Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ShirlleKSN.pdf: 1257251 bytes, checksum: 8e3d9e5d34873e918e7ada174b5ca7e3 (MD5) Previous issue date: 2009-03-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Petroleum can be associated or not with natural gas, but in both cases water is always present in its formation. The presence of water causes several problems, such as the difficulty of removing the petroleum from the reservoir rock and the formation of waterin-oil and oil-in-water emulsions. The produced water causes environmental problems, which should be solved to reduce the effect of petroleum industry in the environment. The main objective of this work is to remove simultaneously from the produced water the dispersed petroleum and dissolved metals. The process is made possible through the use of anionic surfactants that with its hydrophilic heads interacts with ionized metals and with its lipophilic tails interacts with the oil. The studied metals were: calcium, magnesium, barium, and cadmium. The surfactants used in this research were derived from: soy oil, sunflower oil, coconut oil, and a soap obtained from a mixture of 5wt.% coconut oil and 95wt.% animal fat. It was used a sample of produced water from Terminal de S?o Sebasti?o, S?o Paulo. As the concentration of the studied metals in produced water presented values close to 300 mg/L, it was decided to use this concentration as reference for the development of this research. Molecular absorption and atomic absorption spectroscopy were used to determine petroleum and metals concentrations in the water sample, respectively. A constant pressure filtration system was used to promote the separation of solid and liquid phases. To represent the behavior of the studied systems it was developed an equilibrium model and a mathematical one. The obtained results showed that all used surfactants presented similar behavior with relation to metals extraction, being selected the surfactant derived from soy oil for this purpose. The values of the partition coefficients between the solid and liquid phases " D " for the studied metals varied from 0.2 to 1.1, while the coefficients for equilibrium model " K " varied from 0.0002 and 0.0009. The removal percentile for oil with all metals associated was near 100%, showing the efficiency of the process / O petr?leo pode estar associado ou n?o com o g?s natural, mas, em ambos os casos, a ?gua est? presente desde a sua forma??o. A presen?a da ?gua ocasiona diversos problemas, tais como a dificuldade de remover o petr?leo da rocha e a forma??o de emuls?es do tipo ?gua-em-?leo e ?leo-em-?gua. A ?gua de produ??o gera problemas ambientais, que devem ser solucionados para que o efeito da ind?stria do petr?leo no meio ambiente seja minimizado. Este trabalho tem por objetivo remover associadamente o petr?leo disperso e os metais dissolvidos na ?gua de produ??o. O processo ? viabilizado atrav?s da utiliza??o de tensoativos ani?nicos, que com suas partes hidrof?licas interagem com os metais ionizados e com suas partes lipof?licas interagem com o ?leo. Os metais estudados foram: o c?lcio, o magn?sio, o b?rio e o c?dmio. Os tensoativos utilizados na pesquisa foram derivados dos ?leos de soja, girassol, coco e um sab?o oriundo de uma mistura de 5% do ?leo de coco e 95% de gordura animal. Utilizou-se uma amostra de ?gua produzida proveniente do Terminal de S?o Sebasti?o, em S?o Paulo. Como a concentra??o dos metais estudados nesta ?gua apresentavam valores pr?ximos a 300 mg/L, decidiu-se fixar esta concentra??o como refer?ncia para o desenvolvimento da pesquisa. Para determinar as concentra??es dos metais e do petr?leo na ?gua foram utilizados os espectrofot?metros de absor??o at?mica e de absor??o molecular, respectivamente. Utilizou-se um sistema de filtra??o a press?o constante para promover a separa??o das fases s?lida e l?quida. Para representar o comportamento dos sistemas em estudo desenvolveu-se um modelo de equil?brio e outro matem?tico. Os resultados mostraram que todos os tensoativos desenvolvidos apresentavam comportamento similar com rela??o ? extra??o dos metais, sendo selecionado o tensoativo derivado do ?leo de soja para este prop?sito. Os valores dos coeficientes de parti??o dos metais entre as fases s?lida e l?quida D variaram de 0,2 a 1,1, enquanto que os dos coeficientes do modelo de equil?brio K ficaram entre 0,0002 e 0,0009. O percentual de remo??o conjugada do ?leo com todos os metais foi praticamente igual a 100 %, o que comprovou a efici?ncia do processo

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RaniereDV_DISSERT.pdf: 2210959 bytes, checksum: 50b0d022488541db247d404d8e3dc596 (MD5) Previous issue date: 2012-02-10 / The treatment of oil produced water and its implications are continually under investigation and several questions are related to this subject. In the Northeast Region Brazil, the onshore reservoirs are, in its majority, mature oil fields with high production of water. As this oil produced water has high levels of oil, it cannot be directly discarded into the environment because it represents a risk for contamination of soil, water, and groundwater, or even may cause harm to living bodies. Currently, polyelectrolytes that promote the coalescence of the oil droplets are used to remove the dispersed oil phase, enhancing the effectiveness of the flotation process. The non-biodegradability and high cost of polyelectrolytes are limiting factors for its application. On this context, it is necessary to develop studies for the search of more environmentally friendly products to apply in the flotation process. In this work it is proposed the modeling of the flotation process, in a glass column, using surfactants derived from vegetal oils to replace the polyelectrolytes, as well as to obtain a model that represents the experimental data. In addition, it was made a comparative study between the models described in the literature and the one developed in this research. The obtained results showed that the developed model presented high correlation coefficients when fitting the experimental data (R2 > 0.98), thus proving its efficiency in modeling the experimental data. / O tratamento da ?gua produzida (AP) e suas implica??es s?o continuamente estudadas e v?rias perguntas s?o direcionadas a esta ?rea. No Nordeste do Brasil os reservat?rios em terra (ONSHORE) s?o, em sua maioria, po?os maduros, com alta produ??o de ?gua, e como esta ?gua possui altos teores de ?leo, n?o pode ser descartada simplesmente, pois s?o um risco para o ambiente pela contamina??o do solo, ?guas subterr?neas ou mesmo animais e plantas. Atualmente, s?o utilizados polieletr?litos que facilitam a coalesc?ncia das gotas de ?leo dispersas nesta ?gua para assim aumentar a efici?ncia do seu processo de tratamento que ? a flota??o. Estes polieletr?litos al?m de serem de alto custo n?o s?o biodegrad?veis o que limita sua aplica??o. Diante deste contexto, surge a necessidade de estudar produtos menos agressivos ao meio ambiente que viabilizem este tratamento. Este trabalho prop?s a modelagem do processo de flota??o em coluna utilizando tensoativos de origem vegetal em substitui??o aos polieletr?litos, bem como obter uma correla??o que represente os dados experimentais. Al?m disto, foi realizado um estudo comparativo entre modelos apresentados na literatura e o desenvolvido neste trabalho. Os resultados mostraram que o modelo desenvolvido obteve coeficientes de correla??o R2, em rela??o aos dados experimentais, acima de 0,98, comprovando sua efici?ncia na modelagem dos dados experimentais.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SyllosSS_TESE.pdf: 2557262 bytes, checksum: 77d0a0faa8e481b116f80dda9a4c8e96 (MD5) Previous issue date: 2013-07-01 / During production of oil and gas, there is also the production of an aqueous effluent called produced water. This byproduct has in its composition salts, organic compounds, gases and heavy metals. This research aimed to evaluate the integration of processes Induced Air Flotation (IAF) and photo-Fenton for reducing the Total Oils and Greases (TOG) present in produced water. Experiments were performed with synthetic wastewater prepared from the dispersion of crude oil in saline solution. The system was stirred for 25 min at 33,000 rpm and then allowed to stand for 50 min to allow free oil separation. The initial oil concentration in synthetic wastewater was 300 ppm and 35 ppm for the flotation and the photo-Fenton steps, respectively. These values of initial oil concentration were established based on average values of primary processing units in Potiguar Basin. The processes were studied individually and then the integration was performed considering the best experimental conditions found in each individual step. The separation by flotation showed high removal rate of oil with first-order kinetic behavior. The flotation kinetics was dependent on both the concentration and the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) of the surfactant. The best result was obtained for the concentration of 4.06.10-3 mM (k = 0.7719 min-1) of surfactant EO 2, which represents 86% of reduction in TOG after 4 min. For series of surfactants evaluated, the separation efficiency was found to be improved by the use of surfactants with low HLB. Regarding the TOG reduction step by photo-Fenton, the largest oil removal reached was 84% after 45 min of reaction, using 0.44 mM and 10 mM of ferrous ions and hydrogen peroxide, respectively. The best experimental conditions encountered in the integrated process was 10 min of flotation followed by 45 min of photo-Fenton with overall TOG reduction of 99%, which represents 5 ppm of TOG in the treated effluent. The integration of processes flotation and photo-Fenton proved to be highly effective in reducing TOG of produced water in oilfields / Durante a produ??o de ?leo e g?s, ocorre tamb?m ? produ??o de uma corrente aquosa denominada ?gua de produ??o de petr?leo. Este subproduto apresenta em sua composi??o sais, compostos org?nicos, gases e metais pesados. Esta pesquisa buscou avaliar a integra??o dos processos de Flota??o por Ar Induzido (FAI) e foto-Fenton para a redu??o do Teor de ?leos e Graxas (TOG) presente em ?guas produzidas, visando recuperar ?leo presente na fase aquosa e mineralizar a carga org?nica remanescente. Os experimentos foram realizados com efluente sint?tico preparado a partir da dispers?o de petr?leo bruto em solu??o salina. O sistema foi agitado por 25 min a 33.000 rpm e depois deixado em repouso por 50 min para permitir a separa??o do ?leo livre. A concentra??o inicial de ?leo (TOG) no efluente sint?tico foi de 300 ppm e 35 ppm para as etapas de flota??o e de foto-Fenton, respectivamente. Estes valores iniciais de concentra??o de ?leo foram estabelecidos tomando com base a TOG m?dio do efluente nas unidades de processamento prim?rio da bacia Potiguar. Os processos foram estudados individualmente e, em seguida, realizada a integra??o considerando as melhores condi??es experimentais encontrada em cada etapa individualmente. A separa??o por flota??o apresentou elevada taxa de remo??o de ?leo com comportamento cin?tico de primeira ordem. A cin?tica de flota??o foi dependente tanto da concentra??o quanto do Balan?o Hidrof?lico-Lipof?lico (BHL) do tensoativo. O melhor resultado foi obtido para a concentra??o de 4,06.10-3 mM (k = 0,7719 min-1) do tensoativo EO 2, o que representa 86 % de redu??o do TOG ap?s 4 min de flota??o. Para a s?rie de tensoativos estudada, a efici?ncia de separa??o mostrou-se melhorada com o uso de tensoativo com menores BHL. Com respeito ? etapa de redu??o do TOG por foto-Fenton, a maior remo??o de ?leo alcan?ada foi de 84% ap?s 45 min de rea??o, utilizando 0,44 mM e 10 mM de ?ons ferrosos e per?xido de hidrog?nio, respectivamente. As melhores condi??es experimentais encontradas para os processos integrados foram 10 min de flota??o seguida de 45 min de foto-Fenton, com redu??o global de TOG de 99%, o que representa 5 ppm de TOG no efluente tratado. A integra??o dos processos flota??o e foto-Fenton mostrou ser altamente eficiente na redu??o de TOG em ?guas produzidas em campos de petr?leo

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ShirlleKSN_TESE_PARCIAL.pdf: 1534638 bytes, checksum: ca047a7bd2b85b3f98d9d4d116c8a5d1 (MD5) Previous issue date: 2013-07-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The petroleum production is associated to the produced water, which has dispersed and dissolved materials that damage not only the environment, but also the petroleum processing units. This study aims at the treatment of produced water focusing mainly on the removal of metals and oil and using this treated water as raw material for the production of sodium carbonate. Initially, it was addressed the removal of the following divalent metals: calcium, magnesium, barium, zinc, copper, iron, and cadmium. For this purpose, surfactants derived from vegetable oils, such as coconut oil, soybean oil, and sunflower oil, were used. The investigation showed that there is a stoichiometric relationship between the metals removed from the produced water and the surfactants used in the process of metals removal. It was also developed a model that correlates the hydrolysis constant of saponified coconut oil with the metal distribution between the resulting stages of the proposed process, flocs and aqueous phases, and relating the results with the pH of the medium. The correlation coefficient obtained was 0.963. Next, the process of producing washing soda (prefiro soda ahs ou sodium carbonate) started. The resulting water from the various treatment approaches from petroleum production water was used. During this stage of the research, it was observed that the surfactant assisted in the produced water treatment, by removing some metals and the dispersed oil entirety. The yield of sodium carbonate production was approximately 80%, and its purity was around 95%. It was also assessed, in the production of sodium carbonate, the influence of the type of reactor, using a continuous reactor and a batch reactor. These tests showed that the process with continuous reactor was not as efficient as the batch process. In general, it can be concluded that the production of sodium carbonate from water of oil production is a feasible process, rendering an effluent that causes a great environmental impact a raw material with large scale industrial use / A produ??o do petr?leo ? associada ? ?gua produzida, que apresenta materiais dispersos e dissolvidos que prejudicam n?o s? o meio ambiente, mas tamb?m, as unidades de processamento de petr?leo. Este trabalho objetiva o tratamento da ?gua de produ??o enfocando, principalmente, a remo??o de ?leo e de metais e a utiliza??o desta ?gua tratada como mat?ria-prima para produ??o de barrilha. Inicialmente, verificou-se a remo??o dos seguintes metais bivalentes: c?lcio, magn?sio, b?rio, zinco, cobre, ferro e o c?dmio. Utilizou-se para este fim tensoativos derivados de ?leos vegetais, tais como: ?leo de coco, ?leo de soja e ?leo de girassol. Verificou-se que existe uma rela??o estequiom?trica entre os metais removidos da ?gua de produ??o e os tensoativos utilizados no processo. Tamb?m, desenvolveu-se um modelo que relaciona a constante de hidr?lise do ?leo de coco saponificado com a distribui??o do metal entre as fases resultantes do processo proposto, fases floco e aquosa, relacionando os resultados com o pH do meio. Obteve-se um coeficiente de correla??o na ordem de 0,963. Em seguida, iniciou-se o processo de obten??o da barrilha. Utilizou-se a ?gua resultante das diversas correntes de tratamento da ?gua produzida. Nesta etapa do trabalho, observou-se que o tensoativo auxiliava no tratamento da ?gua de produ??o, removendo parte dos metais e a totalidade do petr?leo disperso. O rendimento da produ??o da barrilha foi da ordem de 80% e sua pureza ficou em torno de 95%. Avaliou-se, ainda, no processo de produ??o da barrilha, a influ?ncia do tipo de reator, utilizando-se um reator cont?nuo e um reator em batelada. Estes ensaios mostraram que o processo cont?nuo n?o foi t?o eficiente quanto o processo em batelada. De forma geral, pode-se concluir que a produ??o de barrilha a partir da ?gua de produ??o de petr?leo ? um processo vi?vel, transformando um efluente que causa grande impacto ambiental em mat?ria-prima de larga utiliza??o industrial / 2020-01-01

Nesse trabalho, foram caracterizadas 238 amostras de Ãgua produzida, oriundos de quatro campos de produÃÃo diferentes, todos provenientes de campos marÃtimos da bacia do CearÃ, denominados campo de produÃÃo A, campo de produÃÃo B, campo de produÃÃo C e campo de produÃÃo D. Foram determinados, os Ãnions (Acetato, Cloreto, Formiato, Sulfato) utilizando-se a cromatografia de Ãons; exceto, para o Ãnion Bicarbonato que foi determinado utilizando-se a titulaÃÃo potenciomÃtrica. E, os cÃtions (BÃrio, CÃlcio, EstrÃncio, Ferro Total, LÃtio, MagnÃsio, PotÃssio, SÃdio) utilizando-se a espectrometria de emissÃo Ãptica com plasma acoplado indutivamente. Para tratamento estatÃstico, utilizou-se como ferramenta, a PCA (anÃlise de componentes principais) e a HCA (anÃlise de agrupamento hierÃrquico). Na avaliaÃÃo da qualidade dos dados, utilizou-se o balanÃo iÃnico. Para visualizaÃÃo dos resultados, utilizou-se o grÃfico boxplot, onde se pode observar que o campo de produÃÃo A, seguido do campo de produÃÃo B, possuem tendÃncia à corrosÃo e à incrustaÃÃo, respectivamente. Como tambÃm, o campo de produÃÃo D que apresentou propensÃo à corrosÃo, mas em menor escala. Vale salientar a necessidade de uma caracterizaÃÃo individual das amostras, para conhecimento dos principais constituintes existentes. Pois, esses constituintes podem acarretar elevados custos na manutenÃÃo do processo produtivo da indÃstria petrolÃfera; devido, a corrosÃo do tipo pite, que promove a modificaÃÃo da aparÃncia e estrutura dos aÃos inoxidÃveis, muito utilizados na indÃstria petrolÃfera; e, as incrustaÃÃes, que tendem a se depositar nas paredes das tubulaÃÃes, que podem causar problemas como perda de pressÃo, diminuiÃÃo do escoamento da produÃÃo e aumento no consumo de energia. / In this study, we characterized 238 samples of water produced from four different production fields, all from offshore fields of the Cearà basin, called The field of production, production field B, C production and field production field D. were determined anions (acetate, chloride, formate, sulfate) using ion chromatography; except for the bicarbonate anion was determined using potentiometric titration. And, cations (Barium, Calcium, Strontium, total iron, lithium, magnesium, potassium, sodium) using the optical emission spectrometry with inductively coupled plasma. For statistical analysis, we used as a tool, the PCA (principal component analysis) and HCA (hierarchical cluster analysis). In evaluating the quality of the data, we used the ionic balance. To visualize the results, we used the box plot graph where one can observe that the production field, followed by the production field B, are prone to corrosion and fouling, respectively. As well, the D production field that showed propensity to corrosion, but on a smaller scale. It is worth stressing the need for individual characterization of the samples, to knowledge of the main existing constituents. For these constituents can incur high costs in maintaining the productive process of the oil industry; due to corrosion pitting type, which promotes change the look and structure of stainless steel, widely used in the oil industry; and incrustations which tend to deposit on the walls of pipes, which may cause problems such as pressure loss, decreased production flow and an increase in power consumption.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Petroleum exploration, an activity that generates economic benefits, can also bring environmental impacts, one of which associated with large quantities of produced water discharged into aquatic environments. A particular concern is that these discharges contain significant amount toxic compounds including benzene, toluene, ethylbenzene and isomers of xylene (BTEX). One option to be employed to minimize the concentrations of these compounds entering the environment is to treat the water prior to discharge. The present work therefore investigates the potential of peat and angico sawdust to remove BTEX from produced water. Samples of produced water was collected from the Bonsucesso treatment station, operated by Petrobras in of Carmópolis City, Brazil. In batch experiments, the removal capacity of the peat was 32.4, 50.0, 63.0, 67.8 and 61.8% for benzene, toluene, ethylbenzene, m,p-xylene and oxylene, respectively. Comparing with removal capacities of angico sawdust of 20.2, 36.4, 52.8, 57.8 and 53.7% for these compounds, respectively, peat has show a superior performance of removal. Identification and quantification of BTEX was done by gas chromatography. After optimization, accuracy exceeding 90 %, precision better than 6 %, linear determination coefficient (r2) of 0.998, and limits of detection and quantification of 0.09-0.18 μg L-1 and 0.27-0.35 μg L-1, respectively. This work has demonstrated considerable potential of alternative materials for efficient removal of organic compounds from aqueous media. / A exploração de petróleo, uma atividade que gera desenvolvimento econômico, traz consigo uma parcela de agressão ao meio ambiente. Um exemplo disso é o volume de água produzida descartado diariamente em ambientes aquáticos. Esse descarte se torna preocupante devido à presença de inúmeros compostos tóxicos, dentre eles Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e isômeros de Xilenos. Uma solução para minimizar esses efeitos seria tratá-la antes do descarte. No presente trabalho foi avaliado o potencial de adsorção em batelada utilizando turfa e serragem de angico como adsorventes na remoção de BTEX em água produzida. A amostra de água produzida foi coletada na cidade de Carmópolis/SE. A capacidade de remoção da turfa foi de 32,4, 50,0, 63,0, 67,8 e 61,8% para Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno, m,p-Xileno e o-Xileno, respectivamente. Quando comparada com a serragem de angico, para o qual foi determinado uma remoção de 20,2, 36,4, 52,8, 57,8 e 53,7% para Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno, m,p-Xileno e o-Xileno, respectivamente, ficou evidenciado uma maior capacidade de remoção da turfa. A identificação e quantificação dos BTEX foram feitas por cromatografia gasosa. A otimização e validação do método cromatográfico apresenta bons resultados, com exatidão acima de 90%, precisão abaixo de 6%, linearidade com coeficiente de determinação (r2) acima de 0,998, limite de detecção entre 0,09 - 0,18 μg L-1 e limite de quantificação entre 0,27 - 0,35 μg L-1. Este trabalho demonstrou alto potencial de materiais alternativos na remoção de compostos orgânicos em meio aquoso.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the last decades, with progress of the researches and of the knowledge in the area of aqueous effluent treatment, the adsorption became used as an important unitary operation, coming as an alternative important and economically viable in many cases. Before the exposed, the main objective of this work is to study the potential use of the NH4Y zeolite as adsorbent of originating from barium the produced water, through a kinetic and thermodynamic study. The obtained results evidenced that the produced water of the fields of Siririzinho/SE onshore, it is saline and it contains high concentrations of the ions: potassium, sodium, calcium, magnesium, and sulfate. The pH was close of the neutrality. It was also observed to the presence of the cations barium and strontium in concentrations reasonably high. In a general way, it was observed in the infrared spectra of the incrustation samples, bands compatible with the presence of a mixture of oil residues and of mineral components. The X-ray diffractograms patterns of incrustation samples suggest the presence of montmorillonite, quartz, calcite and barite. In the infrared spectra of NH4Y zeolite, the most predominant bands happened in the range of 1250 to 950 cm-1 and 790 to 650 cm-1, indicating asymmetrical stretching mode (←OTO←) and symmetrical stretching mode (←OTO←), respectively. Through the diffraction patterns of the NH4Y zeolite can observe that the sample consists of material with a faujasite-type structure with high purity. Thermogravimetric curve of NH4Y zeolite presented three main stages of decomposition, and the percentage of residual material zeolite was 72.5%. The obtained curve from the experiment for determining the pH of zero point of charge (pHPCZ) showed that the experimental pHPCZ was 6.07. To study the mass effect on barium adsorption by NH4Y zeolite was observed that the percentage removal increases significantly with increasing mass. Through the results of ion competition, we can see that the presence of other ions (different of barium) in produced water considerably affects its adsorption capacity. The kinetic curves showed that the adsorption capacity increases with contact time and these values were higher with increasing initial concentration. Kinetic models used in this work through the methodologies linear and nonlinear can be noted that the kinetic data best fit to the exponential kinetic model of Avrami. It was observed that the intraparticle diffusion is not the determining factor in the barium adsorption process by NH4Y zeolite. Among the equilibrium isotherms tested the data was best fitted to Sips. The thermodynamic parameters of barium adsorption by zeolite NH4Y calculated by the indirect method of van't Hoff and isosteric data, showed that the process is favored for higher temperatures. We obtained negative values of ΔG indicating that the interactions are spontaneous, entropy values of adsorption (ΔS) tendency to positive values with increasing temperature obtained by the van't Hoff equation, and positive for those obtained by isosteric data, indicating that the process tends to greater disorganization, and finally values of enthalpy ΔH tendency towards positive values with increasing temperature by the van't Hoff equation, and positive for the isosteric data, indicating that in general the barium adsorption by NH4Y zeolite is an endothermic process in nature. Initial tests using real water samples produced showed that the adsorption of barium effluent is less real than those realized in synthetic systems. The adsorption tests were presented as promising for the application of zeolite NH4Y in the oil industry as a secondary method for the treatment of produced water. / Nas últimas décadas, com avanço das pesquisas e do conhecimento na área de tratamento de efluentes aquosos, a adsorção passou a ser utilizada como uma operação unitária importante, apresentando-se como uma alternativa importante e economicamente viável em muitos casos. Diante do exposto, o objetivo principal deste trabalho é estudar o potencial da utilização de zeólita NH4-Y como adsorvente de bário proveniente da água produzida, através de um estudo cinético e termodinâmico. Os resultados obtidos evidenciaram que a água produzida dos campos onshore de siririzinho/SE, é salina e contém elevadas concentrações de íons potássio, sódio, cálcio e magnésio, sulfato. O seu pH esteve próximo da neutralidade. Foi observado também à presença dos cátions bário e estrôncio em concentrações razoavelmente elevadas. De forma geral, observou-se nos espectros de infravermelho das incrustações bandas compatíveis com a presença de uma mistura de resíduos de óleo e de componentes minerais. Os difratogramas das amostras de incrustações sugerem a presença de montmorillonita, quartzo, calcita e barita. Nos espectros de infravermelho da zeólita NH4 Y as bandas mais predominantes ocorreram nas faixas de 1250 a 950 cm-1 e 790 a 650 cm-1, indicando o modo de estiramento assimétrico (←OTO←) e o modo de estiramento simétrico (←OTO←), respectivamente. Através dos difratogramas da zeólita NH4 Y pode-se observar que a amostra é formada por um material com estrutura do tipo faujasita com alto grau de pureza. A curva termogravimétrica da zeólita NH4 Y apresentou três principais etapas de decomposição, sendo que a porcentagem residual do material zeólitico foi de 72,5%. A curva obtida da experiência de determinação do pH do ponto de carga zero(pHPCZ) demonstrou que o pHPCZ experimental foi de 6,07. No estudo do efeito da massa na adsorção de bário pela zeólita NH4 Y observou-se que a porcentagem de remoção aumenta significantemente com o acréscimo da massa. Através dos resultados de competição iônica, pode-se perceber que a presença de outros íons diferentes do bário na água produzida afeta consideravelmente sua capacidade de adsorção. As curvas cinéticas evidenciaram que a capacidade de adsorção aumenta com o tempo de contato e esses valores foram maiores com o aumento da concentração inicial. Dos modelos cinéticas utilizados neste trabalho através das metodologias linear e não-linear pode-se notar que os dados cinéticos se ajustam melhor ao modelo cinético exponencial de Avrami. Observou-se que a difusão intraparticula não é o fator determinante no processo de adsorção de bário pela zeólita NH4 Y. Dentre as isotermas de adsorção testadas neste trabalho aquela que os dados se ajustaram melhor foi o de Sips. Os parâmetros termodinâmicos do processo de adsorção de bário pela zeólita NH4 Y calculados pelo método indireto de van´t Hoff e dos dados isotérico, evidenciaram que o processo é favorecido para temperaturas mais elevadas. Foram obtidos valores negativos de ΔG indicando que as interações são espontâneas, valores de entropia de adsorção (ΔS) tendenciado para valores positivos com o aumento da temperatura obtidos pela equação de van´t Hoff, e positivos para aqueles obtidos pelos dados isostérico, indicando que o processo tende a uma maior desorganização, e por fim valores de entalpia ΔH tendenciado para valores positivos com o aumento da temperatura pela equação de van´t Hoff, e positivo pelos dados isostérico, indicando que de modo geral a adsorção de bário pela zeólita NH4 Y é um processo de natureza endotérmica. Testes iniciais utilizando amostra de água produzida real evidenciaram que a capacidade de adsorção de bário de efluentes reais é menor do que aquelas realizadas em sistemas sintéticos. Os ensaios de adsorção apresentaram-se como promissores para aplicação da zeólita NH4 Y na indústria do petróleo como método secundário no tratamento de água produzida.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Produced water is one of the main wastes generated in oil exploration and its treatment is a challenge due to its complex composition and the great amount generated. Regarding to the environmental legislation concerning to disposal, it is important to create alternatives of reuse or treatment, in order to reduce its contaminant content and decrease the hazardous effects to the environment. In spite of the fact that some techniques to treat this wastewater are already in use, other actions can be done to improve the quality of separation processes, decrease oil losses and protect the environment. Extraction is a physical separation method in which a solvent is added to perform the separation of residual oil that is the objective of this study. Due to the high availability of natural gas condensate (C5+) in gas processing plants, this product was chosen to be used as the solvent in the extraction of residual oil from produced water, emulsified or not, once there is a good chemical affinity between the oil fractions and the added solvent. At first, a bibliographic survey was carried out to find a predictive model for electrolytes without the need of experimental data. A computational program was developed in FORTRAN, taking in account the group-contribution method in the presence of electrolytes, besides isothermal flash. Some adaptations were implemented at Kikic et al. (1991) model to get a good agreement with the system studied. This system took in account light hydrocarbons present in oil (pentane, hexane, heptane and octane) and strong electrolytes, which is mainly represented by NaCl. The validation of thermodynamics model showed satisfactory medium quadratic deviations when compared to real experimental systems. A pseudo-experimental planning was carried out to simulate the process and verify the influence of the studied variables on the proposed system, such as solvent and salt contents, temperature and BSW (Basic Sediment and Water). Through the obtained empirical model it was possible to check the influence of the factors on residual hydrocarbons contents, represented by TPH (Total Petroleum Hydrocarbon). Temperature and solvent content were the variables that more contributed to increase TPH, while salinity contributed to the decrease TPH in the aqueous phase. The simulations performed showed that the use of C5+ is a feasible alternative to recover residual oil fractions from produced water and oily sludges. The contributions of this work motivate future studies, mainly those that involve experiments related to this theme, regarding to evaluate the quality of the adapted model, decreasing significantly oil losses during the steps of oil production and primary processing, providing information to reduce environmental impacts of these activities. / A água produzida é um dos principais resíduos gerados na exploração petrolífera e seu tratamento é um desafio devido à sua composição complexa e à grande quantidade gerada. Diante das restrições impostas pela legislação ambiental quanto ao descarte, faz-se necessário criar alternativas de reuso ou tratamento com a finalidade de reduzir o teor de contaminantes e diminuir os efeitos nocivos ao meio ambiente. Apesar de já existirem algumas técnicas de tratamento desse efluente em uso, ainda há muito que se fazer para melhorar a qualidade dos processos de separação, reduzir as perdas de óleo e proteger o ambiente. A técnica de extração é um método físico de separação onde é adicionado um solvente que ajuda a promover a separação do óleo residual, que é objeto de estudo do presente trabalho. Devido à grande disponibilidade de condensado (C5+) no processamento de gás natural, optou-se por utilizá-lo como solvente para extração dos resíduos de óleos presentes na água produzida, emulsionados ou não, devido à grande afinidade química entre as frações oleosas e o solvente adicionando. Primeiramente, foi realizado um levantamento bibliográfico, a fim de encontrar um modelo preditivo para eletrólitos que não necessitasse de dados experimentais. Um programa computacional foi desenvolvido em FORTRAN, contemplando o modelo de contribuição de grupos na presença de eletrólitos, juntamente com o algoritmo de flash isotérmico. Algumas adaptações foram realizadas no modelo de Kikic et al. (1991), para obter melhor representatividade do sistema estudado. O sistema estudado contemplou hidrocarbonetos leves presentes no petróleo (pentano, hexano, heptano e octano) e água produzida, que possui em sua composição predominantemente o NaCl. A validação do modelo termodinâmico apresentou desvios médios quadráticos satisfatórios quando comparados a sistemas experimentais reais. Foi realizado um planejamento pseudo-experimental como meio de simular o processo e verificar a influência das variáveis estudadas no sistema proposto, tais como teor de solvente, salinidade, temperatura e BSW (Basic Sediment and Water). Através do modelo empírico obtido foi possível verificar a influência dos fatores sobre o teor de hidrocarbonetos residuais, representado pelo TPH (Total Petroleum Hydrocarbon). A temperatura e o teor de solvente são as variáveis que mais influenciam para o aumento do TPH, enquanto que a salinidade contribui para a diminuição do TPH do sistema. As simulações do processo de extração com solvente realizadas no presente trabalho produziram evidências de que o uso do condensado de gás natural pode ser uma alternativa viável para a recuperação de frações de óleo residuais presentes na água produzida, bem como de sistemas aquosos salinos contendo óleos, a exemplo de borras oleosas. As contribuições desse estudo motivam estudos futuros, principalmente os de natureza experimental ligados ao tema, a fim de avaliar a qualidade do modelo adaptado e dos resultados encontrados, reduzindo significativamente as perdas de óleo nas etapas de produção e processamento primário e proporcionando informações para redução dos impactos ambientais da produção de petróleo.

Much of the world's oil and gas comes from continental platforms today, including the Atlantic marginal basins along the Brazilian coast. Campos Basin is the use of intense injection of seawater for secondary recovery and, as a consequence, there will be a significant increase in the amount of water produced in the coming decades. The injection and formation water are frequently incompatible under the chemical point of view, and hence its mixture may result in the appearance of salt precipitation in the reservoir, in the wellbore-formation interface, surface and subsurface equipments. The salt scales are undesirable sub products of secondary recovery by water injection. Traditionally, the water produced in offshore fields, after a treatment is discharged into the sea or possibly reinjected to maintain reservoir pressure. The aim of this dissertation was, from production/injection pattern, to study the formation of inorganic deposits in oil fields through evaluation of potential losses observed in producing wells, supporting information to aid in the optimization of schedules for future interventions recovery of well productivity. The study was conducted using a numerical simulator called InorscaleTM, with limitations such as: temperature (20 º to 125 º C), pH (5.5 to 8.5) and lower salinity than 200,000 ppm, based on chemicals and thermodynamic concepts from production history from five analyzed wells. The impact of inorganic scale in the productivity of these wells was demonstrated by the behavior of the productivity index (PI) according to the precipitated mass (PM) of the inorganic salts evaluated, as well as the saturation index (SI) as a function of seawater produced (SW). This study demonstrated that, for the same concentration of precipitated inorganic salt, the barite (BaSO4) represented a major damage to production, compared to other evaluated salts. This knowledge becomes imperative with regard to increasing costs and the complexity of the workover operations (recompletion and stimulation) in the producing wells. In this scenario, preventive action, in order to reduce costs of production, gains importance. / Grande parte da produção mundial de petróleo e gás vem hoje de plataformas continentais, incluindo as bacias marginais atlânticas da Costa Brasileira. Na Bacia de Campos é intensa a utilização da injeção de água do mar para recuperação secundária e, como consequência, haverá um significativo incremento da quantidade de água produzida nas próximas décadas. As águas de injeção e de formação são frequentemente incompatíveis sob o ponto de vista químico e, portanto, sua mistura pode causar o surgimento de precipitações salinas no reservatório, na interface poço-formação e nos equipamentos de superfície e de sub-superfície. As incrustações salinas são subprodutos indesejáveis da recuperação secundária por injeção de água. Tradicionalmente, a água produzida em campos marítimos, após algum tratamento, é descartada no mar ou, eventualmente, reinjetada para manutenção da pressão do reservatório. O objetivo geral desta dissertação foi, a partir de malhas de produção/injeção, estudar a formação de depósitos inorgânicos em campos petrolíferos através da avaliação das perdas de potencial observadas nos poços produtores, subsidiando informações que auxiliem na otimização das programações de futuras intervenções para a recuperação da produtividade dos poços. O trabalho foi desenvolvido utilizando um simulador numérico denominado InorscaleTM, com limitações como: faixa de temperatura (20º a 125ºC), pH (5,5 a 8,5) e salinidade menor que 200.000 ppm, baseado em conceitos termodinâmicos e químicos, a partir dos históricos de produção de cinco poços analisados. O impacto da incrustação inorgânica na produtividade destes poços foi demonstrado através do comportamento do índice de produtividade (IP) em função da massa precipitada (MP) dos sais inorgânicos avaliados, assim como pelo índice de saturação (IS) em função da água do mar produzida (AM). Este estudo demonstrou que, para uma mesma concentração de sal inorgânico precipitado, a barita (BaSO4) representou um dano maior à produção, em relação aos demais sais avaliados. Este conhecimento torna-se imperioso no tocante aos custos crescentes e complexos das operações de workover (estimulação e recompletação) nos poços produtores. Neste cenário, a ação preventiva, com o objetivo de reduzir os custos de produção, ganha importância.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In the extraction and production of oil are generated many effluents and among them is produced water, water extracted along with oil, which distinguished by its large volume generated. There are present, among other contaminants, the trace metals. The Japaratuba river was used as a receiving body of waste generated in the fields of oil production from Carmópolis-SE, for many years and previous studies showed that the sediments are contaminated with copper, lead and zinc. The objective of this study was to reassess the environmental conditions of the Japaratuba river in the regions receiving the discharges from the fields of oil exploration after five years of removal of these evictions. Samples of surface sediments were collected along the river, at the same points in the previous study. We determined partial and total concentrations of Cu, Cd, Zn, Co, Al, Fe, Mn, Ba, V, Cr e Ni and in relation to the abundance of these we find: > Fe > Ba > Mn > Zn > Cr > Pb ~ Cu > Ni > Co > V > Cd. The lowest concentrations of metals were found at points P8 and P9 (near the mouth) and the highest concentrations for most metals analyzed were found at the point P3, one of the regions most affected the old dumps. Comparing the total concentrations in the study done previously observed that in the points P3, P5, P6, P7 and P8 the concentrations of all metals remained virtually unchanged or slightly increased, showing that the environment is not yet recoverd. As for the point P4 was noted an increase in concentration for all metals that can be explained by a possible remobilization of metals. Iron was chosen as standard elements to have shown better correlation than aluminum. The normalization of the results identified that the sediments altered by greater number of metals were related to the point P1, which were observed abnormal concentrations of Cu, Ba, Co, Ni, Pb and Al, followed by the point P5 contaminated by Cu, Cd, Co, Cr and Mg and point P6 changed by Co, Ni, Pb and Zn. Since the points P4, P7, P8 and P9 are not significantly contaminated by any of the metals analyzed, and the point P3 despite having the highest concentrations of metals are changed only by Cr. The lowest enhancement factor was found at the points P8 and P9 and the highest values for points P1, P3 and P4, the most affected by ancient discharges produced water, showing once again the non-recovery of the environment. The highest percentages of organic carbon and total nitrogen were found at the points P3, P4 and P5, were rightly places most affected by the effluent water produced. The values of the ratio of organic carbon and total nitrogen (Corg / Ntotal) for Japaratuba river sediments ranged from 17.29 to 21.63, except at the point P1 (444.50), whose value was much higher than that found in other points due to the low percentage of Ntotal this site. The values found are higher than the Redfield ratio (6,6:1) suggesting that the sediments studied the origin of organic matter is predominantly terrigenous and anthropogenic sources are more likely in this case the produced water discharges. / Na extração e produção do petróleo são gerados muitos efluentes e dentre eles encontra-se a água produzida, água extraída junto com o óleo, que se destaca pelo seu grande volume gerado. Nela estão presentes, dentre outros contaminantes, os metais traço. O rio Japaratuba era utilizado como corpo receptor desses efluentes gerados nos campos de produção de petróleo de Carmópolis-SE, durante muitos anos e estudos anteriores mostraram que os sedimentos estão contaminados por cobre, chumbo e zinco. O objetivo deste trabalho foi reavaliar as condições ambientais do rio Japaratuba, nas regiões que recebiam os descartes dos campos de exploração de petróleo após cinco anos de retirada destes despejos. As amostras dos sedimentos superficiais foram coletas ao longo do rio, nos mesmos pontos do estudo anterior. Foram determinadas concentrações parciais e totais dos metais Cu, Cd, Zn, Co, Al, Fe, Mn, Ba, V, Cr e Ni e em relação à abundância destes encontramos: Al > Fe > Ba > Mn > Zn > Cr > Pb ~ Cu > Ni > Co > V > Cd. As menores concentrações dos metais foram encontradas nos pontos P8 e P9 (próximos a foz) e as maiores concentrações para a maioria dos metais analisados, foram encontradas no ponto P3, uma das regiões mais afetadas pelos antigos despejos. Comparando as concentrações totais com o estudo feito anteriormente observou-se que nos pontos P3, P5, P6, P7 e P8 as concentrações de todos os metais permaneceram praticamente inalterada ou pouco aumentaram, mostrando que o ambiente ainda não está recuperado. Já para o ponto P4 notou-se um aumento de concentração para todos os metais que pode ser explicado por uma provável remobilização dos metais. O ferro foi escolhido como elemento normalizador por ter apresentado melhores correlações que o alumínio. A normalização dos resultados permitiu identificar que os sedimentos alterados por maior número de metais foram os relacionados ao ponto P1, no qual foram observadas concentrações anormais de Cu, Ba, Co, Ni, Pb e Al; seguido dos ponto P5 contaminado por Cu, Cd, Co, Cr e Mn e P6 alterado por Co, Ni, Pb e Zn. Já os pontos P4, P7, P8 e P9 não estão contaminados significativamente por nenhum dos metais analisados e o ponto P3 apesar de possuir as maiores concentrações dos metais está alterado apenas pelo Cr. Os menores valores de fator de enriquecimento foram encontrados nos pontos P8 e P9 e os maiores valores foram para os pontos P1, P3 e P4, os mais atingidos pelos antigos despejos de água produzida, evidenciando mais uma vez a não recuperação do ambiente. Os maiores valores percentuais de carbono orgânico e nitrogênio total foram encontrados nos pontos P3, P4 e P5, lugares onde justamente eram mais afetados pelos efluentes de água produzida. Os valores da razão entre carbono orgânico e nitrogênio total (Corg/Ntotal) para os sedimentos do rio Japaratuba variaram entre 17,29 a 21,63, exceto no ponto P1 (444,50), cujo valor foi muito superior ao encontrado nos outros pontos devido ao baixo percentual de Ntotal neste local. Os valores encontrados são superiores a relação de Redfield (6,6:1) o que sugere que nos sedimentos estudados a origem da matéria orgânica é predominantemente terrígena e fontes antrópicas são as mais prováveis, neste caso os despejos de água produzida.