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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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. 

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.

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).

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.

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.

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. 

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 38^oC durante 11 dias mais 3 dias na câmara de cura na temperatura de 300°C), 28 dias (banho térmico de 38^oC durante 11 dias mais 3 dias na câmara de cura na temperatura de 300°C) e 90 dias (banho térmico de 38^oC 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.

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.

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.

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.

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.

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

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. 

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.

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/Ru_0.3Ti_0.7O₂), 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/Ru_0.3Ti_0.7O₂ 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/Ru_0.3Ti_0.7O₂. 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.

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). 

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.

Um sistema de tarefas em espaços métricos é um modelo abstrato para uma classe de problemas de otimização online, incluindo o problema de paginação de memória, listas de acesso, problemas na indústria do petróleo como o gerenciamento de sondas de produção terrestre (workover rigs) e de logística na produção de petróleo offshore, o problema dos K-Servos, dentre outros. A utilização da aprendizagem por reforço na solução destes problemas, embora tenha se mostrado eficiente, está restrita a uma classe simples de problemas, devido à maldição da dimensionalidade inerente ao método. Neste trabalho, apresenta-se uma solução que utiliza a aprendizagem por reforço, baseada em técnicas de decomposição hierárquica e computação paralela para solução de problemas de otimização em espaços métricos, com o objetivo de estender a aplicabilidade do método a problemas complexos na indústria petrolífera, contornando a restrição da sua utilização a problemas teóricos de menor porte. A dimensão da estrutura de armazenamento utilizada pela aprendizagem por reforço para se obter a política ótima cresce em função do número de estados e de ações, sendo diretamente proporcional ao número n de nós e k de servos, fazendo com que o crescimento da complexidade do problema se dê de maneira exponencial (𝐶𝑘𝑛≅𝑂(𝑛𝑘)). Para contorná-lo, o problema foi modelado com um processo de decisão em múltiplas etapas onde inicialmente utilizamos o algoritmo k-means como método de agrupamento visando decompor o problema em subproblemas de menor dimensão. Em seguida foi aplicado o algoritmo Q-learning nos subgrupos buscando-se atingir a melhor política de deslocamento dos servos. Nesta etapa, foram utilizadas técnicas de computação paralela para que os processos de aprendizado e armazenamento nos subgrupos fossem executados de forma paralela. Desta forma, buscou-se diminuir a dimensão do problema, como também, o tempo total de execução do algoritmo, viabilizando a aplicação do método proposto a grandes instâncias. Serão analisados aspectos ligados à qualidade da solução hierárquica obtida quando comparada com a aprendizagem por reforço clássica, e suas possíveis limitações. Além da análise do desempenho paralelo.

Esta Tese pretende contribuir com os estudos sobre sustentabilidade ambiental na indústria do petróleo por meio da mensuração da ecoeficiência das Micro e Pequenas Empresas (MPEs) da cadeia produtiva do petróleo e gás no Rio Grande do Norte, buscando auxiliar para a maximização da eficiência ambiental, redução de custos, identificação de melhorias de métodos nos processos operacionais com agregação de valor e fortalecimento da competitividade empresarial na região. A ecoeficiência é uma estratégia de gestão que tem como objetivo reduzir o consumo de recursos, reduzir o impacto sobre a natureza e fornecer aos clientes produtos e serviços de maior qualidade. Para sua mensuração foi utilizado a metodologia denominada taxionomia “CE7”, sigla referindo-se às “sete competências da ecoeficiência” que adaptado as estratégias ambientais de apoio à ecoeficiência mostrará o nível de ecoeficiência em que as empresas se encontram. A pesquisa de campo adota como objeto de estudo 44 (quarenta e quatro) MPEs empresas da cadeia produtiva do petróleo e gás do Rio Grande do Norte, integrante do projeto “cadeia produtiva do petróleo, gás e energia do RN” desenvolvido pelo SEBRAE RN, que prestam serviço à Petrobrás e que fazem parte da RedePetro RN. A coleta de dados ocorreu no período de agosto a outubro de 2016, através do método survey. Ao término do estudo foi evidenciado a ausência de MPEs ecoeficientes no encadeamento produtivo e que o melhor nível de entrega ocorreu para dois empreendimentos que obtiveram nível de ecoeficiência “quase ecoeficientes”. As estratégias ambientais que promovem a ecoeficiência são eficiência energética, Plano de Gerenciamento de Resíduos Sólidos (PGRS), cuidados ambientais na seleção de fornecedores e licenciamento ambiental. Por fim, a ecoeficiência não é uma prática de gestão institucionalizada na realidade das MPEs desse encadeamento produtivo.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um conjunto de métodos de sintonia de
controladores nebulosos aplicados ao processo não linear de controle de vazão em um
sistema de produção de petróleo com poços produtores equipados com bombeio centrífugo.
O controle eciente dos processos industriais estudados será atingido pela aplicação de
técnicas de inteligência articial, sobretudo pelo fato de serem requeridos diferentes pontos
de operação bem como determinadas trajetórias de referência. A necessidade de obtenção
do conhecimento especialista em regras de inferência e funções de pertinência da lógica
nebulosa do controlador empregado é suprida pelo processo de aprendizagem da técnica
do controle adaptativo neural por modelo inverso, no qual a estrutura do controlador
e seus parâmetros são denidos automaticamente, utilizando-se para o treinamento os
próprios dados da aplicação. O modelo neuro-fuzzy obtido é utilizado para gerar ações
de controle em série com o processo apresentando uma resposta dinâmica satisfatória.
Da mesma forma, são empregadas técnicas baseadas em meta-heurísticas de otimização a
m de se encontrar a solução ótima ou sucientemente próximo da ótima para a sintonia
do controlador nebuloso aplicado ao processo de produção de petróleo. Os algoritmos
de otimização dos poliedros exíveis e do recozimento simulado foram utilizados com
diferentes tipos de funções objetivo de minimização de erro do sistema, para seleção
dos parâmetros de sintonia do controlador de acordo com os critérios de desempenho
pretendidos. Os resultados apresentados comparam as respostas obtidas do sistema para
cada uma das técnicas empregadas, evidenciando o bom desempenho e a robustez das
sintonias propostas.

O escoamento multifásico transiente em tubulações é um fenômeno comum nas indústrias química, nuclear e petróleo. Na indústria do petróleo, o fluxo multifásico ocorre devido a vaporização dos componentes leves da mistura líquida de hidrocarbonetos com a redução da pressão e temperatura. A simulação numérica desse fenômeno é uma ferramenta essencial para análise econômica e de segurança ligadas ao dimensionamento e gerenciamento de projetos produção e exploração.  Este trabalho propõe uma solução numérica totalmente implícita para simulação do escoamento bifásico transiente composicional concorrente e contracorrente em poços de petróleo. O sistema de equações governantes é composto pelas equações de conservação de massa para cada componente, uma equação de energia total da mistura, uma equação de quantidade de movimento para cada fase. Além das equações diferenciais, o sistema é formado pelas equações de restrições, que são dadas pelas equações de equilíbrio termodinâmico, soma das frações molares de todos os componentes em cada fase e uma equação de soma das frações volumétricas. A equação de estado cúbica de Peng-Robison é usada nos cálculos das propriedades físicas, teste estabilidade e flash bifásico. Além disso, o trabalho propõe ainda uma solução numérica totalmente implícita para o Modelo de Dois Fluidos de Pressão Única (SPM-4). As equações governantes, na forma unidimensional, são discretizadas através do método dos volumes finitos em um arranjo de malhas desencontradas (“staggered grids”). O esquema “upwind” de primeira ordem é utilizado para interpolar os fluxos de massa, quantidade de movimento e energia nas faces do volume de controle. O método implícito de Euler de primeira ordem é usado para discretização temporal. O sistema de equações algébricas não-linear resultante é resolvido de forma simultânea usando o método de Newton-Raphson.  Finalmente, os resultados numéricos obtidos com a soluções proposta foram comparados com soluções de referência e resultados obtidos com simulador comercial, permitindo uma verificação detalhada do modelo proposto. Além disso, uma nova solução de referência para o problema de segregação de fases sem atrito foi proposta e comparada com as soluções numéricas.

Na área do petróleo os dados sísmicos geralmente são irregulares e esparsamente amostrados ao longo das coordenadas espaciais em razão de obstáculos na colocação dos geofones. Métodos de Fourier são eficientes se os dados de entrada estão em uma grade de amostragem regular. Entretanto, quando o método de Fourier é aplicado a um conjunto de dados amostrados irregularmente, a ortogonalidade entre as componentes de Fourier deixam de existir e a energia de uma componente de Fourier pode “vazar” para outros componentes, fenômeno chamado de “vazamento espectral”. O objetivo da pesquisa desta dissertação é estudar a representação espectral de dados amostrados irregularmente. Em particular, será apresentada a estrutura básica da representação da transformada de Fourier não igualmente espaçada (NDFT – nonuniform discrete Fourier transform), estudo de suas propriedades e demonstração do seu potencial no processamento do sinal sísmico. Para isso, estudamos a transformada de Fourier rápida (FFT­ – fast Fourier transform) e a transformada de Fourier rápida não igualmente espaçada (NFFT – nonuniform fast Fourier transform) que calculam rapidamente a transformada de Fourier discreta (DFT – discrete Fourier transform) e a NDFT, respectivamente. Comparamos a recuperação do sinal usando a FFT, NDFT e NFFT. Abordamos a interpolação do traço sísmico usando a transformada de Fourier anti-vazamento (ALFT – antileakage Fourier transform) para superar o problema do vazamento espectral causado pela amostragem irregular. As aplicações a dados sintéticos e dados reais mostraram que o método ALFT funciona bem em dados sísmicos de geologia complexa, sofre pouco com a amostragem espacial irregular dos dados e os efeitos de borda e é robusto e estável com dados com ruído. Entretanto, não é tão eficiente quanto o FFT e sua reconstrução não é tão boa no caso de preenchimento irregular de grandes buracos na aquisição.