Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Avaliação experimental dos efeitos da pressão e da presença de gases na deposição de parafinas de um petróleo do pré-sal brasileiro
Autor(es): TAI JÚNIOR, Marcelo
Primeiro Orientador: LORA, Electo Eduardo Silva
metadata.dc.contributor.advisor-co1: OLIVEIRA, Roberto Carlos Gonçalves de
Resumo: A crescente demanda global por energia e por combustíveis fósseis destaca o desafio de equilibrar eficiência energética com preocupações ambientais. O petróleo, além de ser uma fonte primária de energia, desempenha um papel crucial na produção de insumos industriais. O investimento global em sistemas de produção em águas profundas tem aumentado, apresentando desafios significativos devido às condições extremas envolvidas, como altas pressões e baixas temperaturas. A descoberta de reservas em mares profundos e ultraprofundos trouxe desafios tecnológicos, como longos tie-backs e altas relação de gás e óleo, especialmente na exploração do pré-sal brasileiro. A produção nessas condições enfrenta o problema da formação de depósitos indesejáveis, principalmente de parafinas, que podem comprometer a eficiência e segurança operacional. Este estudo, desenvolvido como parte de um projeto de PD&I em parceria entre a UNIFEI e a Petrobras, visa caracterizar, analisar e propor soluções para a deposição de parafinas durante a produção de petróleo e a reinjeção de gases em poços de águas profundas. Utilizando ensaios experimentais, buscou-se entender os mecanismos de formação desses depósitos com petróleo do pré-sal brasileiro e desenvolver técnicas de limpeza via solventes químicos. Foram desenvolvidos dois bancos (loop) de deposição: um de alta vazão e baixa pressão, e outro de baixa vazão e alta pressão. Esses ensaios foram executados para investigar qualitativamente os mecanismos de deposição de um petróleo do pré-sal. Além dos resultados de deposição em loop, também foram realizadas análises de microcalorimetria com diferentes gases e em pressões de até 200 barg, para entender com mais detalhes os efeitos da pressão e de gases (N2, CO2, Gás Natural) na temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC). Os resultados dos testes no loop de baixa pressão indicaram a tendência de deposição, tanto em condição monofásica como para bifásica, indicando que o gás presente no sistema pode alterar o tipo do depósito formado. Já para o loop de alta pressão, foram observadas diferenças nos depósitos formados na presença de N2 e de CO2. Para as análises de microcalorimetria, foi verificada que a injeção de N2 aumenta a TIAC, enquanto a injeção de Gás Natural, de forma oposta, reduz a TIAC. No caso da injeção de CO2, foram observados intervalos de pressão onde ocorre incremento da TIAC e outros onde ocorre sua estabilização. Esse comportamento também foi observado sobre a temperatura de cristalização de segundo evento.
Abstract: The growing global demand for energy and fossil fuels highlights the challenge of balancing energy efficiency with environmental concerns. Petroleum, in addition to being a primary energy source, plays a crucial role in the production of industrial feedstocks. Global investments in deepwater production systems have increased, posing significant challenges due to the extreme operating conditions involved, such as high pressures and low temperatures. The discovery of reserves in deep and ultra-deep waters has introduced additional technological challenges, including long tie-backs and high gas–oil ratios, particularly in the exploitation of Brazilian pre-salt fields. Production under these conditions faces the issue of undesirable deposit formation, mainly paraffin waxes, which can compromise operational efficiency and safety. This study, developed as part of an R&D project in partnership between UNIFEI and Petrobras, aims to characterize, analyze, and propose solutions for paraffin deposition during oil production and gas reinjection in deepwater wells. Experimental tests were conducted to investigate the mechanisms of deposit formation using Brazilian pre-salt crude oil and to develop chemical solvent-based cleaning techniques. Two deposition loops were developed: one operating at high flow rate and low pressure, and another operating at low flow rate and high pressure. These tests were carried out to qualitatively investigate the deposition mechanisms of pre-salt crude oil. In addition to the deposition loop experiments, microcalorimetry analyses were performed using different gases and pressures up to 200 barg, aiming to provide a deeper understanding of the effects of pressure and gas composition (N2, CO2, and natural gas) on the Wax Appearance Temperature (WAT). The low-pressure loop tests indicated a tendency for deposition under both single-phase and two-phase flow conditions, suggesting that the presence of gas in the system can influence the characteristics of the deposits formed. In the high-pressure loop tests, differences were observed in the deposits formed in the presence of N2 and CO2. The microcalorimetry results showed that N2 injection increases the WAT, whereas natural gas injection reduces it. In the case of CO2, different pressure ranges led to either an increase or stabilization of the WAT. Similar behavior was also observed for the crystallization temperature of the second event.
Palavras-chave: Deposição de parafinas
Pré-sal
Garantia de escoamento
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Citação: TAI JÚNIOR, Marcelo. Avaliação experimental dos efeitos da pressão e da presença de gases na deposição de parafinas de um petróleo do pré-sal brasileiro. 2025. 184 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4431
Data do documento: 19-Set-2025
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