[pt] Na formulação e preparo de pastas cimentícias destinadas ao revestimento de poços de petróleo é imperativo que seja levado em conta o conjunto de condições associadas ao ambiente da prospecção. Esta tese tem por objetivo investigar a interação entre a halita e pastas cimentícias, no âmbito da exploração das reservas do pré-sal brasileiro, através da caracterização de propriedades químicas e mecânicas da pasta na presença de NaCl. A influência da temperatura, importante característica da camada em questão, também foi avaliada, a partir de duas condições de cura, a 23 graus Celsius e 60 graus Celsius. Sendo o sal artificial (para análises laboratoriais - PA) comumente empregado em substituição à halita na simulação dos efeitos da dissolução dos maciços salinos durante a cimentação, estes dois materiais foram utilizados comparativamente ao longo deste estudo. Os comportamentos observados em ensaios de compressão uniaxial foram similares, tendo sido demonstrado que, em baixas temperaturas, ocorrem ganho de resistência para adições salinas de até 10 porcento e perda de resistência para valores. Alterações nos mecanismos de hidratação e produtos formados são estudadas através de análises de difração de raios-x e termogravimetria. A partir destes testes, é possível a verificação da formação do Sal de Friedel, resultado da interação entre íons cloreto e fases aluminoferrosas do clínquer. Finalmente, é discutida a influência destas adições na reologia da pasta, ao se observar resultados divergentes para adições de sal PA e halita. / [en] When developing and designing cement pastes for oil well applications, proper attention should be given to the careful evaluation of the environment in which the prospection operations will take place. The work in hand presents an experimental investigation on the interaction between halite and cement pastes, meeting the continuous demand for research concerning the Brazilian pre-salt region. For this purpose, mechanical and chemical tests were carried out. Being a feature of major importance in pre salt activities, temperature effects were adressed through two different curing temperatures: 23 degrees Celsius and 60 degrees Celsius. Also, many authors use artificial salt as an alternative to halite when simulating the effects of salt rock dissolution. Therefore, both materials are used throughout the experimental program for comparison purposes. A similar unidirectional compressive behavior is noted for both materials. Gains in strength are noted at 23 degrees Celsius for both salts, to concentrations up to 10 percent by weight of water. On the other hand, higher concentrations or a higher curing temperature yield strength losses. Furthermore, hydration and microstructure changes are studied through x-ray diffraction and thermogravimetric analysis. Through these tests it is possible to detect the formation of Friedel s salt, as a result of the interaction between chloride ions and the aluminate and/or aluminoferrite phases of clinker. Finally, the influence of these additions on the rheology of the cement paste is discussed, as differences on the rheological behavior of these cement pastes are noted.

[pt] Os problemas de transporte marítimo são alvo de extensa bibliografia e constituem uma importante área de aplicação da programação matemática. Em particular, o transporte de granéis - entre os quais o petróleo e seus derivados - vem sendo estudado na Petrobrás há mais de duas décadas. Apesar dos esforços despendidos, os escopos das aplicações são ainda algo limitados e os resultados práticos relativamente escassos. O presente trabalho contribui para sistematização da área, definindo uma hierarquia de problemas de transporte marítimo, padronizando conceitos e notação e desenvolvendo modelos para cada classe de aplicação. São discutidos também alguns métodos de solução e propostos procedimentos para incrementar seus desempenhos. Dois destes métodos, designados por modelo de rotas e modelo de recobrimento, são implementados para instâncias de porte real e os resultados obtidos são analisados. / [en] Sea transportation problems have been the object of extensive literature and constitute an important area for the application of mathematical programming techniques. Bulk commodities transportation, particulary of oil and its by-products, has been studied at Petrobras for over two decades. Despite all efforts, the application scopes are still rather limeted and practical results relatively scarce. The present study contributes for a systenatization in the area, defining a hierarchy of sea transportation problems, standardizing concepts and terminology and developing models for each class of application. Some solution methods are also discussed and procedures are proposed to develop their performance. Two of these methods, named Routing model and instances and the results attained are anlysed.

[pt] Os materiais usados como agentes de sustentação em operações de fraturamento para estimular a produção em poços de petróleo devem exibir propriedades tais que garantam a estabilidade da fratura, ao mesmo tempo que assegure o escoamento do fluido da formação pelo material de sustentação. Em virtude das diferentes condições encontradas nas formações rochosas, materiais com diferentes características prestam-se a esta finalidade. A busca por materiais alternativos é desejável para otimizar desempenho e minimizar custos.Este trabalho relata a avaliação de diferentes materiais para uso como gente de sustentação. Os materiais testados são: piso cerâmico moído, porcelanato granulado, miçangas vazadas e miçangas maciças (ambas usadas na confecção de bijuterias) e microesferas de vidro. Os materiais foram submetidos à avaliação previstas nas normas API, ISO e ABNT aplicáveis.Os resultados mostraram que as microesferas de vidro possuem potencial de uso como propantes, desde que revestidas com resina fenólica, enquanto que os demais materiais falham em algum dos critérios de avaliação, principalmente da resistência ao esmagamento. / [en] Materials used as propant in hydraulic fracturing to improve production in oil wells must present properties that promote machanical stability of the fracture and sustain the flow of fluid from the reservoir through the fracture filled with the propant material. Due to diferent service conditions found in oil reservoirs, materials with different group of properties can be used with this finnality. The development of alternative materials is required to optimize peformance and minimize costs. This work reports the evaluation of some materials to be used as propants. They are: milled floor tile, granulated porcelanate, glass hollow beads and glass massive beads (used in the manufacturing of jewelry) and glass microspheres. These materials were evaluated according to tests previewed in specific API, ISO and ABNT technical standards.The results have shown that the glass microspheres satisfy the specifications stated by the standards, since it is recovered with phenolic resin, while the other materials eventually fail in some evaluation criterion, mainly in crash resistance.

[pt] Diversos problemas operacionais ou falhas podem ocorrer em poços produtores e injetores em campos de petróleo e reduzir a produção. Muitas vezes a solução para esse tipo de problema é a intervenção com sonda. No caso de a plataforma de petróleo possuir uma sonda própria de intervenção, essa operação se torna mais ágil e menos dispendiosa. Apesar de proporcionar maior flexibilidade através do gerenciamento ativo da produção, a existência de uma sonda de intervenção acoplada à plataforma geralmente aumenta o investimento requerido em comparação à alternativa sem sonda dedicada. O objetivo desta dissertação foi o de apresentar uma proposta de metodologia, baseada na teoria de opções reais, para a quantificação dessa flexibilidade. A metodologia foi aplicada a um estudo de caso hipotético na área do pré-sal, no qual foram analisadas as opções de intervenção nos poços produtores. A metodologia proposta foi capaz de quantificar o ganho proporcionado pela sonda dedicada. A probabilidade de ocorrência de falhas, o tempo de espera pela sonda, o tipo de falha e a duração da intervenção foram fatores que impactaram o valor da flexibilidade. / [en] Several operational problems or failures may occur in producers and injectors wells on oil fields and reduce the production. Often the solution to this problem is the well intervention with a drillship. If the production platform itself has an intervention rig, this operation becomes more agile and less costly. Despite providing greater flexibility through the active management of production, the existence of an intervention rig attached to the platform usually increases the required investment compared to alternative without a dedicated rig. The objective of this dissertation was to propose a methodology, based on real options theory, to quantify this flexibility. The methodology was applied to a hypothetical case study in the pre-salt area in which was analyzed the options for intervention in producing wells. The proposed methodology was able to quantify the improvement provided by a dedicated rig. The probability of failure, the waiting time for the drillship, the failure type and duration of the intervention were factors that impacted the value of flexibility.

[pt] No mundo competitivo e globalizado, dadas as inúmeras possibilidades de alocação de capital e as incertezas econômicas intrínsecas às decisões de investimento, a seleção de projetos lucrativos é um elemento de fundamental importância para o sucesso das empresas. Os métodos tradicionais de avaliação de investimentos, como o fluxo de caixa descontado (FCD), vêm sendo muito criticados por não capturarem de maneira adequada as flexibilidades existentes nos projetos. As vantagens de incluir a flexibilidade gerencial e a utilização mais freqüente da teoria de opções reais na avaliação de projetos permitem ampliar as discussões teóricas dos métodos utilizados para tal avaliação. A presente dissertação tem por finalidade a aplicação do Método dos Mínimos Quadrados de Monte Carlo (LSM) na avaliação econômica de projetos de Exploração e Produção de Petróleo (E&P). Para o cálculo das opções reais com o LSM foi construído um programa em VBA (Visual Basic for Applications) que, além de calcular o valor das opções, permite executar análises de sensibilidade. Para a validação do método, utilizou-se a aproximação analítica de Bjerksund & Stensland, por ser uma das mais utilizadas na avaliação de opções reais e por produzir a curva de exercício ótimo dessas opções. Na busca dos parâmetros a serem utilizados neste estudo, simulou-se um fluxo de caixa de um projeto de E&P. Por fim, os resultados obtidos não podem ser considerados definitivos, apenas poderão balizar o desenvolvimento e o aprimoramento da utilização do método LSM em Opções Reais. / [en] In a globalized and competitive world, given the many possibilities of capital allocation and inherent economic uncertainties in investment decisions, the selection of profitable projects is an element of fundamental importance for companies’ success. The traditional methods for investments valuation, such as discounted cash flow (DCF), have been being criticized for not capturing adequately projects flexibilities. The advantages of including management flexibility and more frequent use of the real options theory in the evaluation of projects allow us to expand the theoretical discussions of the methods used for valuation. This study aims to apply the least squares Monte Carlo (LSM) method in economic valuation of upstream oil projects. For calculating real options with the LSM, a program in VBA (Visual Basic for Applications) language was built. Besides calculating the options value, it lets you run a sensitivity analysis. To validate the method, the analytical solution of Bjerksund & Stensland was used, as it is one of the most used in real options valuation and produces a graph of the optimal exercise for those options. In search for parameters to be used, a cash flow for an upstream oil project was simulated. Finally, the results can not be considered definitive; they can only guide the development and improvement of the use of LSM in Real Options.

[pt] Este trabalho apresenta uma modelagem numérica termo-mecânica para investigação da influência da presença da rocha salina no acréscimo de pressão em anulares confinados (APB). O fenômeno de APB é resultado da expansão térmica do fluido de perfuração trapeado nos anulares do poço, induzida pelo aquecimento gerado pela produção de hidrocarbonetos em temperatura superior ao restante do poço. Os evaporitos são formações que possuem um comportamento mecânico viscoelástico, apresentando deformação contínua a partir de uma tensão constante, processo conhecido como fluência. Este comportamento do sal não é atualmente considerado pelos simuladores utilizados pela indústria do petróleo durante o projeto de poços, no que tange dimensionamento para esta carga de pressão proveniente do APB. O objetivo deste trabalho é alcançado pelo desenvolvimento uma metodologia de cálculo do fenômeno de APB frente a formações salinas, através de um modelo numérico construído no software ABAQUS, utilizando o método dos elementos finitos. Diversas simulações foram realizadas com configurações distintas de litologia, temperatura e fluidos de perfuração, para analisar a influência do comportamento viscoelástico da rocha salina no crescimento de pressão em anulares confinados. Após análise de resultados obtidos, se concluiu que a rocha salina pode agir como aliviador da pressão gerada pela expansão térmica do fluido de perfuração confinado nos anulares do poço. As tensões geradas pelo APB levam a deformações de fluência que aumentam o diâmetro do poço e consequentemente o volume anular, acomodando parte do acréscimo de pressão gerado. / [en] This dissertation presents a thermo-mechanical numerical modeling to investigate the influence of the presence of salt rock on annular pressure build-up (APB). The APB phenomenon is a result of thermal expansion of confined drilling fluid in the well annulus, induced by heat generated by the production of hydrocarbons at temperatures above the remainder of the well. The evaporite formations have a viscoelastic mechanical behavior, with continuous deformation at constant stress, known as creep. This salt behavior is not currently considered by simulators used by the oil industry for the design of wells, with respect to this pressure load from APB. The objective is achieved by developing a methodology for calculating the APB effect for wells with saline formations, using a numerical model built in ABAQUS software, using the finite element method. Several simulations were performed with different configurations of lithology, temperature and drilling fluids, to analyze the influence of the viscoelastic behavior of the salt rock on pressure growth in confined annuli. After analyzing the results, it was concluded that the rock salt may act as a relief for the pressure generated by thermal expansion of the confined drilling fluid in the well annulus. The stresses generated by the APB lead to creep strains that increase the well diameter and consequently the annular volume, accommodating part of the generated pressure increase.

[pt] As concentrações de arsênio em óleo cru podem variar de 10 a 30 mg kg-1. O selênio é encontrado em efluentes da indústria petrolífera, devido a sua presença no óleo cru, entre 0.03 - 1.4 mg.L-1 dependendo de sua origem geoquímica. Devido a semelhanças em suas propriedades químicas, o arsênio apresenta uma grande afinidade pelo enxofre, e comporta-se de modo similar ao selênio, seguindo o enxofre por toda a rota de refino do petróleo, localizando-se, principalmente, nos strippers de água ácida, local onde ocorre a separação/absorção do enxofre. Nesta fase do processo de refino, onde pode ocorrer a mais severa corrosão, estes ametais permanecem, provavelmente, imobilizados no fundo das torres podendo ser carreados à Unidade de Tratamento de Águas. Antes de serem lançadas ao meio ambiente, estas águas devem ser tratadas visando sua adequação a Legislação Brasileira (CONAMA, Res. 357/05). A eficiência de eliminação depende do processo empregado e está diretamente relacionada às espécies presentes nestas águas. A Cromatografia de Íons (CI) acoplada ao ICP-MS foi a escolha para o desenvolvimento deste trabalho - a especiação de arsênio e selênio em correntes aquosas do processo de refino. Foi alcançada uma boa resolução cromatográfica utilizando-se coluna de troca iônica e NaOH (0,1mol.L-1) como fase móvel e célula supressora para a minimização do sinal de fundo e de uma possível deposição de sais. Os Limites de Detecção alcançados para as espécies de arsênio foram de 0,15 e 0,18 (mi)g.L-1 para As (III) e As (V), respectivamente. Os Limites de Detecção para as espécies de selênio foram de 0,04, 0,05 e 0,05 (mi)g.L-1 para Se (IV), Se (VI) e SeCN, respectivamente, estes resultados estabelecidos empregando- se uma alça de amostragem de 100 (mi)L. O conteúdo total dos elementos estudados foi determinado por duas técnicas analíticas, ICPMS e GFAAS e a recuperação cromatográfica calculada por ambos os resultados. O método desenvolvido foi testado em três materiais de referência certificados, BCR 713, 714 e 715, tendo sido obtida uma concordância com os valores certificados. Ao final, a metodologia foi empregada em amostras de águas oriundas de diferentes etapas do processo de duas refinarias de petróleo. Todas amostras provenientes da saída das Estações de Esgoto Industrial (ETDI), apresentavam concentração de selênio e arsênio totais abaixo do limite estabelecido pela Legislação Brasileira. A metodologia proposta mostrou-se adequada para realização de análise de especiação de arsênio e selênio em matrizes complexas, como as existentes nas etapas de Craqueamento Catalítico e Unidades de Tratamento de Águas Residuais, assim como em amostra de interesse ambiental, como as da Estação de Tratamento de Efluentes Industriais. O método proposto mostrou-se adequado para a avaliação, monitoramento e melhor entendimento das transformações em unidades do processo de refino, assim como pode contribuir para uma adequação no tratamento de efluente. / [en] The concentrations of arsenic in oil can vary of 10 the 30 mgkg-1. The selenium is found in effluent of the petroliferous industry, had its presence in the oil, between 0.03 -1,4 mg.L-1 depending on its geochemistry origin. For chemical reasons, arsenic shows a high affinity to sulfur, similar as selenium, thus following this element through the whole petroleum refining process, reaching the sour water strippers, where separation of sulfur from other inorganic species takes place. In this phase of the refining process, when it can occur the most severe corrosions, these ametais remain, probably, immobilized in the deep one of the towers being able to be carry out the Water Unit Treatment. Before launched to the environment, these waters must be treated aiming at its adequacy Brazilian Legislation (CONAMA, Res. 357/05). The elimination efficiency depends on the employed process and directly is related to the species gifts in these waters. The Ions Chromatography (CI) coupled to the ICP-MS was the choice for the development of this work - speciation of arsenic and selenium in stream watery of refining process. A good chromatographic resolution was reached using column of ionic exchange and NaOH (0,1mol.L- 1) as mobile phase and cell suppressor for the minimizes the signal from the background and a possible deposition lens and coins in ICPMS. The reached Limits of Detention for the species of arsenic had been 0,15 and 0,18 (mi)g.L-1 for As (III) and As (V), respectively. The Limits of Detention for the species of selenium had been of 0,04, 0,05 and 0,05 (mi)g.L-1 Se (IV), Se (VI) and SeCN, respectively, these established results using a loop of 100 (mi)L. The total content of the studied elements determined by two analytical techniques, ICPMS and GFAAS and the chromatographic recovery calculated by both results. The developed method was tested in three certified reference materials, BCR 713, 714 and 715, having been gotten an agreement with the certified values. Finally, the methodology was applied in the samples of different stages of the process of two oil refineries. All samples proceeding from effluent were below oft he limit established for the Brazilian Legislation. The methodology proposal revealed adequate for accomplishment, monitoring an speciation for arsenic and selenium in complex matrices, as existing in the stages of Fluid Catalytic Cracking and the Units of Treatment of Residual Water, as well as in an environmental samples.

Resíduos do refino de petróleo dispostos no meio ambiente representam fontes de contaminação por metais pesados e hidrocarbonetos para solos, subsolos, águas superficiais e subterrâneas. O presente estudo foi realizado na área designada Borreiro da Refinaria Alberto Pasqualini, RS – REFAP, onde nas décadas de ‘70 e ‘80 foram depositados resíduos do refino de petróleo (borra) intercalados com camadas de aterros em volume total da ordem de 100.500 m3. O uso da área cessou há cerca de 20 anos, estando os materiais, desde então sujeitos aos mecanismos de atenuação natural. É objetivo do trabalho avaliar a situação da área, relacionando e descrevendo as interações dos sedimentos e das águas subterrâneas com os contaminantes. Para caracterização geológica e hidrogeológica da área foram realizadas 35 sondagens e construídos 6 poços de monitoramento com profundidades de 5 a 7 metros. Visando avaliar a contaminação do meio ambiente pela disposição de borra, foram amostrados os materiais do depósito, bem como os sedimentos cenozóicos que constituem a base do depósito, formada dominantemente por areia fina siltico-argilosa. Também foram coletadas, amostras de águas subterrâneas do aqüífero freático que juntamente com os sedimentos foram analisadas por Espectrofotometria de Absorção Atômica e por Cromatografia Gasosa. Para caracterização da distribuição espacial e análise da mobilidade dos componentes da borra, foram construídos mapas de isoteores e perfis verticais das sondagens, comparando textura dominante e profundidade de cada amostra com seu conteúdo de contaminante. Foram realizados testes de lixiviação e de solubilização para avaliar a relação dos contaminantes com os materiais, permitindo classificar as amostras de acordo com a NBR-10.004, determinando, assim as zonas mais impactadas da área. A caracterização geológica e hidrogeológica serviu de base de dados para a apresentação da dispersão dos contaminantes no depósito, nos sedimentos cenozóicos e no aqüífero freático. Foi definida a dispersão dos contaminantes orgânicos nas fases, livre, adsorvida, residual, gasosa e dissolvida bem como a distribuição dos metais na superfície, no subsolo e nas águas subterrâneas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:49:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A norma NBR 7505-1 da ABNT recomenda localizar tanques de combustíveis em terrenos com condutividade hidráulica de 1x10-6 cm/s referenciados à água a 20oC. Este trabalho investigou como a condutividade hidráulica saturada de solos naturais de bacias de contenção depende das propriedades dos líquidos, e demonstrou também a eficiência de impermeabilização destes solos naturais com relação a diferentes combustíveis derivados do petróleo em caso de possíveis derramamentos. Foram investigados os sistemas de contenção de 15 tanques do Terminal de Cubatão-SP, a partir da retirada de um total de 48 amostras de solos indeformadas e determinado a condutividade hidráulica desses solos em um sistema de permeâmetro de carga constante. Os combustíveis utilizados foram correspondentes aos armazenados nos respectivos tanques no momento da coleta. Comparando os valores de condutividade hidráulica adquiridos experimentalmente para os combustíveis, com relação aos valores de condutividade hidráulica para a água fornecidos pelo IPT, observou-se que 27% das amostras analisadas apresentaram condutividade maior para os combustíveis, que para a água. Isso indica que, em caso de eventuais de derramamentos nestes locais, os produtos poderão migrar mais rapidamente que a água. Calculando-se os tempos de migração na zona não saturada verificou-se que derivados como o diesel e a gasolina poderão migrar um metro em 58 e 130 dias, respectivaente. Já para o óleo combustível, o tempo de migração seria maior que um milhão de dias por metro. Em vista do número de terminais de armazenamento no país, a principal conclusão deste trabalho é que a exigência da norma NBR 7505-1 referente ao valor de condutividade hidráulica de 1x10-6 cm/s com relação à água, não é um critério único e suficiente para indicar que as bacias de contenção não irão impactar as águas subterrâneas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221386.pdf: 6203175 bytes, checksum: 2ccdb86983eed54436447c5b33ee42ec (MD5) / A preocupação relacionada à contaminação da água subterrânea vem crescendo em áreas de produção, armazenamento e distribuição de petróleo e derivados em todo o país. Na tentativa de proteger a saúde da população exposta à contaminação, os órgãos de controle ambiental sugerem que a tomada de decisão sobre o gerenciamento ambiental de uma área impactada seja baseada em uma avaliação de risco. Este trabalho apresenta e discute as avaliações de risco realizadas nos terminais de armazenamento de petróleo de Barueri e Cubatão (SP - Brasil), onde foram adotados os procedimentos estabelecidos pela metodologia norte-americana RBCA (Risk Based Corrective Action). Foi estudada a necessidade da aplicação das diferentes etapas da metodologia RBCA, bem como, a comparação entre os modelos matemáticos utilizados. Foram assumidos como valores de referência, alerta e intervenção os Valores Orientadores para Solos e Águas Subterrâneas do Estado de São Paulo. Os modelos matemáticos empregados nas avaliações de risco foram o RISC 4.03 e o SCBR 1.5 - Solução Corretiva Baseada no Risco. Os resultados indicaram que não foi necessária à implementação de medidas de remediação nas áreas dos Terminais de Barueri e Cubatão em função da inexistência de risco. Ainda assim, a presença de alguns contaminantes em amostras de solo e água subterrânea provenientes das áreas industriais indicou a necessidade de implementação de um programa de monitoramento nas áreas estudadas.