[pt] Em um reservatório de petróleo, a eficiência do deslocamento do óleo é bastante reduzida pela presença de fraturas e camadas de alta permeabilidade. Quando uma fase aquosa é injetada, esta flui preferencialmente por caminhos de baixa resistência, deixando grandes volumes do reservatório não afetados pelo processo de injeção. Uma alternativa para minimizar esse problema é bloquear as fraturas com um sistema líquido que forma um gel após algum tempo, forçando a fase aquosa a fluir pela matriz porosa. Os géis de silicato de sódio são uma das formulações que podem ser utilizadas para esse fim. No entanto, a cinética do processo de formação do gel de silicato é difícil de controlar, pois depende de muitas variáveis. Essa incerteza do processo de gelificação pode levar à formação de uma fase de gel fora da posição desejada, levando a diversos problemas, como perda de injetividade. Uma formulação líquida utilizando microcápsulas é uma proposta com um método inovador que tem como objetivo controlar o tempo de liberação do agente ativador e, consequentemente, melhorar o controle sobre o início do processo de gelificação. O primeiro passo no desenvolvimento desta técnica foi estudar a evolução da reologia do gel formado a partir do silicato de sódio com ácido clorídrico para avaliar a taxa de formação do gel em função de diferentes parâmetros do processo, como a concentração de Na-Si e HCl. Os resultados mostram que o processo de gelificação é função do pH da solução e que o tempo de gelificação é menor quanto maior a concentração de ácido clorídrico. No método proposto, a solução de ácido clorídrico é encapsulada e a gelificação só se inicia após o rompimento do invólucro da cápsula, que é desencadeado pela imposição de um gradiente de pressão osmótica. / [en] In an oil reservoir, the efficiency of oil displacement is greatly reduced by the presence of fractures and high permeability layers. When an aqueous phase is injected, it flows preferentially through low resistance paths, leaving large volumes of the reservoir not affected by the injection process. An alternative to minimize this problem is to block fractures with a liquid system that forms a gel after some time, forcing the water phase to flow through the porous matrix. Sodium silicate gels are one of the formulations that can be used for this purpose. However, the kinetics of the silicate gel formation process is difficult to control, since it depends on many different variables. This uncertainty of the gelation process in the subsurface may lead to the formation of a gel phase away from the desired position, leading to many different problems, such as loss of injectivity. A liquid formulation using microcapsules is proposed as an innovative method designed to control the release time of the activating agent and, consequently, to improve control over the start of the gelation process. The first step in the development of this technique was to study evolution of the rheology of the gel formed from sodium silicate with hydrochloric acid in order to evaluate the rate of the gel formation as a function of different process parameters, such as the concentration of Na-Si and HCl. The results show that the gelation process is a strong function of the solution pH and that the gelation time is shorter the higher the concentration of hydrochloric acid. In the proposed method, the hydrochloric acid solution is encapsulated and the gelation only starts after the bursting the capsule shell, which is triggered by imposing a gradient of osmotic pressure.

[pt] O petróleo é uma mistura complexa de hidrocarbonetos e pode conter em sua composição parafinas que, quando submetidas a baixas temperaturas, podem precipitar e gelificar, apresentando uma Tensão Limite de Escoamento. O estudo do comportamento do petróleo nesta condição é importante para a indústria porque, uma vez que o petróleo esteja gelificado, o reinício do escoamento pode demandar a adição de energia ao sistema, cujo dimensionamento para operação com altas pressões envolve custos elevados. Os valores de pressão de reinício de escoamento do petróleo gelificado encontrados no campo são frequentemente menores em relação aos valores calculados. O presente trabalho simulou o processo de reinício de escoamento através de uma bancada experimental que reproduz o resfriamento estático sofrido pelo petróleo parafínico em um duto submarino. Além disso, são apresentados dois métodos para cálculo da contração que resulta do resfriamentoe gelificação dos óleos parafínicos, objetivando verificar se existe uma relação entre a contração do fluido e a diferença entre a Tensão Limite de Escoamento e a tensão efetiva para iniciar o seu escoamento. O primeiro método proposto é o método da Pipeta, que consiste na utilização de uma pipeta, acoplada a um recipiente com controle de temperatura, para medição do volume de líquido. O segundo método proposto é o da célula PVT, que consiste na utilização de um sistema fechado de volume conhecido em que a medição da variação do volume de líquido é estimada pela variação do volume do gás à baixa pressão com a adoção da hipótese de gás ideal. Foram utilizados fluidos sintéticos, visando representar o petróleo parafínico, com diferentes concentrações de parafina, óleo mineral e querosene. A determinação da Tensão Limite de Escoamento foi feita a partir de testes de Creep. Os resultados mostraram que a contração do fluido é uma grandeza de difícil medição, com um alto grau de incerteza, mas que é possível estimar ordem de grandeza dessa contração para os fluidos estudados. / [en] Petroleum, as it is a complex mixture of hydrocarbons, may contain paraffinic compounds which, when subjected to low temperatures, can deposit and gel. The study of the behavior of petroleum in this condition is very important for the industry because, once the waxy crude oil gels, the restart process may demand extra energy addition to the system, whose dimensioning is expensive for high operation required pressures. Restart pressure values of the gelled oil found from laboratory tests often show a significant difference from the real values found in the field. In order to compare the yield stress and the effective stress, the present work simulated the flow restarting process through an experimental rig to reproduce the static cooling applied to a pipeline with waxy crude oil. In addition, two methods are presented for calculating the thermal shrinkage formed during the cooling and gelation of the waxy crude oils, in order to verify if there is a relationship between the shrinkage and the difference between the yield stress and the effective stress to start flowing. The first method proposed is the Pipette method, which consists of the use of a pipette, coupled to a container with temperature control, to measure the volume of liquid. The second method proposed is the PVT cell method, which consists of the use of a closed system of known volume in which the measurement of the liquid volume variation is estimated by the variation of the gas volume at low pressure with the adoption of the Ideal gas hypothesis. The fluids selected for the studies to represent paraffinic oil were laboratory-synthesized fluids with different concentrations of paraffin, mineral oil and kerosene, and they were characterized rheologically by stress ramp and creep tests for the determination of the yields stress. The results showed that thermal shrinkage is a difficult quantity to measure, which gives it a high degree of uncertainty, but it is possible to estimate the magnitude order of the thermal shrinkage for the fluids studied.

[pt] Uma preocupação constante referente às operações de reinício de escoamento em poços produtores de óleo é a previsibilidade da mínima pressão necessária para iniciar o fluxo após uma parada de produção. Tal pressão se refere àquela que promove tensões de cisalhamento junto à parede do duto que superam o valor da tensão limite de escoamento do referido fluido. A necessidade de desenvolvimento de diferentes tipos de campos de petróleo ao redor do mundo tem promovido discussões sobre importantes aspectos de garantia de escoamento dos fluidos, especialmente em cenários de produção em águas ultra-profundas. Nesses casos, quando o fluido apresenta valores elevados para a temperatura mínima de aparecimento de cristais (TIAC) ou ainda para a tensão limite de escoamento, o procedimento de repartida de poço após uma parada de produção pode representar um problema. Em geral, os modelos tixotrópicos utilizados na avaliação de reinício do escoamento são definidos por uma equação constitutiva baseada no modelo de Bingham, na qual a tensão de cisalhamento depende do grau de estruturação do fluido no interior do duto, representado por um parâmetro adimensional positivo (lambda). A evolução deste parâmetro no tempo é governada por uma equação constitutiva que considera um termo de construção e um termo de quebra do gel. Este trabalho tem como principal objetivo avaliar o comportamento do reinício da produção através da variação destes parâmetros/termos segundo modelos tixotrópicos específicos (Houska e SMT) e a representatividade dos resultados de simulação quando comparados aos dados experimentais. / [en] The main concern regarding to the restart operations for production wells in oil and gas systems is the forecast of minimum pressure needed to overcome the gel strength, i.e. the pressure which generates a wall stress higher than the yield stress of the gelled oil. The petroleum accumulations around the world have raised big issues regarding flow assurance aspects, especially in some ultra-deep water scenarios. In these cases, when the oil presents unusual high values for the Wax Appearance Temperature (WAT) and even for the yield stress, the flow restart procedure can be an issue, after shutdown times of the oil production. Usually, the thixotropic models applied for start-up flow are defined by a Bingham-like stress equation whose yield stress depends on a structure parameter (lambda), following Houska assumptions. This parameter is a non-negative scalar number that represents the structuring level of the material inside the pipeline. The structure parameter is governed by an evolution equation that considers a build-up term and a breakdown term. The main objective of this work is to evaluate the relationship between the parameters of the constitutive equations for Houska and SMT models (dimensionless coefficients of the evolution equations for the structure parameter) and the representativeness of the simulation results obtained by these models, regarding times for the production stabilization after a restart, delay times and yield stresses, when compared to experimental data.