Desafios na Medição da Tensão Limite de Escoamento de Óleos Parafínicos

Nome: Bruno Amaral Tarcha
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 25/07/2014
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Jose Soares Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Edson Jose Soares Orientador
Marcia Cristina Khalil De Oliveira Examinador Externo
Paulo Roberto de Souza Mendes Examinador Externo
Roney Leon Thompson Coorientador

Resumo: Fluidos não newtonianos formados por dispersões, como emulsões, soluções e géis, podem manifestar características viscoelásticas, plásticas e tixotrópicas. O petróleo, ao ser submetido a baixas temperaturas, tem suas partículas de parafina precipitadas, dando origem a uma estrutura resistente. Entender o seu comportamento nessa condição crítica é fundamental para analisar o reinício de poços e dutos, atividades de elevado interesse comercial. O dimensionamento das bombas e compressores utilizados na repartida desses sistemas depende de uma propriedade reológica denominada tensão limite de escoamento. A complexidade do comportamento, e a dependência das características do petróleo com o histórico de cisalhamento e temperatura, tornam as avaliações reológicas complexas, imprecisas e de baixa repetibilidade. O presente trabalho foi desenvolvido por meio de experimentos em um reômetro comercial do tipo ``\textit{stress controlled}'', utilizando a geometria cone-placa. O fluido selecionado foi um óleo parafínico produzido na costa brasileira, exposto em laboratório a condições térmicas representativas dos eventos experimentados pela indústria.
Na tentativa de desenvolver um procedimento apropriado para medição da tensão de quebra da estrutura gelificada, foram realizados ensaios com imposição de tensões e taxas de cisalhamento, quando se identificou três tensões características: a elástica, a estática e a dinâmica. A tensão correspondente à ruptura do material, evento de maior interesse da indústria, é a chamada tensão limite estática, cujas medições mostraram boa concordância entre diferentes tipos de testes. Os resultados também mostraram comportamentos particulares do material em diferentes condições de deformação, como viscoelasticidade em baixas taxas e efeitos puramente viscosos em altas. Diversos tipos de ensaios, precedidos de tratamentos térmicos e de cisalhamento, foram desenvolvidos ao longo do tempo, mas ainda não se dispõe de um procedimento definitivo para esses materiais. Neste trabalho são apresentadas as vantagens da imposição de tensão, em relação à taxa de cisalhamento, principalmente devido ao uso de um reômetro ``\textit{stress controlled}''. Também é mostrada a importância de considerar a dependência com o tempo em materiais estruturados, percebendo-se elevada influência dessa variável nos resultados. A reversibilidade do material é testada por meio de ensaios específicos, não se verificando boa capacidade de reconstrução da estrutura no período observado. A consistência dos resultados foi previamente avaliada, quando se verificou a ausência de efeitos relevantes de escorregamento da amostra na supefície, a inexistência de evaporação ou envelhecimento da amostra durante o teste e a real capacidade de controle e medição do equipamento.

Palavras chave: Tensão limite de escoamento, óleo parafínico, viscoelástico, tixotrópico, partida de poço

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