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[pt] PROPRIEDADES REOLÓGICAS E TÉRMICAS DE DISPERSÕES MULTIFUNCIONAIS DE NITRETO DE BORO HEXAGONAL À BASE DE GOMA XANTANA PARA USO EM FLUIDOS DE PERFURAÇÃO À BASE DE ÁGUA / [en] RHEOLOGICAL AND THERMAL PROPERTIES OF MULTIFUNCTIONAL HEXAGONAL BORON NITRIDE DISPERSIONS BASED IN XANTHAN GUM FOR USE IN WATER-BASED DRILLING FLUIDSYAGO CHAMOUN FERREIRA SOARES 16 December 2024 (has links)
[pt] Nas últimas décadas, a procura por petróleo e gás aumentou, levando à identificação de novos campos petrolíferos em ambientes de reservatórios desafiadores, caracterizados por condições de alta pressão e alta temperatura (HPHT). O desenvolvimento de fluidos de perfuração de base aquosa de alto desempenho com propriedades personalizadas visa aprimorar os processos de extração na indústria petrolífera e reduzir a contaminação ambiental causada principalmente por fluidos à base de óleo. Este estudo tem como objetivo investigar como variações em parâmetros como temperatura, pressão e concentração impactam nas propriedades térmicas e reológicas de suspensões de goma xantana com nanoestruturas de nitreto de boro hexagonal oxidado (hBN-oxi). A condutividade térmica foi significativamente aumentada pela adição de nanopartículas de hBN-oxi (suspensão de 6,0 por cento em peso) ao fluido base, atingindo um aumento de até 12 por cento a 70 graus C. Estas nanoestruturas desempenharam um papel crucial na preservação da condutividade térmica das suspensões de goma xantana, mesmo em temperaturas elevadas. A suspensão com concentração mais alta apresentou tensão limite de escoamento e quando submetida a altas taxas de cisalhamento, sofreu uma queda de viscosidade de apenas 16 por cento a 80 graus C. Estes efeitos adversos da temperatura e pressão sobre a viscosidade foram mitigados pela interação entre a matriz polimérica e o hBN-oxi. No geral, o estudo destacou o potencial do nitreto de boro como nanoaditivo para fluidos de perfuração convencionais, mostrando que formulações adequadamente projetadas podem melhorar o desempenho mesmo em condições desafiadoras sem causar danos ao meio ambiente, graças à alta estabilidade térmica e química do material. / [en] In recent decades, the demand for oil and gas has surged, prompting the
identification of new oil fields in challenging reservoir environments those
characterized by high-pressure and high-temperature (HPHT) conditions. The
development of high-performance aqueous-based drilling fluids with tailored
properties aims to enhance extraction processes in the oil industry and reducing
environmental contamination mainly caused by oil-based fluids. This study aims to
investigate how variations in parameters such as temperature, pressure and
concentration impact the thermal and rheological properties of xanthan gum
suspensions with oxidized hexagonal boron nitride (hBN-oxi) nanostructures. The
thermal conductivity was significantly increased by the addition of hBN-oxi
nanoparticles (6.0 wt percent suspension) to the base fluid, reaching an increase of up to
12 percent at 70 degrees C. These nanostructures played a crucial role in preserving the thermal
conductivity of xanthan gum suspensions even at elevated temperatures. The
presence of nanoparticles at the highest concentration induced a yield stress in the
fluid and when subjected to high shear rates, experienced a viscosity drop of only
16 percent at 80 degrees C. These adverse effects of temperature and pressure on viscosity were
mitigated by the interaction between the polymer matrix and hBN-oxi. Overall, the
study highlighted the potential of boron nitride as a nanoadditive for conventional
drilling fluids, showing that properly designed formulations can improve
performance even in challenging conditions without causing harm to the
environment, thanks to the material s high thermal and chemical stability.
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