmization - PSO) e o K-means. Na Fase 2, foi utilizado o Simplex Adaptativo de Nelder-Mead (Adaptive Nelder-Mead Simplex - ANMS). O novo algoritmo híbrido foi denominado de PSO-Kmeans-ANMS, no qual o K-means é responsável por dividir o enxame de partículas em dois clusters em cada iteração. Essa estratégia visa equilibrar automaticamente os mecanismos de exploração e explotação do espaço de busca de parâmetros, permitindo encontrar soluções mais precisas e, consequentemente, melhorar a convergência. O algoritmo híbrido proposto foi validado no conjunto de 12 funções benchmark e, em seguida, aplicado ao problema FWI 1D. Os resultados do PSO-Kmeans-ANMS foram comparados com os obtidos pelos algoritmos PSO clássico, PSO modificado e ANMS. As métricas utilizadas foram o tempo médio de execução e a taxa de sucesso, que aceitou erros de até ±4% da solução ótima. Em todos os experimentos de validação e na aplicação da FWI, o algoritmo PSO-Kmeans-ANMS apresentou desempenho satisfatório, fornencendo resultados precisos e confiáveis, o que comprova sua robustez e eficiência computacional. Além disso, a aplicação desse algoritmo híbrido na FWI proporcionou uma redução significativa no custo computacional, representando assim um resultado importante e promissor para a área da sísmica.

     


  • Mostrar Abstract
  • Full Waveform Inversion (FWI) is formulated as a nonlinear optimization problem, which traditionally utilizes derivative-based local minimization methods to find the scalar field of physical properties of the subsurface that best represents the field seismic data. However, these methods have a high computational cost and a limited accuracy to local minima, in addition to suffering from a slow convergence rate (Cycle Skipping). Therefore, in this work, a two-phase hybrid optimization algorithm based on Derivative-Free Optimization (DFO) algorithms was developed. In the first phase, global minimization and clustering technique are used, while in the second phase, local minimization is adopted. In phase 1, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm and the Kmeans were used. In phase 2, the Adaptive Nelder-Mead Simplex (ANMS) was used. The new hybrid algorithm was named PSO-Kmeans-ANMS, in which the K-means is responsible for dividing the swarm of particles into two clusters at each iteration. This strategy aims to automatically balance the exploration and exploitation mechanisms of the parameter search space, allowing to find more accurate solutions and, consequently, improving convergence. The proposed hybrid algorithm was validated on the set of 12 benchmark functions and then applied to the 1D FWI problem. The results of the PSO-Kmeans-ANMS were compared with those obtained by the classic PSO, modified PSO, and ANMS algorithms. The metrics used were the average execution time and the success rate, which accepted errors of up to ±4% of the optimal solution. In all validation experiments and in the application of the FWI, the PSO-Kmeans-ANMS algorithm showed satisfactory performance, providing precise and reliable results, which proves its robustness and computational efficiency. In addition, the application of this hybrid algorithm in the FWI provided a significant reduction in the computational cost, thus representing an important and promising result for the seismic area.

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  • PAULA DE OLIVEIRA FERREIRA
  • Framework de maturidade circular: um modelo para usinas eólicas

  • Orientador : MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLAUCO HENRIQUE DE SOUSA MENDES
  • GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • Data: 26/05/2023

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  • O desenvolvimento sustentável tem como base a necessidade de repensar a forma de utilização dos recursos em todas as atividades econômicas. Em se tratando do setor de energia, mais especificamente eólica, o uso maciço de materiais para seu desenvolvimento, inclusive com o emprego de matérias-primas oriundas de combustíveis fósseis, tem motivado a comunidade científica e as autoridades a exigirem mudanças de paradigma. A transição da indústria eólica para um modelo circular depende de mudanças no sistema de gestão e operacional das usinas além de suporte por parte dos governantes. De acordo com a literatura a economia circular aplicada ao setor de energia eólica encontra-se ainda incipiente. O objetivo da tese é propor um framework de um modelo de maturidade circular para usinas eólicas. O método da pesquisa foi baseado em 4 etapas: i) planejamento, ii) fundamentação teórica, iii) modelagem conceitual, iv) desenvolvimento da ferramenta de mensuração e v) validação do modelo por especialistas. Como resultado, o modelo apresenta 5 níveis de maturidade (inexistente, inicial, intermediário, avançado e otimizado) apoiados em 4 dimensões: governança, descomissionamento, design, extensão de vida útil. Também compõe a ferramenta de mensuração da circularidade as estratégias da economia circular que conduzirão as ações dos gestores e proprietários de usinas eólicas para patamares mais avançados de circularidade. As diretrizes para aplicação do modelo são apresentadas como forma de contribuir para o avanço de práticas circulares no setor eólico.


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  • Sustainable development is based on the need to rethink how resources are used in all economic activities. When it comes to the energy sector, more specifically wind energy, the massive use of materials for its development, including raw materials derived from fossil fuels, has motivated the scientific community and authorities to demand paradigm changes. The wind industry's transition to a circular model depends on changes in the management and operational systems of the plants, as well as support from the government. According to the literature, the circular economy applied to the wind energy sector is still incipient. This thesis aims to propose a framework for a circular maturity model for wind power plants. The research method was based on four stages: i) planning, ii) theoretical foundation, iii) conceptual modeling, iv) development of the measurement tool, and v) Validation of the model by specialists. As a result, the model presents five maturity levels (non-existent, initial, intermediate, advanced, and optimized) supported by four dimensions: governance, decommissioning, design, and life extension. The circularity measurement tool also includes circular economy strategies that will guide the actions of managers and owners of wind power plants toward more advanced levels of circularity. Guidelines for applying the model are presented as a way to contribute to the advancement of circular practices in the wind sector.

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  • GREGORY VINICIUS BEZERRA DE OLIVEIRA
  • Injeção de Vapor e Sistemas Micro/Nanoemulsionados para Recuperação de Óleo Pesado em Reservatórios Areníticos

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO ROBSON GURGEL
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • TAMYRIS THAISE COSTA DE SOUZA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 16/06/2023

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  • A produção dos campos terrestres de óleos pesados do Nordeste brasileiro encontra-se em forte declínio, necessitando da aplicação de métodos de recuperação avançada para reverter essa tendência. Para estes campos a injeção de vapor é amplamente utilizada, porém, em estágios avançados de injeção, apresenta uma baixa eficiência em detrimento de baixas produções. Neste caso, o uso de métodos químicos associado ao vapor pode levar a um acréscimo na recuperação de óleo devido à redução das propriedades interfaciais. Com isso, o presente estudo objetiva desenvolver e caracterizar soluções de micro e nanoemulsões e verificar a eficiência da aplicação desses sistemas, associados ao vapor, na recuperação de óleos pesados. Os sistemas compostos de Ultranex NP 100 (tensoativo), n-butanol (cotensoativo), água produzida sintética (fase aquosa), e querosene (fase óleo) foram caracterizados quanto ao diâmetro de gotícula, tensão superficial e interfacial, comportamento reológico e viscosidade, e avaliado quanto ao seu efeito na modificação de molhabilidade das rochas de arenito utilizadas, arenito Berea e arenito reservatório do Nordeste Brasileiro. Nos ensaios de coreflooding foram avaliados os parâmetros de concentração de tensoativo, ordem de injeção dos bancos de vapor e solução, método de injeção (co-injeção ou injeção alternada), vazão de injeção e proporção volumétrica dos fluidos injetados. Todas as soluções desenvolvidas apresentaram redução na tensão superficial e interfacial e alteraram a molhabilidade dos arenitos para molhável a água, características favoráveis para a uso como método de recuperação avançada. A utilização da solução de microemulsão com 8,66% de tensoativo em sua composição co-injetada com vapor na mesma proporção e vazão de 0,125 mL/min apresentou o melhor resultado de fator de recuperação do óleo (70,10%) no arenito Berea e no arenito reservatório (54,34%). Os resultados deste estudo validaram a técnica proposta de utilizar um método de recuperação avançada híbrido (método térmico associado ao químico) para óleo pesado, podendo impulsionar a revitalização de campos maduros, garantir o prolongamento da produção e a estimulação do desenvolvimento regional.


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  • Oil production in onshore Northeast Brazil fields is in sharp decline, requiring the application of enhanced oil recovery methods to reverse this tendency. For these fields, steam flooding is widely used, however, in advanced stages of injection, it can have a high cost and low efficiency. In this case, the use of chemical methods associated with steam can lead to an increase in oil recovery. In this study, micro (MS) and nanoemulsion (NS) systems, prepared with Ultranex NP 100 (surfactant), n-butanol (cosurfactant), synthetic produced water (aqueous phase), and kerosene (oil phase), were injected associated with steam as a heavy oil recovery method for siliciclastic reservoirs. The systems were characterized in terms of droplet diameter, surface and interfacial tension, rheological behavior and viscosity, besides the effect on the wettability of the sandstone rocks used, Berea sandstone and sandstone from the Brazilian Northeast. In the coreflooding tests, the parameters of surfactant concentration, injection order of the steam and solution banks, injection method (co-injection or alternating injection), injection flow rate and volumetric proportion of the injected fluids were evaluated. All developed solutions showed a reduction in surface and interfacial tension and changed the wettability of the sandstones to water-wet, characteristics desired for use as EOR (Enhanced Oil Recovery) method. The use of a microemulsion solution with 8.66% surfactant in its composition co-injected with steam in the same proportion at a flow rate of 0.125 mL/min showed the best result for oil recovery factor (70.10%) in the Berea sandstone and in the reservoir sandstone (54.34%). The results of this study validated the proposed technique of using an new hybrid recovery method (thermal method associated with the chemical) for heavy oil, which can boost the revitalization of mature fields, ensuring the extension of production and the stimulation of regional development.

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  • MARCO ANTONIO DANTAS DE SOUZA
  • MODELO DE MATURIDADE PARA AVALIAÇÃO DE SUSTENTABILIDADE DE LABORATÓRIOS DE ANÁLISES QUÍMICAS EM INSTITUIÇÕES PÚBLICAS DE ENSINO SUPERIOR

  • Orientador : MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANDRE LUIS SANTOS DE PINHO
  • BRENO BARROS TELLES DO CARMO
  • DAVID CUSTÓDIO DE SENA
  • MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • Data: 29/06/2023

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  • A crescente demanda por produtos e serviços sustentáveis tem se tornado uma exigência constante pelas diversas partes interessadas de uma organização. Os Institutos de Ensino Superior (IES) possuem um papel fundamental na formação de profissionais conscientes e competentes para condução dessas mudanças. Os laboratórios de análises químicas congregam características onde a adoção de sistemas de gestão maduros e eficientes mostra-se essencial não só para a melhor formação dos recursos humanos da instituição, como podem ainda corroborar com a captação de projetos de pesquisa e outros serviços destinados à sociedade. Os modelos de maturidade auxiliam nas etapas necessárias para este crescimento de modo sustentável.

    Este trabalho teve como objetivo propor um Modelo de Maturidade (framework) baseado em normas padronizadas para guiar as adequações em qualidade, riscos, segurança e meio ambiente dos laboratórios de análises químicas inseridos nas instituições públicas de ensino superior. O procedimento da pesquisa contemplou quatro etapas: pesquisa teórica sobre os temas Modelo de Maturidade, Sistemas de Gestão Integrados e Sustentabilidade; pesquisa tipo survey com laboratórios; estudo de caso em um laboratório de análises químicas de uma IES; e estruturação e validação do modelo de maturidade. O Modelo de Maturidade contempla 8 dimensões (Estratégia, Liderança, Gestão, Operações, Melhoria Contínua, Sustentabilidade, Cultura e Integração), 31 subdimensões e 204 práticas de gestão para avaliação e condução dos laboratórios de análises químicas à níveis sustentáveis de maturidade.


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  • The growing demand for sustainable products and services has become a constant requirement for the various stakeholders of an organization. Higher education institutes (HEIs) play a fundamental role in training conscious and competent professionals to lead these changes. Chemical analysis laboratories bring together characteristics where the adoption of mature and efficient management systems proves to be essential not only for the better training of the institution's human resources but can also corroborate with the capture of research projects and other services intended for society. Maturity models help in the necessary steps for this growth in a sustainable way. This work propose a Maturity Model (framework) based on standardized norms to guide adjustments in quality, risks, safety and environment of chemical analysis laboratories inserted in public institutions of higher education. For that, a survey was developed, with the aim of evaluating the relevance of management systems and maturity models for the managers of HEI laboratories. The research procedure included four stages: theoretical research on the themes Maturity Model, Integrated Management Systems and Sustainability; survey research with laboratories; case study in a chemical analysis laboratory of an HEI; and structuring and validation of the maturity model. The Maturity Model includes 8 dimensions (Strategy, Leadership, Management, Operations, Continuous Improvement, Sustainability, Culture and Integration), 31 sub-dimensions and 204 management practices for evaluating and conducting chemical analysis laboratories at sustainable levels of maturity.

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  • GEAN BEZERRA DA COSTA
  • ESTRATÉGIAS ANALÍTICAS PARA MONITORAMENTO NÃO DESTRUTIVO DA QUALIDADE DE MISTURAS BIODIESEL/DIESEL

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • EDILENE DANTAS TELES MOREIRA
  • WELMA THAÍSE SILVA VILAR
  • EMILY CINTIA TOSSI DE ARAÚJO COSTA
  • PAULO HENRIQUE GONÇALVES DIAS DINIZ
  • Data: 31/07/2023

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  • O biodiesel e o etanol são os biocombustíveis mais produzidos em escala industrial devido a sua viabilidade econômica, além de ser importantes alternativas aos combustíveis fósseis convencionais, proporcionando uma perspectiva mais ecológica e sustentável. Neste trabalho, a espectroscopia de infravermelho próximo (NIR) associada a ferramentas quimiométricas foi usada monitoramento da qualidade de misturas biodiesel/diesel em termos de (i) classificação simultânea da rota de síntese e matéria-prima de biodiesel, (ii) autenticação de biodiesel de 2ª geração e (iii) quantificação do teor de biodiesel. A Modelagem Independente de Analogia de Classe Orientada por Dados (DD-SIMCA) alcançou 100% de sensibilidade e especificidade no conjunto de teste para a autenticação de misturas etílicas, enquanto a Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais com seleção de intervalos pelo Algoritmo das Projeções Sucessivas (iSPA-PLS-DA) discriminou corretamente todas as misturas etílicas contendo biodiesel de algodão, girassol e soja. Além disso, apenas um erro de classificação foi obtido quando misturas etílicas e metílicas das mesmas três matérias-primas de óleo foram incluídas no modelo. Para as duas últimas aplicações, duas regiões espectrais (881-1651 e 1911-2203 nm) foram investigadas para evitar a diluição da amostra com solventes orgânicos. Como resultado, a primeira derivada de Savitzky-Golay com polinômio de segunda ordem e janela de 15 pontos foi a técnica de pré-processamento mais promissora quando aplicada à faixa espectral de 1911–2203 nm, com eficiências de 97 e 99% para a autenticação de misturas biodiesel/diesel de pinhão manso e sebo bovino, respectivamente, utilizando o classificador PLS de Uma Classe (OC-PLS) e erro relativo de predição (REP) de apenas 2,85% para a quantificação do teor de biodiesel. Como vantagens, a metodologia analítica proposta contribui especialmente para o Objetivo do Desenvolvimento Sustentável (ODS) nº 7 (energia acessível e limpa) das Nações Unidas, bem como se alinha aos princípios da Química Analítica Verde.


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  • Biodiesel and ethanol are the most widely produced biocombustibles on an industrial scale due to their economic viability, as well as being important alternatives to conventional fossil fuels, providing a more ecological and sustainable perspective. In this study, near-infrared spectroscopy (NIR) combined with chemometric tools was used for monitoring the quality of biodiesel/diesel blends in terms of (i) simultaneous classification of synthesis route and biodiesel feedstock, (ii) authentication of second-generation biodiesel, and (iii) quantification of biodiesel content. Data-Driven Soft Independent Modeling of Class Analogy (DD-SIMCA) achieved 100% sensitivity and specificity in the test set for the authentication of ethyl biodiesel/diesel blends, while Partial Least Squares Discriminant Analysis coupled with interval selection by the Successive Projections Algorithm (iSPA-PLS-DA) correctly discriminated all ethyl biodiesel/diesel blends containing cottonseed, sunflower, and soybean biodiesel. Additionally, only one misclassification was obtained when ethyl and methyl biodiesel/diesel blends of the same three oil feedstocks were included in the model. For the latter two applications, two spectral regions (881-1651 nm and 1911-2203 nm) were investigated to avoid sample dilution with organic solvents. As a result, the first derivative of Savitzky-Golay with a second-order polynomial and a 15-point window was the most promising preprocessing technique when applied to the 1911-2203 nm spectral range, with efficiencies of 97% and 99% for the authentication of jatropha and beef tallow biodiesel/diesel blends, respectively, using One-Class Partial Least Squares (OC-PLS) as a classifier, and a relative prediction error (REP) of only 2.85% for the quantification of biodiesel content in biodiesel/diesel blends. As advantages, the proposed analytical strategies contribute notably to United Nations Sustainable Development Goal (SDG) No. 7 (affordable and clean energy), as well as aligns with the principles of Green Analytical Chemistry.

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  • GLAUCO SOARES BRAGA
  • Novo Sistema de Pasta Solúvel em Ácido para Perda de Circulação em Reservatórios Carbonáticos Macroporosos

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • Data: 17/08/2023

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  • A perfuração do pré-sal trouxe desafios gigantescos, dentre os principais, podemos destacar as perdas de circulações. A perda de fluido para a formação é um dos problemas mais críticos que podem ser encontrados durante a perfuração de poços de petróleo. Portanto, qualquer perda de circulação aumenta o custo total de maneira significativa quando somados aos tempos não produtivos (NPT) para conter o problema. Durante a perfuração de reservatórios carbonáticos do pré-sal, ao invadir intervalos de macroporosidade, tais como vugs e fraturas naturais, há risco de perda severa de fluido de perfuração, chegando em alguns casos a uma taxa de perda de mais de 700 barris/hora. Na grande maioria das vezes, as técnicas de combate tradicionais não são efetivas frente as perdas de circulação severas em reservatórios carbonáticos macroporosos com estruturas vugulares e/ou fraturas naturais, em decorrência da natureza da formação rochosa, sendo necessário e, tendo como boa prática o combate com pasta de cimento (tampão de cimento). Tampões de cimento são efetivos para combate a perda de circulação em reservatórios carbonáticos, porém, promovem danos irreversíveis. Os danos permanentes causados pelo tampão de cimento alteram as condições originais de permoporosidade do reservatório, interferindo fortemente da produção do reservatório em questão. Para mitigar os problemas causados pelo uso de tampões de cimento, faz-se necessário o estudo e desenvolvimento de novos materiais alternativos que substituam o uso do cimento por constituintes que possam ser reversíveis, no tocante ao dano à formação, quando aplicado com o intuito de combater a perda de circulação no reservatório. Os Sistemas de pastas solúveis em ácidos formulados com razão W/RM foram estudados para avaliação do seu potencial como tampão de combate a perda de circulação. A partir dos sistemas de pastas primeiramente foi realizado o estudo da consistometria nas condições de 9500 psi e 54 °C, ensaios de resistência mecânica, e identificação de fases por difração de raios x dos sistemas curados em 9500 psi e 80°C. Os resultados indicam que o tempo de consistometria e a resistência mecânica estão condizentes com a aplicação que se destina. Os sistemas de pastas curados passaram por teste de ataque ácido estático em HCl 9 e 15%, apresentando excelentes resultados, com a dissolução total do corpo de prova. Foi avaliado também os efeitos da atmosfera saturada de CO2 em corpos de prova pelo período de 30 e 45 dias, os resultados indicam que os corpos de prova sofreram alterações na sua microestrutura provocando alterações físico-químicas nos corpos de prova. Por fim, foi realizado os ensaios de plugueamento e acidificação, onde a pasta foi injetada sob pressão para o interior dos poros de um testemunho de rocha carbonática. Essa rocha foi avaliada anteriormente por µtomografia, além das propriedades petrofísicas básicas. Após a injeção da pasta no testemunho de rocha, foi levantado mais uma vez, os dados de µtomografia e petrofísica básica. Posteriomente, o plug tamponado passou por acidificação em coreflooding para avaliação da remoção do dano provocado pela pasta solúvel em ácido, propiciando a remoção do tampão com retorno da permoporosidade da rocha.


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  • Pre-salt drilling has brought huge challenges, among the main ones, we can highlight circulations losses. Fluid loss to the formation is one of the most critical problems that can be encountered during oil well drilling. Therefore, any circulation loss increases the total cost significantly when added to the non-productive times (NPT) to contain the problem. During the drilling of pre-salt carbonate reservoirs, when invading macroporosity intervals such as vugs and natural fractures, there is a risk of severe loss of drilling fluid, reaching in some cases a loss rate of more than 700 barrels/hour. Most of the time, traditional techniques are not effective against severe circulation losses in macroporous carbonate reservoirs with vugular structures and/or natural fractures, due to the nature of the rock formation, and it is necessary and good practice to fight with cement slurry (cement plug). Cement plugs are effective in combating loss of circulation in carbonate reservoirs, but they cause irreversible damage. The permanent damage caused by the cement plug alters the original permoporosity conditions of the reservoir, strongly interfering with the production of the reservoir in question. In order to mitigate the problems caused by the use of cement plugs, it is necessary to study and develop new alternative materials that replace the use of cement with constituents that can be reversible, regarding the damage to the formation, when applied in order to combat the loss of circulation in the reservoir. Acid-soluble slurry systems formulated with W/RM ratio were studied to evaluate their potential as a buffer against lost circulation. First, the slurries systems consistometry study was carried out at 9500 psi and 54 °C conditions, mechanical strength tests, and phase identification by x-ray diffraction of the systems cured at 9500 psi and 80 °C. The results indicate that the consistometry time and mechanical strength are consistent with the intended application. The cured Slurries systems underwent static acid attack test in 9 and 15% HCl, showing excellent results, with total dissolution of the specimen. It was also evaluated the effects of saturated CO2 atmosphere in specimens for a period of 30 and 45 days, the results indicate that the specimens have undergone changes in their microstructure causing physicochemical changes in the specimens. Finally, the plugging and acidification tests were performed, where the paste was injected under pressure into the pores of a carbonate rock testimony. This rock was previously evaluated by µtomography, in addition to the basic petrophysical properties. After the injection of the paste into the rock core, the µtomography and basic petrophysical data were collected once again. Subsequently, the buffered plug underwent acidification in coreflooding to evaluate the removal of the damage caused by the acid-soluble paste, providing the removal of the buffer with the return of the permoporosity of the rock.

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  • EDUARDO RANGEL GOMES
  • Modelagem Populacional para o Transporte e Retenção em Meios Porosos

  • Orientador : ADRIANO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADOLFO PUIME PIRES
  • ADRIANO DOS SANTOS
  • LUIZ CARLOS RADTKE
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • SIDARTA ARAUJO DE LIMA
  • Data: 31/10/2023

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  • Neste trabalho, desenvolvemos um modelo populacional para analisar o processo de retenção de múltiplas espécies em meios porosos. No contexto da retenção, consideramos os mecanismos de exclusão pelo tamanho e adsorção como principais processos de captura. Uma contribuição significativa deste trabalho é a formulação de uma nova cinética de adsorção, que leva em consideração distribuições de partículas e poros. Esta cinética é capaz de prever a adsorção de múltiplas espécies e capturar os efeitos notáveis de overshoot e Vroman, característicos da adsorção de múltiplas espécies. Além disso, nossa abordagem resulta na formulação de uma isoterma generalizada para as espécies adsorvidas. É importante ressaltar que incorporamos ao nosso modelo a influência dos efeitos excluded pore volume (EPV) e inaccessible pore volume (IPV), através da introdução dos fatores de acessibilidade e redução de fluxo. Do ponto de vista numérico, propomos a aplicação do método de alta ordem conhecido como método de volumes finitos de Kurganov e Tadmor (KT) para discretizar a equação do transporte das espécies. Para resolver numericamente as cinéticas de adsorção, utilizamos os métodos de diferenças finitas de Runge-Kutta. Conduzimos extensas simulações computacionais com o objetivo de validar nossos resultados numéricos por meio de comparações com soluções analíticas. Além disso, exploramos várias configurações de distribuições de tamanhos de partículas e poros para analisar de forma abrangente o transporte e retenção das espécies em meios porosos. Para abordar a resolução do problema inverso a partir de dados experimentais de concentração efluente, apresentamos uma metodologia que se baseia no método dos mínimos quadrados, implementado através do algoritmo de Levenberg-Marquardt. Finalmente, aplicamos a metodologia proposta para ajustar dados experimentais disponíveis na literatura, considerando a adsorção como mecanismo de captura predominante.


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  • In this work, we developed a population model to analyze the retention process of multiple species in porous media. In the context of retention, we consider size exclusion and adsorption mechanisms as the main capture processes. A significant contribution of this work is the formulation of new adsorption kinetics, which takes into account particle and pore distributions. This kinetics can predict the adsorption of multiple species and capture the notable overshoot and Vroman effects, characteristic of the adsorption of multiple species. Furthermore, our approach results in the formulation of a generalized isotherm for the adsorbed species. It is important to highlight that we incorporated into our model the influence of the effects excluded pore volume (EPV) and inaccessible pore volume (IPV), through the introduction of accessibility factors and flow reduction. From a numerical point of view, we propose the application of the high-order method known as the Kurganov and Tadmor (KT) finite volume method to discretize the species transport equation. To numerically solve the adsorption kinetics, we used Runge-Kutta finite difference methods. We conducted extensive computer simulations to validate our numerical results through comparisons with analytical solutions. Furthermore, we explored various configurations of particle and pore size distributions to comprehensively analyze the transport and retention of species in porous media. To address the resolution of the inverse problem from experimental effluent concentration data, we present a methodology that is based on the least squares method, implemented through the Levenberg-Marquardt algorithm. Finally, we apply the proposed methodology to adjust experimental data available in the literature, considering adsorption as the predominant capture mechanism.

2022
Dissertações
1
  • KALINE JULIANA SILVA DO NASCIMENTO
  • DOUBLE DEEP Q-NETWORK NO PROCESSO DE DECISÃO PARA O USO DO MÉTODO DE RECUPERAÇÃO INJEÇÃO DE ÁGUA EM UM CAMPO DE PETRÓLEO
  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • THIAGO HENRIQUE FREIRE DE OLIVEIRA
  • WILSON DA MATA
  • Data: 31/01/2022

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  • Se faz necessário, para a melhor produção petrolífera, o desenvolvimento constante de novas alternativas de explotação dos campos. A necessidade de otimização dos fatores integrantes neste processo requer muito cuidado em todas as recomendações propostas para tal. Entre os elementos que integram a explotação petrolífera pode -se ressaltar: Número de poços, espaço entre eles, modelo de malha de produção/injeção, sistema de injeção de fluido, entre outros. Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento e a aplicação de um sistema inteligente baseado na técnica de Aprendizagem Por Reforço Profundo em reservatórios de petróleos submetidos ao método de recuperação avançada de injeção de água. A simulação foi realizada com o simulador matemático STARS (Steam Thermal ans Advanced Process Reservoir Simulator) do grupo CGM (Computer Modelling Group) considerando um reservatório homogêneos semissintéticos com características similares aos encontrados no Nordeste Brasileiro. O algoritmo aplicado foi o Double Deep Q-Network (DDQN), que consiste numa associação entre uma rede de aprendizado profundo e o algoritmo Q-learning e tem como objetivo encontrar condições operacionais favoráveis, tendo como finalidade a maximização do Valor Presente Líquido (VPL) e o aumento significativo do Fator de Recuperação, com as ações de aumentar ou não a vazão de injeção de água no início da produção em um horizonte de produção estimado em 240 meses (20 anos). O uso do algoritmo proporcionou obter as condições operacionais ótimas que viabilizaram aumentos significativos no fator de recuperação do campo, bem como no VPL e, consequentemente,a rentabilidade, havendo ainda a queda dos custos com injeção de água, tratamento e descarte de água produzida, gerando assim o aumento do tempo da viabilidade do projeto.

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  • It is necessary, for the best oil production, the constant development of new alternatives for the exploitation of the fields. The need to optimize the factors involved in this process requires great care in all the proposed recommendations. Among the elements that make up oil exploration, the following stand out: Number of wells, space between them, production/injection grid model, fluid injection system, among others. This work aims to present the development and application of an intelligent system based on the Deep Reinforcement Learning technique in oil reservoirs submitted to the advanced water injection recovery method. The simulation was carried out with the mathematical simulator STARS (Steam Thermal ans Advanced Process Reservoir Simulator) from the CGM (Computer Modeling Group) group, considering a homogeneous semi-synthetic reservoir with characteristics similar to those found in Northeast Brazil. The applied algorithm was the Double Deep Q-Network (DDQN), which consists of an association between a deep learning network and the Q-learning algorithm and aims to find favorable operating conditions, aiming to maximize the Net Present Value (NPV) and the significant increase in the Recovery Factor, with actions to increase or not the water injection flow rate at the beginning of production within a production horizon estimated at 240 months (20 years). The use of the algorithm provided the optimal operating conditions that enabled significant increases in the field’s recovery factor, as well as in the NPV and, consequently,the profitability, with a drop in costs with water injection, treatment and disposal of produced water, thus generating an increase in the project’s viability time.
2
  • MARCUS VENICIO GALVÃO
  • AVALIAÇÃO DOS LIMITES DE INSTALAÇÃO DE CONJUNTO DE FUNDO EM POÇOS DIRECIONAIS EQUIPADOS COM BOMBEIO CENTRÍFUGO SUBMERSO

  • Orientador : CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANTHONY ANDREY RAMALHO DINIZ
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • DIEGO ANTONIO DE MOURA FONSECA
  • Data: 23/02/2022

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  • A instalação de sistemas de elevação por Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) em poços direcionais deve respeitar limites de ganho de ângulo (dogleg severity) máximos, sob pena de que ocorram deformações permanentes e falhas prematuras do conjunto BCS.  Por outro lado, o estabelecimento de limites excessivamente rigorosos pode levar a soluções de projeto em que o conjunto de bombeio não é aprofundado suficientemente, de forma a resultar em perda de potencial de produção poço, podendo inclusive inviabilizar o uso do método de elevação BCS por aspectos econômicos. Em função da carência de normas e padrões que definam explicitamente estes limites, se mostra necessária a utilização de metodologias cálculo de tensões e deslocamentos no conjunto BCS, com suporte de softwares especialistas, que permitam verificar se a solução de projeto respeita os requisitos dos equipamentos. Neste contexto, o estudo em questão se propôs a analisar as tensões e deslocamentos em instalações de BCS, em poços com elevadas curvaturas, realizadas em um campo de produção terrestre ao longo dos últimos vinte e três (23) anos, de forma a relacionar os esforços observados com o desempenho operacional alcançado. Para tal, foi utilizado o módulo ASAP (A Stress Analisys Program) do software AutographPC® do fabricante Baker Hughes. Adicionalmente, foi gerado um modelo estatístico multivariado, cujo ajuste permitiu uma boa previsão dos valores de tensão em 92% dos casos analisados. Os resultados observados indicam que conjuntos BCS constituídos de equipamentos da série 400 e de comprimento de até 20 metros, instalados em revestimentos de 7”, podem passar por curvaturas de até 8º/30m sem comprometimento relevante do desempenho operacional. Os achados podem contribuir com o estabelecimento de critérios de projeto, parâmetros normativos e de recomendações práticas da indústria para sistemas BCS.


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  • The installation Electrical Submersible Pump (ESP) systems in directional wells must respect maximum dogleg severity (DLS), otherwise permanent deformations and premature failures of the ESP can occur. On the other hand, the establishment of excessively strict limits can lead to design solutions in which the pumping strig is not deepened sufficiently, in a way that results in a loss of well potential, which can even make the use of ESP unfeasible for economic aspects. Due to the lack of norms and standards that explicitly define these limits, it is necessary to use methodologies for calculating stresses and displacements in the ESP string, with the support of specialist software, which allow verifying whether the design solution meets the requirements of the equipment. In this context, this study proposed to analyze the stresses and displacements in ESPs installed in wells with high curvatures, carried out in an onshore production field over the last 23 years, in order to correlate the observed efforts with the operational performance achieved. For this purpose, the ASAP (A Stress Analysis Program) module of the AutographPC® software from Baker Hughes was used. Additionally, a multivariate statistical model was generated, which allowed a good prediction of tension values in 92% of the cases analyzed. The observed results indicate that ESP strings from the 400 series and with a length of up to 20 meters, installed in 7” casings, can go through DLS of up to 8º/30m without relevant compromising of the operational performance. Findings can contribute to the establishment of design criteria, normative parameters and practical industry recommendations for ESP systems.

3
  • JOSENILSON GOMES DE ARAÚJO
  • APLICAÇÃO DE MODELOS DEEP LEARNING NA ESTIMAÇÃO DE VAZÃO DE PETRÓLEO EM POÇOS OFFSHORE COM SISTEMA DE BOMBEIO CENTRÍFUGO SUBMERSO

  • Orientador : CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • TATIANA ESCOVEDO
  • FABIO SOARES DE LIMA
  • Data: 24/02/2022

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  • A medição de vazão de fluidos é uma atividade fundamental para a indústria de óleo e gás. A correta mensuração dos volumes produzidos proporciona uma boa gestão dos reservatórios, reduzindo as perdas de produção, orientando os planos de otimização do sistema de produção e dos métodos de levantamento e escoamento da produção. A utilização de técnicas de estimativa de fluxo em tempo real por meio de Medição de Fluxo Virtual (Virtual Flow Metering ou VFM na sigla em inglês) tem se mostrado um campo promissor devido à precisão dos resultados fornecidos e seu baixo custo de implementação. Os modelos deep learning têm sido aplicados com sucesso na indústria de petróleo e gás. Considerando os avanços tecnológicos e a grande importância da medição de fluidos para a indústria do petróleo, o estudo visa desenvolver um modelo para estimar a vazão de óleo aplicando uma abordagem combinada com modelos Long short-term memory (LSTM) e modelagem hidrodinâmica. Os dados utilizados são frequência, potência, pressão e foram coletados em dois poços offshore equipados com bombeio centrífugo submerso (BCS), localizados na região Nordeste do Brasil. Os resultados obtidos com a abordagem combinada tornam o modelo mais robusto, preenchendo lacunas do modelo hidrodinâmico isolado, podem ser úteis para estimar com maior precisão o comportamento da vazão em tempo real em estados transitórios e estacionários e prever a vazão para uma sequência de instantes de tempo futuros, apoiando uma melhor gestão da produção. Por fim, os resultados obtidos com os modelos LSTM podem ser integrados com outras tecnologias da Indústria 4.0 e contribuir para a transformação digital da indústria de óleo e gás.


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  • The fluid flow measurement is a fundamental activity for the oil and gas industry. The correct produced volumes mensuration provides a good reservoirs management, reducing production losses, guiding plans of the production system optimization and of the lift and production flow methods. The use of flow estimation techniques in real time using Virtual Flow Metering (VFM) has shown to be a promising field due to the provided results precision and their low-cost implementation. Deep learning models have been applied successful in the oil and gas industry. Combining technological advances and the great importance of fluid measurement for the oil industry, the study aims to develop a model for the flowrate of liquid applying an approach combined of Long Short-Term Memory (LSTM) models and hydrodynamical modelling. The data used were power, frequency, pressure and were collected from two offshore wells with electric submersible pumps (ESP) in Northeast region of Brazil. The LSTM results compare favorably with the results of hydrodynamical modeling and increases its powerful, they can be useful joint to accurately estimate the flowrate behavior in real time in transient and steady states and to forecast the flowrate for a sequence of future time instants, supporting better production management. It is expected that the results obtained with the LSTM neural networks can be integrated with other technologies of Industry 4.0 and contribute to the digital transformation of the oil and gas industry.

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  • EUNÍZIO PERMÍNIO LEITE FILHO
  • DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE CONTROLE PARA POÇOS DE PETRÓLEO EQUIPADOS COM GAS-LIFT CONTÍNUO

  • Orientador : CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANTHONY ANDREY RAMALHO DINIZ
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • Data: 08/03/2022

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  • É com intuito de zelar pela produção do poço que os controladores eletrônicos têm sido desenvolvidos para sistemas de elevação artificial de petróleo. Pode-se afirmar que mais da metade dos controladores industriais em uso atualmente emprega esquemas de controle Proporcional Integrativo Derivativo (PID) ou PID modificado. Devido às mudanças nas condições de operação, um sistema operando por Gas-Lift Contínuo (GLC) necessita de um monitoramento constante. Porém a utilização apenas da técnica de controle pode não ser suficiente, sendo necessário a utilização de um equipamento denominado Controlador Lógico Programável (CLP) ou qualquer alternativa que se adeque as características do processo e seja praticável operacionalmente. Em poços offshore de grande produção, pequenos erros nos cálculos podem resultar em grandes mudanças na sua produção. Por isso o CLP está se tornando uma parte familiar dos controles de processos em instalações offshore, tendo em vista que o mesmo pode ser usado com sistemas de controle que variam amplamente em sua natureza e complexidade. O objetivo deste trabalho é desenvolver um Controlador Supervisório que realize o monitoramento e controle de poços operando por GLC, para otimização da vazão de produção. Esta ferramenta funciona emulando um CLP e conta com um controlador PI-fuzzy e um controlador PID para realização de sua atividade. Para fins de validação, um simulador dinâmico de GLC foi utilizado a fim de auxiliar o Controlador Supervisório nos testes realizados com dados de campo em poços simulados computacionalmente. Mediante os testes realizados pode-se destacar que os resultados obtidos foram significativos, tendo em vista que houve melhora na vazão de líquido produzido e redução na quantidade de gás injetado em um dos poços simulados.


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  •  

    It is in order to ensure the production of the well that electronic controllers have been developed for artificial lifting systems. It can be said that more than half of the industrial controllers in use today employ Proportional Integrative Derivative (PID) or modified PID control schemes. Due to changes in operating conditions, a system operating by Continuous Gas-Lift (CGL) needs constant monitoring. However, the use of the control technique alone may not be sufficient, requiring the use of equipment called Programmable Logic Controller (PLC) or any alternative that suits the characteristics of the process and is operationally feasible. In large production flow offshore wells, small errors in calculations can result in large changes in your production. This is why the PLC is becoming a familiar part of process controls in offshore installations, as they can be used with control systems that vary widely in their nature and complexity. The objective of this work is to develop a Supervisory Controller, which performs the monitoring and control of wells operating by CGL to optimize the production flow. This tool works emulating a PLC and has a PI-fuzzy controller and PID controller to carry out its activity. For validation purposes, a dynamic GLC simulator was used to assist the Supervisory Controller in tests performed with field data in computationally simulated wells. Through the tests carried out, it can be highlighted that the results obtained were significant considering that there was an improvement in the flow rate of liquid produced and a reduction in the amount of injected gas into one of the simulated wells.

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  • RHACLLEY FRANKLEIN FERREIRA DE ARAÚJO
  • Análise do Fenômeno da Reversão em Poços de Petróleo Equipados com o Sistema de Bombeio Por Cavidades Progressivas

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • FRANCISCO JOSÉ TARGINO VIDAL
  • KENNEDY REURISON LOPES
  • Data: 27/04/2022

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  • O sistema de elevação artificial de bombeio por cavidades progressivas (BCP) tem se tornado um importante método de elevação, sendo objeto frequente de estudos. O BCP apresenta um bom desempenho na produção de óleos viscosos ou na presença de areia. Com o avanço da tecnologia, esse método foi se expandindo e sendo aplicado a poços mais profundos. A medida que o BCP expandiu seu uso para poços cada vez mais profundos, o aumento da torção na coluna de hastes gerou um grave problema de segurança operacional. O presente trabalho desenvolveu um simulador computacional para poços de petróleo, que utilizam este método de elevação, capaz de representar o comportamento dinâmico de variáveis críticas do sistema durante o fenômeno de reversão da coluna de hastes. Os testes foram realizados através de simulações utilizando poços virtuais e demonstraram um bom desempenho, possibilitando a determinação da velocidade máxima de reversão e torque do sistema quando no caso de parada do poço.


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  • The artificial lifting system progressive cavity pumping (PCP) has become an important method and is a frequent object of studies. PCP performs well in the production of viscous oils or in the presence of sand. With the advancement of technology, this method was expanded and being applied to deeper wells. As the PCP expanded its use to deeper and deeper wells, the increased torque in the rod string created a serious operational safety issue. The present work developed a computational simulator for oil wells, using this artificial lift method, capable of representing the dynamic behavior of critical variables of the system during the reversion phenomenon of the rod column. The tests were carried out with simulations using virtual wells and showed good performance, enabling the determination of the maximum reversal speed and torque of the system when the well stopped.

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  • RÔMULO ADRIANO GONÇALVES EVARISTO
  • ESTUDO DE NANOMATERIAIS EM FLUIDO DE PERFURAÇÃO NÃO-AQUOSO

  • Orientador : VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • PATRICIA MENDONCA PIMENTEL
  • RHAUL PHILLYPI DA SILVA
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • Data: 27/10/2022

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  • A indústria do petróleo vive em constante modernização visando sempre melhorar o seu desempenho na perfuração de poços. Para isso, vem pesquisando a importância dos nanomateriais juntamente aos fluidos no processo de perfuração. O uso da nanotecnologia pode melhorar características reológicas e de estruturação do poço, diminuir gastos energéticos com o bombeamento de fluidos e diminuir impactos no ambiente, por exemplo.  A utilização de nanomateriais poderá substituir os métodos tradicionais ineficazes, caros e danosos ao meio ambiente, de forma a minimizar à perda de fluido para a formação, manter a pressão do poço estável, diminuir os riscos de prisão diferencial, entre outros problemas. Neste trabalho, foram estudadas as propriedades físico-químicas e reológicas de fluido de perfuração não-aquoso com adição de nanomateriais de alumina (Al2O3) e niquelato de estrôncio (SrNiO3) em diferentes concentrações, além das propriedades de filtração e performance térmica que são de extrema importância na estabilidade do poço. A partir dos resultados, foi verificado que os fluidos com os nanomateriais apresentaram menores volumes de filtrado e maior performance de manter alta a temperatura dos fluidos, quando comparados ao fluido sem os nanomateriais. Também foi constatado alterações nas propriedades reológicas do fluido.


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  • The petroleum industry lives in constant modernization, always aiming to improve its well drilling performance. For this, it has been researching the importance of nanomaterials together with fluids in the drilling process. The use of nanotechnology can improve rheological and structuring characteristics of the well, reduce energy costs with pumping fluids and reduce impacts on the environment, for example. The use of nanomaterials can replace traditional methods that are ineffective, expensive and harmful to the environment, in order to minimize the loss of fluid to the formation, maintain stable well pressure, reduce the risks of differential arrest, among other problems. In this work, the physicochemical and rheological properties of non-aqueous drilling fluid with the addition of alumina (Al2O3) and strontium nickel (SrNiO3) nanomaterials at different concentrations were studied, in addition to the filtration properties and thermal performance that are of extremely important for well stability. From the results, it was verified that the fluids with nanomaterials presented smaller volumes of filtrate and greater performance of keeping the temperature of the fluids high, when compared to the fluid without the nanomaterials. Changes in the rheological properties of the fluid were also observed. 

Teses
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  • RHAUL PHILLYPI DA SILVA
  • Estudo da organofilização da argila paligorsquita para uso em fluido de perfuração não aquoso

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO LINS DE BARROS NETO
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MICHELLE SINARA GREGÓRIO DANTAS
  • PATRICIA MENDONCA PIMENTEL
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • Data: 12/01/2022

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  • A indústria do petróleo é responsável por uma parcela significativa da participação no mercado de argila, em que são utilizadas em fluidos de perfuração como agentes tixotrópicos. Ela é responsável por algumas características físico-químicas importantes, que devem ser controladas para que o fluido possa exercer suas funções de maneira adequada. Entre as funções importantes das argilas na perfuração estão o resfriamento da broca, impermeabilização da formação geológica e manutenção da suspensão sólida. Em operações de perfuração sensíveis à água, o uso de fluido à base de óleo é frequentemente necessário, e neste caso, as argilas perdem suas propriedades tixotrópicas, uma vez que seu estado natural é hidrofílico, não podem ser utilizadas sem passar por um tratamento orgânico prévio para torná-las hidrofóbicas. Diferentes estudos têm sido realizados no sentido de obter argilas organofílicas, por diferentes métodos, capazes de atender as exigências necessárias para seu uso. Neste contexto, esta pesquisa se propôs a determina a quantidade ideal (ponto máximo de adsorção de tensoativo) de paligorsquita (Plg) para obter organofilização utilizando tensoativo catiônico brometo de cetiltrimetil amônio (CTAB) em diferentes concentrações. Os ensaios de adsorção foram realizados em banho finito, variando a massa de Plg e CTAB na solução. Nesses ensaios, parâmetros como tempo, temperatura, pH e características termodinâmicas foram observados. Para analisar os resultados, foram utilizados modelos matemáticos para processos de adsorção (Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevitch (D-R) e Tempkin). Além disso, foram realizados ensaios de Fluorescência de raios-X (FRX), Difração de raios-X (DRX), Análise termogravimétrica e diferencial (TG e DTG), medição do ângulo de contato e análise reológica. Os dados coletados mostram que um aumento do teor de argila na dispersão leva a uma diminuição na adsorção de surfactante na argila. Porém, foi possível obter o teor ideal de argila para a organofilização do Plg em diferentes concentrações do surfactante CTAB. Os dados obtidos nos experimentos se ajustaram bem ao modelo de Freundlich. As isotermas Dubinin-Radushkevitch e Tempkin confirmaram a adsorção química de CTAB na argila Plg. A fluorescência de raios-X identificou os principais constituintes da amostra de Plg. A Difração de raios-X mostrou que a organofilização não altera sua estrutura cristalina. Já a análise termogravimétrica e diferencial permitiu observar os principais eventos associados a degradação térmica da Plg. O ensaio de ângulo de contato mostrou que houve mudança na molhabilidade após o processo de adsorção, o qual é influenciado pelo pH, assim como foi observado nos resultados do potencial zeta que mediu a carga na superfície da Plg e análise reológica, confirmando sua afinidade pela fase óleo em virtude no aumento dos parâmetros reológicos


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  • The petroleum industry accounts for a significant portion of the clay market share, where they are used in drilling fluids as thixotropic agents. It is responsible for some important physicochemical characteristics, which must be controlled so that the fluid can perform its functions properly. Among the important functions of clays in drilling are cooling the bit, waterproofing the geological formation and maintaining solid suspension. In water-sensitive drilling operations, the use of oil-based fluid is often necessary, and in this case, clays lose their thixotropic properties, since their natural state is hydrophilic, they cannot be used without undergoing an organic treatment to make them hydrophobic. Different studies have been carried out to obtain organophilic clays, by different methods, capable of meeting the necessary requirements for their use. In this context, this research aimed to determine the ideal content (maximum point of surfactant adsorption) of palygorskite (Plg) to obtain organophilization using cationic surfactant cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) at different concentrations. The adsorption tests were carried out in a finite bath, varying the content of Plg and CTAB in the solution. In these tests, parameters such as time, temperature, pH and thermodynamic characteristics were observed. To analyze the results, mathematical models for adsorption processes (Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevitch (D-R) and Tempkin) were used. In addition, X-ray fluorescence (FRX), X-ray diffraction (DRX), Thermogravimetric and differential analysis (TG and DTG), measurement of contact angle, and rheological analysis were performed. The collected data showed that an increase in clay content in the dispersion leads to a decrease in surfactant adsorption on clay. However, it was possible to obtain the ideal clay content for the organophilization of Plg at different concentrations of the CTAB surfactant. The data obtained in the experiments fit well with the Freundlich model. The Dubinin-Radushkevitch and Tempkin isotherms confirmed the chemical adsorption of CTAB on clay Plg. X-ray fluorescence identified the main constituents of the Plg sample. X-ray diffraction showed that organophilization does not change its crystal structure. The thermogravimetric and differential analysis allowed observing the main events associated with thermal degradation of Plg. The contact angle test showed that there was a change in wettability after the adsorption process, which is influenced by pH, as was observed in the results of the zeta potential that measured the charge on the surface of the Plg and rheological analysis, confirming its affinity for oil phase due to the increase in rheological parameters.

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  • ÁLVARO GUSTAVO PAULO GALVÃO
  • PROCESSOS ELETROQUIMICAMENTE ASSISTIDOS PARA REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS COM HIDROCARBONETOS

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • EMILY CINTIA TOSSI DE ARAÚJO COSTA
  • FERNANDA DE LOURDES SOUZA
  • Data: 21/01/2022

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  • O solo é, frequentemente, um receptor de contaminação acumulada de atividades industriais, agrícolas, urbanas e marítimas. Nesse contexto, tecnologias e estratégias têm sido desenvolvidas para a remediação de solos e atraído um crescente interesse entre cientistas e o setor industrial. A Remediação Eletrocinética (RE) tem sido amplamente utilizada para tratar solos contaminados com metais pesados, pesticidas, corantes, petróleo, diesel, entre outros. Esta tecnologia apresenta flexibilidade ex situ ou in situ, aplicabilidade em solos de baixa permeabilidade e baixo custo operacional. Entretanto, a RE tradicional possui dificuldade em tratar solos contaminados com compostos orgânicos de alta hidrofobicidade. Afim de superar esta limitação, o processo de remediação desses compostos pelo método eletrocinético tem sido combinado com outros processos de tratamento. A presente tese teve como objetivo investigar, desenvolver e avaliar o aprimoramento e acoplamento da RE com o uso surfactantes e também com barreiras reativas permeáveis (BRPs), utilizando cortiça crua e cortiça suportada com ferro zero valente (ZVI) no tratamento de solos contaminados com diesel e com fenantreno. A combinação RE-surfactante, para solo contaminado com 10.000 mg kg-1 de diesel após 14 dias de remedição, alcançou remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP) de 46,25% utilizando SDS, remoção superior às obtidas em estudos presentes na literatura empregando tratamento eletrocinético com mesma concentração de contaminante e quantidade de dias de remediação. A integração RE-BRP apresentou remoções de 46,17 e 55,63% de fenantreno, com barreira formada por cortiça crua e cortiça suportada com ZVI, respectivamente, demonstrando potencial e inovadora aplicação destes materiais como BRPs acopladas a tratamentos eletrocinéticos.

  • Mostrar Abstract
  • Soil is often a recipient of accumulated contamination from industrial, agricultural, urban and maritime activities. In this context, technologies and strategies have been developed for soil remediation and attracted a growing interest among scientists and the industrial sector. Electrokinetic Remediation (ER) has been widely used to treat soils contaminated with heavy metals, pesticides, dyes, petroleum, diesel, among others. This technology features ex situ or in situ flexibility, applicability in low permeability soils and low operating cost. However, traditional RE has difficulty in treating soils contaminated with highly hydrophobic organic compounds. In order to overcome this limitation, the remediation process of these compounds by the electrokinetic method has been combined with other treatment processes. This thesis aimed to investigate, develop and evaluate the enhancement and coupling of RE with the use of surfactants and also with permeable reactive barriers (BRPs), using raw cork and cork supported with zero-valent iron (ZVI) in the treatment of soils contaminated with diesel and with phenanthrene. The RE-surfactant combination, for soil contaminated with 10,000 mg kg-1 of diesel after 14 days of remeasurement, achieved a removal of total petroleum hydrocarbons (HTP) of 46.25% using SDS, a removal superior to those obtained in studies in the literature employing electrokinetic treatment with the same contaminant concentration and number of
    days of remediation. The RE-BRP integration showed removals of 46.17 and 55.63% of phenanthrene, with a barrier formed by raw cork and cork supported with ZVI, respectively, demonstrating potential and innovative application of these materials as BRPs coupled with electrokinetic treatments.
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  • JOSÉ MARCOS LEITE PACHECO
  • NOVA TÉCNICA DE ANÁLISE DE SUSTENTABILIDADE EM PROJETOS DE INSTALAÇÕES DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLÁUDIO REGIS DOS SANTOS LUCAS
  • ENZO BARBERIO MARIANO
  • JESUS LEODALY SALAZAR ARAMAYO
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 21/02/2022

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  • O alinhamento dos aspectos econômicos e socioambientais aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável é de suma importância na indústria do petróleo. Porém, os métodos atuais de análise de projetos permitem avaliar a política de sustentabilidade da empresa? Neste artigo, é proposta uma técnica para fazer uma Análise Preliminar de Sustentabilidade do Empreendimento (APSE). O método proposto, que foi desenvolvido através da metodologia de pesquisa-ação participativa, foi baseado em sucessivos estudos de caso aplicados em projetos reais de uma grande petroleira. A APSE permite identificar “Ações para Sustentabilidade-AS’s” e avaliar seus impactos nos três pilares da sustentabilidade (econômico, ambiental, social) de um empreendimento. Ao considerar o “teste de materialidade” e a “agregação monetária” para medir o impacto das “AS’s” nos pilares da sustentabilidade, a APSE contribui fortemente para melhorar a avaliação dos índices de sustentabilidade. Dessa forma, a APSE inibe a subjetividade nessas avaliações e alinha o projeto à política de sustentabilidade da empresa. A APSE foi aplicada em projetos de unidades de produção de petróleo, permitindo uma visão integrada dos pilares da sustentabilidade. A técnica proposta contribui para melhorar a aderência dos projetos aos aspectos socioambientais levando em consideração a sustentabilidade econômica.


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  • This work proposes a new tool for Preliminary Sustainability Analysis of the Enterprise-PSAE for facilities projects applied to onshore oil production. The PSAE was inspired by consolidated projects practices, which favors its acceptance with the analyses of traditional projects. This tool complements the analyses usually applied to new enterprise, such as: technical and economic feasibility studies; environmental impact studies; risk analysis applied at the start of the projects (design). The PSAE uses project management concepts, and proposes a preliminary analysis of new ventures sustainability. This tool identifies Actions pro-Sustainability-AS's, and estimated the impacts on the three pillars of sustainability (economic, environmental and social) of an enterprise. The sustainability pillars assessments are guided by the "principle of materiality", and in accordance with the company's sustainability reports. Evaluating the prospect of the materiality principle contributes to align the new ventures to the company sustainability policy, facilitating the evaluations, in addition to improving the assertiveness in decision-making processes. Then, the global sustainability indexes of project alternatives was calculated, and a qualitative analysis selects the most suitable option for the sustainability of the enterprise. The obtained results show that this tool complements the usual practices, facilitating the transition of the current management system to a more balanced management model between the economic, environmental and social aspects of these projects.

4
  • TIAGO CAVALCANTI DA ROCHA
  • REDATUMAÇÃO KIRCHHOFF POR SOMA ÚNICA PARA DADOS SÍSMICOS DE MÚLTIPLA COBERTURA

  • Orientador : GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • GILBERTO CORSO
  • JOÃO CARLOS RIBEIRO CRUZ
  • MANUEL DE JESUS DOS SANTOS COSTA
  • REYNAM DA CRUZ PESTANA
  • Data: 22/04/2022

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  • Apresentamos uma nova abordagem para corrigir as distorções causadas pela topografia rugosa e pela camada de intemperismo, que normalmente apresenta velocidades não homogêneas, em dados sísmicos terrestres de múltipla cobertura. O método de redatumação é fisicamente mais justificado do que os métodos de correção estática comumente usados, que fornecem - em situações indicadas - ajustes não físicos (estática de campo) pelo deslocamento dos traços no tempo, o que leva a um imageamento e inversão subótimos das reflexões. O procedimento de redatumação oferecido aqui é diferente: transforma dados sísmicos de reflexão irregulares de múltipla cobertura sobre uma superfície irregular em um datum plano pré-especificado em uma configuração regular de fontes e receptores, abaixo da zona de velocidade complexa. Isto é feito através do somatório/empilhamento dos traços de entrada ao longo de curvas de tempo de trânsito ou operadores tipo Kirchhoff que são calculados pelo traçamento de raios. Deste modo, reflexões e difrações distorcidas nos dados de entrada tornam-se mais regulares (e.g., hiperbólicos) e, assim, reconhecíveis nos dados de saída. Para isso acontecer, o operador de redatumação Kirchhoff por soma única precisa de uma boa aproximação da velocidade da zona de intemperismo e uma aproximação razoável da velocidade abaixo desta zona. Então, os dados de saída de múltipla cobertura sobre o novo datum plano podem ser imageados e invertidos de forma mais fidedigna do que com os métodos de correções estáticas padrão. Esta tese apresenta uma revisão da abordagem teórica do método de redatumação de Kirchhoff com base em uma única soma e propõe o desenvolvimento de um novo algoritmo de redatumação para dados sísmicos pré-empilhamento de múltipla cobertura. A validação deste algoritmo é feita aplicando-o a dados sísmicos controlados gerados a partir de modelos sintéticos que representam situações geológicas reais. Esta tese também apresenta um estudo sobre a sensibilidade do algoritmo de redatumação Kirchhoff por soma única aos erros do modelo de velocidade. Para este fim, utilizamos informações das velocidades da zona de intemperismo e das estruturas rasas obtidas por dois algoritmos de tomografia de tempos de trânsito de refrações comumente usados em sísmica (Rayinvr e Refratom) e comparamos a redatumação feita em cada caso para verificar a influência do modelo de velocidades na redatumação. Os resultados mostram que a redatumação apresentada corrige adequadamente os efeitos da topografia e da zona de intemperismo utilizando modelos mais precisos, produzindo imagens migradas em profundidade com posicionamento correto dos refletores. A aplicação do algoritmo de redatumação em dados sísmicos 2D terrestres de baixa qualidade forneceu dados pré-empilhamento redatumados interpolados e regularizados, cujas imagens migradas em profundidade mostram melhor qualidade e aumento da razão sinal-ruído, com refletores realçados e mais contínuos.


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  • Apresentamos uma nova abordagem para corrigir as distorções causadas pela topografia rugosa e pela camada de intemperismo, que normalmente apresenta velocidades não homogêneas, em dados sísmicos terrestres de múltipla cobertura. O método de redatumação é fisicamente mais justificado do que os métodos de correção estática comumente usados, que fornecem - em situações indicadas - ajustes não físicos (estática de campo) pelo deslocamento dos traços no tempo, o que leva a um imageamento e inversão subótimos das reflexões. O procedimento de redatumação oferecido aqui é diferente: transforma dados sísmicos de reflexão irregulares de múltipla cobertura sobre uma superfície irregular em um datum plano pré-especificado em uma configuração regular de fontes e receptores, abaixo da zona de velocidade complexa. Isto é feito através do somatório/empilhamento dos traços de entrada ao longo de curvas de tempo de trânsito ou operadores tipo Kirchhoff que são calculados pelo traçamento de raios. Deste modo, reflexões e difrações distorcidas nos dados de entrada tornam-se mais regulares (e.g., hiperbólicos) e, assim, reconhecíveis nos dados de saída. Para isso acontecer, o operador de redatumação Kirchhoff por soma única precisa de uma boa aproximação da velocidade da zona de intemperismo e uma aproximação razoável da velocidade abaixo desta zona. Então, os dados de saída de múltipla cobertura sobre o novo datum plano podem ser imageados e invertidos de forma mais fidedigna do que com os métodos de correções estáticas padrão. Esta tese apresenta uma revisão da abordagem teórica do método de redatumação de Kirchhoff com base em uma única soma e propõe o desenvolvimento de um novo algoritmo de redatumação para dados sísmicos pré-empilhamento de múltipla cobertura. A validação deste algoritmo é feita aplicando-o a dados sísmicos controlados gerados a partir de modelos sintéticos que representam situações geológicas reais. Esta tese também apresenta um estudo sobre a sensibilidade do algoritmo de redatumação Kirchhoff por soma única aos erros do modelo de velocidade. Para este fim, utilizamos informações das velocidades da zona de intemperismo e das estruturas rasas obtidas por dois algoritmos de tomografia de tempos de trânsito de refrações comumente usados em sísmica (Rayinvr e Refratom) e comparamos a redatumação feita em cada caso para verificar a influência do modelo de velocidades na redatumação. Os resultados mostram que a redatumação apresentada corrige adequadamente os efeitos da topografia e da zona de intemperismo utilizando modelos mais precisos, produzindo imagens migradas em profundidade com posicionamento correto dos refletores. A aplicação do algoritmo de redatumação em dados sísmicos 2D terrestres de baixa qualidade forneceu dados pré-empilhamento redatumados interpolados e regularizados, cujas imagens migradas em profundidade mostram melhor qualidade e aumento da razão sinal-ruído, com refletores realçados e mais contínuos.

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  • PRISCILA DA CUNHA JÁCOME VIDAL
  • Framework de apoio à decisão para avaliação das alternativas de descomissionamento de plataformas fixas de óleo e gás offshore

  • Orientador : MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • EVERTON SANTI
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • MIRIAM KARLA ROCHA
  • NEWTON NARCISO PEREIRA
  • Data: 08/06/2022

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  • Milhares de plataformas offshore, a nível global, estão previstas para serem descomissionadas nos próximos anos. O processo de descomissionamento é complexo, oneroso, envolve tomadas de decisões com objetivos conflitantes e gera impactos ambiental, socioeconômico, financeiro, de segurança e técnico. Esta tese tem como objetivo propor um framework de apoio à decisão para avaliação das alternativas de descomissionamento de plataformas de óleo e gás offshore fixas, considerando os critérios para atender às partes interessadas. A princípio, foi realizada uma revisão sistemática da literatura para identificar os fatores que influenciam na decisão do descomissionamento e construir um framework conceitual para o processo de descomissionamento. Posteriormente, um framework de decisão foi desenvolvido e foi aplicado em uma plataforma offshore fixa de óleo, utilizando o método multicritério ELECTRE III. Os cenários foram definidos e analisados, com diferentes perspectivas, para avaliar o ranqueamento das alternativas no descomissionamento de uma plataforma offshore fixa. Segundo a ótica dos especialistas, em todos os cenários a alternativa melhor ranqueada foi deixar no local. Já as outras alternativas variaram de acordo com cada cenário, sendo que o segundo lugar variou entre as alternativas remoção parcial (deixar no mar e levar para terra) e remoção completa, na terceira posição ficou a remoção parcial (levar para terra) e o último lugar variou entre remoção completa e remoção parcial (levar para terra). A análise de sensibilidade do ranqueamento das alternativas com a variação dos pesos, limiares de preferência e indiferença, não demonstrou alterações no ranking. O modelo aplicado no método ELECTRE III teve baixa sensibilidade com as alterações desses parâmetros. Os maiores problemas encontrados para aplicação das alternativas de descomissionamento no Brasil está associada a falta de robustez no arcabouço legal e gaps encontrados em algumas áreas do descomissionamento. O framework de decisão pode ser utilizado pelas partes interessadas para tomar decisão sobre o descomissionamento, sendo necessária uma análise caso a caso. Além disso, deve-se ter mais parcerias entre universidades e empresas do ramo offshore, para o desenvolvimento de novas pesquisas sobre descomissionamento de plataformas offshore.


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  • Worldwide, thousands of offshore platforms are forecast to be decommissioned in the coming years. The decommissioning process is complex, costly, involves decision-making with conflicting objectives and generates environmental, socioeconomic, financial, safety and technical impacts. This thesis aims to propose a decision support framework for evaluating decommissioning alternatives for fixed offshore oil and gas platforms, considering the criteria for satisfying stakeholders. Initially, a systematic literature review was conducted to identify the factors that influence the decommissioning decision and build a conceptual framework for the decommissioning process. Subsequently, a decision framework was developed and applied to an offshore fixed oil platform, using the ELECTRE III multi-criteria method. The scenarios were analyzed, with different perspectives, to evaluate the ranking of alternatives in the decommissioning of a fixed offshore platform. According to the specialists' point of view, in all scenarios the best ranked alternative was to leave in place.  The other alternatives varied according to each scenario, with the second place varying between the alternatives partial removal (leave at sea and take to land) and complete removal, the third was the partial removal (take to land) and the last place varied between complete removal and partial removal (take to land). The sensitivity analysis of the ranking of the alternatives with the variation of the weights, preference and indifference thresholds, showed no changes in the ranking. The model applied in the ELECTRE III method had low sensitivity with changes in these parameters. The main problems found in applying decommissioning alternatives in Brazil are associated with the lack of robustness in the legal framework and gaps found in some areas of decommissioning. The decision framework can be used by stakeholders to make decisions about decommissioning, requiring a case-by-case analysis. In addition, there should be more partnerships between universities and companies in the offshore industry, for the development of new research about decommissioning of offshore platforms.

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  • PRISCILA GONCALVES VASCONCELOS SAMPAIO
  •  Processo de Desenvolvimento de Tecnologia: Modelo para a Indústria de Célula Fotovoltaica Orgânica

  • Orientador : MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • HUMBERTO DIONISIO DE ANDRADE
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • MARIO ORESTES AGUIRRE GONZALEZ
  • MAURO CAETANO DE SOUZA
  • Data: 13/06/2022

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  • As tecnologias verdes, como as tecnologias fotovoltaicas têm atraído cada vez mais atenção nos últimos anos por proporcionar o fornecimento de eletricidade sustentável e reduzir a carga de combustíveis fósseis no ambiente. Esta tese tem como objetivo estruturar um modelo para o processo de desenvolvimento de tecnologia da indústria de células fotovoltaicas orgânicas. A pesquisa caracteriza-se, em relação à natureza, como sendo aplicada; em relação à abordagem, é qualitativa; no que tange aos objetivos, é exploratória e descritiva; concernente ao procedimento metodológico é considerada uma pesquisa bibliográfica e pesquisa-ação, e o método de abordagem considerado é o indutivo. O desenvolvimento desta pesquisa iniciou-se com um levantamento teórico por meio de uma revisão bibliográfica sistemática sobre desenvolvimento de tecnologia e sobre célula fotovoltaica orgânica. Na segunda etapa, conduziu-se a análise do processo de desenvolvimento de tecnologia utilizado por uma empresa brasileira da indústria de célula fotovoltaica orgânica. A terceira etapa constituiu na proposição de um modelo para gerenciar o processo de desenvolvimento de tecnologia da indústria fotovoltaica orgânica. Os resultados desta pesquisa apontam que a empresa objeto deste estudo não segue um processo formal para o desenvolvimento das células. Entretanto, a mesma realiza diversas atividades comuns aos vários modelos de desenvolvimento de tecnologia referenciados na literatura. Os resultados desta tese têm implicações gerenciais significativas, pois o modelo proposto, denominado de Modelo de Referência para a Indústria Fotovoltaica Orgânica, poderá ajudar as empresas a organizar os esforços de inovação e reduzir o tempo de desenvolvimento fornecendo, assim, vantagem competitiva para as mesmas. Além disso, os resultados fornecem implicações teóricas para pesquisas nas áreas de desenvolvimento de tecnologia, energia solar fotovoltaica e célula fotovoltaica orgânica, uma vez que o modelo proposto amplia a literatura atual sobre o tema e serve de referência também para o meio acadêmico na consulta a informações relativas ao desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica orgânica e para outros setores de energia de fontes renováveis.


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  • Green technologies such as photovoltaic technologies have attracted increasing attention in recent years for providing sustainable electricity supply and reducing the burden of fossil fuels on the environment. This thesis aims to structure a model for the technology development process of the organic photovoltaic cell industry. The research is characterized, regarding the nature, as being applied; regarding the approach, it is qualitative; regarding the objectives, it is exploratory and descriptive; regarding the methodological procedure, it is considered a bibliographical and action research, and the approach method considered is the inductive. The development of this research began with a theoretical survey by means of a systematic bibliographic review on technology development and on organic photovoltaic cells. In the second step, an analysis of the technology development process used by a Brazilian company in the industry of organic photovoltaic cells was conducted. The third step was the proposition of a model to manage the technology development process of the organic photovoltaic industry. The results of this research indicate that the company that is the object of this study does not follow a formal process for the development of cells. However, it performs several activities common to the various technology development models referenced in the literature. The results of this thesis have significant managerial implications, since the proposed model, called the Reference Model for the Organic Photovoltaic Industry, may help companies organize innovation efforts and reduce development time, thus providing them with a competitive advantage. In addition, the results provide important theoretical implications for research in the areas of technology development, solar PV, and organic PV cell, as the proposed model expands the current literature on the topic and also serves as a reference for academia in consulting information regarding the development of organic PV technology and for other renewable energy sectors.

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  • HANNAH LÍCIA CRUZ GALVÃO
  • Otimização do Sistema de Elevação Artificial por Bombeio Mecânico Através do Controle do Peak Torque e da Submergência

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • JOÃO PAULO LOBO DOS SANTOS
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 01/07/2022

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  • Uma área que vem se desenvolvendo e ganhando destaque na indústria petrolífera é a de automação e controle de poços. Esta por sua vez, vem sendo aplicada aos métodos de elevação artificial, especialmente ao Bombeio Mecânico (BM) que é o mais utilizado nos poços de petróleo no Brasil e no mundo. As evoluções aplicadas ao BM refletem no desenvolvimento e aplicação de novas estratégias e técnicas de controle, as quais contribuem para aumentar a eficiência do processo de produção. Nesse sentido, o foco principal deste trabalho foi desenvolver, aplicar e validar uma apropriada estratégia de controle para o bombeio mecânico (BM), utilizando como parâmetros o peak torque e a submergência. A ação do controle visa aumentar a vazão de operação, para o que mesmo opere otimizado frente a qualquer perturbação interna ou externa ao sistema, na perspectiva de gerar receitas significativas. Para tanto, um controlador Proporcional Integral Derivativo (PID) foi utilizado devido à sua estrutura versátil, adaptando-se às exigências e limitações do trabalho. No decorrer do trabalho foi desenvolvida uma modelagem matemática e computacional para determinar a curva de torque no redutor. Para a implementação da estratégia de controle, foi utilizada a linguagem de programação Visual Basic for Applications (VBA) associada ao seu ambiente de desenvolvimento integrado (IDE), presentes no Microsoft Excel. Com o intuito de se obter a validação da estratégia de controle proposta para a UB, foram realizados testes em laboratório utilizando poços virtuais. Esses testes demonstraram que a estratégia desenvolvida conseguiu apresentar desempenho satisfatório, isto é, fazer com que a UB trabalhe no seu desempenho máximo dentro dos seus limites operacionais e otimizar a vazão de produção.


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  • One area that has been developed and gained highlight in the oil industry is automation and well control, which has been used in artificial lift methods, especially in Sucker-Rod Pump (SRP), which is the most used artificial lift method in oil wells in Brazil and in the world. The enhancements applied to the SRP reflect the development and application of new strategies and control techniques to this system, which contribute to increase the efficiency of the production process. Then, the main focus of this work was to develop, apply and validate an appropriate control strategy for Sucker-Rod-Pump, using peak torque and submergence as parameters. The control action aims to increase the flowrate of operation, so that it even operates optimized the face of any internal or external disturbance to the system, with a goal to generating significant revenue. Thus, a Proportional Integral Derivative controller (PID) was used due to its versatile structure, adapting to requirements and work limitations. In this work was developed a mathematical and computational modeling to determine the torque curve on the reducer.

    To implement the controlling was used the Visual Basic for Applications (VBA) programming language associated to its integrated development environment (IDE), which is present in Microsoft Excel. In order to validate the control strategy developed for the SRP, laboratory simulations were performed using virtual wells. It was observed that the developed strategy reached the proposed goals for which it was developed, that is, to make SRP work at peak performance within its operational limits and optimize the production flowrate.

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  • JOÃO MANUEL RÊGO SILVA
  • AVALIAÇÃO DA CINÉTICA E TERMODINÂMICA DA DEGRADAÇÃO TERMOCATALÍTICA DO ÓLEO DE GIRASSOL UTILIZANDO Al‑MCM‑41 E ZEÓLITA H-ZSM-5

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • JOAO PAULO DA COSTA EVANGELISTA
  • Data: 12/07/2022

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  • O processo de pirólise do óleo de girassol foi avaliado por termogravimetria acoplada a um espectrofotômetro infravermelho com transformada de Fourier (TGA‑FTIR), na presença de catalisadores microporoso (H-ZSM-5) e mesoporoso (Al‑MCM-41) em diferentes proporções, para avaliar qualitativamente o efeito da desoxigenação. Os catalisadores foram caracterizados por técnicas de difração de raio-X, microscopia eletrônica de transmissão (MET), e determinação de acidez superficial. Os parâmetros cinéticos, viz. energia de ativação aparente (Ea) e fator pré-exponencial (A), da reação foram avaliados com a utilização de métodos isoconversionais (FWO e KAS) em três razões de aquecimento (5, 10 e 20 ºC.min-1) na faixa de conversão entre 20% e 80%. Os métodos apresentam um nível de confiança, ao apresentarem numericamente valores de Ea relativamente próximos. As energias de ativação aparente para 50% de conversão do óleo de girassol na ausência de catalisadores utilizando os métodos FWO e KAS foram 262,56 e 255,35 kJ.mol-1, respectivamente; já, a mistura OGMH2, apresentou para os mesmos 50% de conversão valores de Ecorrespondentes a 152,23 e 143,18 kJ.mol-1, respectivamente. Os parâmetros termodinâmicos, viz. entalpia (ΔH), energia livre de Gibbs (ΔG) e entropia (ΔS), foram calculados.

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  • The sunflower oil pyrolysis process was evaluated by thermogravimetry coupled to a Fourier transform infrared spectrophotometer (TGA-FTIR), in the presence of microporous (H-ZSM‑5) and mesoporous (Al-MCM-41) catalysts in different proportions, to qualitatively evaluate the effect of deoxygenation. The catalysts were characterized by techniques and were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and determination of surface acidity. The kinetic parameters, viz. apparent activation energy (Ea) and pre-exponential factor (A) of the reaction were evaluated using isoconversional methods (FWO and KAS) at three heating rates (5, 10 and 20 ºC.min-1) in the conversion range between 20% and 80%. The methods present a level of confidence, as they numerically present relatively close Ea values. The apparent activation energies for 50% conversion of sunflower oil in the absence of catalysts using the FWO and, KAS methods were 262.56 and 255.35 kJ.mol-1, respectively; on the other hand, the OGMH2 mixture showed Ea values corresponding to 152.23 and 143.18 kJ.mol-1 for the same 50% conversion, respectively. The thermodynamic parameters, viz. enthalpy (ΔH), Gibbs free energy (ΔG) and entropy (ΔS) were calculated.
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  • NAYONARA KAROLYNNE COSTA DE ARAÚJO
  • COMPORTAMENTO TÉRMICO E ESTUDO CINÉTICO PARA O COPROCESSAMENTO DO ÓLEO DE SOJA/GASÓLEO UTILIZANDO CATALISADORES DE ARGILA BENTONITA

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • FABÍOLA CORREIA DE CARVALHO
  • VIVIANE DE OLIVEIRA CAMPOS
  • Data: 12/09/2022

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  • A ambiciosa busca por combustíveis fósseis causaram sérias preocupações ambientais, atraindo cada vez mais a atenção da indústria e da comunidade científica à pesquisa e desenvolvimento de combustíveis alternativos sustentáveis e ecológicos. Portanto, para mitigar as preocupações ambientais e atender à crescente demanda de energia, os óleos vegetais, em especial o óleo de soja, têm atraído grande atenção dos pesquisadores por desenvolverem um combustível ecologicamente correto e de alta qualidade através da pirolise. A partir desta reflexão, a presente tese tem como objetivo a produção de hidrocarbonetos renováveis a partir da copirólise do óleo de soja/gasóleo utilizando bentonita (ácida, pilarizada e impregnada com níquel) como catalisador. Os catalisadores a base de argila bentonita foram caracterizados por DRX, BET e FTIR e apresentaram resultados conforme a literatura. O estudo térmico e o termocatalítico apresentaram três eventos característicos de degradação da biomassa de óleo de soja, (1) etapa: evaporação da umidade (20 - 150°C), (2) etapa: zona de decomposição ou zona pirolítica ativa e (3) etapa: acima de 500°C é a etapa final de carbonização. Por fim, foi realizado o estudo cinético a partir dos dados termogravimétricos, foi possível calcular a energia de ativação (Ea) para cada conversão utilizando os métodos isoconversionais de Flynn-Wall-Ozawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) que apresentaram valores de R2 acima de 0,9 demonstrando uma adaptação satisfatória dos modelos ao processo. A biomassa de óleo de soja com argila bentonita ácida impregnada com níquel obteve o melhor resultado, ou seja, a presença do catalisador diminuiu a energia de ativação do óleo de soja de 385,61 e 356,04 kJ/mol para método KAS e FWO respectivamente, para 99,88 kJ/mol para o método FWO e 138,77 kJ/mol para o método de KAS, podendo ser considerada como uma promissora matéria-prima para o processo de pirólise. Em seguida, foi realizado o estudo térmico e cinético do coprocessamento da mistura óleo de soja/gasóleo.


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  • The ambitious search for fossil fuels has caused serious environmental concerns, attracting more and more attention from the industry and the scientific community to the research and development of sustainable and ecological alternative fuels. Therefore, to mitigate environmental concerns and meet the growing demand for energy, vegetable oils, especially soybean oil, have attracted great attention from researchers for developing an environmentally friendly and high-quality fuel through pyrolysis. Based on this reflection, the present thesis aims at the production of renewable hydrocarbons from the copyrolysis of soybean oil/diesel using bentonite (acidic, pillared and impregnated with nickel) as a catalyst. The bentonite clay-based catalysts were characterized by XRD, BET and FTIR and presented results according to the literature. The thermal and thermocatalytic study showed three characteristic events of soybean oil biomass degradation, (1) stage: humidity evaporation (20 - 150°C), (2) stage: decomposition zone or active pyrolytic zone and (3) step: above 500°C is the final carbonization step. Finally, the kinetic study was carried out from the thermogravimetric data, it was possible to calculate the activation energy (Ea) for each conversion using the isoconversional methods of Flynn-Wall-Ozawa (FWO) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) that showed R2 values above 0.9, demonstrating a satisfactory adaptation of the models to the process. Soybean oil biomass with nickel-impregnated acid bentonite clay obtained the best result, that is, the presence of the catalyst reduced the activation energy of the soybean oil from 385.61 and 356.04 kJ/mol for the KAS and FWO method. respectively, to 99.88 kJ/mol for the FWO method and 138.77 kJ/mol for the KAS method, which can be considered as a promising raw material for the pyrolysis process. Then, the thermal and kinetic study of the co-processing of the soybean oil/diesel mixture was carried out.

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  • LEONARDO ASFORA DE OLIVEIRA
  • Aplicação do método SUPG na solução numérica do modelo de dois fluidos

  • Orientador : ADRIANO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADOLFO PUIME PIRES
  • ADRIANO DOS SANTOS
  • JÚLIO CESAR SANTOS NASCIMENTO
  • LUIZ CARLOS RADTKE
  • SIDARTA ARAUJO DE LIMA
  • Data: 16/12/2022

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  • Na indústria do petróleo existem várias situações que envolvem escoamento multifásico. Das diferentes abordagens matemáticas comumente utilizadas para modelar este fenômeno, o modelo de dois fluidos é um dos mais utilizados. Isto porque em sua forma mais geral, ele não assume nenhuma hipótese simplificadora a respeito do escoamento, possuindo maior escopo do que outros tipos de formulações matemáticas (como o modelo drift-flux). Dentre suas principais características, destaca-se o fato de considerar equações de conservação distintas para cada fase, permitindo a análise de situações em que as fases estão fracamente acopladas. Devido a sua complexidade, soluções analíticas existem apenas para alguns poucos casos simplificados envolvendo escoamento unidimensional. Neste contexto, metodologias numéricas mostram-se essenciais na análise de problemas mais complexos, sendo o Método dos Elementos Finitos (MEF) uma das opções. Nesta tese, a formulação estabilizada baseada em elementos finitos Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin (SUPG) será utilizada para resolver as equações bidimensionais, transientes e isotérmicas  do modelo de dois fluidos. De modo a exercer melhor controle sobre os gradientes das soluções, termos de captura de descontinuidade foram utilizados. O domínio espacial foi discretizado através de elementos bilineares convencionais, enquanto a discretização no tempo foi obtida através de um esquema semi-implícito. O sistema de equações algébricas não-linear resultante foi linearizado utilizando o método de Newton-Raphson, sendo resolvido de maneira totalmente acoplada (fully-coupled). Finalmente, alguns estudos de caso foram utilizados para validar a formulação desenvolvida, a saber: teste da torneira (water-faucet test), escoamento horizontal em um duto, em uma junção em T e em um bocal convergente. Estes testes permitiram cobrir cenários envolvendo fluidos incompressíveis e compressíveis, escoamento laminar e turbulento e escoamentos de simetria plana e axissimétrico. As soluções numéricas foram comparadas com soluções de referência obtidas da literatura e do software CFX, e resultados satisfatórios foram obtidos em todos os casos.


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  • In the oil industry there are several situations that involve multiphase flow. Of the different mathematical approaches commonly used to model this phenomenon, the two-fluid model is one of the most used. This is because in its most general form, it does not assume any simplifying assumptions about flow, having greater scope than other types of mathematical formulations (such as the drift-flux model). Among its main characteristics, the fact that it considers different conservation equations for each phase stands out, allowing the analysis of situations in which the phases are weakly coupled. Due to its complexity, analytical solutions exist only for a few simplified cases involving one-dimensional flow. In this context, numerical methodologies are essential in the analysis of more complex problems, with the Finite Element Method (FEM) being one of the options. In this thesis, the stabilized formulation based on Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin (SUPG) finite elements will be used to solve the two-dimensional, transient and isothermal equations of the two-fluid model. In order to exert better control over the gradients of the solutions, discontinuity capture terms were used. The spatial domain was discretized through conventional bilinear elements, while the time discretization was obtained through a semi-implicit scheme. The resulting system of algebraic equations was linearized using the Newton-Raphson method, being solved in a fully-coupled manner. Some case studies were used to validate the developed formulation, namely: water-faucet test, flow in a duct, in a T-junction and in a converging nozzle. These tests made it possible to cover scenarios involving incompressible and compressible fluids, laminar and turbulent flow, and plane and axisymmetric flows. Numerical solutions were compared with reference solutions obtained from the literature and from the CFX software, and in general satisfactory results were obtained in all cases.

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  • JUSSYARA DALIANNE MARTINS AIRES
  • CONTROLE FUZZY PARA OTIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO EQUIPADOS POR PLUNGER LIFT

     
  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • PABLO JAVIER ALSINA
  • Data: 20/12/2022

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  • Um dos problemas mais comuns na indústria petrolífera é o acúmulo excessivo de líquidos
    no fundo do poço. Esse fenômeno geralmente resulta em taxas de produção reduzidas
    devido aos altos valores da pressão de fluxo do fundo do poço. O Plunger Lift representa
    uma solução de baixo custo para esse problema, usando um controlador para calcular
    parâmetros de operação. O desenvolvimento de um modelo matemático para o controle
    do Plunger Lift é considerada uma tarefa de difícil realização, já que consiste de um
    sistema altamente não linear com aspectos de dinâmica híbrida. Dessa forma, a aplicação
    de um controlador fuzzy para esse tipo de sistema representa uma boa alternativa, já que
    dispensa o uso de um modelo matemático, baseando-se na experiência de um especialista.
    Além disso, o fuzzy pode ser projetado para manipular uma válvula secundária na cabeça
    do poço a fim de aumentar a segurança operacional do sistema. Este trabalho apresenta
    a aplicação de um controlador fuzzy a um processo de Plunger Lift para otimização
    da produção e regulagem da velocidade média de subida do pistão. Os resultados da
    aplicação foram comparados com os de um controlador convencional do método de tempo
    fixo. Perturbações na linha de produção e pressões estáticas estão presentes nos testes
    para aproximar a aplicação de um sistema real. Uma análise de índices gráficos e de
    desempenho foi realizada, tendo o controlador implementado êxito em manter ótimas
    taxas de produção. A produção de gás e óleo do controlador fuzzy foi aproximadamente
    55% maior do que a do controlador de tempo fixo. O controlador fuzzy atingiu valores
    operacionais seguros para a velocidade média de subida do pistão, cerca de 4,5m/s.

     

  • Mostrar Abstract
  • One of the most common problems in the oil industry is the excessive accumulation of
    liquids at the bottom of the well. This phenomenon often results in reduced production
    rates due to high values of flowing bottom hole pressure. The Plunger Lift represents a
    low-cost solution to this problem that uses a controller to calculate operating parameters.
    The development of a mathematical model for the Plunger Lift control is considered
    a difficult task, since it consists of a highly non-linear system with aspects of hybrid
    dynamics. Thus, the application of a fuzzy controller for this type of system represents
    a good alternative, since it does not require the use of a mathematical model, based on
    the experience of an expert. In addition, fuzzy can be designed to manipulate a secondary
    valve at the wellhead in order to increase the operational safety of the system. This work
    presents the application of a fuzzy controller to a Plunger Lift process for production
    optimization and regulation of the average piston ascent speed. The application results
    were compared with those of a conventional controller of the fixed time method. Production
    line disturbances and static pressures are present in the tests to approximate the application
    to a real system. An analysis of graphics and performance indexes was performed and
    the controller implemented successfully maintained optimal production rates. The gas
    and oil production of the fuzzy controller was approximately 55% higher than that of the
    fixed-time controller. The fuzzy controller reached safe operational values for the average
    rise speed of the plunger, about 4.5 m/s.

     
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  • MARCONI SANDRO FRANCO DE OLIVEIRA
  • DETERMINAÇÃO DE METAIS PESADOS E POLUENTES EMERGENTES UTILIZANDO ELETRODOS DE CARBONO VÍTREO E DIAMANTE DOPADO COM BORO

  • Orientador : ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • INALMAR DANTAS BARBOSA SEGUNDO
  • MAYRA KEROLLY SALES MONTEIRO
  • Data: 29/12/2022

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  • A presente tese objetivou investigar, através de efluentes sintetizados e amostras reais contaminadas, a aplicação da análise com detecção voltamétrica em eletrodo de BDD para determinação dos CEs (Cafeína, paracetamol e Alaranjado de metila) em efluente sintético e em carbono vítreo não modificado (GCEn) para metais pesados (Pb2+, Zn2+ e Cd2+) em amostra real de água produzida de petróleo. Para efeito de comparação, os métodos analíticos de espectroscopia de absorção na região do UV-vis e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC, High-Performance Liquid Chromatography), foram empregados na análise das amostras como técnicas referenciais. O presente estudo avaliou a eficiência da oxidação eletroquímica (OE) na degradação da cafeína, paracetamol e do alaranjado de metila. Para quantificar os analitos na amostra de forma confiável, antes e após ao tratamento oxidativo, foi realizada análise de voltametria de pulso diferencial (DPV, Differential Pulse Voltammetry) em eletrodo de BDD, juntamente com a HPLC e UV-vis na caracterização dos CEs. O resultado obtido pelo método eletroquímico apresentou-se concordante estatisticamente com os métodos espectrofotométrico e HPLC. As curvas de calibração variaram linearmente de 3,88 a 19,20 mg L−1 para a cafeína, por exemplo. Os limites de detecção foram 3,43, 0,84 e 0,46 mg L−1 para a cafeína, paracetamol e alaranjado de metila, respectivamente. O eletrodo de carbono vítreo não modificado (GCEn), foi usado como plataforma de detecção eletroquímica para determinar traços de chumbo, cádmio e íons zinco em amostras de água produzida de petróleo por voltametria de redissolução de pulso diferencial (DPSV). As curvas de calibração variaram linearmente de 0,05 a 1,19 mg L−1 para os metais Pb2+, Zn2+ e Cd2+. Os limites de detecção foram 0,164537 mg L−1 para Pb2+, 0,14257 mg L−1 para Zn2+ e 0,133594 mg L−1 para Cd2+. O eletrodo de carbono vítreo não modificado, foi aplicado com sucesso na análise de metais traço em água produzida de petróleo contaminada. A comparação dos resultados da eletroanálise com os de UV-vis e HPLC, estabelece e confirma potencialmente aplicável, a técnica para a determinação dos analitos de cafeína, paracetamol e alaranjado de metila em efluentes sintéticos. E de maneira geral, pode-se destacar o método eletroquímico pelo baixo consumo de reagentes, facilidade na operação, rapidez de análise e excelente precisão e exatidão, características que conduzem a utilização dessa técnica como mais uma forma na determinação de analitos em efluentes.

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  • In recent years, the oil, pharmaceutical and food industries have developed to meet a population expansion and, with that, the problem of environmental pollution has increased without precedent. Today, urban centers and the environment where these industries were installed present  pollution problems in their regions. Produced water is one of the main by-products of the oil industry and is characterized as an effluent of complex composition, formed by various organic and inorganic compounds. It represents about 70 % of the total wastewater generated during the life of the well, on which its characteristics and quantities produced also depend. Currently, in Brazil, millions of cubic meters of water effluents are discarded into the environment, as well as a considerable amount of oils and greases. Emerging contaminants (ECs), products of the pharmaceutical and food industry, are considered persistent pollutants and have been studied worldwide. Several aquatic matrices have low concentrations of these pollutants causing damage to human health and the ecosystem, which makes them need identification, quantification and alternative treatments capable of promoting their degradation. The present thesis aimed to investigate, through synthesized effluents and contaminated real samples, the application of analysis with voltammetric detection in a BDD electrode for the determination of ECs (Caffeine, paracetamol and methyl orange) in synthetic effluent and in unmodified glassy carbon (GCEn ) for heavy metals (Pb2+, Zn2+ and Cd2+) in a real sample of produced petroleum water. For comparison purposes, the analytical methods of absorption spectroscopy in the UV-vis region and high performance liquid chromatography (HPLC, High-Performance Liquid Chromatography) were used in the analysis of the samples as reference techniques. The present study evaluated the efficiency of electrochemical oxidation (EO) in the degradation of caffeine, paracetamol and methyl orange. In addition, the energy consumption of all processes applied was verified, in this study, presented a low operating cost, thus enabling the application of the EO process for the treatment of effluents. The results obtained were strong, as complete removal of ECs was achieved in all applied processes. To reliably quantify the analytes in the sample, before and after the oxidative treatment, Differential Pulse Voltammetry (DPV) analysis was performed on a BDD electrode, together with HPLC and UV-vis in the characterization of ECs. The result obtained by the electrochemical method was statistically in agreement with the spectrophotometric and HPLC methods. The calibration curves ranged linearly from 3.88 to 19.20 mg L−1 for caffeine, for example. Detection limits were 3.43, 0.84 and 0.46 mg L−1 for caffeine, acetaminophen and methyl orange, respectively. The unmodified glassy carbon electrode (GCEn) was used as an electrochemical detection platform to determine traces of lead, cadmium and zinc ions in samples of produced water from petroleum by differential pulse redissolution voltammetry (DPSV). The calibration curves ranged linearly from 0,.05 to 1,.19 mg L−1 for the metals Pb2+, Zn2+ and Cd2+. The detection limits were 0,.164537 mg L−1 for Pb2+, 0,.14257 mg L−1 for Zn2+ and 0,.133594 mg L−1 for Cd2+. The detection limits were 0,14 mg L−1 for Zn2+, 0,12 mg L−1 for Cd2+ and 0,12 mg L−1 for Pb2+ for simultaneous analysis. The unmodified glassy carbon electrode has been successfully applied in the analysis of trace metals in water produced from contaminated petroleum. The comparison of the electroanalysis results with those of UV-vis and HPLC, establishes and confirms a potentially applicable technique for the determination of caffeine, paracetamol and methyl orange analytes in synthetic effluents. And in general, the electrochemical method can be highlighted due to its low consumption of reagents, ease of operation, speed of analysis and excellent precision and accuracy, characteristics that lead to the use of this technique as another way of determining analytes in effluents.

    In recent years, the oil, pharmaceutical and food industries have developed to meet a population expansion and, with that, the problem of environmental pollution has increased without precedent. Today, urban centers and the environment where these industries were installed present  pollution problems in their regions. Produced water is one of the main by-products of the oil industry and is characterized as an effluent of complex composition, formed by various organic and inorganic compounds. It represents about 70 % of the total wastewater generated during the life of the well, on which its characteristics and quantities produced also depend. Currently, in Brazil, millions of cubic meters of water effluents are discarded into the environment, as well as a considerable amount of oils and greases. Emerging contaminants (ECs), products of the pharmaceutical and food industry, are considered persistent pollutants and have been studied worldwide. Several aquatic matrices have low concentrations of these pollutants causing damage to human health and the ecosystem, which makes them need identification, quantification and alternative treatments capable of promoting their degradation. The present thesis aimed to investigate, through synthesized effluents and contaminated real samples, the application of analysis with voltammetric detection in a BDD electrode for the determination of ECs (Caffeine, paracetamol and methyl orange) in synthetic effluent and in unmodified glassy carbon (GCEn ) for heavy metals (Pb2+, Zn2+ and Cd2+) in a real sample of produced petroleum water. For comparison purposes, the analytical methods of absorption spectroscopy in the UV-vis region and high performance liquid chromatography (HPLC, High-Performance Liquid Chromatography) were used in the analysis of the samples as reference techniques. The present study evaluated the efficiency of electrochemical oxidation (EO) in the degradation of caffeine, paracetamol and methyl orange. In addition, the energy consumption of all processes applied was verified, in this study, presented a low operating cost, thus enabling the application of the EO process for the treatment of effluents. The results obtained were strong, as complete removal of ECs was achieved in all applied processes. To reliably quantify the analytes in the sample, before and after the oxidative treatment, Differential Pulse Voltammetry (DPV) analysis was performed on a BDD electrode, together with HPLC and UV-vis in the characterization of ECs. The result obtained by the electrochemical method was statistically in agreement with the spectrophotometric and HPLC methods. The calibration curves ranged linearly from 3.88 to 19.20 mg L−1 for caffeine, for example. Detection limits were 3.43, 0.84 and 0.46 mg L−1 for caffeine, acetaminophen and methyl orange, respectively. The unmodified glassy carbon electrode (GCEn) was used as an electrochemical detection platform to determine traces of lead, cadmium and zinc ions in samples of produced water from petroleum by differential pulse redissolution voltammetry (DPSV). The calibration curves ranged linearly from 0,.05 to 1,.19 mg L−1 for the metals Pb2+, Zn2+ and Cd2+. The detection limits were 0,.164537 mg L−1 for Pb2+, 0,.14257 mg L−1 for Zn2+ and 0,.133594 mg L−1 for Cd2+. The detection limits were 0,14 mg L−1 for Zn2+, 0,12 mg L−1 for Cd2+ and 0,12 mg L−1 for Pb2+ for simultaneous analysis. The unmodified glassy carbon electrode has been successfully applied in the analysis of trace metals in water produced from contaminated petroleum. The comparison of the electroanalysis results with those of UV-vis and HPLC, establishes and confirms a potentially applicable technique for the determination of caffeine, paracetamol and methyl orange analytes in synthetic effluents. And in general, the electrochemical method can be highlighted due to its low consumption of reagents, ease of operation, speed of analysis and excellent precision and accuracy, characteristics that lead to the use of this technique as another way of determining analytes in effluents.

2021
Dissertações
1
  • IASMIN BEZERRA DA SILVA
  • Caracterização de Eletrodos de Pasta de Grafite Quimicamente Modificados por Cortiça e Estudo de sua Aplicabilidade na Quantificação de Íons Pb2+ em Água Produzida

  • Orientador : ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • Data: 08/03/2021

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  • A água produzida nos campos de petróleo tem composição variável, a depender de fatores como idade do poço e características geológicas da bacia de origem. No entanto, a presença de diversas substâncias orgânicas e inorgânicas com alto potencial de toxicidade é comum a esses efluentes gerados na indústria petrolífera, e representa sério problema ambiental, uma vez que, dependendo da destinação que lhes é dada (reinjeção, descarte ou outro fim), pode haver contaminação de corpos d’água, do ar, do solo, assim como a bioacumulação por meio da cadeia alimentar: entre esses contaminantes, podem-se elencar os metais pesados. A fim de atender aos parâmetros estabelecidos em lei e visando à redução dos danos ambientais que podem ser provocados por essas substâncias, técnicas de monitoramento precisam ser estudadas. Nesse sentido, a voltametria apresenta-se como opção promissora para a quantificação de metais-traço in situ. Posto isso, o objetivo desse trabalho é caracterizar os eletrodos de pasta de grafite modificados quimicamente com cortiça (GrRAC e GrRGC) e testar sua aplicabilidade na quantificação de íons Pb2+ em água produzida advinda de campo de petróleo offshore localizado no Rio grande do Norte. Avaliou-se também a eficiência dos eletrodos sintetizados conforme variação da proporção mássica entre pó de grafite e cortiça em pó. As técnicas eletroanalíticas utilizadas foram: voltametria cíclica, voltametria de pulso diferencial, voltametria de onda quadrada e análise de impedância eletroquímica.


  • Mostrar Abstract
  • The water produced in the oil fields has a variable composition, depending on factors such as the age of the well and the geological characteristics of the source basin. However, the presence of several organic and inorganic substances with a high potential for toxicity is common to these effluents generated in the oil industry, and represents a serious environmental problem, since, depending on the destination given to them (reinjection, disposal or other purpose), there may be contamination of water bodies, air, soil, as well as bioaccumulation through the food chain: among these contaminants, heavy metals can be listed. In order to meet the parameters established by law and aiming at reducing the environmental damage that can be caused by these substances, monitoring techniques need to be studied. In this sense, voltammetry presents itself as a promising option for the quantification of trace metals in situ. That said, the objective of this work is to characterize the electrodes of graphite paste chemically modified with cork (GrRAC and GrRGC) and test their applicability in the quantification of Pb2 + ions in water produced from an offshore oil field located in Rio Grande do Norte. The efficiency of the synthesized electrodes was also evaluated according to the variation in the mass ratio between graphite powder and powdered cork. The electroanalytical techniques used were: Cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry, square wave voltammetry and electrochemical impedance analysis

2
  • ISAC ABDULGANI
  • Tratamento de Água Real produzida da Industria de Petróleo-Gás, por Oxidação Electroquímica Avançada usando o Ânodo de IrO2 e mediante a obtenção de espécies de cloro ativo

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • Data: 10/04/2021

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  • Quando o petróleo é extraído de diferentes zonas de produção de depósitos onshore ou offshore, ele produz resíduo aquoso chamado águas residuais de campos petrolíferos ou água produzida (PW), que representa a maior quantidade de resíduos da produção de petróleo bruto. A água produzida contém vários componentes orgânicos e inorgânicos sendo que, os principais constituintes envolvem sais da formação, gases dissolvidos, sólidos em suspensão, compostos orgânicos provenientes do contacto com o óleo, compostos químicos residuais das operações no poço, microrganismos, além da possível presença de metais pesados e componentes com algum tipo de radiação podendo sua descarga poluir as águas superficiais, subterrâneas e o solo. Para que essa água seja, descartada ao ambiente ou então reutilizada na própria industria, ela deve ser tratada de modo que não venha constitituir um autêntico perigo aos ecossistemas por onde sera descartada, como também nos próprios poços por onde a mesma é produzida (reinjecção), uma vez que mediante sua composição química, ela pode de alguma forma, favorecer a danos corrosivos nas tubuluções, etc.
    Um dos processos mais usados para o tratamento deste tipo de efluentes tem sido os processos electroquímicos oxidativos avançados. Para tal no presente trabalho pretendeu-se avaliar o efeito do ânodo de IrO2 na remoção da carga orgânica de uma amostra de água produzida na indústria de petróleo em 30, 60, 90 mA/cm2 de densidade de corrente, e ainda procurou-se determinar e avaliar o efeito das espécies de “cloro ativo” na desinfecção da mesma amostra rica em iões cloretos e sulfatos mostrando-se ideal para a obtenção eletroquímica de agentes desinfectantes da água. Assim, como resultado o ânodo permitiu a remoção de cerca de 79 %; 73.5 %; 76.9 % do COD com EC de cerca de 48.768; 129.54; 244.602 kWh d-3 em 30, 60, 90 mA/cm2 de densidade de corrente, respectivamente, tendo também mostrado propriedades electrocataliticas de obtenção de espécies de cloro ativo com melhor eficiência a 30 mA/cm2 de densidade de corrente.


  • Mostrar Abstract
  • When oil is extracted from different production zones from onshore or offshore deposits, it produces aqueous waste called oilfield wastewater or produced water (PW), which represents the largest amount of waste from crude oil production. The produced water contains several organic and inorganic components, which its main constituents involve formation salts, dissolved gases, suspended solids, organic compounds from contact with oil, residual chemical compounds from operations in the well, microorganisms, in addition to the possible presence of heavy metals and components with some type of radiation and their discharge may pollute surface, groundwater and soil. For this water to be released in the environment or reused in the industry itself, it must be treated in a way that it does not constitute a real danger to the ecosystems where it will be discharged, as well as in the wells where it is produced (reinjection) , since through its chemical composition, it can somehow favor corrosive damage to pipes, etc.
    One of the most used processes for the treatment of this type of effluents has been the advanced oxidative electrochemical processes. For this purpose, the aim of this work was to evaluate the effect of the IrO2 anode on the removal of the organic charge from a sample of Real Produced Water at 30, 60, 90 mA / cm2 of current density, and it was also to determine and to evaluate the effect of “active chlorine” species in the disinfection of the same sample rich in chloride and sulfate ions, proving to be ideal for the electrochemical obtaining of water disinfectants. Thus, as a result, the anode allowed the removal of about 79%; 73.5%; 76.9% of COD with EC of 48,768; 129.54; 244,602 kWh/dm3 at 30, 60, 90 mA / cm2 of current density, respectively, has also shown electrocatalytic properties to obtain active chlorine species with better efficiency at 30 mA /cm2 of current density.

3
  • IGOR PIRES DE MELO BRAGA
  • Avaliação Crítica de Cenários de Abandono de Poços Petrolíferos Onshore do Nordeste Brasileiro

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • Data: 29/04/2021

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  • O Nordeste brasileiro possui milhares de poços de óleo e gás fechados, improdutivos seja por baixa produção, problemas de manutenção, decisão dos concessionários. Muitos estão fechados sem qualquer adaptação às recentes normas de abandono temporários do SGIP (Sistema de Gestão de Integridade de Poços) trazido pelo Regulamento ANP 46/2016, RANP-46/2016. Assim tem sido para os principais campos do Norte e Nordeste brasileiros. A resolução 46 de 2016 da ANP passa a regulamentar os procedimentos para estabelecimento e implementação de um Sistema de Gerenciamento de Integridade de Poços (SGIP). Passa a existir novo regramento que baliza a positivação de como se abandona um poço de óleo e gás, buscando sempre o norte da estanqueidade, visando acima de tudo segurança às pessoas e respeito ao meio ambiente. Assim, os fluxos de hidrocarbonetos não desejados para a superfície ou entre zonas (formações) distintas gerarão forte responsabilização, no presente, para os concessionários já que passam a vigorar modernas regulações baseadas em duplos conjuntos solidários de barreiras (CSBs) que visam tornar o poço tão ou mais íntegro que as (os) formações/reservatórios virgens. Com base no exposto, esse trabalho tem como objetivo apresentar os recentes regramentos para abandonos onshore no Brasil, advindos também das melhores práticas internacionais no assunto. Faz-se um paralelo entre os antigos decretos ANP de 1997 e 2002, analisando-se as principais mudanças nas formas de conceber as intervenções de abandono, refletindo na profissionalização das práticas, disciplina operacional, segurança, e principalmente a busca pela economicidade. É apresentado um diagnóstico do nível de risco de integridade atual que milhares de poços do norte-nordeste podem representar para o ambiente terrestre, caracterizando as ações que são necessárias para deixá-los conformes em termos de abandonos. O dispêndio de tempo e de custo para se abandonar um poço em que se buscou a integridade mecânica ao longo de todo o ciclo de vida é consideravelmente menor. Os tampões de cimento que obedecem a critérios do IBP (Instituto Brasileiro de Petróleo) de posicionamento, de comprimento, e de testes conseguem conferir segurança no prazo de décadas ao projeto, permitindo o descomissionamento dos campos não mais econômicos.


  • Mostrar Abstract
  • Northeast of Brazil has thousands of non-productive oil and gas wells may that be caused
    by low production, maintenance problems, companies decisions. Many are closed with
    no observance to the recent plug and abandonment rules of the SGIP (Well Integrity Management System) brought by Regulation ANP 46/2016. So it has been with the main
    fields of North and Northeastern areas of Brazil. Resolution 46/2016 from ANP controls
    the general procedures for stablishing a Well Integrity Management System. Thus the new regulation marks the setting of how to abandon an oil and gas well, always seeking the north of well integrity, aiming the security to the people and to the environment. Then, the non-desirable hydrocarbons flows to the surface or between different zones (formations) will generate strong accountability, at present, for the field operators since plug and abandonment modern regulations are based on double solidary sets of barriers (CSBs) that aim to make the well as or more intact than virgin formations / reservoirs. Thus, this work has as main objective to present a diagnosis of the current level of integrity risk that thousands of wells in the northeast of Brazil can represent for the onshore environment, according to the method given by the Brazilian Petroleum Institute, characterizing the actions that are necessary to make them conform in terms of abandonments. To reach it, this paper presents the recent rules for onshore abandonments in Brazil, also arising from the best international practices in the subject. A parallel is made between the old ANP decrees of 1997 and 2002, analyzing the main changes in the ways of conceiving abandonment interventions, reflecting in the professionalization of practices, operational discipline, safety, and especially the search for economics. The time and cost to abandon a well where mechanical integrity has been sought throughout the entire life cycle is considerably less.

4
  • KAIO CÉSAR MEDEIROS ÁLVARES
  • Desenvolvimento de uma estratégia de controle para otimização da velocidade de bombeio durante o ciclo de sistemas operando por bombeio mecânico.

  • Orientador : CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • JOÃO PAULO LOBO DOS SANTOS
  • Data: 22/09/2021

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  • Na indústria de petróleo, a automação e o controle aplicados aos poços se destacam devido aos resultados relevantes de sua correta utilização, tornando-se, assim, imprescindíveis para melhorar o processo de produção e obter o desempenho máximo de cada poço. O bombeio mecânico (BM) é, por sua vez, um método de elevação artificial utilizado preferencialmente em ambientes onshore, é o método mais utilizado no mundo em número de poços instalados. A fim de apresentar novas técnicas de controle a esse método, este trabalho surge com a proposta de desenvolvimento de uma estratégia para otimização da velocidade de bombeio. A ferramenta desenvolvida opera com a variação de velocidade durante o ciclo, no intuito de aumentar a velocidade média de bombeio e atenuar os efeitos negativos atrelados a esse aumento. Para tanto, foi utilizado um controlador proporcional integral derivativo (PID). Inicialmente, realizou-se um levantamento bibliográfico sobre o assunto abrangendo, principalmente, patentes e trabalhos que tinham como tema a variação da velocidade de bombeio, assim como os conceitos básicos sobre o controle do tipo PID e o papel das cartas dinamométricas de superfície e de fundo. Para implementação do controle foi utilizada a linguagem de programação JAVA. Para validação, utilizou-se um simulador como um poço virtual e simulações foram realizadas com o controlador desenvolvido, comparando os resultados obtidos antes e depois da aplicação do controle. Observou-se, como resultado, que a estratégia desenvolvida conseguiu otimizar a produção em sistemas de bombeio mecânico, tendo em vista que houve um aumento da produção em alguns poços, seguido de uma redução dos esforços nos equipamentos da unidade de bombeio.


  • Mostrar Abstract
  • In the petroleum industry, automation and control of oil wells stand out due to the relevant results of its correct use, thus becoming indispensable in the oil industry to achieve maximum performance from each well. Sucker-rod pumping is an artificial lift method applied to onshore environment, it is the most used method in number of installed wells in the world. In order to introduce new control techniques to this method, this work comes with the proposal of developing a control strategy for pumping speed optimization. The developed tool operates with the speed variation during the cycle, in order to increase the average pumping speed and to mitigate the negative effects related to this increase. A proportional integral derivative controller (PID) was used. Initially, a bibliographic survey on the subject was carried out, covering patents and studies that had as theme the variation of the pumping speed, as well as the basic concepts about the PID control and the role of the surface and downhole dynamometer charts. To implement the control, it was used the programming language JAVA. For validation, a simulator was used as a virtual well and simulations were performed with the developed controller, comparing the results obtained before and after the control application. As a result, it was observed that the strategy developed was able to optimize the production in SRP systems, considering that there was an increase in the production in some wells, followed by a reduction in efforts on the equipment of the pumping unit.

5
  • MAYARA LOPES GUNDIM DE MACÊDO
  • HIDROCARBONETOS RENOVÁVEIS A PARTIR DE ÓLEO DE FRITURA: ESTUDO TERMOCATALÍTICO E CINÉTICO

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • JOAO PAULO DA COSTA EVANGELISTA
  • Data: 23/12/2021

  • Mostrar Resumo
  • A alta demanda no consumo de combustíveis fósseis torna necessário encontrar alternativas para sua substituição como os biocombustível a partir de biomassa. Entre as técnicas de conversão de ácidos graxos está a pirólise, considerada notável para substituição de combustíveis fósseis por renováveis, que favorecem o consumo sustentável de energia, com menores prejuízos ao meio ambiente. Este trabalho propõe a utilização de suportes catalíticos zeólita H-Beta, AlSBA-15 e óxido de alumínio (Al2O3), impregnados com molibdênio, como catalisador, a fim de obter hidrocarbonetos renováveis a partir do óleo de fritura. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV); a estabilidade térmica dos materiais foi estudada por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A estudo cinética do óleo de fritura, na ausência de catalisadores e com H-Beta, foi realizada por meio de dois modelos com métodos integrais livres: Flynn-Wall-Ozawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) sendo determinada a energia de ativação (Ea). Os catalisadores AlSBA-15 e Al2O3 foram aplicados na reação de pirólise do óleo de fritura em um forno de leito fixo e em escala de bancada, e os produtos foram analisados a fim de ser utilizados com biocombustíveis..


  • Mostrar Abstract
  • A alta demanda no consumo de combustíveis fósseis torna necessário encontrar alternativas para sua substituição como os biocombustível a partir de biomassa. Entre as técnicas de conversão de ácidos graxos está a pirólise, considerada notável para substituição de combustíveis fósseis por renováveis, que favorecem o consumo sustentável de energia, com menores prejuízos ao meio ambiente. Este trabalho propõe a utilização de suportes catalíticos zeólita H-Beta, AlSBA-15 e óxido de alumínio (Al2O3), impregnados com molibdênio, como catalisador, a fim de obter hidrocarbonetos renováveis a partir do óleo de fritura. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV); a estabilidade térmica dos materiais foi estudada por análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A estudo cinética do óleo de fritura, na ausência de catalisadores e com H-Beta, foi realizada por meio de dois modelos com métodos integrais livres: Flynn-Wall-Ozawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) sendo determinada a energia de ativação (Ea). Os catalisadores AlSBA-15 e Al2O3 foram aplicados na reação de pirólise do óleo de fritura em um forno de leito fixo e em escala de bancada, e os produtos foram analisados a fim de ser utilizados com biocombustíveis..

Teses
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  • BRUNO FREITAS GONÇALVES
  • Tomografia de Refração Sísmica para Construção de Modelos de Velocidade Rasos e Correções Estáticas

     
  • Orientador : GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALÍPIO PEREIRA
  • CLÁUDIO GUERRA CARDOSO
  • GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • JOÃO CARLOS RIBEIRO CRUZ
  • LIACIR DOS SANTOS LUCENA
  • Data: 12/02/2021

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  • Este trabalho propõe uma nova metodologia para a construção de modelos de velocidade 2D próximo à superfície e correções estáticas de dados sísmicos terrestres usando informações de refração superficial. Um algoritmo, amplamente utilizado em dados sísmicos wide-angle para aplicações de modelagem crustal, foi adaptado para modelagem e inversão de velocidade e estrutura de camadas próximas à superfície. A metodologia proposta foi avaliada em quatro modelos sintéticos construídos com informações reais de topografia e modelos de velocidade a partir de informações geológicas e geofísicas. Três dados sísmicos terrestres de linhas 2D também foram usados. Os modelos iniciais foram construídos usando métodos tradicionais de interpretação da refração sísmica rasa. Posteriormente, a modelagem e a inversão foram realizadas usando um algoritmo de tomografia 2D baseado em traçamento de raios para minimizar o desajuste dos tempos de trânsito observados e modelados das primeiras chegadas, invertendo as velocidades sísmicas e posições verticais dos refratores. Para os dados sintéticos observou-se que o algoritmo obteve os menores erros relativos na maioria dos parâmetros do modelo e na estimativa das correções estáticas. Para os dados reais, observou-se um melhor empilhamento das reflexões sísmicas em relação aos métodos tradicionais utilizados na etapa de correções estáticas no fluxo de processamento sísmico. Além disso, para duas linhas sísmicas, o modelo final forneceu profundidades estruturais mais confiáveis quando comparado com informações de poços. 


  • Mostrar Abstract
  • This work proposes a new methodology for the construction of 2D near-surface velocity models and statics corrections of land seismic data using surface refraction information. An algorithm, widely used in wide-angle seismic data for crustal modeling applications, was adapted for modeling and inversion of velocity and layer structure close to the surface. The proposed methodology was evaluated on four synthetic models built with real topography information and velocity models from geophysical and geological information. Three real land seismic data from 2D lines were also used. Initial models were built using traditional methods of interpreting shallow seismic refraction. Subsequently, the modeling and inversion were performed using a 2D tomography algorithm based on ray tracing to minimize the misfit of the observed and modeled traveltimes of the first arrivals, inverting the seismic velocities and vertical position of the refractor. For the synthetic data was observed that the algorithm obtained the smallest relative errors in most parameters of the model and in the estimation of static corrections. For the real data, a better stacking of the seismic reflections was observed in relation to traditional methods used in the stage of statics corrections in the seismic processing workflow. Also, for two seismic lines, the final model provided more reliable structural depths when compared to information from well data.

2
  • ALINE DA SILVA SANTOS
  • APLICAÇÃO DE UMA REATOR ELETROQUÍMICO EM FLUXO ATRAVÉS DE UM ÂNODO DE Ti/RuO2 NA DEGRADAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS PRESENTES EM UM EFLUENTE SINTÉTICO CONTAMINADO POR DERIVADO DE PETRÓLEO

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • JAILSON VIEIRA DE MELO
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELAINE CRISTINA MARTINS DE MOURA SANTOS
  • Data: 26/02/2021

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  • A contaminação por orgânicos derivados de petróleo tem se tornado cada vez mais comum na natureza e métodos de tratamentos são cada vez mais buscados para remediar este tipo de contaminação. Os reatores eletroquímicos, cada vez mais, estão sendo estudados a fim de facilitar os vários tipos de tratamentos eletroquímicos. O estudo da hidrodinâmica do reator bem como o transporte de massa são fatores importantes que devem ser observados para melhorar a sua eficiência. O estudo hidrodinâmico do reator mostrou um regime de escoamento predominantemente turbulento com constante de transporte de massa experimental superior ao teórico, indicando que a transferência de massa não é homogênea devido a presença de gases gerados nos eletrodos. A eletro-oxidação utilizando eletrodos ADE (Ti/RuO2) por apresentar baixo custo, maior durabilidade e relativa eficiência tem sido estudada na remoção de substâncias orgânicas derivadas do petróleo. O planejamento fatorial completo foi empregado como técnica estatística a fim de avaliar as melhores condições para o desenvolvimento do efluente sintético, analisando a miscibilidade de óleo diesel em uma matriz salina, como também verificar as melhores condições empregadas no reator eletroquímico sobre os fatores principais trabalhados e seus efeitos na eletro-oxidação desta matriz salina contaminada com óleo diesel. A partir do efluente sintético preparado foi possível aplicar a eletro-oxidação como técnica de tratamento em um reator de bancada tipo tanque em fluxo direto através de um ânodo de Ti/RuO2 e um cátodo de titânio, ambos tipo malha, dispostos paralelamente entre si e perpendiculares ao reator. Através da análise de COT, o Ensaio 6 com densidade de corrente de 50 mA/cm2, pH inicial 3 e concentração de NaCl de 70 mM, exibiu o melhor resultado, com 63% de mineralização, como também pôde ser acompanhado através dos espectros de fluorescência e absorção no UV, indicando a diminuição das bandas correspondentes aos compostos orgânicos presentes. O espectro de UV-Vis também mostrou a presença de substâncias de cloro ativo, compostos eletroquimicamente gerados no decorrer do processo eletroquímico utilizando este tipo de ânodo.


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  • Contamination by oil products has become increasingly common in nature and treatment methods are increasingly sought to remedy this type of contamination. Electrochemical reactors are increasingly being studied in order to facilitate the various types of electrochemical treatments. The study of the reactor hydrodynamics as well as the mass transport are important factors that must be observed to improve its efficiency. The reactor hydrodynamics showed a predominantly turbulent flow regime with an experimental mass transport constant higher than the theoretical one, indicating that the mass transfer is not homogeneous due to the presence of gases generated in the electrodes. Electro-oxidation using ADE (Ti/RuO2) electrodes to present low cost, greater durability and relative efficiency has been studied in the removal of organic substances derived from petroleum. The complete factorial design was used as a statistical technique to evaluate the best conditions for the development of the synthetic effluent, analyzing the miscibility of diesel oil in a saline matrix, as well as to verify the best conditions used in the electrochemical reactor on the main factors worked and their effects. in the electro-oxidation of this saline matrix contaminated with diesel oil. From the prepared synthetic effluent, it was possible to apply an electro-oxidation as a treatment technique in a flow-top bench reactor through a Ti/RuO2 anode and a titanium cathode, both mesh type, arranged parallel to each other and perpendicular to the reactor. Through the TOC analysis, Test 6 with a current density of 50 mA/cm2, initial pH 3 and NaCl concentration of 70 mM, showed the best result, with 63% mineralization, as it could also be followed through the spectra of fluorescence and UV absorption, indicating the reduction of the bands corresponding to the compounds present. The UV-Vis spectrum also observed the presence of active chlorine substances, electrochemically generated compounds during the electrochemical process using this type of anode. 

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  • IGO PEDRO DE LIMA
  • Entropia de Tsallis aplicada à inversão sísmica

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • THIAGO RAFAEL DA SILVA MOURA
  • Data: 10/03/2021

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  • A crescente demanda energética mundial tem exigido cada vez mais desses recursos, nesse sentido os reservatórios de “fácil exploração e produção” estão se exaurindo. Isso tem levado a inúmeras pesquisas que possibilitem sanar essas carências. Empresas do setor petrolífero tem investido em técnicas que ajudam na localização e perfuração de poços. Uma das técnicas empregadas na exploração do petróleo é a inversão pós-empilhamento. Aqui estudamos o papel da estatística generalizada de Tsallis na teoria do problema inverso. Esse por sua vez é formulado como um problema de otimização que visa estimar os parâmetros físicos de subsuperfície a partir de observações indiretas e parciais. Em abordagens convencionais, a função misfit que será minimizada baseia-se na distância dos mínimos quadrados entre dados reais e dados modelados, supondo que os ruídos sigam uma distribuição gaussiana, porém, em muitas situações reais isso não acontece e o erro normalmente é não gaussiano, o que faz essa técnica falhar. Nosso trabalho estudou a função desajuste com base em distribuições não gaussianas, a q-distribuição gaussiana associada ao Princípio da Entropia Máxima no formalismo de Tsallis. Propormos e testamos nosso método em um problema inverso de dados geofísicos, a inversão post-stack (PSI), que visa estimar a refletividade de subsuperfície (parâmetro físico) e resultados mostram que nosso método (q-PSI) supera o PSI convencional, em especial com dados ruidosos não gaussianos.


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  • The growing global energy demand has increasingly demanded these resources, in this sense, the “easy exploration and production” reservoirs are running out. This has led to numerous studies that make it possible to remedy these deficiencies. Companies in the oil sector have invested in techniques that help in locating and drilling wells. One of the techniques used in oil exploration is post-stacking inversion. Here we study the role of Tsallis' generalized statistics in the inverse problem theory. This method is formulated as an optimization problem that aims to estimate the physical subsurface methods from indirect and partial permissions. In conventional approaches, the misfit function that will be minimized is based on the distance of the least squares between real data and modeled data, assuming that the noises follow a Gaussian distribution, however, in many real situations this does not happen and the error is usually non-Gaussian, which makes this technique fail. Our work studied the misfit function based on non-Gaussian distributions, the Gaussian q-distribution associated with the Maximum Entropy Principle in Tsallis' formalism. We propose and test our method on an inverse geophysical data problem, the post-stack inversion (PSI), which aims to estimate subsurface reflectivity (physical parameter) and results show that our method (q-PSI) surpasses the conventional PSI, especially with noisy non-Gaussian data.
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  • DANILO SANTOS CRUZ
  • Adicionando informação a priori ao formalismo do FWI através da entropia relativa
  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • GILBERTO CORSO
  • WALTER EUGENIO DE MEDEIROS
  • GUSTAVO CATÃO ALVES
  • CLÁUDIO GUERRA CARDOSO
  • Data: 16/07/2021

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  • A inversão completa da forma de onda é uma técnica vantajosa para obter informações

    de alta resolução da subsuperfı́cie. Na indústria de petróleo (principalmente na caracte-
    rização de reservatórios), é comum usar informações de poços como informações a priori
    para diminuir a ambiguidade dos resultados obtidos. Consequentemente, propomos adi-
    cionar um termo de entropia relativa ao formalismo da inversão completa da forma de
    onda. Nesse contexto, a entropia será apenas uma nomenclatura para regularização e
    terá o papel de adicionar a informação a priori ajudando a inversão a convergir para
    o mı́nimo global. A aplicação da entropia em problemas inversos geralmente formula o
    problema para permitir o uso de conceitos estatı́sticos. Para evitar essa etapa, propomos
    uma aplicação determinı́stica à inversão completa da forma de onda. Discutiremos alguns
    aspectos da entropia relativa e mostraremos três maneiras diferentes de usá-las para adi-
    cionar informações anteriores através da entropia no problema inverso. Utilizamos um
    esquema de ponderação dinâmico para adicionar informações a priori através da entropia.
    A idéia é que as informações anteriores possam ajudar a encontrar o caminho do mı́nimo
    global no inı́cio do processo de inversão. Em todos os casos, as informações anteriores
    podem ser incorporadas muito rapidamente na inversão completa da forma de onda e
    isso leva a inversão à solução desejada. Quando incluı́mos a ponderação logarı́tmica que
    constitui entropia para o problema inverso, suprimimos as ondulações de baixa intensi-
    dade. Assim, a adição de entropia relativa à inversão completa da forma de onda pode
    fornecer um resultado com uma melhor resolução. Nas regiões onde o sal está presente
    no modelo BP 2004, obtivemos uma melhoria significativa adicionando informações ante-
    riores através da entropia relativa para dados sintéticos. Mostramos que as informações
    anteriores adicionadas através da entropia no formalismo de inversão de forma de onda
    completa podem ajudar a evitar mı́nimos locais.

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  • Full waveform inversion is an advantageous technique to obtain high-resolution subsurface information. In the petroleum industry (mainly in reservoir characterisation) it is common to use information from wells as previous information to decrease the ambiguity of the obtained results. Consequently, we propose to add a relative entropy term to the formalism of the full waveform inversion. In this context, entropy will be just a nomenclature for regularisation and it will have the role of helping the converge to the global minimum. The application of entropy in inverse problems usually formulates the problem to allow statistical concepts to be used. To avoid this step, we propose a deterministic application to the full waveform inversion. We will discuss some aspects of relative entropy and we show three different ways of using them to add prior information through entropy in the inverse problem.  We use a dynamic weighting scheme to add prior information through entropy. The idea is that the prior information can help to find the path of the global minimum at the beginning of the inversion process. In all cases, the prior information can be incorporated very quickly into the full waveform inversion and this leads the inversion to the desired solution. When we include the logarithmic weighting that constitutes entropy to the inverse problem, we suppress the low-intensity ripples and sharpen the point events. Thus, the addition of entropy relative to full waveform inversion can provide a result with a better resolution.
    In regions where salt is present in the BP 2004 model, we obtained a significant improvement by adding prior information through the relative entropy for synthetic data. We show that the prior information added through entropy in full-waveform inversion formalism can help to avoid local minimums.

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  • YURI SHALOM DE FREITAS BEZERRA
  • RECONSTRUÇÃO MULTIDIMENSIONAL DE DADOS SÍSMICOS 2D USANDO MÉTODOS DE FOURIER E EMPILHAMENTO POR SUPERFÍCIE DE REFLEXÃO COMUM

  • Orientador : GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • GILBERTO CORSO
  • JOÃO CARLOS RIBEIRO CRUZ
  • LIACIR DOS SANTOS LUCENA
  • MANUEL DE JESUS DOS SANTOS COSTA
  • Data: 04/10/2021

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  • Um dos grandes desafios no imageamento sísmico terrestre está na aquisição dos dados, pois estes são frequentemente amostrados de forma irregular com muitos tiros e traços faltantes, em razão de restrições logísticas na distribuição de fontes e receptores. Isto ocasiona um grave problema de cobertura das estruturas geológicas complexas de interesse em subsuperfície, além de dificultar a aplicação de processos para tratar os dados e obter imagens fidedignas para uma melhor interpretação dessas estruturas. Assim, regularização e interpolação de dados sísmicos é uma etapa essencial para obter melhores resultados e facilitar as posteriores etapas do processamento desses dados. Técnicas baseadas na transformada de Fourier apresentam bom custo beneficio (qualidade/custo computacional) devido a capacidade de capturar tanto amplitude quanto continuidade corretas dos eventos. Alguns dos principais algoritmos são Minimum Weighted Norm Interpolation (MWNI), Matching Pursuit Fourier Interpolation (MPFI) e Anti-Leakage Fourier Transform (ALFT). Apesar de muito utilizados na industria, a literatura não contempla uma comparação entre esses três algoritmos. Propomos um estudo comparativo entre os três algoritmos citados. Exemplos numéricos usando funções harmônicas 1D e 2D exemplificam o funcionamento e mostram a capacidade dos métodos baseadas na transformada de Fourier de lidar com amostragem irregular. A aplicação em seção sintética mostra a capacidade de lidar com lacunas entre traços sísmicos. A aplicação ao dado sintético Marmousi, faltando quase 80\% do dado e mais da metade dos tiros, mostra a capacidade desses algoritmos de reconstruir dados sísmicos com pobre amostragem espacial e provenientes de meios geológicos complexos. A aplicação ao dado Tacutu, mostra que o MPFI e o ALFT têm resultados semelhantes e melhores do que o MWNI. Contudo o MWNI ainda é o mais eficiente. É bem conhecido que métodos/algoritmos da equação da onda, baseados no operador integral de Kirchhoff ou similares, tem os melhores resultados. Um dos algoritmos que fornece resultados de alta qualidade é a interpolação baseada no operador de empilhamento por Superfície de Reflexão Comum, Common Reflection Surface (CRS). Suas principais desvantagens são seu excessivo custo computacional e a presença de artefatos, devido a presença de lacunas ou amostragem esparsa. Propomos dois novos fluxos de trabalho (estratégias) para resolver esses problemas do CRS. Utilizamos os algoritmos de Fourier (MWNI e MPFI) para precondicionar o dado sísmico original antes da busca dos atributos cinemáticos do campo de onda (atributos CRS). Depois aplicamos a interpolação baseada no operador de empilhamento parcial CRS com os atributos aprimorados ao dado original (estratégia 1) e aos dados precondicionados com os algoritmos de Fourier (estratégia 2). Aplicamos as novas estratégias aos dados sísmicos terrestres 2D das bacias do Tacutu e do Parnaíba. Os resultados mostraram que ambas as estratégias tiveram resultados satisfatórios, atenuando significativamente os artefatos e melhorando a qualidade dos eventos rasos, principalmente em relação aos algoritmos utilizados separadamente (MWNI, MPFI e CRS).


  • Mostrar Abstract
  • One of the great challenges in the seismic imaging is the data acquisition, since these are frequently sampled in an irregular way with many shots and missing traces due to logistical restrictions in the sources and geophones distribution. This causes a serious problem of covering subsurface structures of interest, as well as making it difficult to apply processes to treat and modify the data for a better interpretation of these structures. Thus, regularization and interpolation are essential to obtain better results and facilitate subsequent steps in seismic data processing. Techniques based on the Fourier transform show the best results due to the ability to capture both correct amplitude and continuity of events. The Minimum Weighted Norm Interpolation (MWNI) technique estimates the Fourier coefficients that synthesize the spatial positions of the data through the regularized inversion of a desired regular grid. Unlike Matching Pursuit and Anti-Leakage Fourier Transform (ALFT), they use an iterative procedure to calculate the spectrum of irregularly sampled data for a regular grid. In this thesis it is proposed the implementation and comparative testing of the mentioned algorithms. Numerical examples using 1D and 2D harmonic functions exemplify capability to handle sparse data. Application to synthetic seismic section show capability to handle large gaps between seismic traces. Application to 2D land seismic data from Parna\'iba basin show significantly improve in stacked and migrated seismic sections. All results show Matching Pursuit and ALFT have similar and better results than MWNI.

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  • ANA CARLA COSTA ANDRADE
  • Desenvolvimento de uma metodologia usando Redes Neurais Artificiais para a detecção e o diagnóstico de falhas em válvulas de controle

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDERSON LUIZ DE OLIVEIRA CAVALCANTI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • NIVALDO FERREIRA DA SILVA JÚNIOR
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 14/10/2021

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  • Para satisfazer um mercado cada vez mais exigente e complexo, a concorrência no âmbito industrial estima por uma  maior produtividade e segurança nos sistemas de controle de plantas industriais. Por isso, o aparecimento de uma falha pode vir a comprometer o funcionamento do sistema de uma planta, podendo até levar a uma situação de risco. Então, a área de FDD (Fault Detection and Diagnostics) contribui de forma a evitar algum evento indesejado, pois, várias são as técnicas e os métodos que tem sido propósito de estudo para a detecção, isolamento, identificação e consequentemente diagnóstico de falhas.  Neste trabalho, será aplicada uma metodologia que por meio da emulação de falhas tendo como objetivo obter parâmetros semelhantes a um modelo de referência (benchmark) para a etapa de determinação de assinaturas digitais das falhas. Todo esse processo será realizado encorporando técnicas como: clusterização, redimensionamento de dados, geração de resíduos, redes neurais, aquisição de assinaturas e o método da árvore de decisão, fases essas necessárias para efetivar as etapas de detecção e por fim, diagnosticar anormalidades que estejam presentes. Para validar a metodologia em estudo será utilizado o modelo benchmark DAMADICS que é vastamente consolidado na literatura principalmente devido ao seu conjunto de falhas, que serviram de base para o processo de emulação no sistema de uma planta didática.


  • Mostrar Abstract
  • To satisfy an increasingly demanding and complex market, competition in the industrial field estimates for greater productivity and safety in the plant control systems.  Therefore, the appearance of failure may compromise the functioning of a plant system and may even lead to a hazardous situation.  Therefore, the area of FDD fault detection and diagnosis contributes to avoiding any unwanted event, since several techniques and methods have been the purpose of study for fault detection, isolation, identification and consequently fault diagnostic. In this work, a methodology will be applied through fault emulation aiming to obtain parameters similar to a benchmark reference model for the digital signatures determination step of the faults.  This whole process will be carried out incorporating techniques such as clustering, data resizing, waste generation, neural networks, signature acquisition, and the decision tree method, which are necessary to perform the detection steps and, finally, to diagnose abnormalities that are present.  To validate the methodology understudy, the DAMADICS benchmark model will be used, which is widely consolidated in the literature mainly due to its set of flaws, which served as the basis for the emulation process in a didactic plant system.

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  • GABRIEL BESSA DE FREITAS FUEZI OLIVA
  • MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE UMA UNIDADE DE BOMBEIO MECÂNICO CONVENCIONAL UTILIZANDO O AMBIENTE SIMSCAPE MULTIBODY™

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • FABIO SOARES DE LIMA
  • JOÃO PAULO LOBO DOS SANTOS
  • Data: 18/10/2021

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  • O método de elevação artificial por Bombeio Mecânico (BM) é o mais utilizado nos poços de petróleo no Brasil e no mundo. A ampla utilização do BM como método de elevação pode ser justificada em virtude da sua estrutura relativamente simples, confiável e durável, manutenção conveniente e assim por diante. A necessidade de aumentar a eficiência na produção de óleo e gás, em virtude da crescente demanda energética mundial, estimulou a indústria de petróleo a se desenvolver impulsionada pela tecnologia. Dado o tempo de existência do BM e a sua popularidade na indústria petrolífera, ao longo dos anos, muitos trabalhos foram desenvolvidos para contribuir com a evolução do método. As primeiras pesquisas realizadas tinham como enfoque principal a modificação da estrutura geométrica das unidades de bombeio (UB), a fim de que as unidades pudessem trabalhar em diversas condições operacionais, aumentando assim a flexibilidade de utilização do método. Posteriormente, com o avanço tecnológico e o advento da automação industrial, novos estudos foram realizados com o intuito de aplicar estratégias de controle ao BM, dentre as quais se destacam o controle Pump-Off e o controle VSD. Ressaltam-se também as pesquisas recentes que têm sido realizadas com o objetivo de melhorar o funcionamento da UB a partir da modificação do perfil de velocidade durante um mesmo ciclo de bombeio. Adicionalmente, os recentes avanços computacionais permitiram o desenvolvimento de simuladores de bombeio mecânico, e também de programas computacionais que permitem a modelagem e simulação dos componentes do sistema. Surge então a oportunidade de se desenvolver um modelo mais exato, capaz de refletir com acurácia a operação das unidades de bombeio mecânico instaladas em campo. Nesse contexto, o escopo principal deste trabalho foi modelar uma unidade de bombeio mecânico do tipo convencional utilizando o ambiente de simulação Simscape Multibody™ (SSMB) do MATLAB®, e realizar estudos bastante específicos com o modelo desenvolvido que não são comumente vistos na literatura atual. Dentre estes estudos, primeiramente foram realizadas simulações onde foram incluídas forças dissipativas de atrito nos mancais da UB para observar o impacto que isto pode gerar na curva de torque do sistema. Posteriormente, foram realizadas simulações em que a unidade de bombeio operava com perfis de velocidade variáveis ao longo do ciclo de bombeio, até se determinar experimentalmente um perfil que aprimorasse o funcionamento do equipamento. Como resultados, foi possível demonstrar a viabilidade de se manipular e redistribuir a velocidade dentro de um mesmo ciclo para se alcançar objetivos como: balancear a unidade de bombeio e manter o torque máximo do equipamento dentro da faixa recomendada, bem como diminuir as regiões em que a curva de torque líquido é negativa. Em relação à validação do modelo apresentado, foram realizadas simulações que tinham por objetivo comparar os resultados obtidos com outras metodologias de cálculo existentes na literatura. Além disso, foi analisado se comportamento da UB modelada era coerente com o que é observado em campo quando certos procedimentos são realizados em unidades de bombeio reais. 

  • Mostrar Abstract
  • The Sucker-Rod Pumping (SRP) system is the most used artificial lift method in oil wells in Brazil and in the world. The widespread use of this method can be justified by its relatively simple, reliable and durable structure, convenient maintenance, etc. The need to increase the production of oil and gas, due to the growing global energy demand, has stimulated the development of a complex industry driven by technology. Due to the popularity of the SRP systems in the oil industry, over the years, many studies have been developed to contribute to the evolution of the method. The first researches carried out had as the main goal the modification of the geometric structure of the pumping units, so that the SRP Units could work in different operational conditions, thus increasing the flexibility of using the method. Subsequently, with technological advances and the advent of industrial automation, new studies were carried out in order to apply control strategies to the SRP systems, among which the Pump-Off controllers (POC) and Variable Speed Drive controllers (VSD) stand out. It should also be noted that recent researches have been carried out aiming to improve the operation of the SRP Units from the modification of the speed profile during the same pumping cycle. In addition, recent computational advances have enabled the development of SRP simulators, as well as software for modelling and simulation the SRP system. Thus, there is an opportunity to develop a more accurate model, capable of accurately reflecting the operation of the Sucker-Rod Pumping Units. In this context, this work proposes to model a conventional SRP Unit using the tools of the Simscape Multibody™ (a MATLAB’s library of the Simscape™ environment for modelling and simulation of physical systems), and to carry out specific studies with the developed model that are not commonly seen in the current literature. Among these studies, simulations were carried including dissipative friction forces in the components of the SRP unit to analyse the impact that these forces can generate on the gearbox torque curve. Furthermore, simulations were also carried out with the SRP unit operating with variable speed drive profiles throughout the pumping cycle (intra-stroke speed profile), until a speed profile that would improve the operation of the equipment was experimentally determined. As a result of this study, it was possible to demonstrate the feasibility of manipulating and redistributing the intra-stroke speed profile to achieve objectives such as: counterbalancing the SRP unit and keeping the gearbox maximum torque of the equipment within the recommended limits, as well as reducing the portions where the net torque values were negative. In order to validate the developed model, simulations were performed and the obtained results were compared to other traditional calculation methodologies existing in the literature. Moreover, it was analysed whether the behaviour of the modelled system was consistent if compared to what is seen in practice when certain procedures are performed in real SRP units.

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  • DANYELLE PRISCILA DA SILVA
  • Inversão sísmica através da união de domínios via função de Green: aplicação à problemas orientados ao alvo

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCO ANTÔNIO CETALE SANTOS
  • ERNANI VITILLO VOLPE
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • Data: 17/11/2021

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  • Desenvolvemos uma metodologia orientada ao alvo para performar uma inversão completa das formas de onda utilizando um propagador no domínio da frequência baseado numa técnica chamada Patched Green Function (PGF). Originalmente essa técnica é utilizada na área da física da matéria condensada para descrever a propagação de ondas eletrônicas em materiais. A técnica PGF é facilmente adaptável para o caso da propagação de ondas em meios espacialmente variáveis. Através da divisão do domínio computacional em duas seções, nomeadas de região alvo e região fora do alvo, calculamos separadamente as funções de Green relacionadas à cada uma das seções. O cálculo relacionado à seção fora do alvo é realizado apenas uma vez, no início da inversão, enquanto que o na região alvo o cálculo é feito repetidamente em cada iteração do processo de inversão. Com as funções de Green das áreas separadas, calculamos a função de Green referente aos dois sistemas reconectados através da equação recursiva de Dyson. Mediante a realização de experimentos de inversão orientada 2D e inversão time-lapse utilizando o modelo Marmousi e modelo Pré-Sal Brasileiro, demostramos que a inversão orientada PGF reduziu o tempo computacional de inversão sem comprometer a precisão. De fato, quando comparada com os resultados da FWI convencional, os cálculos baseados no método PGF são idênticos, porém performados em uma fração do tempo.                       


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  • We have designed a target-oriented methodology to perform Full Waveform Inver- sion(FWI) using a frequency-domain wave propagator based on the so-called Patched Green’s Function(PGF) technique. Originally developed in condensed matter physics to describe electronic waves in materials, the PGF technique is easily adaptable to the case of wave propagation in spatially variable media in general. By dividing the entire compu- tational domain into two sections, namely the target area and the outside target area, we calculate the Green Functions related to each section separately. The calculations related to the section outside the target are performed only once at the beginning of inversion, whereas the calculations in the target area are performed repeatedly for each iteration of the inversion process. With the Green Functions of the separate areas, we calculate the Green Functions of the two systems patched together through the application of a Recur- sive Dyson equation. By performing 2D and time-lapse experiments on Marmousi model and a Brazilian Pre-salt velocity model, we demonstrate that the target-oriented PGF re- duces the computational time of the inversion without compromising in accuracy. In fact, when compared with conventional FWI results,the PGF-based calculations are identical but done in a fraction of the time

2020
Dissertações
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  • SUZANE ADRIELLY DA SILVA
  • Inversão Sísmica das Formas de Onda Baseada em Otimização Híbrida

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • GILBERTO CORSO
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • Data: 19/02/2020

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  • O petróleo e hoje um recurso vital para a sociedade, tendo em vista que além de um grande protagonista no setor energético também é matéria-prima de diversos produtos que são essenciais no nosso dia-a-dia. Entretanto, o salto de produção desse elemento é uma consequência do avanço tecnológico que tivemos nas ultimas décadas. Esse avanço da computação em termos de armazenamento e processamento de dados favoreceu grandemente uma etapa importante da caracterização de reservatórios: o imageamento de subsuperfície. A proposta desse trabalho é usar a Inversão das Formas de Onda com uma metodologia híbrida de inversão que extrai vantagens de duas classes de otimização, a Otmização Livre de Derivadas (DFO) e otimização baseada em gradiente (FWI tradicional), para obter uma estimativa do modelo. Na pratica usamos uma adaptação da Otimização Por Enxame de Partículas (PSO) onde adicionamos dois novos termos, sendo um deles um gradiente que serve como guia e uma regularização na dinâmica das partículas. O gradiente nos remete à uma inversão baseada em derivada, a Otimização Por Enxame de Partículas nos leva à uma abordagem naturalista, por isso temos uma estrategia híbrida. Na etapa de modelagem usamos uma abordagem acústica fazendo uma discretização por Diferenças Finitas de quarta ordem no espaço e segunda no tempo, o termo de gradiente e computado com o Método Adjunto para aproximar o gradiente da função objetivo usando a condição de imagem e o campo adjunto. Outra característica do método proposto neste trabalho é que usamos uma estrategia de inversão por camadas (Progressive Matching), com o intuito de reduzir o custo de processamento e armazenamento, sendo necessário avaliar apenas os parâmetros da janela espacial de inversão a cada etapa, em vez de envolver todos os parâmetros do modelo. Para avaliar a precisão do método comparamos nossa inversão híbrida com uma inversão baseada em derivadas, usando o LBFGS-B. Essa comparacão foi feita analisando o modelo reconstruído em ambas as metodologias e também através da correlacão delas com o modelo real. O resultado nos mostra que para o modelo usado neste trabalho o método baseado em PSO trouxe uma melhor estimativa do modelo, além disso há um ganho no tempo de processamento, comparado ao FWI tradicional que se mostrou bem mais custoso. Em todos os testes usamos um recorte re-amostrado do modelo Marmousi.


  • Mostrar Abstract
  • The Oil today is a vital resource for society. Besides being a great player in the energy sector, it is also a raw material for many products that are essential in our daily lives. However, the increase of its production is a consequence of the technological advance we have had over the last decades. This advance in data storage and processing has greatly favored an important step in reservoir characterization: subsurface imaging. The purpose of this work is to use Full Waveform Inversion with a hybrid inversion methodology that extracts advantages from two optimization classes, Derivative Free Optimization (DFO) and Gradient Based Optimization (traditional FWI), to obtain an estimate of the model. In practice we use an Adaptation of Particle Swarm Optimization (APSO) where we add two new terms, one of them being a gradient that serves as a guide and a regularization in particle dynamics. The gradient leads us to a derivative-based inversion, while the Particle Swarm Optimization leads us to a naturalistic approach, so we have a hybrid strategy. In the modeling step we use an acoustic approach doing a fourth order finite difference discretization in space and second in time, the gradient term was computed with the adjoint method to approximate the objective function gradient using the image condition and the adjoint field. Another feature of the method proposed in this work is that we use a Progressive Matching inversion strategy in order to reduce the processing and storage cost, so it is necessary to evaluate only the inversion spatial window parameters at each step only, instead of involving all parameters of the model. To evaluate the accuracy of the method we compared our hybrid inversion with a derivative based inversion, using the LBFGS-B. The results shows that for the model used in this work the PSO-based method provided a better estimate of the model, and there is a gain in processing time compared to the traditional FWI which was much more expensive. In all tests we used a resampled cutout of the Marmousi model.

2
  • MÁRCIO RODRIGO OLIVEIRA DE SOUZA
  • DEGRADAÇÃO TERMOCATALÍTICA DO PETRÓLEO PESADO UTILIZANDO SÍLICA BIMODAL MESO-MACROPOROSA

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA CATARINA FERNANDES CORIOLANO
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • REGINA CELIA DE OLIVEIRA BRASIL DELGADO
  • Data: 21/02/2020

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  • O petróleo é responsável por uma grande parte das gerações de energias e é utilizado atualmente pela decorrência de um intenso consumo dos seus derivados em motores de combustão, indústrias e produtos comerciais. Em sua exploração e produção pode-se obter petróleo pesado, no qual precisa-se de tratamento diferenciado para aumentar a produção de hidrocarbonetos leves, características dos derivados do petróleo com alto valor comercial. Utilizando o craqueamento catalítico em leito fluidizado, pode-se craquear o petróleo pesado em frações mais leves empregando catalisadores híbridos, um desses catalisadores é a sílica bimodal meso-macroporosa, sendo esse material promissor nesta área, visto que facilita o processo de transporte de massa e diminuí as limitações de difusão. Assim, o catalisador bimodal foi sintetizado e em seguida impregnado com alumínio(Al) obtendo dois tipos de materiais bimodais, Si-BMM e Al,Si-BMM, caracterizados através das técnicas: Análise Termogravimétrica (TGA), Difração de Raio-x (DRX), Espectroscopia de Absorção na Região de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Adsorção e Dessorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). Com o propósito de verificar a atividade catalítica, o petróleo pesado com °API = 17,2, foi misturado a 10% de catalisador Si-BMM, como também a 10% de Al,Si-BMM, em seguida, analisando através da análise termogravimétrica o processo de degradação térmica e catalítica do petróleo pesado, utilizando o modelo cinético de Ozawa Flynn Wall (OFW), obtendo-se a energia de ativação aparente das decomposições. Os resultados alcançados das TG, forneceu a temperatura final de calcinação das amostras, o DRX apresentou caraterística de uma estrutura tetraédrica de (SiO4)n, o BET forneceu área superficial de 489 m2/g,  isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio com características de material meso-macroestruturado, o mapeamento via EDS evidenciou a presença dos metais nos materiais bimodais e a análise do  MEV do material calcinado permitiu visualizar os arranjos de favo de mel característico do material. Pelo estudo cinético, observou-se que a utilização dos catalisadores Si-BMM e Al,Si-BMM apresentaram baixa energia de ativação desempenhando ótima atividade catalítica.


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  • Petroleum is responsible for a large part of the energy generations and is currently used due to the intense consumption of its derivatives in combustion engines, industries and commercial products. In its exploration and production, heavy oil can be obtained, in which differentiated treatment is needed to increase the production of light hydrocarbons, characteristics of oil derivatives with high commercial value. Using fluidized bed catalytic cracking, heavy oil can be cracked into lighter fractions using hybrid catalysts, one of which is bimodal meso-macroporous silica, being this promising material in this area, as it facilitates the mass transport process and decreased diffusion limitations. Thus, the bimodal catalyst was synthesized and then impregnated with aluminum (Al) obtaining two types of bimodal materials, Si-BMM and Al, Si-BMM, characterized through the techniques: Thermogravimetric Analysis (TGA), X-Ray Diffraction ( XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Nitrogen Adsorption and Desorption, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Dispersive Energy Spectroscopy (EDS). In order to verify the catalytic activity, the heavy oil with ° API = 17.2 was mixed with 10% Si-BMM catalyst, as well as 10% Al, Si-BMM, then analyzing through analysis thermogravimetric the process of thermal and catalytic degradation of heavy oil, using the kinetic model of Ozawa Flynn Wall (OFW), obtaining the apparent activation energy of the decompositions. The results obtained from TG, provided the final temperature of calcination of the samples, the DRX had the characteristic of a tetrahedral structure of (SiO4) n, the BET provided a surface area of 489 m2 / g, adsorption isotherms and nitrogen desorption with characteristics of meso-macrostructured material, the mapping via EDS showed the presence of metals in bimodal materials and the SEM analysis of the calcined material allowed to visualize the honeycomb arrangements characteristic of the material. Through the kinetic study, it was observed that the use of Si-BMM and Al, Si-BMM catalysts showed low activation energy, performing excellent catalytic activity.

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  • ADSON ALEXANDRE QUIRINO DA SILVEIRA
  • ANÁLISE PARAMÉTRICA DA INJEÇÃO DE POLÍMEROS EM RESERVATÓRIO DE ÓLEO LEVE

  • Orientador : TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO
  • EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 27/02/2020

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  • O petróleo ainda é a fonte de energia não renovável mais utilizada no Brasil, e o seu consumo tem sido cada vez maior, por isso têm-se a necessidade da utilização de métodos avançados de recuperação para a extração máxima possível desse óleo.  Para isso, utiliza-se desses métodos para sua melhor recuperação possível. Dentre esses métodos existem os químicos, que têm a finalidade de controlar a mobilidade do fluido deslocante através de sua viscosidade, melhorando sua eficiência de varrido. Neste trabalho, é realizado um estudo utilizando a simulação numérica para a aplicação da injeção de soluções poliméricas em um reservatório semissintético e homogêneo, com características do nordeste brasileiro. As simulações foram realizadas utilizando ferramentas de um simulador comercial pertencente ao grupo CMG (Computer modelling group). O trabalho analisou a influência de alguns parâmetros com relação ao comportamento da sua produção. A partir das simulações realizadas, analisou-se a influência da injeção de água, e de soluções poliméricas, bem como os seus parâmetros mais significativos com relação à sua produção. As variáveis principais levadas em consideração neste estudo foram a vazão de injeção, a concentração de polímeros, a porosidade do reservatório e alguns esquemas de injeção que foram analisados. Para a análise da influência dos parâmetros se utilizou da geração de Diagramas de Pareto, com o intuito de verificar a sensibilidade de cada variável. A partir das análises realizadas, foi visto que os parâmetros mais relevantes da injeção de polímeros para a recuperação do óleo foram a vazão de injeção e a concentração do polímero. Para a injeção de água, obtiveram-se menores valores de produção de óleo do que para a injeção de polímeros

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  • Petroleum is still the most widely used non-renewable energy source in Brazil, and its consumption has been increasing, so there is a need to use advanced recovery methods for the maximum possible extraction of this oil. For this, these methods are used for the best possible recovery. Among these methods there are chemicals, which have the purpose of controlling the mobility of the displacing fluid through its viscosity, improving its sweeping efficiency. In this work, a study is carried out using numerical simulation for the application of the injection of polymeric solutions in a semi-synthetic and homogeneous reservoir, with characteristics of northeastern Brazil. The simulations were performed using tools from a commercial simulator belonging to the CMG (Computer modeling group) group. The work analyzed the influence of some parameters in relation to the behavior of their production. From the simulations performed, the influence of water injection and polymeric solutions was analyzed, as well as their most significant parameters in relation to their production. The main variables taken into account in this study were the injection rate, the concentration of polymers, the porosity of the reservoir and some injection schemes that were analyzed. For the analysis of the influence of the parameters, the generation of Pareto Diagrams was used, in order to verify the sensitivity of each variable. From the analyzes performed, it was seen that the most relevant parameters of polymer injection for oil recovery were the injection rate and the concentration of the polymer. For water injection, lower oil production values were obtained than for polymer injection. 

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  • IAGO SILVA OLIVEIRA
  • Estudo Técnico-Econômico Comparativo da Injeção de Água, Glicerina e Polímero em um Reservatório com Características do Nordeste Brasileiro

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO
  • ELTHON JOHN RODRIGUES DE MEDEIROS
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • Data: 13/03/2020

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  • Hoje a indústria do petróleo está sofrendo com o reconhecimento e entrada de novas fontes de energia se tornando viáveis para a sociedade. Esse tipo de situação coloca a cadeia produtiva em estado de alerta e sua busca pela própria sobrevivência leva à necessidade de novas formas de manter suas atividades economicamente viáveis. Para tanto, a inovação está sendo uma nova meta dentro das metodologias intrínsecas de modo que novos olhos precisam buscar na otimização de processos sua saída para as dificuldades enfrentadas hoje. Métodos que recuperam o petróleo hoje em dia melhoram o fator de recuperação associado a um campo, mas podem ser extremamente onerosos e acabar por se auto sabotar, pois a sua taxa de atratividade poderá ser insatisfatória para o risco associado. Nessa visão, novos métodos ou aqueles que foram, à princípio, ignorados, exatamente por métodos mais tradicionais levarem uma vantagem do cenário já vivido, tomam novas perspectivas capazes de trazer de volta os dias de glória de uma indústria consolidada como a de hidrocarbonetos. A injeção de glicerina, pouco observada durante os anos de ouro, se prova uma alternativa clara de barateamento de produção visto que, comparada com a injeção de polímeros, o fluido tem um preço muito abaixo do seu valor agregado e por ser encontrado em diferentes formas, bruta e purificada, ainda abre mais o seu leque de aplicações. Comparando essas técnicas mais avançadas com a mais simples e pioneira, a injeção de água, através da simulação computacional, pode ser notado que existe, tecnicamente, uma vantagem na aplicação de métodos de desenvolvimento mais recente. Sendo assim, esse trabalho foi desenvolvido buscando entender as características de cada técnica e o retorno associado usando a ferramenta de modelagem matemática, o software desenvolvido pela CMG. O argumento final na comparação de projetos se volta para a rentabilidade financeira associada a cada um deles e, nesse contexto o Valor Presente Líquido se apresenta como solução para a dúvida. Nessa comparação entre injeção de água, polímero e glicerina foi observado a consolidação das técnicas mais tradicionais e como cada fluido utilizado onera a operação. Sendo assim, para um reservatório com as características do nordeste brasileiro, onde se encontra boa parte da indústria onshore nacional, e tomando as conclusões técnico-econômicas pode-se, através da simulação computacional, resolver a questão que diz respeito ao futuro da indústria petrolífera.


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  • Currently the Petroleum industry is suffering with the acknowledgment and entrance of new sources of energy becoming viable for the society. This kind of situation puts this productive chain in a vigilant state and its own search for survival implicates in a need of new ways its activities economically viable. Therefore, the innovation has been a new goal inside the intrinsic methodology that new eyes must go for on the optimization of processes searching for the way out for this difficulty that are being faced today. Methods that recover petroleum today increase the recovery factor associated with a field, but can be extremely burdensome and end up with a self-sabotage due to the attractiveness rate be unsatisfactory for the risk taken. With this in mind new methods or those who has been bypassed at first, exactly for these more traditional methods has had an advantage of the once lived scenario, take new perspectives capable of bring back those glorious days of an industry as consolidated as the one of hydrocarbons. The Glycerin injection, little observed during the golden years, proves itself a clear alternative of lowering the costs of the production once, compared to the polymer injection, this fluid has a price below its aggregated value and can be found in different forms, brute and purified, opening, even more, its range of applications. Comparing those, more advanced techniques with the most simple and pioneer one, the water injection, thought computational simulation, can be noted that, technically, an advantage in the application of more recently developed methods. With this, this work was developed in a search for the characteristics of each technic and its associated return with the use of mathematical modelling, the software of CMG. The final argument in the comparation of projects comes to the financial profitability associated to each one of them and, in this context the Net Present Value shows itself as a solution to this doubt. Comparing the water, polymer and glycerin injection was possible to see how the consolidation of the more traditional technics and how each fluid affects the operation financially. For that reason, for a reservoir with the Brazilian northeast characteristics, where can be found a good portion of the onshore industry, and taking as technical and economical conclusions can be, through computational simulation, solved the question about the future of petroleum industry.

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  • WENDSON YURE FERNANDES DE FREITAS
  • DESENVOLVIMENTO DE UM SIMULADOR COM UMA ESTRATÉGIA DE CONTROLE PARA O BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • Data: 13/03/2020

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  • O método de elevação artificial por bombeio de cavidades progressivas tem se mostrado muito eficiente na produção de óleos com alta viscosidade ou que possuem uma grande quantidade de areia. Essa característica tem feito do mesmo um dos métodos de elevação mais utilizados nos campos de produção de petróleo. Com o aumento da aplicação desse método cresce ainda mais a necessidade de desenvolver pesquisas voltadas nessa área de atuação. Esse método utiliza um sistema de movimentos rotativos na superfície, que por intermédio de um conjunto de hastes é transmitido para uma bomba de cavidades progressivas instalada dentro do poço, objetivando elevar o fluido existente no fundo do poço para a superfície. Com o objetivo de aumentar o conhecimento sobre o método de elevação artificial bombeio por cavidades progressivas, o presente trabalho desenvolveu um simulador computacional para poços de petróleo que utilizam este método de elevação, capaz de representar o comportamento dinâmico de variáveis importante durante o processo de produção. O simulador conta ainda com uma estratégia de controle, que tem por objetivo garantir que o equipamento tanto opere em condições adequadas e dentro de seus limites de segurança, definidos pelo usuário, além de otimizar a produção do poço. Com o intuito de se obter a validação da estratégia de controle proposta, foram realizados testes em laboratório utilizando poços virtuais. Esses testes demonstraram que a estratégia desenvolvida conseguiu apresentar desempenho esperado, isto é, controlar a velocidade de bombeio, mantendo a submergencia dentro dos limites pré-estabelecidos pelo operador.


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  • The method of artificial elevation by progressing cavity pumping has proven to be very efficient in the production of oils with high viscosity or having a large amount of sand. This characteristic has made it one of the most used lifting methods in the oil fields. With the increase in the application of this method, the need to develop research in this area of action is growing even more. This method uses a system of rotational movements on the surface, which through a set of rods is transmitted to the progressive cavity pump installed inside the well, aiming to raise the existing fluid from the bottom of the well to the surface. In order to increase the knowledge about the progressive cavitation artificial cavity elevation method, the present work developed a computational simulator for oil wells that use this lifting method, capable of representing the dynamic behavior of important variables during the production process. The simulator also has a control strategy, which aims to ensure that the equipment both operates under suitable conditions and within its user-defined safety limits, in addition to optimizing well production. In order to obtain the validation of the proposed control strategy, laboratory tests were performed using virtual wells. These tests demonstrated that the strategy developed was able to perform as expected, that is, to control the pump speed, keeping the submergence within the limits set by the operator.

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  • HELTON MAGNO DE ARAÚJO CIRÍACO
  • Método dos Volumes Finitos Central-Upwind em Malhas Não Estruturadas: Aplicação à Simulação Numérica do Transporte de Polímeros em Meios Porosos

  • Orientador : ADRIANO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADOLFO PUIME PIRES
  • ADRIANO DOS SANTOS
  • JOSUÉ DOS SANTOS BARROSO
  • MARCIO ARAB MURAD
  • SIDARTA ARAUJO DE LIMA
  • Data: 12/06/2020

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  • A injeção de soluções poliméricas em reservatórios de petróleo tem sido um dos métodos de recuperação avançada (EOR) mais aplicado nas últimas décadas. O objetivo principal da técnica é aumentar a viscosidade da solução aquosa, corrigindo a razão de mobilidade desfavorável e aumentando a eficiência de varrido e de deslocamento. Por outro lado, o polímero utilizado está sujeito aos efeitos de adsorção e retenção mecânica podendo provocar um dano a formação e, consequentemente, a perda de injetividade. Nesse contexto, se faz necessário desenvolver modelos computacionais robustos e acurados para analisar a viabilidade técnica e propor cenários ótimos para produção do petróleo. Portanto, neste trabalho é proposta uma nova modelagem matemática e computacional aplicada à injeção de soluções poliméricas em meios porosos. O modelo matemático propõe a Lei de Darcy para as fases água e óleo, onde a viscosidade da fase aquosa é função da concentração do polímero. Além disso, a conservação de massa das fases líquidas governa o escoamento bifásico das fases água e óleo. Por sua vez, o transporte do polímero na fase aquosa é quantificado por uma equação diferencial transiente no regime convectivo-difusivo-reativo, onde os efeitos reativos estão associados aos fenômenos de adsorção e retenção mecânica. Do ponto de vista computacional, a velocidade de Darcy da fase aquosa é obtida analiticamente e a solução discreta para o movimento da fase aquosa e  transporte do polímero são obtidas fazendo uso do método dos volumes finitos Central-Upwind, considerando domínios bidimensionais e tridimensionais em malhas não-estruturadas triangulares e tetraédricas. Finalmente, propomos algumas simulações numéricas com o objetivo  de analisar a estabilidade e acurácia da formulação semi-discreta proposta para simular numericamente o processo de injeção de polímeros em reservatórios de petróleo.


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  • Polymer flooding in oil reservoirs has been one of the enhanced oil recovery (EOR) methods most applied in the last decades. The main objective of the technique is to increase the viscosity of the water, adjusting the unfavorable mobility ratio and increasing sweep and displacement efficiency. On the other hand, the polymer is subject to the effects of adsorption and mechanical retention, which may cause formation damage, and, in consequence, the injectivity loss. In this context, it is imperative to develop robust and accurate computation models in order to analyze the technical feasibility and to propose optimal scenarios for oil recovery. Therefore, in this work, a new mathematical and computational model applied to polymer flooding in porous media is proposed. The mathematical model proposes the Darcy's Law for the water and oil phases, where the water viscosity is a function of the polymer concentration. Furthermore, the polymer transport in the water phase is modeled by a transient differential equation in a convection-diffusion-reaction regime, where the reactive effects are associated with adsorption and mechanical retention. From a computational perspective, Darcy's velocity of the water phase is obtained analytically and the discreet solution for the motion of the water and the polymer transport is obtained making use of the finite volume Central-Upwind method, considering 2D and 3D domains with unstructured meshes. Finally, we propose several numerical simulations aiming to analyze the stability and accuracy of the semi-discrete formulation proposed to numerically simulate the process of polymer flooding in oil reservoirs

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  • RAFAEL ALVES DE AZEVEDO DE PAULA
  • CONSTRUÇÃO DE MAPAS DE ILUMINAÇÃO E ESTIMATIVA DE INCERTEZAS ASSOCIADAS AOS MODELOS DE VELOCIDADES OBTIDOS PELA INVERSÃO COMPLETA DA FORMA DE ONDA

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • PEDRO TIAGO C CARVALHO
  • Data: 30/06/2020

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  • O imageamento da subsuperfície é um importante tema na geofísica e um tópico de grande interesse econômico. Diversas técnicas têm sido usadas na construção de modelos geológicos com informações precisas de suas propriedades físicas, e pode ser aplicada desde estudos ambientais até exploração de petróleo e gás. Uma das técnicas mais poderosas tem como base o uso da equação de onda e é conhecida na literatura como Inversão da Forma de Onda Completa (Full-Waveform Inversion - FWI, em inglês). O FWI é uma técnica formulada como um método de otimização em que tem como objetivo encontrar as propriedades físicas da subsuperfície, que conduzem às menores diferenças entre dados observados em campo e dados simulados computacionalmente.

    Essa técnica apresenta grande potencial, pois tem em consideração todos os fenômenos sofridos pela onda ao propagar-se no meio em que atravessa, tais como por exemplo, reflexões, refrações, difrações, atenuação, etc. No entanto o FWI é um problema inverso mal-posto no sentido de Hadamard, isto significa que vários modelos de velocidades podem ser uma solução para o problema. Ou por outras palavras, o modelo de velocidades resultante pode não corresponder ao modelo verdadeiro. Deste modo, surge a necessidade de avaliar a confiabilidade dos resultados fornecidos pelo FWI. A iluminação sísmica pode ser uma boa ferramenta no controle de qualidade da inversão e existem maneiras diferentes de se calcular, como traçamento de raios, ou usando a própria equação da onda. Outra alternativa é usar formulações provenientes da estatística bayesiana, nas quais é possível incorporar informação a priori acerca da região em estudo, através das incertezas relativas às velocidades do modelo inicial e posteriormente obter incertezas associadas aos modelos de velocidades obtido. Uma vez que existem técnicas que ajudam no controle de qualidade da inversão, juntamente com a necessidade da indústria desses tipo de estudo, o presente trabalho tem com objetivo comparar métodos que visam quantificar o quão bem  essa inversão ocorreu e quais seus níveis de correlação. Os métodos utilizados são: Iluminação baseada na função de ponto de espalhamento (point spread function - PSF, em inglês), Iluminação baseada na energia da fonte e o cálculo de incertezas posterior com base em estatística bayesiana.Na tentativa de buscar essas relações , foram obtidos três inversões para o mesmo modelo de velocidades (Buja2019) e denominados BUJA I, II e III. Os mapas de iluminação mostraram um resultado coerente com o obtido na inversão, para as os casos BUJA I e II, contudo para o caso BUJA III não foi possível visualizar essa relação. Para os três casos, o cálculo de incertezas finais foram coerentes, porém o decaimento de incertezas finais com relação às incertezas iniciais, mostrou-se muito baixo, sempre menor que 17\% para, os três casos. 


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  • Subsurface imaging is an important topic in geophysics and a topic of great economic interest. Several techniques have been used in the construction of geological models with precise information on their physical properties and can be applied from environmental studies to oil and gas exploration. One of the most powerful techniques is based on the use of the wave equation and is known in the literature as Full Waveform Inversion - FWI. The FWI is a technique formulated as an optimization method in which it aims to find the physical properties of the subsurface, which leads to the smallest differences between data observed in the field and computationally simulated data.

    This technique has great potential, as it takes into account all the phenomena suffered by the wave when it propagates in the environment in which it crosses, such as, for example, reflections, refractions, diffractions, attenuation, etc. However, the FWI is an inverse problem in the Hadamard sense, this means that several velocity models can be a solution to the problem. In other words, the resulting velocity model may not match the actual model. Thus, there is a need to assess the reliability of the results provided by the FWI. Seismic illumination can be a good tool in controlling inversion quality and there are different ways to calculate it, such as ray tracing, or using the wave equation. Another alternative is to use formulations from Bayesian statistics, in which it is possible to incorporate prior information about the region under study, through the uncertainties related to the velocities of the initial model and later obtain uncertainties associated with the obtained velocity models. Since there are techniques that help in the quality control of the investment, together with the industry's need for these types of studies, the present work aims to compare methods that aim to quantify how well this investment has occurred and what its levels of correlation are. The methods used are: Illumination based on the point spread function - PSF, Illumination based on the energy of the source, and the calculation of uncertainties later based on Bayesian statistics. these relationships, three inversions were obtained for the same velocity model (Buja2019) and called BUJA I, II, and III. The illumination maps showed a result consistent with that obtained in the inversion, for the BUJA I and II cases, however, for the BUJA III case it was not possible to visualize this relationship. For the three cases, the calculation of final uncertainties was consistent, but the decay of final uncertainties in relation to the initial uncertainties was very low, always less than 17 \% for the three cases.

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  • KAROLINE DE SOUSA CASTRO
  • Estudo da degradação termocatalítica da Cana Energia utilizando MCM-41 impregnada com Mo e Zn para a obtenção de hidrocarbonetos renováveis.

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • EDUARDO RIGOTI
  • NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
  • REGINEIDE DE OLIVEIRA LIMA
  • Data: 30/07/2020

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  • A crescente demanda em busca de combustíveis que sejam alternativos aos combustíveis fósseis, como o etanol, resultou na expansão exacerbada da cana-de-açúcar ocasionando invasões em terras alimentícias. Com o intuito de eliminar esse problema e permanecer a crescente produção de etanol e demais combustíveis, desenvolveu-se a Cana Energia, apresentando alta resistência ao estresse hídrico, pragas, seca e solos pobres em nutrientes, sua produção é três vezes maior que a produção de cana convencional. Essa biomassa pode ser transformada em hidrocarbonetos renováveis ao passar por um processo de pirólise e obter hidrocarbonetos de maior qualidade em uma pirólise termocatalítica. Dessa forma, esse trabalho, de forma inédita, tem como objetivo sintetizar o suporte MCM-41 e impregnar os metais zinco e molibdênio em 2% quando em óxidos metálicos simples e 1% de cada quando em óxidos metálicos mistos e estudar a decomposição térmica e cinética na ausência e na presença dos catalisadores da Cana Energia como estudo preliminar à pirólise desta biomassa. Os catalisadores foram caracterizados por difração de raio-x (DRX), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS) evidenciando que o suporte apresentou estrutura hexagonal de acordo com a literatura e os metais foram inseridos sem destruição da estrutura. Para um melhor proveito da biomassa, essa foi acetilada e analisada por técnicas de análise elementar (CHN), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise térmica (TGA/DTG) em que foi constatado a modificação dos grupos –OH por grupos acetila. O estudo termogravimetrico e o estudo cinético foram realizados para a biomassa com e sem catalisador fazendo-se o uso dos modelos cinéticos Ozawa-Flynn-Wall (OFW) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS). Com base nos valores de R², foi notado que o modelo KAS apresentou-se mais adequado para o estudo do presente trabalho. A partir dos resultados de Ea, esses indicaram que o os catalisadores MCM-41, MoO3-MCM-41 e ZnO/MoO3-MCM-41 diminuíram a Ea do processo de decomposição térmica da biomassa, em valores de 159,69 kJ/mol; 142,33 kJ/mol e 99,15 kJ/mol, respectivamente.


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  • The growing demand for fuels that are alternative to fossil fuels, such as ethanol, has resulted in the exacerbated expansion of sugar cane causing invasions in food lands. In order to eliminate this problem and maintain the growing production of ethanol and other fuels, Cane Energy was developed, presenting high resistance to water stress, pests, drought and soils poor in nutrients, its production is three times greater than the production conventional cane. This biomass can be transformed into renewable hydrocarbons by going through a pyrolysis process and obtaining higher quality hydrocarbons in a thermocatalytic pyrolysis. Thus, this work, in an unprecedented way, aims to synthesize the MCM-41 support and impregnate the metals zinc and molybdenum in 2% when in simple metal oxides and 1% of each when in mixed metal oxides and to study the thermal decomposition and kinetics in the absence and presence of Cane Energy catalysts as a preliminary study to the pyrolysis of this biomass. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM/EDS) showing that the support had a hexagonal structure according to the literature and the metals were inserted without destroying the structure. For a better advantage of the biomass, it was acetylated and analyzed by techniques of elementary analysis (CHN), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermal analysis (TGA/DTG) in which the modification of the groups –OH by acetyl groups. The thermogravimetric study and the kinetic study were carried out for biomass with and without catalyst using the kinetic models Ozawa-Flynn-Wall (OFW) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS). Based on the R² values, it was noted that the KAS model was more suitable for the study of the present work. From the results of Ea, these indicated that the catalysts MCM-41, MoO3/MCM-41 and ZnOMoO3/MCM-41 decreased the Ea of the biomass thermal decomposition process, in values of 159,69 kJ/mol; 142,33 kJ/mol e 99,15 kJ/mol, respectively.

Teses
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  • ROMERO GOMES DA SILVA ARAUJO
  • Uso da cinza da casca do arroz em tampões de cimento para abandono de poços petrolíferos

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • BRUNO LEONARDO DE SENA COSTA
  • PAULO HENRIQUE SILVA SANTOS MOREIRA
  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • ULISSES TARGINO BEZERRA
  • Data: 28/02/2020

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  • Quando um poço de petróleo atinge o final da sua vida útil, seja por baixo retorno econômico ou por falha de integridade, há a necessidade de instalar uma série de tampões para isolar as formações que apresentem potencial de fluxo para a superfície ou para outras formações adjacentes e, assim, garantir a selagem e o abandono definitivo. O presente trabalho tem como objetivo o uso da Cinza da Casca do Arroz (CCA) como material alternativo para compor sistemas de pastas de cimento para aplicação em tampão de abandono de poços petrolíferos. Amostras contendo CCA e amostras de referência foram submetidas durante sete dias a 40oC, 80 oC e 300 oC, respectivamente, de acordo com faixas de temperatura estabelecidas pela UK Guidelines. O desempenho destes sistemas de pastas foi avaliado quanto a resistência à compressão (RC) e permeabilidade como uma avaliação inicial dos critérios de aprovação de materiais, a base de cimento Portland, para tampões. Ensaios de TGA e DRX foram realizados para auxiliar no entendimento dos fenômenos observados. O material alternativo CCA conferiu resultados superiores ou equivalentes na resistência à compressão em todas as condições testadas. Outro fator positivo é que, pelas suas características físicas, foi possível alcançar tal desempenho com maior adição de água e menor densidade que as pastas usualmente utilizadas. Os sistemas contendo CCA apresentaram baixos valores de permeabilidade em sua matriz hidratada, em alguns casos, sendo inferior às pastas de referência. Os sistemas alternativos mostraram-se promissores para compor um conjunto solidário de barreira (WB – well barrier) necessário para garantir o correto abandono e a integridade do poço, mesmo após o final da vida útil. Os sistemas também se mostraram versáteis, pois possuem alto desempenho tanto em baixas, como em altíssimas temperaturas, enquanto que sistemas convencionais precisam de composições específicas para cada situação.


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  • At the end of life cycle, whether due to low economic return or integrity failure, a series of plugs need to be installed to isolate formations that have sufficient pressure for flowing to the surface or for other adjacent formations and thus ensuring pluging and permanent abandonment. The present work has as objective the use of Rice Bark Ash (RHA) as an alternative material to compose cement paste systems for application in oil well abandonment buffer. Samples containing RHA and reference samples were subjected for seven days at 40 ° C, 80 ° C and 300 ° C, respectively, according to temperature ranges established by the UK Guidelines. The performance of these slurry systems was evaluated for compressive strength (RC) and permeability as an initial assessment of the Portland cement-based materials approval criteria for buffers. TGA and XRD tests were performed to assist in understanding the observed phenomena. The alternative material RHA gave superior or equivalent results in compressive strength under all conditions tested. Another positive factor is that, due to its physical characteristics, it was possible to achieve such performance with higher water addition and lower density than the commonly used pastes. The systems containing RHA presented low permeability values in their hydrated matrix, in some cases being inferior to the reference pastes. Alternative systems have shown promise for composing a well barrier (WB) assembly required to ensure proper abandonment and well integrity even after the end of service life. The system has also proved versatile as it has high performance at both low and very high temperatures, whereas conventional systems need specific compositions for each situation.

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  • FABÍOLA CORREIA DE CARVALHO
  • EFICIÊNCIA DA SÍLICA BIMODAL COMO ADSORVENTE DO DIÓXIDO DE CARBONO PARA O TRATAMENTO DO GÁS NATURAL

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • MIRNA FERREIRA DE FARIAS
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • Data: 09/06/2020

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  • A produção de Gás Natural (GN) no Brasil tem apresentado um aumento significativo nos últimos anos, principalmente com as operações das
    plataformas do pré-sal. As atividades de exploração e refino de  Petróleo e Gás Natural são responsáveis por 86% das estimativas de emissão de dióxido de carbono (CO2), representando um sério problema para as questões ambientais relacionadas a emissão de gases do efeito estufa e o aumento do aquecimento global, uma vez que o CO2 é o principal responsável por esses efeitos climáticos. Assim, novas tecnologias utilizando materiais que permitam capturar o CO2 tem se mostrado eficiente em relação aos processos convencionais. Neste trabalho, foi sintetizado um adsorvente híbrido de sílica meso-macroporoso para adsorção de CO2 do GN, sendo promissor para utilização em sistemas de tratamento de gás natural, pois apresentam propriedades texturais específicas para captura e armazenamento desse gás. O adsorvente foi obtido a partir de sílica, pelo método hidrotérmico, e caracterizado pelas técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e área superficial específica pelo método de BET. Os testes da capacidade de adsorção foram realizados para CO2, metano (CH4) e suas misturas, em uma microbalança de suspensão magnética, demonstrado que o adsorvente foi seletivo para o CO2 e obtendo uma boa capacidade de adsorção (9,10 mmol.g-1). Os valores experimentais obtidos foram comparados e ajustados aos modelos de Langmuir e Freundlich. Dessa forma, o adsorvente híbrido de sílica desenvolvido na pesquisa se mostrou excelente para adsorção de CO2 e não para o CH4, sendo um material promissor para o tratamento do GN.


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  • Natural Gas (NG) production in Brazil has shown a significant increase in recent years, mainly with the operations of pre-salt platforms. Oil and Natural Gas exploration and refining activities account for 86% of estimates of carbon dioxide (CO2) emissions, posing a serious problem for environmental issues related to greenhouse gas emissions and rising global warming., since CO2 is primarily responsible for these climate effects. Thus, new technologies using CO2 capture materials have been shown to be efficient in relation to conventional processes. In this work, a hybrid meso-macroporous silica adsorbent for NG CO2 adsorption was synthesized, promising for use in natural gas treatment systems, as they have specific textural properties for the capture and storage of this gas. The adsorbent was obtained from silica by hydrothermal method and characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and specific surface area by BET method. Adsorption capacity tests were performed for CO2, methane (CH4) and their mixtures, in a magnetic suspension microbalance, demonstrating that the adsorbent was selective for CO2 and obtaining a good adsorption capacity (9,10 mmol.g-1). The experimental values obtained were compared and adjusted to the Langmuir and Freundlich models. Thus, the hybrid silica adsorbent developed in the research proved to be excellent for CO2 adsorption and not for CH4, being a promising material for the treatment of NG.

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  • CLÁUDIO REGIS DOS SANTOS LUCAS
  • Desenvolvimento de Sistemas Microemulsionados Retardados para Aplicação na Estimulação Ácida em Reservatórios Carbonáticos

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • TULIO YTERBIO FERNANDES VALE
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • Data: 16/06/2020

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  • A necessidade de tornar poços de petróleo cada vez mais eficientes, especialmente em ambientes de alto custo de produção, leva ao contínuo desenvolvimento de novas tecnologias. Em dezembro de 2019 cerca de 67% da produção de petróleo do Brasil era advinda de poços em rochas carbonáticas do Pré-Sal. A Acidificação da Matriz é uma técnica de estimulação extensamente empregada em carbonatos para aumentar sua produção, como resultado da formação de canais de alta condutividade ao redor do poço, wormholes. A anisotropia, heterogeneidade, velocidade da reação dos carbonatos em ácido e, até mesmo, a saturação de óleo levam a dificuldades no controle na sua formação, resultando em tratamentos com eficiência abaixo do planejado. Os sistemas microemulsionados são constituídos por estruturas auto-associativas termodinamicamente estáveis e apresentam baixa tensão superficial. Esses sistemas já foram objeto de estudos para retardar a reação ácido-rocha, porém com resultados poucos conclusivos. Esse trabalho visa desenvolver e testar, através técnicas conhecidas e novas técnicas, a utilização de sistemas microemulsionados do tipo óleo em água em carbonato padrão para aplicação na Acidificação da Matriz. Inicialmente, desenvolveu-se e caracterizou-se novos ? sistemas microemulsionados. Os sistemas utilizavam como tensoativo o ALKONAT-L100, cotensoativo o n-butanol, fase apolar o xileno e fase polar soluções aquosas de HCl 1,54 %m, 8,27 %m e 15 %m. Foram utilizadas rochas carbonáticas tipo padrão Siluriam, Winterset, Edwards White, Indiana, Desert Pink, além do nacional Pirabas. As rochas foram caracterizadas quanto a composição, porosidade, permeabilidade e reatividade. Foram, também, analisados os efeitos da concentração e dos tipos de sistemas de tratamento no comportamento do ângulo de contato. Através de métodos de planejamento experimental, verificou-se a influência da concentração de HCl, temperatura e tempo de reação na velocidade de reação em diferentes condições. Foram realizados ensaios para produção de curvas de Pore Volume to Breakthrough (PVBT) e posterior análise da morfologia dos padrões de dissolução por microtomografia de alta resolução (Micro-CT) e RMN. Os resultados mostraram que mesmo para altas concentrações de HCl foram formados sistemas microemulsionados próximos ao vértice da fase polar e termicamente resistentes, chegando a suportar mais que 100 OC. Verificou-se que a composição das rochas é determinante para a velocidade de reação entre os carbonatos e o HCl. Os sistemas de tratamento contendo tensoativos, em especial os microemulsionados, apresentaram uma grande redução do ângulo de contato em relação à água destilada e aos sistemas sem a presença deles. Através do planejamento experimental, observou-se que a velocidade de reação dos sistemas que não continham tensoativos eram basicamente governados pela concentração de HCl, seja na condição onde havia ou não a saturação em óleo mineral, ao passo que o fator tempo passou a ser também importante em sistemas contendo tensoativos. Os modelos produzidos foram preditivos e significativos para todos os cenários analisados, exceto na utilização da solução de HCl como fluido de tratamento. Os resultados de RMN e Micro-CT mostraram morfologias de wormholes efetivos quando utilizado sistemas microemulsionados. Dessa forma, foram obtidos sistemas microemulsionados eficientes no retardo na reação ácido-rocha para aplicação na estimulação ácida de matriz carbonática.


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  • The necessity to make oil wells increasingly efficient, especially in conditions with high production costs, leads to continuous technological development. In December 2019, about 67% of Brazil's oil production came from wells in pre-salt carbonate rocks reservoirs. Matrix Acidification is a stimulation technique widely used in carbonates to increase its production as a result of the formation of high conductivity channels around the well called wormholes. Anisotropy, heterogeneity and acid reaction speed in carbonates and even oil saturation lead to difficulties in controlling its formation resulting in low effectiveness treatments. Microemulsion systems consist of thermodynamically stable auto associative structures and low surface tension. These systems have already been subject of studies to retard acid-rock reaction speed, but with little conclusive results. This work aims to develop and test, through well-known techniques and brand-new techniques, the use of oil in water microemulsified systems in standard carbonate rock for application in the matrix acidification. Initially, microemulsified systems were developed and characterized. These systems used ALKONAT-L100 as a surfactant, n-butanol co-surfactant, xylene nonpolar phase and polar phase 1.54 w/w%, 8.27 w/w% and 15 w/w% aqueous solutions; Standard carbonate rocks Siluriam, Winterset, Edwards White, Indiana, Desert Pink, in addition to the Pirabas from a Brazilian outcrop. The core samples were characterized in terms of composition, porosity, permeability and reactivity. In addiction, the effects of concentration and the types of treatment systems on contact angle behaviour were analyzed. Experimental plans were conduced to verify the influence of HCl concentration, temperature and reaction time on the reaction speed carried out in different conditions. Pore Volume to Breakthrough (PVBT) curves were produced followed by subsequent dissolution patterns analyses by high resolution microtomography (Micro-CT) and NMR. The results showed that even at high HCl concentrations, microemulsion systems were formed close to the polar phase apex and they are thermally resistant, reaching over 100 OC. It was verified the rocks composition is decisive for reaction speed between carbonates and HCl. The treatment with surfactant content systems, especially the microemulsified ones, showed a great contact angle reduction related to distilled water and to systems without its presence. Through the experimental planning it was observed that the reaction speed of the systems surfactant free were basically governed by the HCl concentration whether in the condition where there was or not saturation in mineral oil, whereas the time factor became also important in surfactant content systems. The produced models were both predictive and significant for all scenarios analyzed, except for the scenarios where HCl solution was used as treatment fluid. The results of NMR and Micro-CT showed effective wormholing morphologies when using microemulsion systems. In this way, microemulsified systems were obtained and showed to be efficient in retard the acid-rock reaction for application in the acid matrix stimulation in carbonate rocks.

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  • FRANCISCO WILTON DE FREITAS SILVA
  • USANDO O SENSOR DE LINHA LATERAL DE PEIXE PARA MELHORAR A AQUISIÇÃO SÍSMICA.

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • LIACIR DOS SANTOS LUCENA
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • PAULO CAVALCANTE DA SILVA FILHO
  • Data: 24/07/2020

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  • A bioengenharia estuda os princípios e projeto de sistemas biológicos, um campo que inspirou o desenvolvimento de várias tecnologias que fazem parte do nosso mundo. Neste trabalho, utilizamos conceitos do mecanismo de detecção da linha lateral do peixe para aplicá-las no processamento de imagens sísmicas. A linha lateral é um sistema sensorial composto por um conjunto integrado de sensores que medem ondas mecânicas ao longo do corpo do peixe. Nós produzimos um paralelo deste sistema de sensores com a exploração da geofísica em que é usual empregar uma matriz de sensores mecânicos idênticos igualmente espaçados para construir uma imagem da subsuperfície da terra. Em ambas as situações, são capturadas e processadas pelos sensores as vibrações mecânicas no ambiente para produzir assim informações úteis. Nós exploramos na geofísica de exploração a estratégia de usar um esquema de passa-baixo e passa-alto de sensores da linha lateral do peixe.
    Usamos o método de inversão de onda completa (FWI) para comparar o procedimento convencional de aquisição de sensores idênticos com conjuntos alternativos de sensores diferentes que imita a linha lateral do peixe. Nossos resultados mostram que os sensores alternativos organizados superam a aquisição convencional, utilizando apenas metade da informação de entrada. Os resultados indicam que a técnica de processamento de imagens é mais eficiente e econômica do que o dispendioso processamento sísmico.


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  • The bioengineering studies the principles of biological systems. It is a field that has inspired the development of several technologies that take part of our world. In this work we use concepts from the fish lateral line sensing mechanism and apply them to the processing of seismic images. The lateral line is a sensory system composed by an integrated set of mechanical sensors spanning along the fish body. We made a parallel with the geophysics exploration in which it is usual to employ an array of equally spaced identical mechanical sensors on theearth surface. In both situation the mechanical sensors capture and process mechanical vibrations from the environment to produce useful information. We explore the strategy that is called low-pass and high-pass sensors schema of fish lateral line in the geophysics exploration technique. We use the full wave inversion method to compare the conventional acquisition procedure of identical sensors with the alternative set of different sensors which mimics the fish lateral line. Our results show that the alternate sensors arrangement surpasses the conventional acquisition using just half of input information. The results pointed out that the image process technique is more efficient and economical than the costly usual seismic processing.

2019
Dissertações
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  • DANIEL SOARES DA SILVA
  • ANÁLISE PARAMÉTRICA DA INJEÇÃO DE VAPOR E SOLVENTE COM POÇOS HORIZONTAIS EM ÓLEOS DE DIFERENTES VISCOSIDADES

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELTHON JOHN RODRIGUES DE MEDEIROS
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • 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


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • DESENVOLVIMENTO DE UM SUPERVISOR INTELIGENTE APLICADO AO PROCESSO DE INJEÇÃO DE ÁGUA EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO OFFSHORE 

  • Orientador : FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

3
  • VICTOR MOREIRA ARAÚJO
  • Avaliação de diferentes métodos para determinação de parâmetros reológicos em pastas de cimento para poços HPHT

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALFREDO ISMAEL CURBELO GARNICA
  • BRUNO LEONARDO DE SENA COSTA
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • PAULO HENRIQUE SILVA SANTOS MOREIRA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • DETERMINAÇÃO DO VOLUME PRODUZIDO A PARTIR CARTA DINAMOMÉTRICA DE FUNDO EM POÇOS OPERANDO POR BOMBEIO MECÂNICO

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • FABIO SOARES DE LIMA
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Gerenciamento da Abertura do Choke de Injeção de Gás no Método Gas-Lift Contínuo Usando Controladores Fuzzy

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • FABIO SOARES DE LIMA
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Estudo Térmico e Termocatalítico do Óleo de Licuri (Syagrus coronata) Utilizando SBA-15 para a Obtenção de Bioenergia

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • EDJANE FABIULA BURITI DA SILVA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • SISTEMA INTELIGENTE PARA TOMADA DE DECISÃO EM UM CAMPO DE PETRÓLEO SUBMETIDO A INJEÇÃO DE ÁGUA

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • DANIEL LOPES MARTINS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • ROBERTO EVELIM PENHA BORGES
  • WILSON DA MATA
  • 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
  • DESENVOLVIMENTO DE FLUIDO DE LIMPEZA MICROEMULSIONADO PARA APLICAÇÃO EM POÇOS PERFURADOS COM FLUIDOS NÃO AQUOSOS

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • PAULO HENRIQUE SILVA SANTOS MOREIRA
  • 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
  • Remoção de contaminantes da indústria do petróleo por adsorção com paligorsquita – uma avaliação cinética e termodinâmica

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • LUCIENE DA SILVA SANTOS
  • LUIZ CARLOS BERTOLINO
  • LUIZ HENRIQUE DA SILVA GASPAROTTO
  • TATIANA DE CAMPOS BICUDO
  • 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
  • Tratamento de água produzida com microemulsão: avaliação da qualidade e aplicação na germinação de sementes de girassol

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KATHERINE CARRILHO DE OLIVEIRA DEUS
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • YASMINE ISIS FERNANDES DO NASCIMENTO
  • 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
  •  REMEDIAÇÃO ELETROCINÉTICA INTEGRADA A FENTON PARA O TRATAMENTO DE SOLO CONTAMINADO COM PETRÓLEO: ESTUDO EM SOLOS DE BAIXA PERMEABILIDADE

  • Orientador : ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • MARCO ANTONIO QUIROZ ALFARO
  • 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
  • ANÁLISE DA COINJEÇÃO CÍCLICA DE VAPOR E SOLVENTE EM RESERVATÓRIO DO NORDESTE BRASILEIRO

  • Orientador : TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO
  • EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • 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
  • Reúso da água produzida na fabricação de fluidos de perfuração base emulsão inversa e sua influência nas propriedades do fluido

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • 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
  • Controle e Identificação do Sistema de Bombeamento de uma Planta Didática

  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Análise da Injeção Alternada De Gás e Polímeros Em Um Reservatório Com Características do Pré-sal

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 18/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Conversão Térmica e Termocatalítica da biomassa de microalgas utilizando HBeta

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • GRACO AURELIO CAMARA DE MELO VIANA
  • NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
  • REGINEIDE DE OLIVEIRA LIMA
  • 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


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • PIRÓLISE DO ÓLEO DE BABAÇU (Orbygnia phalerata) PARA A OBTENÇÃO DE HIDROCARBONETOS RENOVÁVEIS

  • Orientador : AMANDA DUARTE GONDIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ARUZZA MABEL DE MORAIS ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • LIVIA NUNES CAVALCANTI
  • NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Um estudo de estratégias de inversão de dados sísmicos via inversão  da forma de onda completa no domínio da frequência 

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • GILBERTO CORSO
  • CARLOS ALEXANDRE N DA COSTA
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • Data: 27/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

Teses
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  • RAFAELY ANGÉLICA FONSECA BANDEIRA
  • USO DE CASCALHO DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO NA CONFECÇÃO DE CBUQ (CONCRETO BETUMINOSO USINADO A QUENTE)

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • ALMIR MARIANO DE SOUSA JUNIOR
  • ANA ADALGISA DIAS PAULINO
  • ANA CATARINA FERNANDES CORIOLANO
  • REGINA CELIA DE OLIVEIRA BRASIL DELGADO
  • Data: 04/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

2
  • ROBERTO EVELIM PENHA BORGES
  • MÉTODO FUZZY PAYOFF MODIFICADO PARA VALORAÇÃO DE OPÇÕES REAIS COM APLICAÇÃO EM ABANDONO DE CAMPOS DE PETRÓLEO

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • BENJAMIN RENE CALLEJAS BEDREGAL
  • MARCO ANTONIO GUIMARÃES DIAS
  • ROSANGELA BALLINI
  • VICENTE DELGADO MOREIRA
  • Data: 04/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

3
  • GUSTAVO FERNANDES DE LIMA
  • Proposta de Controle de Velocidade de Ferramenta de Inspeção de Duto (PIG) Utilizando Válvula de Desvio 

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ELMER ROLANDO LLANOS VILLARREAL
  • JEFFERSON DOOLAN FERNANDES
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 14/06/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

4
  • CRISTIANE PAULINO DE MENEZES
  • Silicificação hidrotermal ao longo de falhas que afetam unidades carbonáticas e areníticas e seu impacto na qualidade dos reservatórios, Bacia Potiguar, Brasil

  • Orientador : MARCELA MARQUES VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VICENZO LA BRUNA
  • JAZIEL MARTINS SA
  • MARCELA MARQUES VIEIRA
  • NARENDRA KUMAR SRIVASTAVA
  • SÉRGIO VIEIRA FREIRE BORGES
  • Data: 15/07/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

5
  • DIEGO TAVARES DE FRANÇA
  • Síntese e caracterização estrutural e magnética de compósitos do tipo xTiO2-(1-x)α-Fe2O3

  • Orientador : SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSÉ FERNANDO MORAIS LOPES MARIANO
  • FELIPE BOHN
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • 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
  • Beneficiamento de resíduo atmosférico de petróleo por destilação catalítica

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA CATARINA FERNANDES CORIOLANO
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • GLAUBER JOSÉ TUROLLA FERNANDES
  • REGINA CELIA DE OLIVEIRA BRASIL DELGADO
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • 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
  • AVALIAÇÃO DA FIBRA CALOTROPIS PROCERA MODIFICADA PARA REMOÇÃO DE PETRÓLEO NA SUPERFÍCIE DA ÁGUA

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • EMILY CINTIA TOSSI DE ARAÚJO COSTA
  • NATALY ALBUQUERQUE DOS SANTOS
  • 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.

2018
Dissertações
1
  • EVELYNE NUNES DE OLIVEIRA GALVÃO
  • AVALIAÇÃO DA REMEDIAÇÃO DE FASE LIVRE EM UM EMPREENDIMENTO DE REVENDA DE COMBUSTÍVEIS 

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • AÉCIA SELEIDE DANTAS
  • IZABEL KALINE DA SILVA OLIVEIRA
  • LUZIA PATRICIA FERNANDES DE CARVALHO GALVAO
  • Data: 30/01/2018

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  • As atividades envolvendo combustíveis de origem petrolífera são passíveis de riscos ambientais graves quando associadas ao contato desses produtos com o meio ambiente por qualquer via de ingresso, incluindo os processos corrosivos em tanques subterrâneos de armazenamento de combustíveis líquidos presentes em postos revendedores. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência de remediação de fase livre em um empreendimento de revenda de combustíveis no período de 2012 a 2016. Foram estudadas as variações das espessuras de fase livre nos poços de monitoramento em função dos sistemas de remediação denominados como Extração Multifásica e Dual Phase, aplicados na área mediante assinatura de termo de ajustamento de conduta entre o empreendedor e o Ministério Público, com o objetivo de corrigir os passivos ambientais oriundos das atividades desenvolvidas pelo empreendimento. Nos poços de monitoramento foi constatada atenuação nas espessuras de fase livre, fator associado à resposta positiva para aplicação de remediação na área. Também foi observada relação inversamente proporcional entre as espessuras de fase livre e o índice pluviométrico da região e pode-se constatar que a pluviometria é um fator que interfere no resultado da remediação. Após 29 meses em que se procedeu bombeamento, foram tratados 2000 m³ de água subterrânea e recuperados 2.469,79 litros de produto combustível, demonstrando a eficiência das técnicas aplicadas na área enquanto mecanismos eficazes na proposição da remediação das áreas contaminadas com combustíveis de origem petrolífera.


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  • Activities involving fuels of petroleum origin are liable to serious environmental risks when associated with the contact of these products with the environment by any means of entry, including corrosive processes in underground storage tanks for liquid fuels at reseller stations. The objective of this research was to evaluate the efficiency of free-phase remediation in a fuel resale business from 2012 to 2016. The study of the free-phase thicknesses in the monitoring wells as a function of the remediation systems denominated as Multiphase Extraction and Dual Phase, applied in the area by signing a term of adjustment of conduct between the entrepreneur and the Public Prosecutor, with the purpose of correcting the environmental liabilities arising from the activities developed by the enterprise. In the monitoring wells, attenuation was observed in the free phase thicknesses, a factor associated with the positive response to the application of remediation in the area. It was also observed an inversely proportional relationship between the free-phase thicknesses and the rainfall index of the region and it can be observed that rainfall is a factor that interferes with the remediation result. After 29 months of pumping, 2000 m³ of groundwater were treated and 2,469.79 liters of combustible product were recovered, demonstrating the efficiency of the techniques applied in the area as effective mechanisms in proposing the remediation of areas contaminated with fuels of petroleum origin.

2
  • RENALY DOS SANTOS NERI
  • Avaliação da eficiência do extrato das folhas e do óleo das amêndoas da espécie Ouratea parviflora como inibidor de corrosão em aço carbono

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CÁTIA GUARACIARA FERNANDES TEIXEIRA ROSSI
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 31/01/2018

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  • Os impactos da corrosão são frequentes e ocorrem nas mais variadas atividades. Existem várias formas de combater os impactos, dentre elas se destaca o uso de tensoativos que vêm sendo alvo de interesse como inibidores de corrosão, pois funcionam como películas protetoras sobre áreas anódicas e catódicas. Apesar de eficientes no controle da corrosão, alguns possuem elevado custo, além disso, a grande maioria é tóxica ao meio ambiente, tornando seu uso questionável. De modo a atender a crescente demanda por inibidores de corrosão sustentáveis, este trabalho teve como objetivo a investigação da ação inibitória do extrato hidroalcoólico e óleo das amêndoas da espécie vegetal Ouratea Parviflora. O extrato foi avaliado de forma livre e em sistema microemulsionado utilizando diferentes concentrações como inibidores de corrosão em meio salino (NaCl 3,5%). Foi utilizado o método de Resistência de Polarização Linear, determinando-se também o comportamento e a isoterma do processo de adsorção metal/inibidor. De acordo com os resultados obtidos, as eficiências máximas de inibição foram 67.70% (12,5 ppm), 77.94% (200 ppm) e 85.66% (200 ppm) para o extrato hidroalcoólico, sistema microemulsionado salino (SME-S) e sistema microemulsionado salino com extrato (SME-S-EB), respectivamente. O SME-S apresentou eficiência máxima na concentração de 200 ppm, porém com a adição do extrato alcançou um valor de 81.86% a 25 ppm. Com relação ao processo de adsorção, os dados experimentais se ajustaram a isoterma de Langmuir. De acordo com os dados calculados de energia livre de Gibbs foi detectada a espontaneidade com que os inibidores se adsorvem sobre a superfície do aço, sugerindo que a formação do filme ocorre por adsorção física do inibidor sobre o metal. O estudo da obtenção dos inibidores sob o viés da sustentabilidade confirmou que estas novas formulações podem ser consideradas como sustentáveis, pois utilizam matérias-primas biodegradáveis, não tóxicas e de recursos renováveis. Os resultados mostraram que os sistemas podem ser utilizados como fontes alternativas na formulação de inibidores de corrosão.


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  • The impacts of corrosion are frequent and occur in various activities. There are several ways of combating impacts, among them the use of surfactants have been targeted as corrosion inhibitors, because they form protective films on anodic and cathodic areas. Although they areeffective in the corrosion control, some surfactants have high cost andare toxic to the environment, making its use questionable. In order to fulfill the growing demand for sustainable corrosion inhibitors, the objective of the present workwas to perform a research about the inhibitory action of a hydro-alcoholic extract from vegetal specie OurateaParviflora. The extract was evaluated in free formand in a micro-emulsified system with seven different concentrations regarding the corrosion inhibition efficiency into a saline medium (NaCl 3.5%). Was used the method Linear Polarization Resistance method, also determining the behavior and the isotherm of the metal/inhibitor adsorption process. According to the obtained results, the maximum inhibition efficiencies were observed at 67.70% (12.5 ppm), 77.94% (200 ppm) and 85.66% (200 ppm) to the free hydro-alcoholic extract, saline micro-emulsified system (SME-S) and saline micro-emulsified system with extract (SME-S-EB), respectively. The micro-emulsified system SME-S presented the maximum efficiency in the concentration 200 ppm, however after the extract addition, the efficiency reached a value of 81.86% the 25 ppm. In addition, all the experimental data from the adsorption process fitted the Langmuir isotherm. According to the data calculated from Gibbs free energy, it was detected a spontaneity of the adsorbent inhibitors on the steel surface, suggesting that the film formation occurs by physical adsorption of the inhibitor on metal surface. The study of the synthesis of inhibitors under the sustainability bias confirmed that these new formulations can be considered as sustainable because they use biodegradable products and renewable resources as raw materials. The results showed that the systems can be used as alternative sources in the formulation of corrosion inhibitors.

3
  • RARYSON ALEXANDRE CAVALCANTE
  • ESTUDO PARAMÉTRICO DA INJEÇÃO ALTERNADA DE VAPOR E SOLVENTE EM RESERVATÓRIOS DE ÓLEOS PESADOS

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • ANA CATARINA DA ROCHA MEDEIROS
  • Data: 01/02/2018

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  • No mundo, há inúmeros reservatórios de petróleo com um longo histórico de produção, mas sua produção foi interrompida porque atingiu o limite de sua viabilidade econômica, mesmo ainda tendo uma quantidade significativa de óleo. No nordeste brasileiro este histórico também se repete, pois nessa região apresenta uma longa produção de óleo pesado. O óleo contido nesses reservatórios possui alta viscosidade e uma baixa mobilidade, minimizando a eficiência de deslocamento no meio poroso, que pode ser mitigada pela aplicação de métodos térmicos e miscíveis para tornar possível a recuperação de óleo nesses locais. Um dos métodos promissores para a recuperação desse óleo é a injeção alternada de vapor e solvente que utiliza dois poços horizontais paralelos, onde o injetor é disposto acima do produtor, e a injeção ocorre sempre de maneira alternada. O vapor contribui com calor para redução da viscosidade do óleo e o solvente ajuda na miscibilidade, reduzindo a tensão interfacial entre óleo/solvente. Nesse estudo foi utilizado modelo discretizado, onde o poço é discretizado da mesma forma que o reservatório, sendo cada seção do poço tratada como um bloco de grade, com conexão interblocos com o reservatório. O presente trabalho tem como objetivo aplicar o processo da injeção de vapor alternada com solvente, em um modelo de reservatório homogêneo que contenha como características principais do reservatório as da região do nordeste brasileiro para verificar a otimização do método, minimizando a quantidade de solvente injetado, aumentando a produção de óleo. As simulações numéricas foram realizadas através do simulador térmico STAR da CMG (Computer Modelling Group). Os parâmetros operacionais analisados foram: vazão de injeção de vapor, vazão de injeção de solvente, distância vertical entre os poços, qualidade de vapor e tempo de alternância entre a injeção de vapor e solvente. Os resultados mostraram que altas vazões de injeção de solvente apresentam uma produção de óleo menor. Porém, com uma vazão de injeção de solvente menor foi possível otimizar o processo apresentando resultados bastante satisfatórios. 


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  • In the world, there are countless oil reservoirs with a long production history, but their production was ended, because they reached the limit of their economic viability, even still having a significant amount of oil. In the northeast of Brazil, this history is also repeated, because in this region it presents a long production of heavy oil. The oil within those reservoirs has high viscosity and low oil mobility that minimizes the displacement efficiency in the porous media, but can be mitigated by the application of thermal methods and miscible methods to make possible improving oil recovery. One of the promising process for recovery of this oil is the steam and solvent alternate injection which uses two parallel horizontal wells, where the injection well is situated vertically above the production well, and the injection always occurs alternately. The steam adds heat to reduce the viscosity of the oil and solvent aids in reducing the interfacial tension between oil/solvent. In this study was used the discretized wellbore model, where the well is discretized in the same way that the reservoir and each section of the well treated as a block of grid, with interblock connection with the reservoir. The present study aims to apply the process of alternating steam and solvent injection, in a homogeneous reservoir model that contains as main characteristics of the reservoir those of the brazilian northeast region to verify the optimization of the method, minimized the amount of solvent injected, increasing oil production.  The numerical simulations were performed using the STARS thermal simulator form CMG (Computer Modelling Group). The operational parameters analyzed were: the flow of solvent injection, the flow of steam injection, vertical distance between the wells, steam quality and time between alternated steam injection and solvent injection. The results showed that high solvent injection flow have a lower oil production. However, with a lower solvent injection flow it was possible optimize the process with very satisfactory results.

4
  • FRANCISCO JOSA COUTINHO DA SILVA
  • Redatumação Cinemática por Soma de Kirchhoff em dados sísmicos 2D

  • Orientador : GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • LIACIR DOS SANTOS LUCENA
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • Data: 08/02/2018

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  • Quando a aquisição de dados sísmicos terrestre ocorre sobre a influência de uma topografia acidentada e velocidade consideravelmente heterogênea (como uma camada de intemperismo espessa) abaixo da superfície, vários métodos de correções estáticas geralmente fornecem ajustes temporais incorretos e, portanto, empilhamento incoerente e inferior. A razão é que as correções temporais se baseiam em trajetórias de raios verticais entre a superfície de medição e a base da camada de intemperismo. Portanto, são desconsideradas as variações laterais na trajetória do raio. Por essa razão propomos um método geométrico de redatumação cinemático que não sofre deste problema. Sendo resultado da aplicação conjunta de migração e demigração Kirchhoff.


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  • When land seismic data acquisition must account for the influence of a rugged topography and considerable velocity inhomogeneity (like a thick weathering layer) below the measurement surface, the various static correction methods usually provide incorrect temporal adjustments and thus incoherent sub-optimal stacks. The reason is that the time corrections are based on vertical ray trajectories between the measurement surface and the base of the weathering layer. They thus disregard lateral variations of the ray path. It is for this reason that we propose a geometric kinematic redatuming method that does not suffer from this problem. It results from cascading a Kirchhoff migration and demigration.

    In view of the difficulties in the treatment of amplitudes on land data, we perform only kinematic (unweighted) stacks. This is enough to produce convincing results to justify the deployment of all usual pre- and poststack-processes and ultimately create seismic images which are consistent with the geology in question.

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  • RODRIGO FERNANDES GUIMARÃES
  • Modelador de propagação de onda acústica 2D por diferenças finitas no domínio do tempo em CUDA

     
  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • Data: 28/02/2018

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  • A inversão completa da forma da onda (FWI) trata-se de um método de imageamento sísmico quantitativo que pode fornecer com alto grau de confiança as estruturas de subsuperfície. Entretanto, fazer a modelagem da propagação de ondas é computacionalmente muito exaustivo, limitando, assim, a FWI. Atualmente, com a evolução dos hardwares, já é possível utilizar a computação paralela para acelerar os cálculos da FWI. Porém, para fazer uso dessas ferramentas, é necessária uma abordagem de programação diferente. Neste trabalho, utiliza-se a plataforma CUDA para desenvolver um código que faz uso dos processadores paralelos disponíveis em placas gráficas (GPUs) para modelar a propagação da onda acústica 2D utilizando dados de velocidade e densidade, além do uso de redes intercaladas. A fim de verificar o desempenho do código em diferentes arquiteturas, foi testado em duas formas diferentes: CPUs Intel, onde o código era apenas em linguagem C; GPUs Nvidia, onde o código foi modificado para a plataforma CUDA. Os resultados mostram que o uso de GPUs com CUDA pode acelerar muito os cálculos quando comparado com o uso da CPU.


  • Mostrar Abstract
  • The full waveform inversion (FWI) is a quantitative seismic imaging method that can provide a high degree of reliance on subsurface structures. However, modeling wave propagation is computationally very exhaustive, thus limiting FWI. Nowadays, with the evolution of hardware, it is already possible to use parallel computing to accelerate FWI calculations. However, to make use of these tools, a different programming approach is required. In this work, the CUDA platform is used to develop a code that makes use of the parallel processors available in graphic cards (GPUs) to model the propagation of the acoustic wave 2D using data of speed and density, besides the use of staggered grid. In order to verify the performance of the code in different architectures, it was tested in two different ways: Intel CPUs, where the code was only in C language; Nvidia GPUs, where the code was modified for the CUDA platform. The results show that using GPUs with CUDA can greatly speed up computations when compared to CPU usage. 

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  • GLEN OLIVEIRA MARTIN JUNIOR
  • Estudo do Processo SAGDOX aplicado a um Reservatório de Óleo Pesado

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELTHON JOHN RODRIGUES DE MEDEIROS
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 05/03/2018

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  • Os óleos pesados são mais difíceis de serem extraídos, necessitando da aplicação de métodos especiais de recuperação para possibilitar sua produção. A recuperação desse tipo de óleo pode ser incrementada por intermédio de processos térmicos, que consistem basicamente em aumentar a temperatura, reduzindo a viscosidade do óleo e melhorando o seu escoamento. O processo de drenagem gravitacional assistida por vapor, SAGD (do inglês “Steam-Assisted Gravity Drainage”), é um método já conhecido, provado e utilizado com sucesso em campos ao redor do mundo. A Combustão In-Situ é outro método térmico bastante consolidado. Buscando aperfeiçoar o SAGD, unindo as vantagens deste com os da Combustão In-Situ, foi proposto um novo método denominado “SAGDOX” (do inglês “Steam-Assisted Gravity Drainage with OXygen addition”), patenteado pela Nexen Inc., em 2013. O SAGDOX consiste basicamente em utilizar a estrutura de poços do SAGD, e injetar ar através de um poço injetor vertical, a fim de melhorar a recuperação do óleo. O método está atualmente em estágio de desenvolvimento, com experimentos laboratoriais e em testes de modelos físicos, não contando ainda com testes em campo ou poços-piloto. Nesse trabalho foi realizado um estudo paramétrico do processo SAGDOX aplicado a um reservatório homogêneo contendo óleo pesado, com características do nordeste brasileiro. Os experimentos foram realizados através do simulador computacional STARS, da Computer Modelling Group, considerando-se um tempo de projeto de 20 anos. Foi realizado um planejamento experimental e analisada a produção acumulada de óleo quando submetido a diferentes valores para os seguintes parâmetros operacionais: vazão de injeção de vapor, vazão de injeção de ar, distância entre os poços horizontais, distância do poço injetor de ar e completação do poço injetor de ar. A análise de sensibilidade indicou que todos os parâmetros foram estatisticamente significativos, com a distância entre os poços horizontais sendo o parâmetro mais influente. Injetar oxigênio puro, ao invés de ar, resultou em maiores fatores de recuperação (FR) para os casos analisados. O processo SAGDOX atingiu menores fatores de recuperação quando comparado ao SAGD tradicional, mas mostrou poder antecipar a produção de óleo.


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  • Heavy oil is more difficult to be extracted, it requires the application of enhanced oil recovery processes in order to be produced. The recovery of this type of oil can be improved by thermal processes, that consist in elevating the temperature, causing oil viscosity reduction, allowing it to flow better. The Steam-Assisted Gravity Drainage (SAGD) is a well-known method, proved and successfully used around the world. In-situ combustion is another thermal process well consolidated. In order to improve SAGD performance, in-situ combustion advantages were mixed with SAGD’s, proposing a new process called Steam-Assisted Gravity Drainage with Oxygen addition (SAGDOX), by Nexen Inc., in 2013. SAGDOX basically consists in using the wells structure of SAGD, and add a vertical air injector well, aiming to increase oil recovery. The process is in development stage, with laboratory experimentation and physical model tests, with no field testing or pilots yet. In this paper, it was developed a parametric study of SAGDOX process applied to a heavy oil reservoir, with characteristics from Northeast Region of Brazil. Experiments were conducted using STARS software, a thermal reservoir simulator by Computer Modelling Group, and the project total time was considered 20 years. Experiments were planned using Design of Experiments, and cumulative oil production was analyzed for different values for the following operational parameters: steam injection rate, air injection rate, distance between horizontal wells, distance of air injection well and air injector well completion. Sensibility analysis indicated that all parameters were statistically significant, being the distance between horizontal wells the most influent parameter.  Further results indicate that is better to inject pure oxygen, instead of air, leading to higher oil recovery factors. The SAGDOX process reached lower oil recovery factors when compared to traditional SAGD, but showed that it can anticipate oil production.

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  • RODRIGO SILVA TAVARES
  • GeoLEAP, um software geoestatístico para criação de modelos heterogêneos de reservatórios de petróleo

  • Orientador : TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ABEL GOMES LINS JUNIOR
  • EDNEY RAFAEL VIANA PINHEIRO GALVAO
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • YOE ALAIN REYES PEREZ
  • Data: 29/06/2018

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  • A geoestatística tem como objetivo a caracterização espacial de uma variável de interesse por meio dos estudos da sua distribuição e variabilidade espacial, sendo uma importante ferramenta de modelagem de reservatório. Ela incentiva a interdisciplinaridade, promovendo um melhor diálogo entre geólogos, engenheiros de petróleo e matemáticos, sendo seus dois principais componentes a estimativa e a simulação. Atualmente, os softwares de geoestatística englobam uma grande variedade de produtos em termos de preço, sistema operacional, interface amigável, funcionalidades e capacidades gráficas e de visualização. No presente estudo, foi criado um software voltado para geoestatística, o qual tem finalidade acadêmica, voltado para o ensino, com código aberto, permitindo que os futuros usuários modifiquem e melhorem os algoritmos desenvolvidos. Denominado GeoLEAP, o software permite que sejam estudados tanto dados 2D como 3D e apresenta uma interface amigável. O GeoLEAP permite realizar a análise variográfica e construção de modelos por estimativa e simulação. Para validação do software, foram analisados dois conjuntos de dados, um bidimensional e outro tridimensional. Para ambos os conjuntos, foi realizada a análise variográfica dos dados. Os resultados mostraram que as técnicas implementadas no GeoLEAP são capazes de criar modelos heterogêneos, que representam a realidade, oferecendo precisão global e local.


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  • Geostatistics aims to spatial characterization of a variable by means of studies of its distribution and spatial variability, it is an important tool in reservoir modeling. It promotes interdisciplinary, improving the relationship among geologists, petroleum engineers and statisticians. The two main components of Geostatistics are the estimation and simulation. Nowadays, geostatistical software encompasses a wide range of products in terms of price, operating systems, user-friendliness, functionalities, graphical and visualization capabilities. In the present study, it was built to geostatistical software with an academic purpose and open-code that allows users to modify and improve the algorithms. Named GeoLEAP, the software allows 2D and 3D analysis with a user-friendly interface. The GeoLEAP is capable of variography and model-building using estimation and simulation. Two set of data were studied to validate the software, one two-dimensional and the other three-dimensional. In both cases, it was done the variography analysis. The results showed that the techniques implemented in GeoLEAP are capable of building heterogeneous models that present global and local precision.

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  • CLÁUDIO REGIS DOS SANTOS LUCAS
  • SISTEMAS MICROEMULSIONADOS NA REMOÇÃO DE DANO ORGÂNICO EM MEIO POROSO ARENÍTICO

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • PEDRO TUPÃ PANDAVA AUM
  • TAMYRIS THAISE COSTA DE SOUZA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 31/07/2018

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  • Como consequência da composição do petróleo e condições as quais está submetido dentro do reservatório durante o fluxo, alguns componentes mais pesados podem vir a segregar-se e acabam por se precipitar na superfície da rocha causando redução da permeabilidade, restringindo a produção ou injeção de fluidos. A essa redução de permeabilidade natural na região próxima ao poço dá-se o nome de dano à formação por deposição orgânica. O destaque neste trabalho é dado a utilização de sistemas microemulsionados, conhecidos pela sua alta capacidade de solubilização, no tratamento de dano à formação por disposição orgânica, em particular ao causado pela precipitação dos asfaltenos. Este trabalho foi dividido em duas etapas principais, sendo elas: Caraterização dos fluidos utilizados e avaliação de eficiência de em ensaios de injeção em meio poroso. Como fluidos percussores de dano foram utilizadas misturas Petróleo Fazenda Belém/n-heptano (FZBHEP). Para formulação dos sistemas de tratamento foram utilizados os tensoativos ALKONAT L90 e ULTRANEX NP 100, o n-butanol como co-tensoativo e o querosene como fase oleosa. Os resultados de caracterização mostraram que o petróleo Fazenda Belém é um óleo pesado, viscoso e com teor significativo de asfaltenos, que o arenito Botucatu tem como principal constituinte a sílica. Os resultados dos testes de injeção mostraram que a mistura FZBHEP foi capaz de causar dano de 15%, em média, enquanto os sistemas microemulsionados utilizados chegaram a obter 81% de eficiência na remoção de dano, semelhante a eficiência do xileno, mostrando assim ser uma alternativa ao uso de solventes aromáticos, com a vantagem de ser mais aceitável operacionalmente e ambientalmente.


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  • As a consequence of oil composition and conditions which are subjected during flow into reservoir, heavier components may segregate and eventually precipitate on rock surface  causing a permeability reduction, restricting the production or injection of fluids. This reduction of natural permeability in the region near wellbore is known as formation damage by organic deposition. The emphasis in this work is the use of microemulsion systems, known for their high solubilization capacity, in the treatment of organic deposition formation damage, in special caused by asphaltenes precipitation. This work was divided in two main stages, being: Characterization of the fluids used and efficiency evaluation in injection tests in porous medium. As damaging precursors were used Fazenda Belém oil/n-heptane (FZBHEP) mixtures. To formulate the treatment systems were used, the ALKONAT L90 and ULTRANEX NP 100 surfactants, n-butanol as cosurfactant and kerosene as oil phase. The characterization results showed that the Fazenda Belém oil is a heavy, viscous and significant asphaltenes content oil, silica is the main constituent of Botucatu sandstone. The results of the injection tests showed that the FZBHEP blend was able to cause an average of 15% of damage, while the microemulsion systems used got 81% efficiency in damage the removal, similar to the xylene efficiency, thus showing be an alternative to aromatic solvents using, with the advantage of being more operationally and environmentally acceptable.

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  • JILDIMARA DE JESUS SANTANA
  • AVALIAÇÃO DA BIOACUMULAÇÃO DE METAIS TÓXICOS EM OSTRAS, EM CONDIÇÕES SIMULADAS DO DESCARTE DA ÁGUA PRODUZIDA NO MAR

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • EMILY CINTIA TOSSI DE ARAÚJO COSTA
  • RICARDO HENRIQUE DE LIMA LEITE
  • Data: 28/08/2018

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  • A água produzida (AP) é um dos principais problemas na indústria do petróleo devido ao grande volume de produção e a sua elevada complexidade. Para realização do seu descarte em ambientes marinhos é necessária a remoção de substancias tóxicas presentes no meio, entre essas substâncias encontram-se os metais. Estes quando presentes no ambiente aquático, mesmo em baixas concentrações, são capazes de se bioacumular nos organismos, principalmente os filtradores como os moluscos bivalves como as ostras. Diante disto, o presente trabalho objetivou a avaliação do potencial bioacumulativo de ostras (Crassostrea brasiliana), que servem como bioindicadores da contaminação das águas marinhas por metais. Para isso, foi simulado o descarte de água produzida real proveniente da Bacia Potiguar, em concentrações distintas em água do mar oriunda da praia de Areia Preta/RN. Os parâmetros físico-químicos da água, tais como pH, temperatura, salinidade, oxigênio dissolvido, sólidos totais dissolvidos e condutividade e a concentração dos metais foram avaliados diariamente, assim como o tecido das ostras expostas a tais condições. Para a determinação dos metais Cádmio, Cobalto, Cobre, Níquel e Chumbo nas amostras de água e ostras, a decomposição foi realizada através do sistema fechado assistido por radiação micro-ondas, utilizando a técnica de espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES) para quantificação. Observou-se um decaimento da concentração de todos os metais em água ao longo do tempo, conforme o esperado, evidenciado a absorção destes pelas ostras. Em ambiente com maior teor das águas produzidas esta absorção foi limitada. Nos aquários contendo maior concentração de água produzida, a sobrevivência foi de apenas 70 horas. Foi observado também que, quanto menor a concentração de AP e metais no meio, maior a taxa de remoção. Os resultados obtidos após análise das ostras mostraram que quanto menor a concentração dos metais na água, maior o potencial de absorção destes pelas ostras. Portanto, conclui-se que os ensaios de exposição das ostras frente à água produzida mostra que estas podem sim funcionar como espécies indicadoras de contaminação de ambientes aquáticos e que a técnica de Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado foi eficiente na determinação de metais nas matrizes estudadas, apresentando boa linearidade (r2 > 0,998 para todos os metais determinados com DPR < 5%) e limites de quantificação entre 0,0003 e 0,0045 mg L-1.


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  • T

    The Produced Water (PW) is one of the oil industry main problems due to its large production volume and high complexity. To carry out its disposal in marine environments it is necessary the removal of toxic substances present in the environment, among these substances are metals. Metals when present in the aquatic environment, even at low concentrations, are capable to provocate bioaccumulating in organisms, mainly the filter bivalve molluscs, such as oysters. The present study aimed to evaluate the metal quantification in bivalve molluscs (Crassostrea brasiliana), which serve as marine's waters contamination bioindicators by metals. For this purpose, it was simulated a real produced water discard from the Potiguar Basin, using distinct concentrations in sea water from the Areia Preta / RN beach. The physical-chemical parameters of the water, such as pH, temperature, salinity, dissolved oxygen, total dissolved solids and conductivity were evaluated daily, as well as the tissue of oysters exposed to this citaded conditions. In order to determine the metals Cadmium, Cobalt, Copper, Nickel and Lead, the samples were decomposed with a closed system assisted by microwave radiation using Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) for quantification. A decrease in the concentration of all metals in water over time was observed, as expected, according to evidenced by their absorption by oysters. In an environment with higher water content, this absorption is limited. In aquaria containing the highest concentration of produced water, survival was only 70 hours. It was also observed that with a lower concentration of PW and metals in the medium, higher was removal's rate. The results obtained after oyster analysis showed that how lower metal's concentration in water, greater the oysters absorption potential. Therefore, it is concluded that oyster exposure tests in front of the produced water show that these can function as indicative species for contamination of aquatic environments and Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry technique was efficient in determination of metals in the studied matrixes, showing good linearity (r2>0.998 for all metals determined with DPR <5%) and quantification limits between 0.0003 and 0.0045 mg L-1.

Teses
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  • CARLOS HENRIQUE GRILO DINIZ
  • TECNOLOGIAS DE JOGOS APLICADAS À REPRESENTAÇÃO TRIDIMENSIONAL DE PROCESSOS DE EROSÃO COSTEIRA EM ILHAS BARREIRAS

  • Orientador : VENERANDO EUSTAQUIO AMARO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGÉLICA FÉLIX DE CASTRO
  • LAURA EMMANUELLA ALVES DOS SANTOS SANTANA DE OLIVEIRA
  • MARCELA MARQUES VIEIRA
  • ROMMEL WLADIMIR DE LIMA
  • VENERANDO EUSTAQUIO AMARO
  • Data: 15/01/2018

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  • As forçantes meteoceanográficas modelam a paisagem do litoral do Rio Grande do Norte de curto a longo prazo.Em especial a parte setentrional deste litoral, que se apresenta como uma área de intensas atividades antrópicas e econômicas, e onde estão instaladas as indústrias, petrolífera, de geração eólica, carcinicultura, salineira e turismo.

    O presente trabalho apresenta um processo metodológico para o desenvolvimento de protótipo de simulação para visualização em 3D e4D de prognósticos de erosão deste litoral. Para o referido desenvolvimento foram  utilizadas metodologias estatísticas (Análise Linear e Harmônica), e tecnologias como ambiente de desenvolvimento de jogos Unity3D, além de uso de outros elementos e dados altimétricos e batimétricos.

    No desenvolvimento deste protótipo de simulação, foi feita a devida caracterização da área a partir de uma série histórica de dados. Foram utilizados dados meteoceanográficos, levantamento geodésicos de precisão, avaliação da linha de costa utilizando-se dos algoritmos do Digital Shoreline Analysis System (DSAS) da USGS juntamente com o uso das imagens de satélite históricas da área.

    O desenvolvimento deste produto pretende auxiliar juntamente a outras ações integradas, uma melhor gestão e adaptação das atividades humanas inseridas neste mosaico ambiental altamente sensível e mutável, da região costeira setentrional do Rio grande do Norte, permitindo a sustentabilidade dos atores sociais nela inseridos em seus múltiplos usos.

    Este processo de construção de protótipos de simulação objetiva, ainda a gestão pública e privada, para a mitigação de situações de eventos extremos. Visto que, com o cenário de mudanças climáticas em curso, faz-se necessário, cada vez mais o uso de ferramentas que permitam a visualização e detecção de cenários de inundação e erosão costeira.

    Com algumas modificações e reprogramação dos algoritmos de erosão e inundação, este processo metodológico pode ser utilizado em ambientes continentais. Desta forma esta solução de simulação poderá ser utilizada nos mais diversos ambientes que envolvam a temática de erosão e inundação, seja em ambientes costeiros ou continentais.


  • Mostrar Abstract
  • The weather and oceanographic driving forces shape the landscape of the Rio Grande do Norte coast from short to long term. In particular the northern side of this coast, an area of  intense human and economic activities, installed oil industries, wind power generation, shrimp industries, salt industries and tourism.

                The present work, in general, demonstrates which elements were used to develop a simulation prototype for 3D and 4D viewing of predictions of erosion of this coast. For this development we used statistical methodologies (Linear and Harmonic Analysis), and technologies such as the development environment of Unity 3D games, besides the use of other elements and altimetric and bathymetric data.

                In the development of this simulation prototype, the proper characterization of the area was made from a historical series of data. We used meteo-oceanographic data, precision geodetic surveys, coastline assessment using USGS DSAS algorithms along with the use of the area's historic satellite images.

                The development of this product aims to help other integrated actions, better management and adaptation of the human activities inserted in this highly sensitive and changeable environmental mosaic of the northern coastal region of Rio Grande do Norte, allowing the sustainability of the social actors inserted in their multiples Uses.

                This process of the construction of simulation prototypes also aims to use public and private management to mitigate situations of extreme events. Since with the current scenario of climate change, it is increasingly necessary to use tools that allow the visualization and detection of flood and coastal erosion scenarios.

                With some modifications and reprogramming of erosion and flood algorithms, this methodological process can be used in continental environments. In this way, this simulation solution can be used in the most diverse environments that involve the theme of erosion and flooding, whether in coastal or continental environments.

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  • MARCUS VINICIUS DANTAS DE ASSUNCAO
  • O ESTUDO DA EFICIÊNCIA AMBIENTAL DOS CAMPOS ONSHORE DAS BACIAS COSTEIRAS BRASILEIRAS NA PERSPECTIVA DA ÁGUA PRODUZIDA DE PETRÓLEO

  • Orientador : MARCELA MARQUES VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELA MARQUES VIEIRA
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • CARLOS ALBERTO DE JESUS MARTINHON
  • KYTERIA SABINA LOPES DE FIGUEREDO
  • Data: 26/02/2018

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  • A indústria petrolífera possui uma significativa e importante parcela na matriz energética mundial com uma produção estimada de 1/3 da energia global. Com o elevado consumo mundial de petróleo, o gerenciamento dos recursos necessita ser melhor administrado a fim de reduzirem os impactos ambientais associados. Uma das principais preocupações ambientais associadas a exploração e produção dos campos de petróleo está relacionada a geração de água produzida de petróleo. A água produzida de petróleo constitui um desafio de natureza estratégica para as empresas, uma vez que gera a maior parcela dos resíduos da indústria do petróleo. Nessa perspectiva, este trabalho tem como objetivo analisar o desempenho da sustentabilidade ambiental, a partir da geração de água produzida de petróleo, dos campos onshore das bacias petrolíferas costeiras do Brasil. Os dados foram disponibilizados pela ANP (Agência Nacional de Petróleo) em seu sítio eletrônico perfazendo um total de 156 campos pertencentes às bacias de Alagoas, Camamu, Espírito Santo, Potiguar e Sergipe. Os anos analisados foram 2014, 2015 e 2016. Buscando alcançar o objetivo proposto, formulou-se um modelo conceitual constituído por 12 hipóteses. Os resultados foram apresentados em seis etapas: etapa I – apresentação dos resultados das estatísticas descritivas; etapa II – análise das regressões múltiplas; etapa III – aplicação da mediana; etapa IV – Análise da modelagem dinâmica (DDEA); etapa V -  apresentação de uma análise gráfica bidimensional do DDEA; e, etapa VI - análise das regressões logísticas. Utilizaram-se dois testes estatísticos para validação das hipóteses: teste T e teste de Wald. Os resultados apresentaram efeito positivo das variáveis poços direcionais, poços verticais e idade, e, tendo essas duas primeiras, papel fundamental na determinação das eficiências ambientais. Os campos de petróleo produziram baixos índices de eficiência dinâmica, tanto para o Grupo 1 (27,30%), quanto para o Grupo 2 (38,58%), representados por meio da representação gráfica bidimensional dinâmica e validados por meio da regressão logística. Os resultados autorizam dizer que há um mau gerenciamento dos recursos tecnológicos dos campos onshore das bacias costeiras brasileiras, provocando quantidades excessivas da água produzida de petróleo.


  • Mostrar Abstract
  • The oil industry has a significant and important share in the world energy matrix with an estimated production of 1/3 of the global energy. With the high world oil consumption, resource management needs to be better managed in order to reduce the associated environmental impacts. One of the main environmental concerns associated with the exploration and production of oil fields is related to the generation of water produced from petroleum. The water produced from the production of oil and gas is a strategic challenge for companies, as it generates the largest share of waste from the oil industry. In this perspective, this work aims to analyze the performance of environmental sustainability, based on the generation of oil produced water, from the onshore fields of the coastal oil basins of Brazil. The data were made available by the ANP (National Agency of Petroleum) in its electronic site making a total of 156 oilfields belonging to the basins of Alagoas, Camamu, Espírito Santo, Potiguar and Sergipe. The years analyzed were 2014, 2015 and 2016. In order to reach the proposed objective, a conceptual model was formulated with 12 hypotheses. The results were presented in six stages: stage I - presentation of the results of the descriptive statistics; stage II - analysis of multiple regressions; stage III - application of the median; stage IV - Dynamic modeling analysis (DDEA); Stage V - presentation of a two-dimensional graphical analysis of DDEA; and stage VI - analysis of logistic regressions. Two statistical tests were used to validate the hypotheses: T-test and Wald test. The expected results will help the managers in the managerial decision making from the model proposed for the petroleum sector. The results had a positive effect on the variables directional wells, vertical wells and age, and, with these two first ones, a fundamental role in the determination of the environmental efficiencies. The oil fields produced low rates of dynamic efficiency, both for Group 1 (27.30%) and Group 2 (38.58%), represented by dynamic two-dimensional graphical representation and validated by means of logistic regression. The results allow to say that there is a poor management of the technological resources of the onshore fields of the Brazilian coastal basins, causing excessive amounts of the oil produced water.

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  • FLÁVIA MELO DE LIMA
  • Desenvolvimento de adsorventes para remoção de tiofeno em combustíveis de transportes

  • Orientador : ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • FABÍOLA DIAS DA SILVA CURBELO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • VÍTOR RODRIGO DE MELO E MELO
  • Data: 02/03/2018

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  • A qualidade do ar e a preocupação com o meio ambiente e a saúde da população têm influenciado as regulamentações de emissões veiculares reduzindo os níveis de enxofre dos combustíveis fósseis. Dentro desse contexto, utilizou-se o xisto retortado (XR) como adsorvente para a remoção de enxofre sob a forma de tiofeno nos combustíveis, pois é um material adsorvente alternativo reduzindo o impacto ambiental causado pela disposição do próprio resíduo. O objetivo foi encontrar a melhor condição de adsorção do tiofeno, utilizando o xisto como adsorvente impregnado com Cu e Zn. Os adsorventes foram caracterizados por diferentes técnicas, incluindo análise termogravimétrica, BET, fluorescência de raios X, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. As características físicas e químicas apresentadas pelo material foram adequadas para o estudo de adsorção. A eficiência do processo de adsorção foi avaliada em termos da remoção de enxofre em soluções modelo contendo tolueno/hexano (15/85). A quantificação de enxofre presente na fase líquida foi determinada por espectroscopia no infravermelho próximo a partir de experimentos de adsorção pelo método banho finito que foram conduzidos em diferentes concentrações iniciais de enxofre e tempo de contato adsorvente/adsorbato. Os resultados mostraram que o material exibe capacidade de adsorção satisfatória e que os pontos experimentais se ajustaram melhor ao modelo de Freundlich. Os dados cinéticos mostraram melhor correlação com a equação de velocidade de pseudo segunda ordem apresentando a quimissorção como etapa limitante. Os adsorventes estudados possuem satisfatória seletividade e apresentaram boa regeneração após tratamento térmico, pois é um fator avaliado na aplicação prática. Portanto, o presente estudo revelou que o xisto retortado pode ser usado como um material adsorvente de enxofre de combustíveis de transportes, no qual é uma das maiores preocupações nas últimas décadas minimizando os impactos ambiental e econômico.


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  • Air quality and concern for the environment and population health have influenced vehicle emissions regulations to call for reductions of sulfur levels of fossil fuels. In this context, the XR is used as adsorbent for the removal of sulfur in the form of thiophene in the fuels, because it is an alternative adsorbent material reducing the environmental impact caused by the disposal of the residue itself. The objective was to find the best adsorption condition of thiophene, using shale as adsorbent impregnated with Cu and Zn. The adsorbents were characterized by different techniques, including thermogravimetric analysis, BET, X-ray fluorescence, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The physical and chemical characteristics of the material were adequate for the adsorption study. The efficiency of the adsorption process was evaluated in terms of sulfur removal in toluene / hexane containing solutions (15/85). The quantification of sulfur present in the liquid phase was determined by near infrared spectroscopy from adsorption experiments by the finite bath method that were conducted at different initial concentrations of sulfur and adsorbent/adsorbate contact time. The results showed that the material exhibits satisfactory adsorption capacity and that the experimental points fit better to the Freundlich model. The kinetic data showed a better correlation with the pseudo second order velocity equation showing the chemisorption as a limiting step. The studied adsorbents have satisfactory selectivity and presented good regeneration after thermal treatment, since it is a factor evaluated in the practical application. Therefore, the present study revealed that retried shale can be used as a sulfur adsorbent material for transport fuels thereby minimizing environmental and economic impacts.

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  • ÂNGELO ANDERSON SILVA DE OLIVEIRA
  • Planejamento estatístico para avaliação da substituição parcial do Ni por Co e/ou Mn em catalisadores para reforma a seco do metano

  • Orientador : MARCELA MARQUES VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELA MARQUES VIEIRA
  • DULCE MARIA DE ARAUJO MELO
  • ELEDIR VITOR SOBRINHO
  • EDISSON MORGADO JUNIOR
  • GILVAN PEREIRA DE FIGUEREDO
  • RODRIGO CESAR SANTIAGO
  • Data: 25/05/2018

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  • A reforma a seco do metano - RSM é uma tecnologia promissora, uma vez que usa dois dos gases de efeito estufa - GEE (CH4 e CO2) para obtenção do H2 ou gás de síntese (H2 + CO) que, além de serem um produto interessante do ponto de vista industrial, podem reduzir as emissões dos GEE’s para o meio ambiente. Na RSM é muito comum o uso de catalisadores à base de níquel suportados em óxidos não-redutíveis, como alumina. De maneira geral, são relatados altos níveis de conversão para esses catalisadores, contudo, a desativação por deposição de carbono e a toxicidade do níquel ainda são um problema. Fases ativas com mais de um elemento vem sendo investigadas com a intenção de potencializar o catalisador com as características de seus constituintes, seja para reduzir custo, toxicidade e coque, seja para aumentar a conversão. Nesse contexto, o planejamento estatístico de mistura é a melhor opção para avaliar os catalisadores com fase ativa composta. Neste trabalho, fez-se uso do planejamento estatístico de mistura tipo simplex-centroid com restrição de 50 % da fase ativa composta por Ni e os outros 50 % constituída de Ni, Co e Mn em diferentes proporções seguindo o planejamento experimental adotado, com a finalidade de avaliar os efeitos sinérgicos e/ou antagônicos quanto a conversão de metano, rendimento de hidrogênio, razão molar H2/CO e custo da fase ativa. A α-alumina, utilizada como suporte, foi obtida pelo método da autocombustão assistida por micro-ondas e caracterizada por DRX, BET e MEV. A fase ativa foi impregnada por via úmida e os catalisadores obtidos foram caraterizados por FRX, DRX (antes e após a ativação), TPR e MEV-EDS, além disso a redutibilidade em atmosfera de H2 e a atividade catalítica durante a reação de reforma a seco dos catalisadores foram investigadas por difração de raio X in-situ. Os ensaios catalíticos foram realizados a 700 °C com velocidade espacial de 36 L.h-1.g-1 e seus dados foram utilizados no planejamento gerando os modelos matemáticos que, por sua vez, foram usados para modelar um catalisador nomeado de Cat mod. Os principais resultados relatam um desempenho superior do Cat mod frente ao catalisador adotado como referência (Cat 1 -10 % de Ni) com redução de custos (- 35 %) e de toxicidade, tendo em vista que houve uma redução considerável da quantidade de Ni utilizado. O diagrama de Pareto relata que qualquer proporção de mistura, entre dois dos elementos estudados, resulta em efeito antagônico, mas quando os três elementos são combinados apresentam efeito sinérgico. Os catalisadores usados foram caracterizados por MEV e TG-EGA. As análises após os ensaios catalíticos evidenciam que o Mn inibe a formação de coque quando usado em quantidade nominal acima de 17 % (considerando a composição da fase ativa). Por fim, foi proposto um mecanismo de reação que ilustra de forma idealizada o conjunto dos fenômenos que compõe as principais reações da RSM específica para os catalisadores estudados neste trabalho.


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  • The dry reforming of methane - DRM is a promising technology, since it uses two of the greenhouse gases - GHG (CH4 and CO2) to obtain H2 or syngas (H2 + CO) which, besides being an interesting product from the industrial viewpoint, it can reduce GHG emissions to the environment. The use of nickel-based catalysts supported on non-reducible oxides such as alumina is very common in DRM. In general way, high conversion levels are reported for such catalysts, however, carbon offsets and nickel toxicity are still a problem. Active with more than one element has been investigated with the intention of potentiating the catalyst with the characteristics of its constituents, either to reduce cost, toxicity and coke, or to increase the conversion. In this context, statistical mixing planning is the best option to evaluate catalysts with active compound phase. In this work, it was used simplex-centroid statistical mixing planning with 50% restriction of the active phase composed of Ni and the other 50% of Ni, Co and Mn in different proportions following the experimental design adopted with the purpose of evaluate the synergistic and / or antagonistic effects on methane conversion, hydrogen yield, H2/CO molar ratio and cost of the active phase. The α-alumina, used as support, was obtained by microwave assisted self-combustion method and characterized by XRD, BET and SEM. The active phase was impregnated by wet way and the catalysts obtained were characterized by XRF, XRD (Before and after activation), TPR and SEM-EDS. The reducibility in atmosphere H2 and catalytic activity during the dry reforming reaction of the catalysts were investigated by in situ X-ray diffraction. The catalytic tests were performed at 700 °C with a space velocity of 36 L.h-1.g-1 and their data were used in the planning generating the mathematical models, which in turn, were used to model a catalyst named Cat mod. The main results show a performance of Cat mod against the catalyst used as reference (Cat 1 -10% Ni) with cost reduction (- 35%) and toxicity, considering that there was a considerable reduction in the amount of Ni used . The Pareto diagram reports that any proportion of mixture between two of the studied elements results in an antagonistic effect, but when the three elements are combined, they have a synergistic effect. SEM and TG-EGA characterized the catalysts after catalytic tests. The analyzes after the catalytic tests show that Mn inhibits the formation of coke when used in amounts above 17 % (considering the composition of the active phase). Finally, a reaction mechanism was proposed that ideally illustrates the set of phenomena that compose the main reactions of the specific DRM for the catalysts studied in this work.

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  • VIVIANE DE OLIVEIRA CAMPOS
  • TRATAMENTO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS PRESENTES EM EFLUENTES REAIS DA INDÚSTRIA PETROQUÍMICA VIA OXIDAÇÃO ELETROQUÍMICA

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE MARIA SALES SOLANO
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • SUELY SOUZA LEAL DE CASTRO
  • Data: 19/06/2018

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  • O tratamento de contaminantes orgânicos presentes em águas subterrâneas e em água produzida, efluente da indústria petrolífera, é um dos maiores desafios enfrentados nos últimos anos. Diferentes pesquisadores têm dedicado estudos a fim de minimizar os impactos ambientais associados à presença desses contaminantes no meio ambiente. Dentre as tecnologias investigadas, a oxidação eletroquímica vem sendo amplamente estudada por apresentar um grande potencial de degradação de contaminantes orgânicos, além de versatilidade, alta eficiência e compatibilidade ambiental. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar a degradação de contaminantes orgânicos presentes tanto em água produzida real, como em água subterrânea nas proximidades de um posto revendedor de combustível do estado do RN, contaminada por derivados de petróleo. Para isso foram utilizados ânodos de Diamante Dopado com Boro (BDD) e de Platina suportada em Titânio (Pt/Ti), em sistemas de fluxo e batelada, usando diferentes densidades de corrente (15, 30 e 60 mA cm-2). Foram realizadas análises de Demanda Química de Oxigênio (DQO), pH, Condutividade, UV-Vis, Hidrocarbonetos Totais de Petróleo (HTP) e Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA). Os resultados mostraram que a melhor eficiência de remoção foi obtida utilizando-se o eletrodo de BDD com uma densidade de corrente de 60 mA cm-2 no sistema de fluxo, pois após 30 min de tratamento houve uma remoção de 100% da carga orgânica na água produzida e após 3 h de tratamento houve uma remoção de 99,10% da carga orgânica na água subterrânea.


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  • The treatment of organic contaminants present in groundwater and produced water, effluent from the oil industry, is one of the major challenges faced in recent years. Many researchers have been developed to minimize the impacts caused by these pollutants, when in contact with the environment and with human beings. Electrochemical oxidation has been widely studied because it presents a great potential for degradation of organic contaminants, besides versatility, high efficiency and environmental compatibility. In this sense, the objective of this work was to evaluate the degradation of organic contaminants present in both real water produced and in groundwater in the vicinity of a refueling station at Rio Grande do Norte state contaminated by petroleum products. For this purpose, Boron Doped Diamond (BDD) and Titanium Supported Platinum (Ti/Pt) anodes were used in flow and batch systems using different current densities(15, 30 e 60 mAcm-2). In the groundwater treatment, Na2SOwas used as the supporting electrolyte. Analyzes of Chemical Oxygen Demand (COD), pH, Conductivity, UV-Vis, Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) and Aromatic Polycyclic Hydrocarbons (APH) were performed. The results showed that the Best removal efficiency was obtained using the DDB electrode with a current density of 60 mAcm-2 in the flow system, because after 30 min of treatment there was a 100% removal of the organic load in the water produced and after 3 h of treatment there was a 99.10% removal of the organic load in the groundwater.

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  • AGASSIEL DE MEDEIROS ALVES
  • FATORES INDICATIVOS DE ALTERAÇÕES CLIMÁTICAS ASSOCIADOS À GERAÇÃO DE ENERGIA NA ZONA SEDIMENTAR SETENTRIONAL DO RIO GRANDE DO NORTE – ANÁLISE DA EXPLORAÇÃO PETROLÍFERA ONSHORE NA BACIA POTIGUAR

  • Orientador : VENERANDO EUSTAQUIO AMARO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADA CRISTINA SCUDELARI
  • ADMILSON DA PENHA PACHECO
  • JOEL MEDEIROS BEZERRA
  • VENERANDO EUSTAQUIO AMARO
  • ZULEIDE MARIA CARVALHO LIMA
  • Data: 13/07/2018

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  • O presente trabalho aborda a discussão sobre a exploração petrolífera onshore que ocorre na Bacia Potiguar, nos limites do estado do Rio Grande do Norte, sob o foco das alterações do índice de albedo e temperatura superficial associada a estes. O albedo é considerado uma significativa variável na compreensão do balanço energético que compõe elemento da análise de alterações climáticas globais. Através da utilização de ferramentas de sensoriamento remoto e SIG, utilizando-se das cenas produzidas pelo sensor OLI do satélite Landsat-8, foi possível determinar as variações do índice de albedo nos oitenta e seis campos petrolíferos ali existentes. Foram analisadas ainda as influências destas formas de exploração nas áreas de reserva existentes na área de estudo, a Reserva de Desenvolvimento Sustentável de Ponta do Tubarão e a Floresta Nacional de Assú. O levantamento indica, com a determinação dos valores processados, que embora se trate da maior área de exploração onshore do país, as áreas de exploração petrolíferas apresentam índices de alteração inferiores se comparadas às demais áreas de exploração energética consideradas renováveis em razão das alterações geossistêmicas. As variações de temperatura superficial, importante variável climática, destacam-se com maiores índices de alteração, mesmo se tratando de uma das regiões de maiores índices de temperaturas do país.


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  • This paper discusses the onshore oil exploration that occurs in the Potiguar Basin, in the limits of the state of Rio Grande do Norte, under the focus of changes in the albedo index and surface temperature associated with them. The albedo is considered a significant variable in the understanding of the energy balance that is part of the analysis of global climate change. Through the use of remote sensing and GIS tools using the scenes produced by the Landsat-8 satellite OLI sensor, it was possible to determine albedo index variations in the eighty-six oil fields there. The influence of these forms of exploration in the reserve areas in the study area, the Sustainable Development Reserve of Ponta do Tubarão and the Assú National Forest were also analyzed. The survey indicates, with the determination of the amounts processed, that although this is the largest onshore exploration area in the country, the oil exploration areas have lower rates of change compared to other areas of energy exploration considered renewable due to geosystemic changes. The variations in surface temperature, an important climatic variable, stand out with higher rates of change, even if it is one of the regions with the highest temperature indexes in the country.

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  • ÍTALO BATISTA DA SILVA
  • Efeito da adição de poliuretana (pu) nas propriedades termomecânicas de pastas de cimento Portland sujeitas a altas temperaturas

  • Orientador : ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • ANTÔNIO FARIAS LEAL
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • WENDELL ROSSINE MEDEIROS DE SOUZA
  • Data: 27/07/2018

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  • Com o intuito de adaptar o cimento Portland para poço a condições de alta temperatura e gradientes térmicos, a aplicação de aditivos de natureza polimérica pode ser uma forma de melhorar seu comportamento termomecânico. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da adição de diferentes concentrações de poliuretana (PU) nas propriedades termomecânicas de pastas de cimento submetidas a temperaturas de até 300°C e pressão de 3kpsi. Foram preparadas formulações aditivadas com 1, 2 e 3 gpc de poliuretana, denominadas respectivamente de PU1, PU2 e PU3. Também foi preparada uma pasta padrão (sem PU). As pastas foram curadas por 14 dias (banho térmico de 38oC durante 11 dias mais 3 dias na câmara de cura na temperatura de 300°C), 28 dias (banho térmico de 38oC durante 11 dias mais 3 dias na câmara de cura na temperatura de 300°C) e 90 dias (banho térmico de 38oC durante 11 dias mais 3 dias na câmara de cura na temperatura de 300°C). Essas condições são características de pastas sujeitas a altas temperaturas em operações de injeção de vapor. As propriedades mecânicas das pastas curadas foram analisadas por resistência à compressão com auxílio de extensômetros, resistência à tração por compressão diametral, frequência de ressonância para o cálculo do coeficiente de Poisson e ensaio ultrassônico para o cálculo do módulo de elasticidade. As propriedades térmicas foram investigadas pelo estudo do comportamento do coeficiente de expansão térmica linear (CTE) em atmosfera de argônio e também pela análise termogravimétrica (TG) para monitorar a variação de massa na mesma condições temperatura e taxa de aquecimento da dilatometria. As amostras foram caraterizadas, ainda, por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV - FEG). Os resultados de resistência à compressão demonstraram leve redução de valores com adição de poliuretana. Após 14 dias de cura, a resistência à compressão foi 24,7 MPa, 22,3 MPa e 20,0 MPa, para as formulações PU1, PU2 e PU3 respectivamente. A resistência à tração foi 4,5 MPa, 4,0 MPa e 2,8 MPa, respectivamente. A pasta padrão, sem PU, teve resistência à compressão de 28,4 MPa e à tração de 4,8 MPa.  Após 28 dias, a PU2 obteve maior resistência à compressão de 27,8 MPa e à tração de 4,82 MPa, enquanto a amostra padrão com 29,88 MPa e 5,03MPa. Com 90 dias de cura o padão de comportamento das composições foi similar aos com 14 e 28 dias. A amostra PU2 também demonstrou, após 28 dias de cura, bom comportamento elástico, evidenciado pelos valores do módulo de elasticidade e do coeficiente de Poisson, 16,5 GPa e 0,22 (a pasta de referência obteve 17,6 GPa de módulo elástico e Poisson de 0,20). Após 28 e 90 dias, as amostras apresentaram elevados picos de xonotlite, fase que confere maior estabilidade ao cimento de acordo com dados da literatura. A presença de poliuretana também afetou o coeficiente de expansão térmica dos materiais no ensaio de dilatometria, uma vez que sua presença diminui a cinética de hidratação das amostras. À medida que a concentração de poliuretana na amostra aumentava (amostra PU1 para PU3), a característica de comportamento de expansão do polímero exigia tempos de cura mais longos para se tornar evidente. Dessa forma, os resultados mostram que as propriedades termomecânicas das formulações aditivadas com PU foram satisfatórios comparados com a pasta padrão, principalmente com 28 e 90 dias de cura, apresentando melhor estabilidade na caracterização cristalográfica e morfológica, no estudo da resistência à compressão e à tração, no comportamento plástico (elástico) e dilatométrico,  pois diminuiram a incompatibilidade térmica entre a bainha de cimento e o revestimento de aço. Além disso, reduz o comportamento frágil do cimento, contribuindo de maneira geral para o comportamento termomecânico do material da bainha submetido a altas temperaturas e gradientes.


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  • In order to adapt Portland cement to well at high temperature conditions and thermal gradients, the application of additives of polymeric nature can be a way to improve their thermomechanical behavior. The objective of this work is to evaluate the effect of the addition of different concentrations of polyurethane (PU) on the thermo-mechanical properties of cement pastes submitted to temperatures of up to 300 ° C and 3 kpsi pressure. Formulations added were prepared with 1, 2 and 3 gpc of polyurethane, respectively named PU1, PU2 and PU3. A standard paste (without PU) was also prepared. The slides were cured for 14 days (38 ° C thermal bath for 11 days plus 3 days in the curing chamber at 300 ° C), 28 days (38 ° C thermal bath for 11 days plus 3 days in the 300 °C) and 90 days (38 °C thermal bath for 11 days plus 3 days in the curing chamber at 300 °C). These conditions are characteristic of pastes subjected to high temperatures in steam injection operations. The mechanical properties of the cured pastes were analyzed by compressive strength using strain gauges, diametrical compression tensile strength, resonance frequency for the calculation of the Poisson's coefficient and ultrasonic test for the calculation of the modulus of elasticity. The thermal properties were investigated by the study of the behavior of the coefficient of linear thermal expansion (CTE) in argon atmosphere and also by the thermogravimetric (TG) analysis to monitor the mass variation under the same conditions temperature and heating rate of the dilatometry. The samples were also characterized by X - ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (SEM - FEG). The results of compressive strength showed a slight reduction of values with addition of polyurethane. After 14 days of curing, the compressive strength was 24.7 MPa, 22.3 MPa and 20.0 MPa, for the formulations PU1, PU2 and PU3 respectively. The tensile strength was 4.5 MPa, 4.0 MPa and 2.8 MPa, respectively. The standard slurry, without PU, had compressive strength of 28.4 MPa and tensile strength of 4.8 MPa. After 28 days, PU2 obtained higher compressive strength of 27.8 MPa and tensile strength of 4.82 MPa, while the standard sample had 29.88 MPa and 5.03 MPa. At 90 days of cure, the behavior pattern of the compositions was similar to those at 14 and 28 days. The PU2 sample also showed good elastic behavior after 28 days of curing, evidenced by the modulus of elasticity and the Poisson's coefficient, 16.5 GPa and 0.22 (reference paste obtained 17.6 GPa of elastic modulus and Poisson ratio of 0.20). After 28 and 90 days, the samples had high peaks of xonotlite, which gives higher stability to the cement according to literature data. The presence of polyurethane also affected the coefficient of thermal expansion of the materials in the dilatometry test, since its presence decreases the hydration kinetics of the samples. As the concentration of polyurethane in the sample increased (sample PU1 to PU3), the expansion behavior characteristic of the polymer required longer cure times to become apparent. Thus, the results show that the thermomechanical properties of PU formulations were satisfactory compared to the standard paste, mainly with 28 and 90 days of curing, presenting better stability in the crystallographic and morphological characterization, in the study of the compressive and tensile strength , in the plastic (elastic) and dilatometric behavior, as they diminished the thermal incompatibility between the cement sheath and the steel sheath. In addition, it reduces the brittle behavior of the cement, contributing in general to the thermomechanical behavior of the sheath material subjected to high temperatures and gradients

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  • CARLA SIMONE DE LIMA TEIXEIRA ASSUNCAO
  • USO DE GRÁFICOS DE CONTROLE PARA O MONITORAMENTO CONTÍNUO DA RAZÃO ÁGUA-ÓLEO EM CAMPOS DA BACIA POTIGUAR

  • Orientador : MARCELA MARQUES VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELA MARQUES VIEIRA
  • CLAUDIA APARECIDA CAVALHEIRO FRANCISCO
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • LINDA LEE HO
  • LUCIANA SILVA DE SOUSA
  • Data: 21/08/2018

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  • Atualmente, o petróleo é a fonte de energia mais utilizada no mundo, porém, o maior resíduo decorrente da produção é a chamada água produzida (AP). Esta água não possui valor comercial e necessita de tratamento para ser destinada ou para descarte ou para reinjeção, durante os métodos de recuperação. Desta forma, a gestão da água produzida se torna onerosa e, por isso, necessita de ferramentas que a apoiem. Além disso, a proporção dos níveis de produção de água em relação aos níveis de produção de óleo é uma variável que subsidia a análise da viabilidade econômica do campo. Neste sentido, o presente trabalho propõe uma metodologia para monitoramento contínuo da razão água-óleo baseado em gráficos de controle. Ocorre que os dados de razão água-óleo são autocorrelacionados, o que gera a necessidade do ajuste de um modelo que minimize esta correlação para a aplicação destes gráficos. Desta forma, os dados foram ajustados segundo modelos ARIMA e os gráficos de controle foram elaborados com base nos resíduos resultantes. Os gráficos de controle estudados foram o gráfico de Shewhart e o CUSUM. Após esta aplicação, foi realizada uma simulação a fim de avaliar o desempenho de cada um dos gráficos para determinar o melhor método de monitoração.


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  • Currently, oil is the energy source most used in the world, however, the greatest application is produced by produced water (PA). This water doesn´t have a commercial price and treatment is necessary for disposable or for reinraft, during the recovery methods. In this way, the water produced management is costly and, therefore, it needs tools that support it. In addition, the water production levels proportion in relation to oil production levels is a variable that supports the field economic viability analysis. So, the present work proposes a methodology 
    for continuous monitoring of the water-oil ratio based on control charts. However, the water-oil ratio data are autocorrelated, which generates needs to fit a model that minimizes this correlation for the application of these charts. In this way, the data were adjusted according to ARIMA models and the control charts were elaborated based on the resulting residues. The control graphs studied were Shewhart's charts and CUSUM. After this application, a simulation was performed to evaluate the performance of each of the graphs to determine the best monitoring method. 

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  • YASMINE ISIS FERNANDES DO NASCIMENTO
  • ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE SISTEMAS MICROEMULSIONADOS NA REMOÇÃO DE CONTAMINANTES DE ÁGUA PRODUZIDA

  • Orientador : TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO AVELINO DANTAS NETO
  • MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA
  • MONICA RODRIGUES DE OLIVEIRA
  • RICARDO HENRIQUE DE LIMA LEITE
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 27/08/2018

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  • Água Produzida é um subproduto do processo de extração do petróleo e suas características variam de acordo com o poço produtor, apresentando vários contaminantes cuja remoção tem processo de tratamento bastante complexo. Assim, essa água tem sido alvo de atenção por não poder ser descartada sem tratamento adequado. Este trabalho teve como objetivo estudar o comportamento e a utilização de sistemas microemulsionados na remoção de contaminantes da água produzida, bem como a aplicação da água tratada na germinação do girassol. Foi realizado um estudo dos diagramas pseudoternários, contendo em suas composições: água produzida dopada (APD) como fase aquosa (FA), hexano e querosene como fase orgânica (FO) e razão cotensoativo/tensoativo (C/T = 1 e 4). Utilizou-se seis tipos de tensoativos: Renex®; Alkonat®; OCS (óleo de coco saponificado); SDS (Dodecil sulfato de sódio); CTAB (brometo de hexadeciltrimetilamônio) e Ultramina®; e, como cotensoativo, o n-butanol. Após o desenvolvimento dos diagramas e escolha do melhor sistema, foi realizado o processo de extração dos contaminantes contidos na APD, escolhendo-se três pontos localizados na região de Winsor II, em uma área rica em água e pouca quantidade de tensoativo. As composições foram denominadas ponto máximo (30% C/T, 10% FO, 60% FA); ponto médio (17,5% C/T, 7,5% FO, 75% FA); e ponto mínimo (5% C/T, 5% FO, 90% FA). Para a determinação das concentrações dos contaminantes (metais, ânions e hidrocarbonetos poliaromáticos – HPAs), foram utilizados diferentes métodos de análises, entre eles o ICP (Espectrometria de emissão óptica com plasma), a cromatografia líquida de alta eficiência com detector de fluorescência (HPLC-FLD) e Espectrometria de Fluorescência de Raios-X. O sistema que obteve melhor eficiência de remoção foi o sistema contendo o OCS como tensoativo, razão C/T = 4 e hexano como fase oleosa. Os melhores resultados de remoção de contaminantes foram no ponto médio de composição (17,5% C/T, 7,5% FO, 75% FA). Por fim, a água tratada com esse sistema foi aplicada na germinação do girassol, obtendo-se resultados satisfatórios nas composições diluídas. Esse estudo mostrou que a utilização de sistemas microemulsionados pode ser uma alternativa no correto gerenciamento deste tipo de resíduo da indústria petrolífera; além do tratamento eficiente, essa água tratada pode ser uma alternativa no processo de reuso na irrigação.


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  • Produced water is a byproduct of oil extraction process and its composition vary according to the well, producing several contaminants that require a very complex treatment process. Thus, this water has been the object of study it can’t be disposed without the proper treatment. This work aimed to evaluate the since and use of microemulsion systems on the removal of produced water contaminants, as well as the application of the sunflower germination. A study of pseudternary diagrams, containing in the waters compositions: produced water enriched with metals (PWD) as aqueous phase (AP), hexane and kerosene as organic phase (OP), ratio co-surfactant/surfactant (C/S = 1 and 4), using six types of surfactants: Renex, Alkonat, coconut oil saponified (SCO), sodium dodecyl sulfate (SDS), cetiltrimethylammonium bromide (CTAB) and ultramina; and as co-surfactant n-butanol. After the diagrams development and choice of the best system, the process of extraction of contaminants that was contained in the PWD, was performed choosing three points located in the Winsor II region, in an area rich in water and contains a low amount of surfactant, the compositions were denominated as maximum point (30% C/S, 10% OP, 60% AP); medium point (17.5% C/S), 7.5% OP, 75% AP); minimum point (5% C/S), 5% OP, 90% AP). For the determination of the contaminants concentration (metals, anions and PAHs) different analysis methods were used, including ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry), HPLC-FLD (High Performance Liquid Chromatography with Fluorescent Detector) and X-Ray Fluorescent. The system that obtained the higher removal efficiency was the one containing SCO as surfactant, C/S ratio = 4 and hexane as oily phase. The best result of contaminants removal was associated with the medium point which composition was (17.5% C/S, 7.5% OP, 75% AP). Finaly, the water with this system was used on sunflower cultivation, getting satisfactory results on the treated diluted compositions. Therefore this study has shown that the use of microemulsion systems may be an alternative for the correct management wastewater generated by the petroleum industry, besides the efficient treatment, this water can be an used as alternative approach for the reuse in the irrigation process.

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  • ELLEN KADJA LIMA DE MORAIS
  • CO-PIRÓLISE CATALÍTICA DE RESÍDUOS PLÁSTICOS E BIOMASSA DE EUCALIPTO PARA OBTENÇÃO DE COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMANDA DUARTE GONDIM
  • ANA CATARINA FERNANDES CORIOLANO
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • RENATA MARTINS BRAGA
  • VINÍCIUS PATRÍCIO DA SILVA CALDEIRA
  • Data: 23/11/2018

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  • A investigação por fontes energéticas sustentáveis tem incentivado processos de conversões alternativas. Baseado nesse contexto, o presente trabalho relata a co-pirólise da mistura de biomassa lignocelulósica (lascas de madeira de eucalipto) e de Polietileno de baixa densidade (PEBD) usando zeólita Beta como catalisador. As amostras de Beta empregadas apresentam diferentes proporções de Si/Al (18 e 80) e são formadas por agregados de nanocristais, o que lhes confere significativa área de mesoporos/superfície externa e, portanto, com acessibilidade apropriada para a conversão de moléculas volumosas. As reações foram realizadas em um sistema de duas etapas (térmica/catalítica), operando a 550 e 500 °C, respectivamente. Todas as frações produzidas (carvão, coque, bio-óleo e gases) foram quantificadas e caracterizadas por meio de técnicas analíticas padronizadas - para os produtos sólidos (carvão e coque) foram utilizados Termogravimetria e Análise Elementar (CHNS-O) - enquanto o produto líquido (bio-óleo) foi analisado por Karl Fischer, CHNS-O e Cromatografia Gasosa/Espectro de Massa e, por fim, o produto gasoso monitorado pelo Micro Cromatógrafo Gasoso. A evolução da distribuição do produto com a variação da relação catalisador/mistura de biomassa e polietileno (C/M) foi investigada. Um máximo no rendimento da fração orgânica (bio-óleo) foi observado para ambas as amostras nas relações C/M intermediárias, isto é, com 1,6 e 2,0g de catalisador, devido à conversão da cera, consistindo principalmente de hidrocarbonetos lineares produzidos por craqueamento de PEBD, sobre os sítios ácido da zeólita. O rendimento correspondente a esse máximo foi maior para a amostra Beta com maior acidez (Si/Al=18). O craqueamento da fração de cera foi acompanhado por uma redução significativa do teor de oxigênio do bio-óleo, que melhorou notavelmente suas propriedades de combustível, indicando que efeitos sinérgicos positivos ocorrem durante a co-pirólise da mistura de biomassa lignocelulósica e dos plásticos poliolefínicos. Por fim, observou-se que para as altas relações C/M, referente a 3,0g de catalisador, os principais componentes da fração de bio-óleo constituíram os hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, provenientes do craqueamento da cera, oligomerização / ciclização / aromatização de olefinas leves e condensação de Diels-Alder entre furanos e olefinas leves. Esses resultados comprovaram o potencial uso da co-pirólise empregando a zeólita Beta que catalisa de forma eficiente a conversão da mistura (biomassa/polietileno) em hidrocarbonetos de baixo peso molecular, atingindo um grau elevado de desoxigenação.


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  • Research on sustainable energy sources has encouraged alternative conversion processes. Based on this context, the present work reports the co-pyrolysis of the mixture of lignocellulosic biomass (eucalyptus wood chips) and low density polyethylene (LDPE) using Beta zeolite as a catalyst. The Beta samples employed have different Si / Al ratios (18 and 80) and are formed by aggregates of nanocrystals, which gives them significant mesopore / outer surface area and, therefore, with appropriate accessibility for the conversion of voluminous molecules. The reactions were performed in a two-stage system (thermal / catalytic), operating at 550 and 500 ° C, respectively. All the fractions produced (coal, coke, bio-oil and gases) were quantified and characterized by standardized analytical techniques - for the solid products (coal and coke) thermogravimetry and elemental analysis (CHNS-O) were used - while the product (bio-oil) was analyzed by Karl Fischer, CHNS-O and Gas Chromatography / Mass Spectrum and, finally, the gaseous product monitored by the Gas Chromatograph. The evolution of the product distribution with the variation of the ratio catalyst / blend of biomass and polyethylene (C / M) was investigated. A maximum organic fraction yield (bio-oil) was observed for both samples at the intermediate C / M ratios, ie with 1.6 and 2.0 g of catalyst, due to the conversion of the wax, consisting mainly of linear hydrocarbons produced by cracking of LDPE, on the acid sites of the zeolite. The yield corresponding to this maximum was higher for the Beta sample with higher acidity (Si / Al = 18). The cracking of the wax fraction was accompanied by a significant reduction in the oxygen content of the bio-oil, which markedly improved its fuel properties, indicating that positive synergistic effects occur during the co-pyrolysis of the mixture of lignocellulosic biomass and polyolefin plastics. Finally, it was observed that for the high C / M ratios, relative to 3.0 g of catalyst, the main components of the bio-oil fraction were aliphatic and aromatic hydrocarbons from wax cracking, oligomerization / cyclization / aromatization of light olefins and Diels-Alder condensation between furans and light olefins. These results confirm the potential use of co-pyrolysis by using zeolite Beta that efficiently catalyzes the conversion of the blend (biomass / polyethylene) to low molecular weight hydrocarbons, reaching a high degree of deoxygenation.

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  • TAYLLANDYA SUELLY PRAXEDES
  • Estudo da injeção de solvente frio no processo de drenagem gravitacional assistida com vapor e solvente (ES-SAGD) em reservatórios do nordeste brasileiro

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • ANA CATARINA DA ROCHA MEDEIROS
  • ELTHON JOHN RODRIGUES DE MEDEIROS
  • Data: 11/12/2018

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  • É grande o número de reservatórios de óleo pesado ou betume existentes no mundo. Este óleo possui alta viscosidade e assim difícil mobilidade dentro do reservatório. No Brasil, destaca-se o estado do Rio Grande do Norte, que possui uma longa produção de óleo pesado por meio de poços onshore. Através do aquecimento, os métodos térmicos reduzem a viscosidade deste óleo, facilitando sua extração. Dentre os métodos térmicos, a drenagem gravitacional assistida com vapor e solvente (ES-SAGD) é uma alternativa promissora para a recuperação de óleo pesado. O ES-SAGD combina as vantagens do método térmico com o miscível, e tem sido testado com sucesso especialmente no Canadá, onde existem muitos reservatórios de betume e óleo pesado. Este processo utiliza dois poços horizontais paralelos, onde o superior injeta vapor e solvente e o inferior produz o óleo. O ES-SAGD ainda não foi aplicado no Brasil, onde há reservatórios de óleo pesado, especialmente no Nordeste brasileiro. Motivado por este contexto, esta pesquisa objetivou estudar a aplicação do processo ES-SAGD em um reservatório semissintético, com características semelhantes às encontradas no Nordeste brasileiro, mais especificamente analisar a influência do esquema de injeção de solvente no ES-SAGD. Os modelos estudados consideraram as perdas de carga e calor no poço injetor e as simulações numéricas foram realizadas através do simulador térmico STARS da CMG (Computer Modelling Group). Foram realizadas análises de alguns parâmetros operacionais, tais como: vazão de injeção de vapor, percentual de solvente injetado e distância vertical entre os poços, de forma a verificar a influência destes sobre o ES-SAGD em ambas as configurações: solvente injetado na temperatura do vapor (inj_q) ou na temperatura do reservatório (inj_f). Também foi realizada uma análise de VPL (Valor Presente Líquido), a partir da qual se investigou a sensibilidade dos parâmetros econômicos. Para os casos estudados foi verificado que, o processo ES-SAGD com injeção de vapor em conjunto com solvente frio se mostrou viável e recomendado tanto do ponto de vista técnico e econômico, quanto do ponto de vista de segurança do processo, visto que, suprime a etapa de aquecimento do solvente, eliminado assim riscos iminentes de explosões e acidentes advindos da elevação da temperatura do solvente.


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  • The number of heavy oil or bitumen reservoirs in the world is large. This oil has high viscosity and thus difficult mobility within the reservoir. In Brazil, the state of Rio Grande do Norte stands out, which has a long production of heavy oil through onshore wells. Through heating, the thermal methods reduce the viscosity of this oil, facilitating its extraction. Among the thermal methods, assisted gravitational drainage with steam and solvent (ES-SAGD) is a promising alternative for the recovery of heavy oil. ES-SAGD combines the advantages of the thermal method with the miscible, and has been successfully tested especially in Canada, where there are many reservoirs of bitumen and heavy oil. This process uses two parallel horizontal wells, where the upper one injects steam and solvent and the lower one produces the oil. The ES-SAGD has not yet been applied in Brazil, where there are heavy oil reservoirs, especially in the Brazilian Northeast. Based on this context, this research aimed to study the application of the ES-SAGD process in a semisynthetic reservoir, with characteristics similar to those found in the Brazilian Northeast, specifically to analyze the influence of the solvent injection scheme on ES-SAGD. The models studied considered the load and heat losses in the injector well and the numerical simulations were carried out through the CMG (Computer Modeling Group) STARS thermal simulator. Some operational parameters were analyzed, such as: steam injection rate, percentage of solvent injected and vertical distance between the wells, in order to verify the influence of these on the ES-SAGD in both configurations: solvent injected in the temperature of the vapor (inj_q) or in the temperature of the reservoir (inj_f). An analysis of NPV (Net Present Value) was also performed, from which the sensitivity of economic parameters was investigated. For the cases studied it was found that the ES-SAGD process with steam injection in conjunction with cold solvent proved to be feasible and recommended both from a technical and economical point of view and from the point of view of safety of the process, since it suppresses the heating step of the solvent, thus eliminating imminent risks of explosions and accidents arising from the rise in solvent temperature.

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  • LUANNA CARLA MATIAS PAIVA
  • AVALIAÇÃO DE PASTAS DE CIMENTO REFORÇADAS COM FIBRAS DE BASALTO MOÍDAS PARA APLICAÇÃO EM POÇOS DE PETRÓLEO

  • Orientador : ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • ERICA NATASCHE DE MEDEIROS GURGEL PINTO
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • KLEBER CAVALCANTI CABRAL
  • ZODINIO LAURISA MONTEIRO SAMPAIO
  • Data: 21/12/2018

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  • A dispersão de fibras curtas em pasta de cimento para poços de petróleo podem melhorar a resistência à compressão e a energia à fratura de materiais cimentantes endurecidos. Um estudo foi realizado para investigar o efeito da adição de fibras de basalto moídas às pastas de cimento Portland. Inicialmente, foram preparadas composições de pastas com e sem adições de sílica flour (40% BWOC) e fibras de basalto moídas (5% BWOC), curadas por período de 7 dias sob diferentes temperaturas estáticas de fundo de poço (BHST): 80° C (176 °F) e 300° C (572 °F). Posteriormente, foram preparadas composições de pastas com adições de sílica flour (30%, 35% e 40% BWOC) e fibras de basalto moídas (5% BWOC), além de composições com mistura de sílicas (30% de sílica flour e 15% metacaulim) e um maior teor de fibras moídas (10% BWOC), todas curadas por 7 dia sob temperatura de 80 °C. As propriedades mecânicas e a microestrutura das pastas endurecidas foram avaliadas por ensaios de resistência à compressão, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a moagem das fibras de basalto foi um método eficiente em termos de custo para ajustar o tamanho do material, promovendo uma mistura adequada para preparação das pastas de cimento. A rugosidade da fibra obtida após moagem pode ser responsável por uma maior aderência fibra-matriz. A adição combinada de sílica flour e fibras de basalto moídas melhorou a energia à fratura das amostras curadas a 80 °C, portanto, abaixo da temperatura de retrogressão de resistência. O efeito do teor de sílica flour (30%, 35% e 40% BWOC) combinadas às fibras moídas (5% BWOC) resultou em melhor aumento de energia à fratura de ~ 36 J a 45 J para adição com 30% de sílica. No entanto, o efeito do teor de fibras de basalto moídas (0%, 5% e 10% BWOC) combinadas à sílica flour (30% BWOC) resultou em aumentos de energia à fratura de ~ 36 J – 45 J – 52 J, à medida que o teor de fibras adicionados foi elevado. A cura a 300 ºC resultou em significativo consumo de fibras por reações pozolânicas, as quais não foram evitadas pela adição de sílica flour. Portanto, as fibras de basalto moídas podem ser uma solução econômica e sustentável, a fim de melhorar as propriedades mecânicas das pastas de cimento para poços de petróleo em condições de temperatura abaixo da retrogressão de resistência mecânica.


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  • The dispersion of short fibers to oil well Portland slurries may improve the compressive strength and fracture energy of the hardened cementing material. A study was carried out to investigate the effect of the addition of ball-milled basalt fibers to Portland slurries. Initially, samples were prepared with and without silica flour (40% BWOC) and milled basalt fibers (5% BWOC) in the composition, and cured for 7 days under different Bottom Hole Static Temperatures (BHST): 80 °C (176 °F) and 300 °C (572 °F). Subsequently, samples were prepared with silica flour (30%, 35% and 40% BWOC) and milled basalt fibers (5% BWOC), in addition to silica blend (30% silica flour and 15% metacaulim) and a higher content of milled basalt fibers (10% BWOC) in the composition, and cured for 7 days under 80 °C.The mechanical properties and the microstructure of the hardened pastes were evaluated by compressive strength tests, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results showed that milling basalt fibers was a cost efficient method to adjust the length of the basalt wool fibers assuring slurry mixing and, therefore, adequate pumpability. The roughness of the fiber obtained after milling may be responsible for a higher fiber-matrix adhesion. The combined addition of silica flour and basalt fibers improved the fracture energy of samples cured at 80 °C, therefore below the strength retrogression temperature. The effect of the silica flour content (30%, 35% and 40% BWOC) combined with milled basalt fibers (5% BWOC) resulted in a better fracture energy increase of ~36 J to 45 J for addition with 30% silica. However, The effect of the milled basalt fibers content (0%, 5% and 10% BWOC) combined with silica flour (30% BWOC) resulted in fracture energy increases of ~ 36 J - 45 J - 52 J, to the measure that fiber content added was increased. Curing at 300 ºC resulted in significant fiber consumption by pozzolanic reactions that could not be prevented by the addition of silica flour. Therefore, ball-milled basalt fibers can be a cost-efficient and environmental-friendly solution to improve the mechanical properties of oil well cement slurries used below the retrogression temperature.

2017
Dissertações
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  • TATIANE DE GOIS SANTOS
  • ESTUDO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MODELAGENS PARA O CÁLCULO DO AUMENTO DE PRESSÃO ANULAR (APB) EM POÇOS

  • Orientador : TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTHONY ANDREY RAMALHO DINIZ
  • FLAVIO MEDEIROS JUNIOR
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 07/04/2017

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  • O aumento de pressão anular (APB – Annular Pressure Buildup) é um fenômeno térmico que ocorre em poços de petróleo que sofrem variações de temperatura ao longo de sua vida útil,geralmente considerado nos fatores de segurança utilizados nos projetos das tubulações dos poços. O projeto das tubulações dos revestimentos devem levar em consideração as altas pressões resultantes deste efeito no anular, por aumentarem os riscos de falha por pressão interna ou por colapso do revestimento em pontos fracos, resultando em perda de produção ou, no pior caso, a perda do poço. Poços submarinos não são equipados com a opção de controlar a pressão anular e desviar os líquidos liberados a um volume controlado. Plataformas não tripuladas e poços em locais de difícil acesso enfrentam problemas semelhantes. Além disso, em poços HPHT (alta pressão e alta temperatura), as altas temperaturas em desenvolvimento no poço durante períodos prolongados de produção agravam o problema do aumento de pressão nos anulares devido à expansão térmica dos líquidos tenderem a aumentar em temperaturas mais elevadas. O presente trabalho apresenta três modelagens para o aumento de pressão em anulares de poços, para verificar se um modelo mais simplificado pode ser suficiente para um resultado aceitável. O primeiro modelo, mais simplificado, considera que a expansão térmica do fluido é governada pela razão entre a expansão térmica isobárica e a compressibilidade isotérmica; a formação de balão e balão reverso nos revestimento do anular pela variação de pressão e temperatura a que são submetido e, a completa rigidez dos revestimento nos trecho que estiverem cimentados. O segundo modelo segue as mesmas premissas do modelo anterior, a menos por consideram também a deformação do revestimento pelo coeficiente de Poisson por se tratar de colunas axialmente fixas. E o último modelo considera sistemas de múltiplos anulares selados como sistemas interativos, onde os anulares influenciam-se uns pelos outros, e tem como premissa que o aumento de pressão anular causado pelo aquecimento do fluido e o correspondente das tensões radial, tangencial e axial nas tubulações devem atingir o equilíbrio através de todo o poço. Os resultados dos primeiros modelos demonstraram que estes superestimam, e de forma mais pronunciada a temperaturas mais elevadas (e pressões) do que a temperaturas mais baixas. Enquanto que o terceiro modelo apresentou resultados com boa aproximação a um programa comercial para qualquer configuração de poço.


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  • The annular pressure building (APB) is a thermal phenomenon that happens when oil wells suffer temperature variations through their lifespan, and is generally observed among the safety factors used for the well projects. Casing projects have to take into consideration high pressures, resulting from this effect to the annular, for raising the risk of increasing internal pressure or collapsing the casing in weak points, resulting in production loss or even, in the worst case, the well loss. Offshore wells are not equipped with the option of controlling their annular pressure, from distance, and deviating liquids relieved in a controlled volume. Unmanned platforms and wells in difficult locations face similar problems. Besides that, HPHT (high-pressure and high temperature) wells face high temperatures during long production times, which worsen the problem of pressure rising in annular, because the thermal expansion of liquids tend to increase the temperature even more. From this context, this thesis presents three models of pressure raising within the annular, to verify if a more simplified model can present an acceptable result. The first model, the simplest, considers that the thermal expansion of the fluid is governed by the ratio between the isobaric thermal expansion and the isothermal compressibility; the formation of balloon and reverse balloon, within the casing, by the variation of pressure and temperature, and the complete rigidity of the casing, in the part where it is cemented. The second model follows the same premises of the previous model; however, it also considers the deformation of the casing by the Poisson coefficient, as they are axially fixed columns. The last model considers a system of multiple sealed annular spaces as interactive systems, where those spaces influence each other, interdependently, and have a premise that the raising in the annular pressure, caused by the fluid heating, and the correspondent from the radial, tangential and axial tensions, acting to the pipeline, reach the balance through the well. Results from the first models showed that they are overestimated, and more pronouncedly for the higher temperatures (and pressures) than for the lowest ones. On the other hand, the third model presented results with a good approach to the commercial program, used as reference, for any well configuration.

2
  • RENAN PIRES DE ARAÚJO
  • Modelagem da velocidade de um PIG instrumentado usando redes neurais artificiais

  • Orientador : ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • ANDRES ORTIZ SALAZAR
  • OSCAR GABRIEL FILHO
  • Data: 22/06/2017

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  • A passagem de um PIG é uma técnica bastante empregada na inspeção de dutos de longo comprimento e principalmente enterrados, valendo-se do diferencial de pressão sobre o mesmo para impulsioná-lo. Porém, durante a inspeção, um dos problemas que pode ocorrer é a parada do PIG por causa de incrustações severas ou defeitos de fabricação/instalação dos dutos, fazendo com que o instrumento pare e sua posterior liberação com altas velocidades devido ao acúmulo de pressão à montante. Este trabalho propõe o uso de redes neurais artificiais a fim de modelar a relação entre o diferencial de pressão sobre o PIG e sua velocidade durante o seu trajeto no interior do duto. Para tanto, foi empregado um sistema supervisório para a captura dos dados de pressão ao longo da tubulação de teste e um odômetro acoplado ao PIG para a dos dados de velocidade. Foram considerados dois modelos de redes neurais artificiais, no caso a rede MLP e a rede NARX, sendo esta última uma rede recursiva. Os resultados de treinamento e validação mostraram que os modelos por redes neurais artificiais foram eficientes para estimar a velocidade do PIG.


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  • The passage of a PIG is a technique quite used in inspection of big length and principally buried pipes using the pressure differential on it to impulse itself. But, during the inspection, one of the problems that may occur is the stop of the PIG because of severe incrustations or fabrication/installation defects of the pipes, doing the halt of the instrument and its posterior release with high velocities due to the accumulate of pressure at back part. This work purpose the use of neural networks in order to model the relation between the differential pressure on the PIG and its velocity during your path in the tube. Therefore, it was used a supervisory system to capture the pressure data along the test pipe and an odometer coupled to the PIG for the velocity data. It was considered two neural network models, in the case the MLP and NARX networks, the latter being a recurrent network.  The training and validation results showed that the models by neural networks were efficient to estimate the velocity of the PIG. 

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  • ALLAN MARTINS NEVES
  • ANÁLISES DA MOLHABILIDADE E DA ADSORÇÃO DE TENSOATIVOS EM ROCHA CALCÁRIA

  • Orientador : VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • JÉSSICA EMANUELA DE ARAÚJO FERNANDES
  • VANESSA CRISTINA SANTANNA
  • Data: 28/06/2017

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  • O cenário atual da indústria do petróleo envolve explorar e produzir reservas com desafios técnicos enormes. Desta forma, torna-se cada vez mais necessário o conhecimento dos mecanismos que impactam a produção do óleo. Um exemplo disso são as novas descobertas no mar brasileiro, com o pré-sal, composto por grandes acumulações de óleo leve, com alto valor comercial. Mas um fator determinante a ser considerado é o tipo de rocha reservatório predominante na formação de suas reservas, que são rochas carbonáticas, principalmente o calcário, que em sua maioria apresenta molhabilidade favorável ao óleo, fator que diminui a recuperação do petróleo. Assim, estudos vêm sendo desenvolvidos nesse tipo de rocha visando inverter sua molhabilidade e melhorar a produtividade. Uma maneira de melhorar as condições de molhabilidade do reservatório é através dos métodos químicos envolvendo tensoativos, que pela sua natureza anfifílica, têm a capacidade de se adsorver em interfaces e superfícies de acordo com sua afinidade, diminuindo a energia livre interfacial, podendo inverter a molhabilidade da rocha, facilitando o fluxo de óleo e assim, melhorando sua recuperação. O objetivo desse trabalho foi estudar como diferentes tipos de tensoativos se adsorvem na rocha calcária, e se eram capazes de alterar sua molhabilidade. Para isso, foi utilizado o método de banho finito para três tensoativos: OCS (aniônico), CTAB (catiônico) e ULTRANEX 110 (não iônico), variando-se parâmetros como a temperatura, a massa de adsorverte (calcário), tempo de contato e concentração de tensoativo. Também foram feitas análises de ângulo de contato para analisar a molhabilidade e de potencial zeta. O OCS foi o único tensoativo que apresentou adsorção significativa na rocha, possivelmente por apresentar íons opostamente carregados aos da rocha. O aumento da temperatura de 30°C para 50°C ocasionou decréscimo na capacidade de adsorção. O calcário in natura apresentou molhabilidade mista, com forte afinidade ao óleo, que após tratamento ocorreu diminuição da molhabilidade ao óleo, no entanto também diminuiu em relação à água. As medidas de potencial zeta mostraram que as atrações eletrostáticas desempenharam papel importante na adsorção, obtendo-se maior valor em módulo para o OCS.


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  • The current scenario of the oil industry involves exploring and producing reserves with big technical challenges, in this way, it becomes increasingly necessary to know the mechanisms that impact the oil production. An example of this is the new discoveries in the Brazilian sea, with the pre-salt, composed of large accumulations of high commercial value light oil. However, a determining factor to be considered is the type of reservoir rock predominant in the formation of its reserves. These rocks are composed almost of carbonates of calcium that form the carbonate rocks, mainly limestone, which in the majority of them are oil-wet, a factor that Decreases the recovery of oil. Thus, studies have been developed in this type of rock in order to reverse its wettability and improve productivity. One way of change the wettability of the reservoir is through the chemical methods involving surfactants, which by their amphiphilic nature have the ability to adsorb at interfaces and surfaces according to their affinity, reducing the free interfacial energy, which can reverse the wettability of the rock, facilitating the flow of oil and thus, improving its recovery. The objective of this work was to study how different types of surfactants adsorb in limestone, and if they were able to alter their wettability. For this, the finite bath method was used for three surfactants: OCS (anionic), CTAB (cationic) and ULTRANEX 110 (nonionic), varying parameters such as temperature, adsorption mass (limestone), contact time and concentration of surfactant. Contact angle analysis was also performed to analyze wettability and zeta potential. OCS was the only surfactant that presented significant adsorption in the rock, possibly due to the presence of electrically charged ions. The increase in temperature from 30 ° C to 50 ° C caused a decrease in the adsorption capacity. The limestone in natura presented mixed wettability, with strong affinity to the oil, after treatment the wettability decreased to oil, however it also decreased in relation to water. The measurements of zeta potential showed that the eletrostatic attractions played an important role in the adsorption, obtaining greater value in the module for the OCS.

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  • JOÃO MANUEL RÊGO SILVA
  • Desenvolvimento de zeólita Y nanocristalina e aplicação para degradação termocatalítica de borra oleosa de petróleo

  • Orientador : ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO SOUZA DE ARAUJO
  • VALTER JOSE FERNANDES JUNIOR
  • ANA CATARINA FERNANDES CORIOLANO
  • Data: 29/06/2017

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  • A borra oleosa (BO) de petróleo apresenta um agregado complexo de hidrocarbonetos, impurezas orgânicas, inorgânicas e água. Um dos principais problemas encontrados atualmente na indústria petrolifera é o gerenciamento (acondicionamento, armazenamento, transporte e destino) de resíduos. Os nanomateriais (catalisadores) mesoporosos e microporosos são considerados promissores em processos de refino de petróleo e como adsorventes para proteção ambiental. O foco deste trabalho foi estudar a BO de petróleo oriunda do processamento primário, com aplicação de degradação térmica e termocatalítica com nanomateriais, visando a produção de derivados de petróleo. O catalisador NaY foi sintetizado com uma razão molar de silício/alumínio de 50 (Si/Al = 1,5), usando silicato de sódio (Na2SiO3) como fonte de silício e aluminato de sódio (NaAlO2) como a fonte de alumínio e, posteriormente feito uma troca iônica para obtenção de sua forma ácida - HY. As amostras dos materiais nanoestruturados foram caracterizadas por analise termogravimétrica (TG/DTG), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR). A caracterização mostrou que os materiais sintetizados resultaram em um catalisador nano estruturado de acordo com a literatura existente. A degradação térmica e catalítica da borra oleosa de petróleo foi realizada nas faixas de temperatura de 100, 200, 300, 400 e 500 °C, variando com o tempo de 0 a 60 min para cada temperatura. As curvas obtidas através da degradação, mostram uma deterioração mais acelerada da borra oleosa quando existe a presença de catalisador no meio. Esses dados foram corroborados pela energia de ativação e foram estudados pelos parâmetros de Arrhenius, onde foi possível observar a energia de ativação para degradação térmica e termocatalítica da borra oleosa.


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  • The oily sludge presents a complete aggregate of hydrocarbons, organic and inorganic impurities, and water. One of the main bottlenecks currently found in oil industry it's the manegement (packaging, storage, transportation and destination) of waste. The nanomaterials (catalysts) mesoporous and microporous are considered promissing in oil refining processes and as absorvents to enviromental protection. The focus of this work was study de oily sludge from primary processing, with applications of thermal degradation and thermocatalytic with nanomaterials, aiming the production of oil derivates. The catalyst NaY was sintetized with a silica/aluminum molar ratio of 50 (Si/Al = 1,5), using sodium silicate (Na2SiO3) as source of silicon e sodium aluminate (NaAlO2), as the aluminum source and, posteriorly was done a ion exchange to obtain its acid form - HY. The samples of the nanostructured materials by thermogravimetric analysis (TG/DTG), X-ray diffraction (DRX), scanning electro micorscopy (SEM), absorption spectroscopy in the infrared region with Fourier transform (FT-IR). The characterizations showed that the synthesized materials resulted in a nanostructured catalyest according to the existent literature. The thermal and catalytic degradation of the oily sludge was performed in the temperature ranges of 100, 200, 300, 400 and 500 °C, varying with time of 0 to 60 min to each temperature. The curves obtained through degradation showed a faster deterioration of oily sludge when there a presence of catalyst on the midst. These datas were corroborated by the activation energy and were studied by Arrhenius parameter, where was possible to observe the activation energy to thermal and thermo-catalytic degradation of the oily sludge.

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  • LEONARDO ASFORA DE OLIVEIRA
  • ANÁLISE DA APLICAÇÃO DE EJETORES DE SUPERFÍCIE PARA O AUMENTO DE PRODUÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO

  • Orientador : ADRIANO DOS SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANO DOS SANTOS
  • LINDEMBERG DE JESUS NOGUEIRA DUARTE
  • RUTACIO DE OLIVEIRA COSTA
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • Data: 30/06/2017

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  • Quando o reservatório não possui energia suficiente para elevar os fluidos à superfície ou quando a vazão de surgência não é economicamente viável, faz-se necessário a instalação de métodos de elevação artificial. Nestes estão inclusos aqueles denominados de bombeados, que se valem da instalação de uma bomba de subsuperfície no fundo do poço. Devido ao princípio de funcionamento destas bombas, elas apresentam redução de performance quando succionam gás livre advindo do reservatório. Isso justifica a completação destes poços sem a utilização de packer e com separadores de gás na sucção das bombas, de forma a redirecionar parte do gás livre para o espaço anular. O gás separado é então transferido à linha de surgência através de uma válvula de retenção, que permite sua passagem sempre que a pressão de revestimento for maior do que a da linha. No entanto, em muitos casos a pressão de linha é alta, fazendo com que o gás seja aprisionado no anular, elevando a pressão de revestimento e reduzindo a submergência destas bombas. Nos casos mais críticos, quando o reservatório já encontra-se depletado, a pressão de revestimento compreende parcelas significativas da pressão de fluxo de fundo, de forma que o nível de líquido pode atingir a sucção das bombas, tornando a produção instável ou, muitas vezes, inviabilizando-a. Este trabalho, portanto, se propõe a estudar uma possível solução para este problema, advinda de uma colaboração entre Petrobras e UFRN: a instalação de ejetores na linha de surgência. Ejetores são equipamentos que se utilizam da energia de um fluido, denominado de fluido motriz, para aspirar ou succionar outro, denominado de secundário. Nesta aplicação, a própria produção do poço de petróleo seria utilizada para aspirar o gás do anular. Ao longo do texto, é desenvolvida uma modelagem matemática simplificada para fins de análise de performance e dimensionamento destes ejetores, onde foram utilizados os princípios da conservação de massa, momento e energia em cada seção do ejetor. Este modelo foi verificado e ajustado através da fluidodinâmica computacional utilizando o software CFX da empresa ANSYS, versão 16.0. Por fim, a influência de um ejetor na linha de surgência de um poço que opera por Bombeio Centrífugo Submerso é analisada através de análise nodal, onde foi possível demonstrar que sua instalação permite um aumento da vazão de produção do poço quando estes são equipados com variador de frequência, mantendo inalterada a submergência


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  • When the reservoir doesn’t have enough energy to raise the fluids to the surface or when its natural flow rate isn’t economically viable, artificial lift methods are required. Among these there are those that are called pumping methods, which rely on bottomhole pumps. Because of their working principle, the performance of these pumps decrease when free gas is ingested. Therefore, sometimes gas separators are installed upstream of the pump in order to redirect some of the gas to the annulus, and the completion is made without a packer. The annulus and the production line are connected via a check valve, allowing gas flow from the annulus to the production line whenever the casing pressure is higher than the wellhead pressure. However, in some cases the wellhead pressure is high enough, causing the gas to get trapped in the annulus, increasing casing pressure and therefore reducing pumps’ submergence. In the worst case scenario, when the reservoir is depleted, the casing pressure comprises significant part of the bottomhole pressure. When this is the case, the fluid level become very close to the suction ports, provoking flow instabilities or, in some cases, making it unfeasible. This dissertation intends to study one possible solution to this problem, which came about as part of a partnership between Petrobras and UFRN, which is the installation of an ejector in the production line. Ejectors are devices that utilizes the energy of a motive fluid in order to suck a secondary one. In this particularly application, the well’s own production is used to suck the separated gas from the annulus. Throughout the text, a simplified mathematical model is developed in order to conduct performance analysis and design by using the basic principles of conservation of mass, momentum and energy for control volumes. This model was verified with the aids of computational fluid dynamics, where the software CFX from ANSYS version 16.0 was utilized. Finally, ejector’s influence on an well equipped with an Electrical Submersible Pump is discussed utilizing nodal analysis, where it was shown that it’s possible to increase flow rate when a Variable Speed Drive (VSD) is available, maitaining the same submergence.

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  • ÁLVARO GUSTAVO PAULO GALVÃO
  •  Desenvolvimento de metodologia para determinação de enxofre em petróleo por Cromatografia de Íons.

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • EMILY CINTIA TOSSI DE ARAÚJO COSTA
  • JARDEL DANTAS DA CUNHA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 30/06/2017

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  • Enxofre é o terceiro elemento mais abundante no petróleo e é considerado um dos principais contaminantes presentes nessa matriz, podendo ocorrer nas formas de sulfetos, tiofenos, moléculas policíclicas contendo oxigênio e nitrogênio etc. Podem provocar corrosão, envenenamento de catalisadores automotivos e de processos do refino. Na queima dos combustíveis, quando presentes, dão origem aos óxidos SOX, que contribuem com a formação da chuva ácida, acidez do solo e problemas respiratórios na população. Logo, a determinação de enxofre é de primordial interesse tanto para a indústria petroquímica quanto na área da química analítica. Diante dessa conjuntura, é proposto neste trabalho o desenvolvimento de um procedimento de preparo de amostras de petróleo para determinação por Cromatografia de Íons (IC) do teor de enxofre como sulfato (SO4-2). Para tal, a decomposição por via úmida em sistema fechado assistida por radiação micro-ondas, auxiliada pela ação oxidativa de H2O2, foi o procedimento adotado, onde a temperatura e potência máxima de 230 °C e 1000 W, respectivamente, foram utilizadas no programa de aquecimento. Seis amostras de petróleo (°API entre 18,75-25,17) foram analisadas, sendo as concentrações médias de enxofre obtidas entre 377,50 e 3321,74 mg Kg-1, com DP entre ± 1,02 e ± 9,56. Para efeitos da avaliação dos resultados obtidos, realizou-se a determinação do teor de enxofre nas amostras em estudo utilizando a técnica UVF, fundamentada na norma oficial ASTM D 5453-12, onde correlações entre 85,43 e 106,43% foram alcançadas, evidenciando a eficiência do método proposto na conversão das espécies de enxofre contidas nas amostras a sulfato e sua determinação por IC. A eficiência do procedimento de decomposição adotado foi testada através do RCC% e do EOMD%, sendo alcançados teores entre 6,72 e 15,73% e 85,85 e 94,14%, respectivamente, demonstrando a eficiência do procedimento de decomposição utilizado.


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  • Sulfur is the third most abundant element in petroleum and is considered one of the main contaminants present in this matrix, and may occur in the forms of sulfides, thiophenes, polycyclic molecules containing oxygen and nitrogen etc. They can cause corrosion, poisoning of catalysts used in refining and in automobiles. In fuel combustion, when present, they give rise to SOX oxides, which contribute to the formation of acid rain, soil acidity and respiratory problems in the population. Therefore, the determination of sulfur is of primary interest for the petrochemical industry as well as for analytical chemistry. Considering this situation, it is proposed the development of a procedure for the preparation of petroleum samples for the determination of the sulfur content of sulfur (SO4-2) by Ion Chromatography (IC). For this, the wet decomposition assisted by microwave radiation, assisted by the oxidative action of H2O2, was the adopted procedure, where the maximum temperature and power of 230 °C and 1000 W, respectively, were used in the program of heating. Six petroleum samples (°API between 18.75-5.17) were analyzed, with the mean concentrations of sulfur being between 377.50 and 3321.74 mg Kg-1, with a standard deviation between ± 1,02 and ± 9,56. For the purposes of the evaluation of the obtained results, the sulfur content in the samples under study was evaluated using the UVF technique, based on the official standard ASTM D 5453-12, where correlations between 85.43 and 106.43% were reached, evidencing the efficiency of the Method proposed in the conversion of the sulfur species contained in the samples to sulfate and its determination by IC. The efficiency of the adopted decomposition procedure was tested using RCC% and EDMO%, with levels between 6.72 and 15.73% and 85.85 and 94.14% being respectively achieved, demonstrating the efficiency of the decomposition procedure used.

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  • YASMIN MARIA DA SILVA MENEZES
  • Remoção de HPA de Água Produzida Utilizando Sistema Microemulsionado

  • Orientador : DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DJALMA RIBEIRO DA SILVA
  • EMILY CINTIA TOSSI DE ARAÚJO COSTA
  • JARDEL DANTAS DA CUNHA
  • TEREZA NEUMA DE CASTRO DANTAS
  • Data: 30/06/2017

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  • A água produzida é o maior volume de líquido gerado durante a produção e processamento de petróleo e gás natural e, a sua composição pode conter vários compostos tóxicos naturais, dentre eles têm-se os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), cuja presença causa efeitos nocivos ao meio ambiente. O presente trabalho aborda um estudo sobre a remoção de 15 HPA em água produzida utilizando sistema microemulsionado. Para isso, foi desenvolvido um diagrama de fases pseudoternário constituído por água produzida enriquecida com HPA, como fase aquosa (FA), n-hexano como fase oleosa (FO) e n-butanol e CTAB como cotensoativo (C) e tensoativo (T), respectivamente, a uma razão C/T = 4. A partir da construção do diagrama foi escolhido um ponto com uma alta porcentagem de FA para testar o tratamento na região de interesse, Winsor II (WII). Esse ponto (90% FA, 5% FO e 5% C/T) foi avaliado de duas maneiras: utilizando como precursor da formação de microemulsão com a FA e a matéria ativa e avaliada a microemulsão formada nesse ponto e a extração em WII. A avaliação qualitativa, realizada por meio de espectroscopia de fluorescência, mostrou que houve tratamento da água para ambos os métodos, porém, a avaliação quantitativa, realizada por meio de cromatografia líquida de alta resolução com detector de fluorescência (HPLC-FLD), mostrou que a extração utilizando a microemulsão foi mais eficiente. Com isso, foi realizado um planejamento experimental simplex centróide para que o estudo da influência das fases fosse mensurado e, assim, fosse possível identificar o ponto ótimo de extração. As amostras foram analisadas por HPLC-FLD e seus resultados mostraram que cada HPA apresentou uma superfície de resposta diferente, porém todos apresentaram um máximo de extração no ponto de microemulsão com a composição 90% FA, 5% FO e 5% C/T. Esse resultado mostra que essa técnica é promissora para o tratamento da água produzida na remoção de HPA, constituindo-se em uma alternativa para o tratamento desse rejeito. 


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  • The produced water is the largest volume of liquid generated during production and processing of petroleum and natural gas and its composition can contain several toxic compounds, among them there are the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), whose presence causes harmful effects to the environment. This paper discusses a study on the removal of 15 PAH in produced water using microemulsions systems. For this, it was developed a pseudoternary phase diagram consisting of produced water enriched with PAH, as the aqueous phase (AP), n-hexane as oil phase (OP) and n-butanol and CTAB as cosurfactant (C) and surfactant (T), respectively, to a ratio C/T = 4. From the construction of the diagram, in the region of interest, Winsor II (WII), was chosen a spot with a high percentage of AP to test treatment. This spot (90% AP, 5% and 5% OP C/T) was evaluated in two ways: using a precursor of microemulsion formation with the AP and the active matter and microemulsion formed at that spot. The qualitative assessment, carried out by means of fluorescence spectroscopy, showed that there was water treatment for both methods, however, the quantitative assessment, carried out by means of high performance liquid chromatography with fluorescence detector (HPLC-FLD), showed that extraction using microemulsion was more efficient. Thereby, it was performed a simplex centroid experimental planning so that the study of the influence of the phases were measured, and thus it was possible to identify the great spot of extraction. The samples were analyzed by HPLC-FLD and its results showed that each PAH presented a different response surface, however all of them showed a maximum extraction at the microemulsion spot with 90% AP, 5% OP and 5% C/T composition. This result shows that this technique is promising for the produced water treatment in removing PAH, constituting an alternative to the treatment of this reject. 

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  • ARNÓBIO SILVA DE SOUZA
  • Estudo petrográfico e petrológico da Formação Tombador, Mesoproterozóico da Chapada Diamantina, Bahia

  • Orientador : MARCELA MARQUES VIEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTÔNIO JORGE CAMPOS MAGALHÃES
  • LAECIO CUNHA DE SOUZA
  • MARCELA MARQUES VIEIRA
  • NARENDRA KUMAR SRIVASTAVA
  • Data: 03/07/2017

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  • os depósitos siliciclásticos da Formação Tombador, unidade basal do Grupo Chapada diamantina, de idade mesoproterozóica, ocorrem numa faixa aproximadamente Norte-Sul ao longo da serra do Sincorá, porção central do Cráton São Francisco (CSF), Nordeste do Brasil. Esses depósitos são constituídos por uma espessa sequência de rochas siliciclásticas. Realizou-se um estudo petrográfico e petrológico de seções delgadas de rochas aflorantes da Fm. Tombador, juntamente com o auxílio de técnicas especiais como a Fluorescência de Raios - X (FRX), Difratometria de Raios - X (DRX), Espectroscopia de raios - x por Dispersão de Energia (EDS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Com base nas análises, verificou-se que essas rochas são constituídas predominantemente por meta-arenitos. Os seguintes eventos diagenéticos foram identificados: infiltração mecânica de argilas, compactação mecânica, compactação química, sobrecrescimento de quartzo, sobrecrescimento de turmalina, pseudomatriz, fraturamento de grãos, precipitação de óxido/hidróxidos de ferro, dissolução de grãos, caulinitização, ilitização e o mineral pirofilita que reflete os estágios de transição entre a diagênese e o anquimetamorfismo. Foram identificados através da fluorescência de raios - X em amostra total, os seguintes elementos químicos em ordem decrescente, Si, Al, K, Fe, Mg, Ti, Zr, Sr e Y. O elemento Silício (Si), com valores acima de 85%, aliado à alta quantidade de Quartzo (Q95F3FR2, segundo Folk, 1974), indicam a alta maturidade mineralógica dessas rochas. Através da técnica de DRX, foram identificados os seguintes grupos de argilominerais: Ilita, Caulinita, Esmectita, interestratificados de Ilita/Esmectita e o mineral Pirofilita. Constatou-se, através do índice de cristalinidade da ilita ou “índice de Kubler”, que essas rochas atingiram a anquizona, chegando a atingir a epizona. A ocorrência de determinados argilominerais está diretamente relacionado ao sistema deposicional, mostrando que o controle estratigráfico e a composição do arcabouço são diretamente responsáveis pela evolução diagenética dessas rochas. 


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  • os depósitos siliciclásticos da Formação Tombador, unidade basal do Grupo Chapada diamantina, de idade mesoproterozóica, ocorrem numa faixa aproximadamente Norte-Sul ao longo da serra do Sincorá, porção central do Cráton São Francisco (CSF), Nordeste do Brasil. Esses depósitos são constituídos por uma espessa sequência de rochas siliciclásticas. Realizou-se um estudo petrográfico e petrológico de seções delgadas de rochas aflorantes da Fm. Tombador, juntamente com o auxílio de técnicas especiais como a Fluorescência de Raios - X (FRX), Difratometria de Raios - X (DRX), Espectroscopia de raios - x por Dispersão de Energia (EDS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Com base nas análises, verificou-se que essas rochas são constituídas predominantemente por meta-arenitos. Os seguintes eventos diagenéticos foram identificados: infiltração mecânica de argilas, compactação mecânica, compactação química, sobrecrescimento de quartzo, sobrecrescimento de turmalina, pseudomatriz, fraturamento de grãos, precipitação de óxido/hidróxidos de ferro, dissolução de grãos, caulinitização, ilitização e o mineral pirofilita que reflete os estágios de transição entre a diagênese e o anquimetamorfismo. Foram identificados através da fluorescência de raios - X em amostra total, os seguintes elementos químicos em ordem decrescente, Si, Al, K, Fe, Mg, Ti, Zr, Sr e Y. O elemento Silício (Si), com valores acima de 85%, aliado à alta quantidade de Quartzo (Q95F3FR2, segundo Folk, 1974), indicam a alta maturidade mineralógica dessas rochas. Através da técnica de DRX, foram identificados os seguintes grupos de argilominerais: Ilita, Caulinita, Esmectita, interestratificados de Ilita/Esmectita e o mineral Pirofilita. Constatou-se, através do índice de cristalinidade da ilita ou “índice de Kubler”, que essas rochas atingiram a anquizona, chegando a atingir a epizona. A ocorrência de determinados argilominerais está diretamente relacionado ao sistema deposicional, mostrando que o controle estratigráfico e a composição do arcabouço são diretamente responsáveis pela evolução diagenética dessas rochas.

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  • GABRIEL BESSA DE FREITAS FUEZI OLIVA
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA ESTRATÉGIA DE CONTROLE PARA UMA UNIDADE DE BOMBEIO INTELIGENTE
  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • RUTACIO DE OLIVEIRA COSTA
  • Data: 05/07/2017

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  • O método de elevação artificial por Bombeio Mecânico (BM) é o mais utilizado nos poços de petróleo no Brasil e no mundo. Este método se destaca pela sua simplicidade, baixo custo em investimentos e manutenções, flexibilidade quanto à vazão de operação e possibilidade de operar com fluidos de diferentes composições e viscosidades. No entanto, as unidades de bombeio mecânico (UB’s), assim como todo equipamento mecânico, necessitam de manutenções periódicas sejam elas corretivas ou preventivas. Dentre as atividades operacionais mais comuns realizadas nas unidades de bombeio destacam-se o balanceamento e o ajuste do curso da haste polida. A realização dessas atividades requer a parada da produção do poço e é feita manualmente por uma equipe que é deslocada até o local onde se encontra a UB. Nesse contexto, a Petrobras em parceria com a UFRN e fornecedores desenvolveram uma unidade de bombeio mecânico, denominada Unidade de Bombeio Inteligente (UBI), capaz de realizar o balanceamento e o ajuste do curso da haste polida sem a necessidade de uma equipe se deslocar até a UB. Isto posto, beneficiando-se das vantagens da UBI, este trabalho se propõe a desenvolver uma estratégia para controlar automaticamente a Unidade de Bombeio Inteligente. O desenvolvimento dessa estratégia tem por objetivo garantir que o equipamento tanto opere em condições adequadas e dentro de seus limites de segurança (previamente definidos pelo operador), quanto otimize a produção do poço. Com o intuito de se obter a validação da estratégia de controle proposta para a UBI, foram realizados testes em laboratório utilizando poços virtuais. Esses testes demonstraram que a estratégia em desenvolvimento conseguiu apresentar desempenho satisfatório, isto é, controlar a UBI, mantê-la dentro dos limites pré-estabelecidos pelo operador e otimizar a vazão de produção.

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  • The Sucker-Rod Pump (SRP) system is the most used artificial lift method in oil wells in Brazil and in the world. This method stands out for its simplicity, low cost in investments and maintenance, can be operated in a large range of flowrates and possibility to operate with fluids of different compositions and viscosities. However, the Sucker-Rod Pumping Units, as well as all mechanical equipment, require periodic maintenance, whether corrective or preventive. Two important procedures commonly made at the SRP Units are the adjustment for counterbalancing the pumping unit and the adjustment of the polished rod stroke length. Performing these procedures require stopping the production of the well and are made manually by a team that is moved to the place where the pumping unit is located. In this context, Petrobras in partnership with UFRN and other companies developed a new type of pumping unit, called Smart Sucker-Rod Pump (SSRP), which is capable to counterbalancing the unit and adjust the polished rod stroke length without the need of a team to move to the field. Thus, benefiting from the advantages of the SSRP, this work proposes to develop a strategy to automatically control the Smart Sucker-Rod Pump. The development of this strategy aims to ensure that the equipment both operates under proper conditions and within its safety limits (previously set by the operator), as well as to optimize the well production. In order to validate the control strategy developed for the SSRP, laboratory simulations were performed using virtual wells. It was observed that the developing strategy reached the proposed goals for which it was developed, that is, keep the parameters of the SSRPwithin the limits set by the operator and optimize the production flowrate.

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  • MARCELO PENNINCK JUNIOR
  • Estudo paramétrico da histerese em reservatório de óleo leve

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA CATARINA DA ROCHA MEDEIROS
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 25/07/2017

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  • As grandes reservas de óleo leve encontradas em campos brasileiros também têm uma quantidade significativa de CO2 dissolvido. Este CO2 quando produzido pode ser tratado e liberado ou reutilizado como gás de injeção no processo de injeção alternada de água e gás WAG-CO2. Neste contexto este estudo busca utilizar a injeção WAG-CO2 imiscível em condições parecidas com as encontradas no campo Sergi-C da bacia de Buracica, alta pressão e baixa temperatura, para criação de um modelo de simulação de reservatório onde serão analisados os parâmetros ligados a histerese da permeabilidade relativa. Para isso foi modelado um óleo leve, semelhante ao encontrado neste campo, um reservatório homogêneo com características semelhantes ao reservatório de Buracica, produzindo através de uma malha 5-spot invertida em um projeto de 20 anos.  Dois modelos de histerese da permeabilidade relativa foram estudados, o modelo de Killough (1976) e o modelo de Larsen e Skauge (1998). Uma análise de cada parâmetro desses modelos mostrou que em alguns casos podem existir um fator de recuperação de 98% de óleo e em outros casos a histerese pode determinar um déficit na recuperação de óleo de mais de 20%.


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  • The massive reservoir of light oil found on Brazilian fields also has a significative amount of CO2 dissolved. This CO2 when produced can be treated and released or reused on the process of water alternating gas injection WAG. In this context, this study use WAG-CO2 immiscible injection in conditions similar to what can be found on Sergi-C field, high pressure and low temperatures, to create a model for reservoir simulation where will be analyzed parameters of relative permeability hysteresis. For this was modeled a light oil, similar to pre-salt, a homogeneous reservoir with similar characteristics to Buracica reservoir found on Bahia concave, producing from an inverted 5-spot mash with 20 years of project. Two models of relative permeability hysteresis were studied, Killough (1976) model and Larsen and Skauge (1998) model. An analyzes of each parameter of those models showed that in a few cases there can be oil recovery factor up to 98% while at others there can be a negative impact up to 20% of the model without hysteresis.

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  • JAQUELINE FERREIRA DE MELO
  • Oxidação eletroquímica para o Tratamento da Água Produzida Proveniente da Indústria Petroquímica da Região Nordeste do Brasil

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • LUZIA PATRICIA FERNANDES DE CARVALHO GALVAO
  • Data: 16/10/2017

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  • Diferentes metodologias são investigadas para a remoção dos poluentes presente na água produzida proveniente da exploração de petróleo, a fim de diminuir o impacto ambiental. Nos últimos anos uma atenção especial tem sido dada para as tecnologias eletroquímicas. Neste trabalho foi empregada a oxidação eletroquímica indireta em dois efluentes reais provenientes da indústria do petróleo situada no Estado do Rio Grande do Norte. Os experimentos foram realizado em sistemas em batelada e fluxo com os eletrodos de Óxido de Rutênio (Ti/Ru0.3Ti0.7O2), Platina suportada em Titânio (Ti/Pt) e Diamante Dopado com Boro (BDD – sigla em inglês) e como cátodo o Titânio (Ti), aplicando diferente densidades de corrente (15 mA cm-2 e 45 mA cm-2). Para análise da adequação do tratamento eletroquímico foi verificado o decaimento da demanda química de oxigênio (DQO), através de suas concentrações ao fim do tratamento. De acordo com os resultados obtidos para os sistemas em batelada, a remoção DQO foi aproximadamente 42% com consumo energético de 115 KWhm-3 e 52% com 86 KWhm-3 consumidos usando BDD e Ti/Pt respectivamente, nessas condições o ânodo de Ti/Ru0.3Ti0.7O2 mostrou a melhor eficiência de degradação com 85% de remoção da matéria orgânica e menor consumo energético 70 KWhm-3, o comportamento mais eficiente desse eletrodo foi correlacionado a evolução das espécies oxidativas cloradas (, , ) no ânodo durante o tratamento. Quando efluentes reais foram submetidos ao tratamento eletroquímico em célula de fluxo os melhores resultados foram obtidos com o ânodo de BDD já na menor densidade de corrente aplicada, com valores de mineralização próximos da totalidade e consumo energético de 66 KWhm-3. A toxicidade dos efluentes tratados foi estimada por meio do cultivo da Lactuca Sativa a fim de avaliar o possível reuso do efluente após tratamento, o qual se mostrou efetivo quando analisado o fator de germinação para o efluente tratado com ambos os ânodos em condições de fluxo com desenvolvimento do caule mais expressivo se comparado à amostra de referência para o ânodo de Ti/Ru0.3Ti0.7O2. Nos sistemas em batelada a carga orgânica e a produção de oxidantes ao final da desinfecção eletroquímica inibiram a germinação da Lactuca sativa, o qual foi atribuído aos oxidantes remanescentes no efluente tratado, evitando a germinação devido ao ataque dos oxidantes das paredes celulares das sementes de alface. Os resultados indicam a eficiência do método para remoção dos compostos orgânicos confirmando a aplicabilidade para os efluentes estudados.


  • Mostrar Abstract
  • Different methodologies are investigated for the removal of the pollutants present in the water produced from the oil exploration, in order to reduce the environmental impact. In recent years special attention has been paid to electrochemical technologies. In this work, the indirect electrochemical oxidation was used in two real effluents from the petroleum industry located in the State of Rio Grande do Norte. The experiments were carried out in batch and flow systems with the Ruthenium Oxide electrodes (Ti/ Ru0.3Ti0.7O2), Titanium (Ti/ Pt) and Boron Doped Diamond (BDD) and cathode titanium (Ti), applying different current densities (15 mA cm-2 and 45 mA cm-2). For the analysis of the adequacy of the electrochemical treatment, the chemical oxygen demand (COD) decay was verified through its concentrations at the end of the treatment. According to the results obtained for the batch systems, COD removal was approximately 42% with energy consumption of 115 KWhm-3 and 52% with 86 KWhm-3 consumed using BDD and Ti / Pt respectively, under these conditions the Ti anode /Ru0.3Ti0.7O2 showed the best degradation efficiency with 85% organic matter removal and lower energy consumption 70 KWhm-3, the most efficient behavior of this electrode was correlated with the evolution of the chlorinated oxidative species (ClO-2, ClO2, Cl2) at the anode during treatment. When real effluents were submitted to electrochemical treatment in the flow cell, the best results were obtained with the BDD anode at the lowest applied current density, with near-total mineralization values and energy consumption of 66 KWhm-3. The toxicity of the treated effluents was estimated by the cultivation of Lactuca Sativa to evaluate the possible reuse of the effluent after treatment, which was effective when the germination factor was analyzed for the effluent treated with both anodes under flow conditions with development of the stem more expressive if compared to the reference sample for the anode Ti / Ru0.3Ti0.7O2. In the batch systems the organic load and the production of oxidants at the end of the electrochemical disinfection inhibited the germination of Lactuca sativa, which was attributed to the remaining oxidants in the treated effluent, avoiding the germination due to the attack of the oxidants of the cell walls of lettuce seeds . The results indicate the efficiency of the method for removal of the organic compounds confirming the applicability to the studied effluents.

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  • JUAN DE MEDEIROS TRINDADE
  • Uma comparação da regularização de dados sísmicos 2D com MWNI e Matching Pursuit

  • Orientador : GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GERMAN GARABITO CALLAPINO
  • LIACIR DOS SANTOS LUCENA
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • Data: 08/11/2017

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  • No processamento de dados sísmicos, os dados são amostrados de forma irregular e muitas vezes com traços faltantes, em razão de restrições logísticas na distribuição dos geofones. Isso faz com que seja necessária uma regularização prévia desse dado, de modo a podermos dar prosseguimento as demais técnicas de processamento. Esses dados irregulares podem ser manipulados no domínio de Fourier e em seguida interpolados para malhas regulares por uma transformada inversa de Fourier, uma vez que uma estimativa correta dos coeficientes de Fourier reconstrói de forma eficiente o dado de entrada. Nesta dissertação serão apresentados os métodos de regularização sísmica MWNI (Minimum Weighted Norm Interpolation) e Matching Pursuit nos casos mais simples, considerando a interpolação em apenas uma dimensão espacial. Depois serão mostrados os resultados numéricos, obtidos pelas interpolações com uma e duas dimensões espaciais, de modo a validar os métodos; o resultado das reconstruções de uma seção sísmica (um tiro do dado do Marmousi) com ambos os métodos na regularização 2D (com uma dimensão espacial); e por fim, a regularização 3D (com duas dimensões espaciais) de um dado sísmico completo do Marmousi e de um dado sísmico terrestre real. Serão analisadas as vantagens da regularização sísmica 3D em relação a regularização 2D e em seguida será feita uma comparação entre os métodos. Os testes numéricos mostram que o MWNI é mais rápido que o Matching Pursuit, porém esse produz resultados ligeiramente melhores


  • Mostrar Abstract
  • In seismic data processing, the data are irregularly sampled and often with missing traces, due to logistic restrictions in the geophones distribution. Therefore a prior regularization of this data is necessary, so that we can continue the other processing techniques. These irregular data can be manipulated in the Fourier domain and then interpolated to regular grid by an inverse Fourier transform, since a correct estimate of Fourier coefficients efficiently reconstructs the input data. In this work will be presented the MWNI (Minimum Weighted Norm Interpolation) and Matching Pursuit seismic regularization methods in the simplest cases, considering the interpolation in only one spatial dimension. Then, the numerical results obtained by interpolations with one and two spatial dimensions will be shown. Then, the results of the reconstructions of a seismic section (one shot of the Marmousi data) with both methods in the 2D regularization (with one spatial dimension) will be shown, and finally, the 3D regularization (with two spatial dimensions) of a complete seismic data of the Marmousi and a real land seismic data. We will show the advantages of 3D seismic regularization in relation to 2D regularization, and then a comparison will be made between the methods. In the numerical tests it will be shown that MWNI is faster than Matching Pursuit, but the last one produces slightly better results.

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  • RAPHAEL ELIEDSON DA SILVA
  • Estudo do Efeito de um Modelo Aperfeiçoado de uma Bomba de Fundo Sobre a Simulação Global do Método de Elevação por Bombeio Mecânico


     


  • Orientador : ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE LAURINDO MAITELLI
  • BENNO WALDEMAR ASSMANN
  • CARLA WILZA SOUZA DE PAULA MAITELLI
  • RUTACIO DE OLIVEIRA COSTA
  • Data: 24/11/2017

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  • Este trabalho apresenta um modelo aperfeiçoado de funcionamento bomba de fundo usado como condição de contorno da Equação de Onda Amortecida proposta por Gibbs (1963). O modelo descrito prevê as principais condições operacionais de uma bomba, por exemplo, bomba completa ou parcialmente preenchida por líquido, bomba sujeita a interferência de gás e tubing não ancorado.A validação do novo modelo, como condição de contorno, foi feita pela comparação visual entre as cartas dinamométricas previstas e as cartas dinamométricas medidas (obtidas no Sistema Supervisório para Elevação Artificial - SISAL). Os dados de entrada para obtenção das cartas previstas foram coletados também no SISAL. Dados de um total de 18 poços verticais da Bacia Potiguarforam coletados. Os resultados do novo modelo, como condição de contorno, foram coerentes com as cartas medidas. As cartas de fundo previstas foram capazes de representar as principais condições operacionais de uma bomba. Já as cartas de superfície previstas tiveram boa aproximação em relação as medidas, mas carecem de inclusão de alguns outros fenômenos físicos para proporcionar a atenuação das vibrações de cargas.


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  • This work presents an improved model of operation of downhole pump used as a boundary condition of the Damped Wave Equationproposed by Gibbs (1963). The described model predicts the main operating conditions of a pump, for example, complete or partial pump fillage, gas interference and unanchored tubing. The validation of the new model, as a boundary condition, was made by the visual comparison between predicted dynamometer cards and measured dynamometer cards (obtained in the Supervisory System for Oil Wells – SISAL, in Portuguese). The input data for obtaining the predicted cards were also collected in SISAL. A total of 18 vertical wells from the Potiguar Basin was collected. The results of the new model, as a boundary condition, were coherent with the measured cards. The predicted downhole cards were able to represent the main operating conditions of a pump. The predicted surface cards had a good approximation in relation to the measures, but the model needs some other physical phenomena to provide the attenuation of the vibrations of loads.

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  • POLYANA MEDEIROS DE MENEZES
  • TRATAMENTO DE SOLO CONTAMINADO COM PETRÓLEO UTILIZANDO PROCESSOS ELETROQUÍMICOS

  • Orientador : CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO MARTINEZ HUITLE
  • DANYELLE MEDEIROS DE ARAUJO
  • ELISAMA VIEIRA DOS SANTOS
  • LUZIA PATRICIA FERNANDES DE CARVALHO GALVAO
  • Data: 15/12/2017

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  • A contaminação do solo por poluentes orgânicos perigosos vem ganhando atenção nos últimos anos. Dentro desse cenário, este trabalho vem estudar e avaliar a eficiência da aplicação de remediação eletrocinética (REC) em solos contaminados por petróleo. Associado ao método convencional de REC, introduziu-se eletrólitos oxidantes (Peróxido de hidrogênio e reagente Fenton) e também analisou-se a aplicação de tensoativo SDS para avaliar a solubilização do componente orgânico no meio aquoso e degradação in situ, a fim de alcançar alguma melhoria no processo de tratamento desse contaminante. Os efluentes gerados (eletrólitos contaminados com petróleo) também foram tratados pelo processo Fenton e Fenton Solar (SEF). Os resultados obtidos foram promissores, especialmente para o processo de descontaminação dos efluentes. A descontaminação do solo foi mais eficiente quando utilizamos o reagente fenton (99% perto do ânodo, seguido de 97% na zona intermediária e 94% próximo ao cátodo). Para o Exp-1 tivemos taxas de 78%, 88% e 93%. Para o exp-2, 92%, 88% e 90%. Os efluentes também alcançaram ótimas taxas de degradação para o Exp-1, com 96,7% e 95,7% , para o exp-2 com 88,7 % e  93,3%, de SEF e EF, respectivamente. No exp-3, obtivemos 62,22% no SEF. Interferências do Fe2+ no Exp-3 devem ser consideradas.


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  • Contamination of soil by dangerous organic pollutants has been gaining attention in recent years. Within this scenario, this work studies and evaluates the efficiency of the application of electrokinetic remediation (EKR) in soils contaminated by petroleum. In association with the conventional method of EKR, we introduced oxidant electrolytes (Hydrogen peroxide and Fenton reagent) and also analyzed the SDS surfactant application to evaluate the solubilization of the organic component in the aqueous medium and in situ degradation in order to achieve some improvement in the treatment of this contaminant. The generated effluents (electrolytes contaminated with petroleum) were also treated by Fenton and Solar Electro Fenton (SEF) process. The results obtained were promising. Soil decontamination was more efficient when we used the fenton reagent (99% near the anode, followed by 97% in the intermediate zone and 94% near the cathode). For Exp-1 we had rates of 78%, 88% and 93%. For exp-2, 92%, 88% and 90%. Effluents also achieved excellent degradation rates for Exp-1, with 96.7% and 95.7%, for exp-2 with 88.7% and 93.3% of SEF and EF, respectively. At exp-3, we obtained 62.22% in SEF. Fe2+. Interferences in Exp-3 should be considered.

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  • CARLOS ALBERTO PANTA SALAZAR
  • PROPRIEDADES MECÂNICAS DE PASTAS DE CIMENTO CONTENDO FLÚOR-ELASTÔMERO FKM PARA POÇOS SUBMETIDOS À INJEÇÃO DE VAPOR

  • Orientador : JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JÚLIO CÉZAR DE OLIVEIRA FREITAS
  • ROSANGELA DE CARVALHO BALABAN
  • ULISSES TARGINO BEZERRA
  • Data: 18/12/2017

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  • A injeção de vapor é o método mais utilizado para produção de óleo pesado e extrapesado na indústria petrolífera. Contudo, a elevada temperatura do vapor expande o conjunto revestimento e bainha de cimento provocando falhas mecânicas como trincas, perda do isolamento hidráulico e, principalmente, perda de aderência. Para compensar a diferença dos seus respectivos coeficientes de dilatação e oferecer melhores propriedades mecânicas à bainha, o seguinte trabalho propõe a utilização de Flúor-elastômero (FKM) na mistura seca de cimento com concentrações  de 2%; 5%; 7% e 10% BWOC. Todas as pastas de cimento foram preparadas com densidade fixa de 13 lbm/gal (1,56 g/cm3) e curadas por 7 e 28 dias a 47°C, sendo submetidas posteriormente a 300°C e 2000 Psi (13,8 Mpa) . O FKM foi escolhido por possuir propriedades mecânicas, químicas e térmicas apropriadas para o cenário de um poço petrolífero, sendo utilizado também em plugs, packers, e O-rings da indústria petrolífera. Foram realizados testes laboratoriais para obter os valores de resistência à compressão, coeficiente de Poisson e módulo de Young. A identificação das fases cristalinas foi obtida por Difração de raios-X (DRX). Também foram realizados ensaios termogravimétricos (TGA/DSC) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O Estudo aponta que o FKM é termicamente apropriado para aplicação em condições de injeção de vapor, e quimicamente inerte em relação às fases cristalinas do cimento.  Após ciclagem térmica a 300°C, foi observado ganho de 15% na resistência à compressão e 18% no coeficiente de Poisson em relação às pastas curadas sob condições de temperatura estática (47°C). 


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  • Steam injection is the most widely method used for heavy and extra heavy oil production in the oil industry. However, the high temperature of the steam expands the casing and the cement sheath causing mechanical failures such as cracks, loss of zonal isolation and de-bonding between the cement and the casing. To compensate the difference between their respective thermal expansion coefficients and provide better mechanical properties to the sheath, the following work proposes the addition of fluoroelastomer (FKM) by 2%; 5%; 7% and 10% BWOC in the dry blend. All cement slurries have 13 ppg (1,56 g/cm3) density and were designed at 47°C (BHST) for 7 days or 28 days. To simulate the steam injection conditions, the slurries were cured at 300°C and 2000 Psi (13,8 MPa) for the last 3 days of the period of 7 days or 28 days. The FKM was chosen because its appropriated mechanical, chemical and thermal properties for the oil well scenario and it is also used in oil industry like plugs, packers and O-rings. Laboratory tests were performed to obtain the values of compressive strength, Poisson's coefficient and Young's modulus. The identification of the crystalline phases was done through XRD. The morphology and thermal integrity of the FKM at the cement slurry were analyzed through SEM, TGA and DSC. The study shows that FKM is thermally suitable for steam injection conditions, it is chemically inert to crystalline phases of cement. After the steam cycle at 300°C and 2000 Psi,  the compressive strength increased by 15% and the Poisson’s coefficient by 18% when compared to the bottom hole static temperature (47°C).

Teses
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  • FRANCISCA DE FÁTIMA DO NASCIMENTO SILVA
  • OTIMIZAÇÃO DE ALTERNATIVAS DE EXPLOTAÇÃO DE UM CAMPO PETROLÍFERO SUBMETIDO À INJEÇÃO DE ÁGUA, UTILIZANDO O ALGORITMO NSGA-II

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • JOSÉ CLEODON DE SOUZA JÚNIOR
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • VITOR MOREIRA DA ROCHA PONTE
  • WILSON DA MATA
  • Data: 06/03/2017

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  • O desenvolvimento de um campo petrolífero pode ser entendido como o conjunto de ações necessárias para colocar o campo em produção: perfurações, sistemas de injeção, plataformas, etc. A forma como será feito este desenvolvimento define uma alternativa. Assim, definir uma alternativa de desenvolvimento de um campo petrolífero é uma das tarefas mais importantes na área de reservatórios, dado que esta definição afeta o comportamento do reservatório, decisões futuras, análises econômicas e, consequentemente, a atratividade resultante do projeto definido. Este trabalho apresenta a implementação de um sistema otimizador multiobjectivo baseado no algoritmo genético NSGA-II (Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm), que oferece uma ferramenta de suporte à decisão e automatiza a busca de alternativas para o desenvolvimento de campos petrolíferos submetidos ao processo de injeção de água. Cada alternativa refere-se à forma como um campo petrolífero, conhecido e delimitado, é colocado em produção, isto é, diz respeito à determinação do número e a disposição dos poços produtores e injetores no campo. A aplicação do algoritmo consiste em encontrar as configurações de produção que, a longo prazo, forneçam o maior valor presente líquido (VPL), obtido a partir do custo de investimento inicial, do preço do petróleo, da produção de óleo e dos custos de operação pagos durante o tempo de produção, aumentando assim, a produção de óleo no campo, reduzindo os custos operacionais e o tempo do processo de tomada de decisão.


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  • The development of an oil field can be understood as the set of actions necessary to put the field into production: drilling, injection systems, platforms, etc. This development the way will be made defines an alternative. Set a development of an oil field alternative is one of the most important tasks in the reservoir area, given that this definition affects the reservoir behavior, future decisions, economic analysis and consequently the resulting attractiveness of the defined project. This paper presents the implementation of a system based on genetic algorithm multiobjective optimizer NSGA-II (Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm), which offers a decision support tool and automates the search for alternatives to the development of the oilfield submitted to water injection process. Each alternative refers to how an oil field, known and defined, is put into production, that is, with respect to the determination of number and the disposition of producers wells and injectors in the field. The implementation of the algorithm is to find the production settings, in the long run, which provide the highest net present value (VPL), obtained from the initial investment cost, the price of oil, oil production and operation costs paid during the production time, thus increasing the production of oil in the field, reducing operating costs and the time in the decision-making process.

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  • CINDY PAMELA AGUIRRE RUIZ
  • Recuperação avançada de petróleo através da injeção de soluções químicas aquosas ASP (álcali, surfactante, polímero)

  • Orientador : JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON DE ANDRADE ARAÚJO
  • ELTHON JOHN RODRIGUES DE MEDEIROS
  • JENNYS LOURDES MENESES BARILLAS
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • Data: 13/03/2017

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  • Os métodos químicos de recuperação de petróleo têm se mostrado efetivos em muitos casos devido ao aumento dos volumes de óleo adicionais que são produzidos devido a eles, porém, os ganhos econômicos devem acompanhar tal efetividade levando em conta que o desenvolvimento de tais projetos se baseia nessa informação. O uso dos métodos de recuperação avançada geralmente acontece após métodos convencionais como a injeção de gás e principalmente a de água, que ainda é utilizada em alguns campos do nordeste Brasileiro. Assim, este trabalho teve por objetivo principal simular e analisar a injeção de soluções químicas aquosas (polímero, álcali e surfactante) em um reservatório com características similares ao do nordeste do Brasil através das ferramentas da Computer Modelling Group (CMG). A análise foi feita tanto desde o ponto de vista de produção quanto através de uma análise econômica simples como é o VPL (Valor Presente Líquido). A metodologia do estudo incluiu a injeção de polímero, álcali e surfactante de forma separada e combinada dos produtos, sendo eles injetados tanto desde o início da vida produtiva do reservatório quanto após a injeção de água (quando a produção de água atingiu um corte de água equivalente a 90%). Além disso, se levou em conta a variação do preço internacional do barril de petróleo (3 preços diferentes, 50, 75 e 100 US$ por barril) para realizar o estudo econômico através do critério VPL, visando utilizar as vazões de injeção que proporcionassem os maiores ganhos. Os resultados mostraram que a injeção de soluções químicas aquosas, em termos de produção de óleo e comparada com o método convencional de injeção de água, pode ser superior dependendo de fatores operacionais como o tipo de produto químico, da vazão de fluido injetado e do tempo de início do processo durante a vida produtiva do reservatório. A partir do critério VPL observou-se que uma maior produção de óleo não necessariamente se traduz em maiores benefícios econômicos, e que o momento no qual a injeção de soluções químicas é iniciada tem influência nos resultados.


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  • Chemical oil recovery methods have proved to be successful for several cases as they allow to produce additional volumes of oil, although, economical profit should follow up such effectivity considering that developing such type of projects depend on such profits. Oil recovery methods are usually used after conventional methods such water flooding, as in some regions of northeastern Brazil. This work aimed to simulate and analyze the injection of aqueous chemical solutions (polymer, alkali and surfactant) within a reservoir portion that possess similar characteristics to those found in north eastern Brazil by using the Computer Modelling Group (CMG) computational tools. The analysis included both production volumes and a simple economic criterion such as NPV (Net Pay Volume). The methodology of this work included polymer, alkali and surfactant being injected within the reservoir in both separate and combined fashions, from the beginning of the reservoir´s productive life and after a water flooding process (when water cut reached a 90% value). Likewise, three different values of the international oil barrel´s price were considered in order to use the NPV criterion, aiming to use injection rates that would bring the higher profits. Results showed that the injection of aqueous chemical solutions, in terms of oil production and compared to water flooding, can be superior depending on operational parameters such as the type of product to be used, injection rates and the moment at which the oil recovery process starts during the reservoir´s productive life. The effectivity of oil recovery by injecting polymer was based on the increase of the aqueous solution´s viscosity and the pressure it provided to the reservoir. When it came to surfactant and alkali, their effectiveness depended on the reduction of the interfacial tension between oil and water phases, which allowed the reduction of the residual saturation of oil that turned into additional volumes of produced oil. According to the results obtained through the NPV criterion, additional volumes of produced oil did not necessarily translate into higher profits, and that the moment at which the chemical oil recovery method started had significant influenced the economic results.

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  • WENDELL ROSSINE MEDEIROS DE SOUZA
  • Simulação numérica do comportamento mecânico da pasta de cimento em estado confinado submetido a injeção cíclica de vapor. 

  • Orientador : ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA CECILIA VIEIRA DA NOBREGA
  • ANTONIO EDUARDO MARTINELLI
  • MARCOS ALLYSON FELIPE RODRIGUES
  • TARCILIO VIANA DUTRA JUNIOR
  • ULISSES TARGINO BEZERRA
  • Data: 30/05/2017

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  • A exposição dos poços de petróleo a condições extremas os tem levado a inúmeros problemas de integridade. O uso de técnicas de recuperação tal como a injeção cíclica de vapor submete os materiais a variações de temperatura severas reduzindo a vida útil do poço. O aquecimento faz com que o revestimento se expanda produzindo tensões sobre a bainha de cimento levando-a a falha. A integridade da bainha de cimento exerce um papel importante para manter o isolamento entre as zonas e a perda de sua integridade pode acarretar no vazamento dos fluidos presentes na formação causando prejuízos ambientais e econômicos. No caso de poços sujeitos a injeção cíclica de vapor, o uso de materiais com adição de sílica e com baixos módulos de elasticidade tem sido apontado como solução. Neste trabalho foi estudada a integridade da bainha de cimento quando sujeita a injeção cíclica de vapor, por um método numérico, utilizando um modelo axissimétrico em elementos finitos. Foi analisado o comportamento mecânico de pastas de cimento com adição de látex. Três grupos de pastas foram estudadas: pasta de referência com sílica, e mais duas aditivadas com látex em concentrações de 125 e 250 mL/kg de cimento, respectivamente. A influência da espessura da bainha de cimento e a taxa de aquecimento foram observadas como também seis diferentes valores de coeficientes de expansão térmica para pasta de cimento. A pasta com 250 mL/kg de cimento de látex foi analisada em situação com gradientes de temperaturas distintos, de 150 oC, 200 oC, 250 oC, 300 oC e 350oC, típicas temperaturas encontradas no processo de injeção de vapor, bem como em meio a formações com vários níveis de rigidez. O emprego de látex se mostrou benéfico para situações de poços sujeitos a carga térmica com o aumento das tensões normais absorvidas e redução das tensões cisalhantes. O estudo evidenciou que para cimentos com coeficientes de expansão térmicas inferiores a 6 x10-6 /oC ocorre falha por tração na bainha de cimento. O fator geométrico do aumento da espessura da bainha de cimento não apresentou vantagens como um critério para garantir a integridade da bainha de cimento. Foi constatado que em meio mais rígido uma mesma composição de cimento pode ter as tensões cisalhantes reduzidas.


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  • The exposure of oil wells to extreme conditions has led to numerous integrity issues. The use of recovery techniques such as the cyclic injection of steam submits the materials to severe temperature variations reducing the oil well useful life. Heating causes the casing to expand producing stresses on the cement sheath leading to failure. Cement sheath integrity plays an important role in maintaining the zonal isolation. In the case of wells subjected to cyclic injection of steam, the use of materials with addition of silica and with low modulus of elasticity has been indicated as solution. In the present work the cement sheath integrity when subjected to the cyclic steam injection was studied using an axisymmetric model in a numerical finite element method. The mechanical cement pastes behavior with addition of latex was analyzed. Three groups of cement paste were studied: reference paste with silica, and two other with latex additive at concentrations of 125 and 250 mL / kg of cement, respectively. The cement sheath thickness influence and the heating rate were observed as well as six coefficients of thermal expansion of the hardened cement paste. The cement paste with 250 mL / kg of latex cement was analyzed in a situation with different temperature gradients, 150 oC, 200 oC, 250 oC, 300 oC and 350 oC, typical temperatures encountered during the steam injection process as well as well as formations with various levels of stiffness. The use of latex was beneficial for situations of wells subjected to thermal load with the increase of normal stresses absorbed, and reduction of shear stresses. The study evidenced that for cements with thermal expansion coefficients below 6 x 10-6 / oC, tensile failure occurs in the cement sheath. The geometric factor of increasing the thickness of the cement sheath did not present advantages as a criterion to guarantee the integrity of the cement sheath. It was found that in a more rigid surrounding area the same cement composition can have the shear stresses reduced.

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  • MADEMERSON LEANDRO DA COSTA
  • Uma Abordagem utilizando Aprendizagem por Reforço Hierárquica e Computação Paralela para o Problema dos k-servos.

  • Orientador : ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIAO DUARTE DORIA NETO
  • FRANCISCO CHAGAS DE LIMA JUNIOR
  • JOÃO PAULO QUEIROZ DOS SANTOS
  • JORGE DANTAS DE MELO
  • SAMUEL XAVIER DE SOUZA
  • Data: 09/06/2017