[pt] Objetivo: Transporte de emulsões num meio poroso é relevante para diversas aplicações em sub-superfície. Muitos processos de recuperação melhorada de petróleo envolvem formação de emulsões. A modelagem do fluxo de emulsões num meio poroso é extremamente desafiante. As descrições disponíveis baseadas na viscosidade efetiva não são validas quando o tamanho das gotas é da mesma ordem de magnitude que o tamanho dos corpos de poros num meio poroso. Neste caso, intercepção e captura de gotas podem bloquear parcialmente a passagem dos poros e um modelo apropriado deve ser capaz de descrever estas mudanças locais de mobilidade. O modelo desenvolvido neste trabalho é baseado na relação vazão e queda de pressão do escoamento de emulsões através de capilares com constri ção. Um modelo de redes de capilares é construído com objetivo de obter parâmetros macroscópicos a partir do comportamento microscópico. Os resultados mostram a variação da permeabilidade com o número de capilaridade e propriedades da emulsão. Para baixas vazões, ou baixos números de capilaridade, as gotas maiores bloqueiam parcialmente os poros pequenos, resultando em uma redução da permeabilidade. Para altas vazões, o gradiente de pressão em cada capilar é alto o suficiente para forçar as gotas fluir através da constrição. Consequentemente, a permeabilidade aumenta com o número de capilaridade. Um programa, escrito na linguagem Fortran, é desenvolvido neste trabalho para simular o escoamento monofásico e bifásico de emulsões através de um meio poroso utilizando o modelo de rede de capilares. Na modelagem monofásica, os resultados apresentam uma boa concordância com as medidas experimentais feitas em mostras de arenito. Na modelagem bifásica, a comparação dos resultados entre a injeção da fase continua da emulsão e a injeção de emulsões (fase continua mais gotas) sobre uma rede inicialmente saturada com óleo mostra um aumento no fator de recuperação de óleo e uma frente de deslocamento mais uniforme no caso de injeçãode emulsão. / [en] Objective: Transport of emulsions in porous media is relevant to several subsurface applications. Many enhanced oil recovery processes involve emulsion formation and their flow in some form. Modeling the flow of emulsion in porous media is extremely challenging. The available descriptions based on effective viscosity are not valid when the drop size is of the same order of magnitude as the pore-throat size. In this case, drop straining and capturing may partially block the pore passage and an accurate model should be able to describe this local changes on mobility. The model developed in this work is based on the flow rate-pressure drop relationship of emulsion flow through constricted capillaries. A capillary network model is constructed in order to obtain macroscopic parameters from upscaling of the microscopic behavior. The results show how the permeability changes with Darcy velocity and emulsion properties. At low flow rates, the large drops partially block the smallest pores, leading to a low permeability. At high flow rates, the pressure gradient in each capillary is strong enough to force the drops to flow through the constrictions. Consequently, the permeability rises with capillary number. A program, written in Fortram language, based on network model is developed in this work to simulate the single phase and two phase flow of emulsion through a porous medium. In the single phase model, the results show good agreement with experimental measurements on samples of sandstone. In the two phase model, the comparison of results between the injection of the continuous phase of emulsion and the injection of emulsions (with drops) on a network initially saturated with oil shows an increase in the oil recovery factor and a more uniform displacement front in the case of emulsion injection.

[pt] Uma câmera de alta velocidade foi utilizada para visualizar o processo de quebra de gota em um misturador rotor - estator e através de um orifício em um duto em condições de escoamento turbulento. Dois casos especiais foram considerados: quebra de emulsões diluídas e quebra de gotículas de óleo individuais. Dois óleos minerais de viscosidade moderada foram dispersos em duas fases continuas diferentes, água da torneira e uma fase contínua formada por uma mistura de água do mar padrão e o surfactante aniônico STEOL CS-330 (Stepan Company). No caso de quebra no misturador rotor - estator, dois mecanismos foram identificados. Uma fragmentação inicial é causada pela combinação do vórtice (gerado pelo movimento circular do rotor) e a região de jato emergente dos furos do estator. O segundo mecanismo é uma quebra mecânica causada pelas altas taxas de cisalhamento que as gotas sofrem na abertura entre o rotor e o estator. No caso de quebra através do orifício, foi mostrado que a ruptura das gotículas ocorre somente a jusante da restrição, após percorrida certa distancia a partir da borda do orifício. Nesse comprimento de quebra, o gradiente radial de velocidade axial no escoamento é suficientemente grande para superar as tensões resistivas (exercidas pelas gotículas) e produzir a ruptura da gota. Esses resultados estão em concordância com as observações previas feitas por Galinat et al. (2005) para o caso de quebra de gota através de uma placa de orificio. No entanto, a partir das observações feitas neste trabalho, foi possível concluir que o comprimento do orifício não influencia os mecanismos de quebra. Também, a visualização permitiu analisar a influencia relativa da tensão interfacial e da viscosidade da fase dispersa para os dois casos considerados. Dados experimentais do tamanho de gota máximo estável foram obtidos para o caso de quebra de gota de emulsões de óleo em água diluídas nos dois casos estudados. A análise dos dados revelou que os tamanhos de gota máximos estáveis encontravam-se dentro da sub-faixa inercial, caracterizada exclusivamente pela taxa de dissipação de energia por unidade de massa, Épsilon. Um modelo mecanístico linear para a sub-faixa inercial, baseado na teoria de turbulência isotrópica de Kolmogorov, foi desenvolvido para ajudar na interpretação dos dados e suprir uma base para correlação. O modelo foi ajustado aos dados experimentais utilizando uma ferramenta de otimização não linear baseada no código GRG2 (Generalized Reduced Gradient), e sua precisão calculada a partir da raiz quadrada media das diferenças entre os dados experimentais e os previstos. Boas previsões foram obtidas para o rompimento no misturador, no entanto, este não foi o caso da quebra através do orifício. A baixa precisão relativa do modelo utilizado para correlacionar a quebra através do orifício reside na falta de consideração da escala de tempo requerida para a ruptura. Além disso, uma regressão linear baseada em um modelo Power Law mostrou que os efeitos interfaciais dominam o processo de quebra de gota na restrição. / [en] A high-speed camera has been used to visualize the drop breakup process at turbulent conditions in a rotor - stator mixer and through an orifice in a pipe. Two special cases were considered: the breakup of diluted emulsions and the breakup of single oil droplets. Two mineral oils of moderate viscosity were dispersed in two different continuous phases, tap water and a continuous phase formed by a mixture of substitute ocean water and the anionic surfactant STEOL CS-330 (Stepan Company). For the case of breakup in the rotor - stator mixer, two mechanisms were identified. An initial fragmentation is caused by the combination of the vortex (generated by the circular motion of the rotor) and the jet zone emerging from the stator holes. The second mechanism is a mechanical breakup caused by the high shear stresses that droplets suffer in the rotor - stator gap. In the case of breakup through an orifice in a pipe, it was shown that breakage only occurs downstream of the restriction and takes place at a certain distance from the edge of the orifice. At this breakup length, the radial velocity gradient in the flow is large enough to overcome the resistance stresses (exerted by the droplet) and produce the rupture of the droplet. These results were in agreement with previous observations made Galinat et al. (2005) for the case of drop breakup through an orifice plate. However, from the observations made in this work, it was possible to conclude that the orifice length does not influence the breakup mechanisms. In addition, visualization has allowed to analyze the relative influence of interfacial tension and dispersed phase viscosity for both cases. Experimental values for the maximum stable drop diameter were obtained for the breakup of diluted oil-in-water emulsions in both studied cases. Analysis of the data revealed that maximum stable drop sizes were in the inertial sub range, characterized exclusively by the energy dissipation rate per unit mass, Epsilon. A linear mechanistic model for the inertial sub-range, based in Kolmogorov s theory of isotropic turbulence, was developed to aid in data interpretation and to provide a basis for correlation. The model was adjusted to experimental data using a nonlinear optimization tool based in the generalized reduced gradient code (GRG2), and its precision was calculated from the root mean squared difference between experimental and predicted data. Good predictions were obtained for the breakup in the mixer; however, this was not the case for the breakup through the orifice. The relative low precision of the model used to correlate the breakup through the restriction lied in the lack of consideration of the time scale required for the breakup. In addition, a linear curve fitting based in a power law model, showed that interfacial effects drive the breakup process in the restriction.

[pt] A produção de petróleo é geralmente acompanhada pela produção de água, que pode estar presente sob forma livre e emulsionada. As emulsões podem ser encontradas em quase todas as fases de produção: nos reservatórios, nos poços produtores, nas facilidades de produção, nos dutos de transporte, no processamento e no armazenamento O sistema de Bombeio Centrifugo Submerso (BCS) é um dos métodos utilizados na indústria para a elevação de petróleo para campos localizados tanto em terra como em mar. Ainda que seja o método de elevação artificial mais apropriado para a produção de petróleo quando há elevada produção de água, a eficiência da bomba é bastante reduzida quando há manuseio de misturas de água e óleo e a formação de emulsões. Este trabalho teve como objetivo o estudo do cisalhamento aos quais os fluidos estão expostos durante a passagem por um estágio de uma Bomba Centrífuga Submersa e seus efeitos no grau de emulsificação da mistura de água e óleo. Foi construído um aparato experimental composto por dois discos, um giratório e um fixo. Ao escoar através destes a mistura de fluidos sofre deformação cisalhante e extensional e seu grau de emulsificação, isto é, tamanho médio e distribuição dos diâmetros de bolhas, é medido a montante e a jusante do dispositivo. / [en] Oil production is usually associated with the production of water, which may be found as a continuous phase or as a dispersed phase, in emulsions. Emulsions may be found in almost all the production stages: in reservoirs, production wells, production facilities, pipelines, in processing and in storage. The Electric Submersible Pump (ESP) is one of the methods employed in the industry to lift oil from fields located on land as well as at sea. Though this is the most appropriate artificial lift method for oil production when a considerable amount of water is produced, a pump’s efficiency is a greatly reduced when mixtures of water and oil are handled and emulsions begin to form. This paper intends to study the shearing imposed to fluids when flowing through a stage in a Electric Submersible Pump, and its effects in the degree of emulsification of the water and oil mixture. An experimental device was assembled consisting in two disks, one that spins and the other fixed. When flowing through them, a mixture of fluids is subjected to shearing and extensional deformation, and its degree of emulsification, i.e.: the average size and the bubble diameter distribution, may be measured upstream and downstream from the device.

[pt] Emulsões estáveis de óleo-em-água (O/A) e água-em-óleo (A/O) são criadas em diferentes processos de produção de óleo devido à presença de tensoativos naturais, tais como asfaltenos, resinas, ácidos orgânicos solúveis em óleo, sólidos e ceras. Um filme interfacial é formado causando interações químicas entre os surfactantes e outras espécies na fase aquosa. Este trabalho tem como objetivo estudar a formação e estabilidade de emulsões estabilizadas por um ácido graxo como um surfactante natural, sob condições ambientes e de alta pressão, bem como seu comportamento de fluxo através de testes de injetividade em arenitos. Para este fim, o estudo da estabilidade da emulsão e análise de reologia interfacial foram realizadas através da avaliação da distribuição do tamanho de gotas e do módulo viscoelástico da interface em função da concentração de surfactante, composição aquosa e condições de fluxo. Nos testes reológicos, os resultados mostraram que a presença do ácido graxo na fase oleosa promoveu redução na tensão interfacial óleo-água e módulo elástico maior que o módulo viscoso, evidenciando importante atividade superficial. Todas as emulsões formadas com uma solução alcalina sem sais foram estáveis sob condições ambientes. Durante a injeção de emulsão em fluxo monofásico, o controle da mobilidade da água foi observado através da redução da permeabilidade absoluta como uma função forte da distribuição do tamanho da gota da emulsão e do número de capilaridade. / [en] Stable oil-in-water (O/W) and water-in-oil (W/O) emulsions are created in different processes of oil production due to the presence of natural crude oil surfactants, such as asphaltenes, resins, oil-soluble organic acids, solids, and waxes. An interfacial film is formed causing chemical interactions between the surfactants and other species in the water phase. This work aims to study the formation and stability of emulsions stabilized by a fatty acid as natural surfactant, under ambient and high-pressure conditions, and their flow behavior through injectivity tests in sandstones. To this end, study of emulsion stability and interfacial rheology analysis were performed by evaluating the droplet size distribution and interfacial viscoelastic modulus as a function of the surfactant concentration, aqueous composition, and flow conditions. In the rheological tests, results showed that the presence of the fatty acid in the oil phase promoted a reduction in the oil-water interfacial tension and elastic modulus larger than the viscous modulus, evidencing important surface activity. All emulsions formed with an alkaline solution without salts were stable under ambient conditions. During emulsion injection in single-phase flow, water mobility control was observed through the reduction of the absolute permeability as a strong function of emulsion drop size distribution and capillary number.

[pt] Efluentes oleosos são gerados de muitas fontes, tais como: indústrias petroquímicas, refinarias, plataformas de petróleo, fabricação de maquinarias, e até mesmo, no transporte, distribuição e armazenagem de óleo. O óleo presente na forma de emulsão é difícil de separar. Para quebrar essas emulsões, geralmente, são usados tratamentos químicos, biológicos, eletroquímicos, ultrafiltração. O processo de eletrocoagulação-flotação se inicia com a dissolução do anodo produzindo espécies aquosas (monoméricas, poliméricas) e precipitadas, espécies que funcionam como coagulantes e floculantes. As mesmas causam a desestabilização das emulsões através de mecanismos como a neutralização de carga superficial, ponte interparticular e coagulação por varredura, formando flocos de gotículas de óleo. A dissolução do metal no anodo é acompanhada da geração do gás hidrogênio no catodo. As bolhas são aderidas aos flocos, carregando-os até a superfície, onde são separados do reator, porém, dependendo da densidade deles, poderiam sedimentar-se. Neste trabalho, é avaliada a remoção de óleo de uma emulsão sintético pelo processo de eletrocoagulação-flotação. Avaliou-se a influência dos principais parâmetros de operação na taxa de redução da demanda química de oxigênio (DQO): concentração inicial do óleo; densidade de corrente; separação entre eletrodos; pH da solução; concentração de eletrólito. O efluente sintético foi preparado a partir de óleo Shell Talpa 30 e Oleáto de sódio como surfatante. Foi adicionado NaCl para aumentar a condutividade da solução. O pH inicial da emulsão foi de 8,70. O potencial zeta nessas condições teve um valor médio de -75mV, valor este que indicou a estabilidade da emulsão. / [en] The separation of emulsions or colloidal particles from wastewater is a major concern for the petroleum, metal manufacturing, food, textile, paper and hydrometallurgy industries. The emulsion present is very stable due to the presence of surfactants, so conventional methods can not be applied and it is necessary to combine one or two treatment processes for highly effective purification. Several techniques have been applied to treat these types of oily wastewater, e.g.: chemical, biological and electrochemical destabilization, ultrafiltration. Electrocoagulation is initiated by the oxidation of sacrificial anodes. The metal ions released combine to the hydroxyl ions produced at the cathode to form the corresponding metal hydroxides and others species, which cause the destabilization of the contaminants or particulate suspensions and form flocs. The bubbles hydrogen gas capturing and floating the flocs formed and separating from the liquid surface by scraping or settling depending on density of the flocs. In this work, the electrocoagulation technique was studied in order to treat concentrated oil-water emulsions chemically stabilized. This study was mainly focused on the effects of operating parameters such as: initial pH, current density, reaction time, NaCl concentration, electrode distance and inlet concentration on the abatement rate of chemical oxygen demand (COD). The synthetic emulsion was prepared from Shell - Talpa 30 oil (3g.L-1) and sodium dodecyl sulfate (1.0 g.L-1), also was added NaCl (3g L-1) for increasing the conductivity of the emulsion. Under those conditions we had a pH value around 8.70 and a zeta potential around -70mV, showing a good stability of the emulsion.

[pt] Durante a vida de um campo de petróleo, diferentes métodos de recuperação podem ser usados para manter a pressão do reservatório e aumentar a eficiência de varrido. O método mais utilizado é o de injeção de água. Porém, a eficiência deste método é limitada devido à alta razão de mobilidade entre água e óleo, o que leva a formação de canais preferenciais de escoamento da água. Agentes de controle de mobilidade são usados para minimizar este efeito. Dentre eles, emulsões óleo-água apresentam benefícios em custo, compatibilidade e eficiência. Alguns estudos indicam uma melhor eficiência da fase aquosa com menor razão água-óleo nos poços produtores. A fase dispersa da emulsão é capaz de bloquear as gargantas dos poros e alterar o caminho do escoamento no meio poroso, melhorando não apenas a eficiência de varrido como também a de deslocamento. O objetivo deste trabalho é estudar a injeção de emulsão óleo-água e entender os mecanismos que envolvem seu uso como um agente de controle de mobilidade. O efeito micro e macroscópico da injeção de emulsão será avaliado experimentalmente através da medida das curvas de permeabilidade relativa de emulsão óleo-água e óleo em amostras de arenitos para diferentes concentrações da fase dispersa da emulsão, distribuição do tamanho de gota e número de capilaridade. / [en] During the life of an oilfield, different oil recovery methods may be used to maintain the reservoir pressure and increase sweep efficiency. The method most commonly used is water injection. The efficiency of the method is limited due to the high mobility ratio between water and oil, that leads to water fingering. Mobility control agents can be used to minimize this effect. Among them, oil-water emulsions (O-W) present several benefits in cost, compatibility and efficiency. Several studies indicate a better sweep efficiency of the water phase with lower water-oil ratio in the production wells. If properly designed, the dispersed phase of the emulsion may block the pore throats and change the flow path at the pore level, improving not only the sweep but also the displacing efficiency. The aim of this research is to study oil-water emulsion flooding and understand the mechanisms involving its use as a mobility control agent. The micro and macro effect of the emulsion injection is going to be evaluated experimentally by measuring the relative permeability curves of water-oil emulsions and oil in sandstone cores for different dispersed phase concentration, droplet size distribution and capillary number.

[pt] Atualmente a crescente demanda do uso de repelentes de insetos tem promovido a pesquisa de produtos mais eficazes e com uma maior durabilidade da ação repelente. O objetivo deste trabalho foi a obtenção de novas nanopartículas com propriedades interfaciais modificadas superficialmente com grupos funcionais catiônicos e polímeros aniônicos, com o intuito de melhorar a estabilidade de emulsões Pickering contendo um princípio ativo, N,N -dimetil-m-toluamida (DEET), comumente utilizado nos repelentes comerciais. A obtenção das nanopartículas incluiu a funcionalização inicial da superfície de nanopartículas de sílica comerciais com grupos amino secundários (R-NH2), seguido da introdução de grupos catiônicos de amônio quaternário (R-NR4 positivo) e posterior complexação eletrostática com polímeros aniônicos (poli(ácido acrílico), PAA, e poli(4-estireno sulfonato de sódio), PSS). As nanopartículas modificadas mostraram boa dispersabilidade em meio aquoso, favorecendo a estabilização de emulsões de tipo óleo em água (O/A). Os melhores resultados dos estudos de estabilidade no tempo das emulsões foram obtidos usando as nanopartículas catiônicas (SiNP-A,G) recobertas com PAA e com a mistura de polímeros (PAA mais PSS). As emulsões Pickering obtidas com as nanopartículas de sílica recobertas com PAA mostraram os melhores resultados na retardação da evaporação do DEET, com potencial uso para liberação lenta deste composto. / [en] Currently the increasing demand for insect repellent use has promoted research into more effective products and a longer repellent action. The objective of this work was to obtain new nanoparticles by surface modification with cationic functional groups and anionic polymers, with the aim of improving the stability of Pickering emulsions containing an active ingredient, N,N -diethyl-m-toluamide (DEET) commonly used in commercial repellents. The preparation of the nanoparticles included initial surface functionalization of commercial silica nanoparticles with secondary amino groups (R-NH2), followed by the introduction of cationic quaternary ammonium groups (R-NR4 positive) and subsequent electrostatic complexation with anionic polymers (poly (acrylic acid), PAA, and poly(sodium 4-styrenesulfonate), PSS). The modified nanoparticles showed good dispersibility in aqueous medium, favoring the stabilization of emulsions oil-in-water (O/W). The best results of the emulsion time stability studies were obtained using cationic silica nanoparticles (SiNP-A,G) covered with PAA and with the polymer mixture (PA plus PSS). The Pickering emulsions obtained with the cationic silica nanoparticles coated with PAA showed the best results in retarding DEET evaporation, with potential use for slow release of this compound.

[pt] Emulsões podem ser usadas como agentes de controle de mobilidade em métodos de recuperação avançada de petróleo com o objetivo de obter uma varredura mais uniforme do reservatório. O uso e otimização desta técnica requer um perfeito entendimento do escoamento de emulsões através de meios porosos. O escoamento macroscópico é função direta do escoamento na escala do poro, na qual emulsões não podem ser tratadas como um fluido não Newtoniano monofásico, já que as gotas são de tamanho semelhante às gargantas dos poros. Na escala microscópica, o escoamento de emulsões deve ser modelado como um escoamento bifásico incluindo efeitos capilares. Para determinar o efeito da tensão interfacial, razão de viscosidades, tamanho de gota e geometria do tubo capilar na relaçãao vazão - diferença de pressão do escoamento, um método do tipo Level Set, incluindo forças de tensão interfacial, foi desenvolvido e incorporado a um programa para solução implícita da equação de Navier - Stokes transiente baseado no método de elementos finitos. Os resultados mostram que o controle de mobilidade é obtido através de dois mecanismos. O primeiro é baseado na simples substituição de um líquido menos viscoso por outro mais viscoso; e o outro baseado as forças capilares associadas a deformação da gota durante a sua passagem pela garganta do capilar. Os resultados podem ser usados na construção de um modelo constitutivo na escala de poro que será incorporado em um modelo de rede de capilares que está sendo desenvolvido para o estudo de escoamento de emulsões através demeios porosos. / [en] Emulsion can be used as a mobility control agent in enhanced oil recovery methods in order to achieve a more efficient sweep of the reservoir. The application of such technique requires full understanding of how emulsions flow in a porous material. The macroscopic flow behavior can be determined based on the pore scale flow, at which emulsions cannot be treated as a single phase non Newtonian liquid, since the drop diameters are in the same order of magnitude of the pore throats. In the pore scale, emulsion flow needs to be studied as a two phase flow including capillary effects. In order to determine the effect of interfacial tension, viscosity ratio, drop size and capillary geometry in the pressure drop of the flow of a single oil drop immersed in water through a straight and constricted capillary, a Level Set type method including surface tension forces was incorporated to a fully coupled implicit Navier - Stokes solver using finite element method. The results clearly show that mobility control is achieved by two different mechanisms. One based on the simple substitution of a low viscosity by a high viscosity liquid and the other based on the capillary forces associated with the drop deformation as it flows through the constriction. The results can be used to construct a pore level model that will be incorporated in a capillary network model to study flow of emulsions through porous media.

[pt] Emulsões podem ser formadas durante o processo de exploração dos reservatórios de petróleo. Essas emulsões podem trazer diversos prejuízos, como mudanças nas características dos óleos e problemas no bombeamento. Diante disso, aditivos químicos capazes de promover a desestabilização de emulsões de petróleo são importantes para otimizar o processo produtivo e mitigar os problemas causados. Há diversos estudos dedicados à avaliação de substâncias para atuar como desemulsificantes. Porém, a compreensão de como a estrutura química dos aditivos está correlacionada com as características físico-químicas dos óleos e emulsões ainda é escasso. Esse trabalho tem como objetivo entender como as características dos aditivos estão relacionadas com as particularidades de óleos parafínicos e asfaltênicos. Para isso, três óleos brasileiros foram usados para preparar e caracterizar emulsões água-óleo e avaliar sua estabilidade após o uso de diferentes aditivos. As emulsões preparadas com esses óleos apresentaram grandes diferenças nas propriedades reológicas. Entre elas, a viscosidade e gelificação em um dos óleos parafínicos, o que pode impactar diretamente na eficiência de desemulsificação devido à dificuldade de incorporação dos aditivos no bulk da emulsão. A estabilidade das emulsões foi estudada por testes de envelhecimento em diferentes condições de temperatura sem e com adição de diferentes aditivos: surfactantes, polímeros, ácidos orgânicos e inorgânicos e álcoois. De forma geral, aditivos anfifílicos com grupos aniônicos apresentaram melhor eficiência desemulsificante para todos os óleos. A aromaticidade, a acidez e o volume molecular dos aditivos também foram características importantes para a desemulsificação, porém, dependem da temperatura. Confirmou-se que a escolha de um desemulsificante para emulsões de petróleo depende da composição dos óleos e das características reológicas das emulsões formadas. Para emulsões de óleos parafínicos a temperatura foi determinante na eficiência de desemulsificação, enquanto para o óleo asfaltênico, a acidez influenciou mais. / [en] Emulsions can be formed during the exploration process of oil reservoirs. These emulsions, when unwanted, can bring several losses, such as loss of oil and changes in its characteristics and problems in pumping. Therefore, the development of chemical additives capable of promoting the destabilization of oil emulsions is important to optimize the production process and mitigate the problems caused. In the literature, there are several studies dedicated to the evaluation of substances to act as demulsifiers. However, the understanding of how the chemical structure of additives is correlated with the physicochemical characteristics of oils and emulsions is still scarce. This work aims to understand how the characteristics of the substances are related to the particularities of oils and their emulsions to better understand how demulsification occurs and also to propose additives with greater efficiency for the systems studied. To this end, three Brazilian oils were used to prepare water-oil emulsions and to evaluate the demulsifying capacity of different chemical additives. The stability of the emulsions was studied by aging tests under different temperature conditions without and with the addition of the different additives: surfactants, polymers, organic and inorganic acids and alcohols. The tests were carried out under different conditions to evaluate the effect of temperature mainly due to the high paraffin content in some oils. The characterization of the emulsions (without additives) showed large differences in rheological properties between the systems prepared with oils. These include viscosity, thixotropy and gelation in one of the paraffinic oils, which can directly impact the demulsification efficiency due to the difficulty of incorporating the additives into the emulsion bulk. From the aging tests, it was generally observed that amphiphilic substances with high interfacial activity and with anionic groups showed better demulsifying efficiency for all oils. The aromaticity, acidity and molecular volume of the additives were also important characteristics for demulsification, but they are temperature dependent. Finally, it was concluded that in general, the choice of a demulsifier for petroleum emulsions depends on the composition of the oils and the rheological characteristics of the emulsions formed. For paraffinic oil emulsions, the temperature was decisive for the demulsification efficiency, whereas, for the others, the acidity proved to be more decisive.

[pt] A motivação deste trabalho consiste no uso do four-roll mill para aumentar a separação de fases de emulsões água em óleo (A/O) presente no processamento primário da indústria de petróleo. A partir da conservação de massa e momento, a fase contínua foi modelada como escoamento incompressível, bi-dimensional e isotérmico. Simulações numéricas utilizando o método de elementos finitos foram implementadas para revelar a influência das diversas configurações de escoamento no comportamento mecânico do material. A partir dos resultados obtidos, a habitual forma de classificar o escoamento no four-roll mill de acordo com a literatura se demonstrou ineficiente. Este trabalho sugere classificações locais de escoamento a cada posição dependendo se a mesma está ocupada pela fase contínua ou dispersa da emulsão. O efeito da fase dispersa é descrito via pós-processamento. Microelementos no formato de vetores foram inseridos no domínio e investigou-se suas deformações e trajetórias. Consequentemente, analisou-se a deformação de gotas e a sua respectiva influência na instabilidade da emulsão. / [en] The motivation of this work consists in the use of four-roll mill in order to increase the phase separation of water-in-oil emulsions (W/O) present in the primary process of oil industry. With mass and momentum conservation, the continuous phase is modeled by an incompressible, bi-dimensional and isothermal flow. Numerical simulations employing the finite element method were implemented to reveal the influence of the several flow configurations in the material mechanical behavior. From the obtained results, the standard way of classifying the flow in the four-roll mill according to the literature was proved inefficient. This work suggests local flow classifications for each position depending if it is occupied by the continuous or dispersed phase. The effect of the dispersed phase was described by a post-processing scheme. Microelements in shape of vectors were inserted in the domain and their deformations and pathlines were investigated. Thus, the deformation of droplets and their respective influences in the emulsion instability were analyzed.