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.

[pt] Os copolímeros de poliacrilamida desempenham um papel importante na recuperação avançada de petróleo, cuja utilização visa o aumento da produção de óleo. A avaliação do polímero na água produzida é, portanto, necessária para monitorar a operação do campo petrolífero e para questões ambientais. Entretanto, tal avaliação é desafiadora devido à complexidade da matriz e à possível degradação da macromolécula durante o processo. Entre os diferentes métodos para determinação de polímero, o carbono orgânico total (TOC, do inglês total organic carbon) é vantajoso em comparação com outros métodos reportados na literatura devido ao seu baixo custo, fácil operação e curto tempo de análise. Devido a isso, um método de análise por TOC foi desenvolvido para a determinação do teor de poliacrilamida, e a influência da salinidade, massa molar e dois tipos de degradação química (hidrólise e por Fe2+/O2) na quantificação do polímero por este método foram exploradas neste trabalho. Medidas reológicas, análises de ressonância magnética nuclear (RMN) e de espectroscopia de infravermelho (ATR-FTIR, do inglês Fourier-transform infrared with attenuated total reflectance) também foram realizadas com o intuito de avaliar a degradação. A quantificação do polímero na presença de diferentes teores de sal não foi afetada. De modo similar, as diferentes massas molares dos polímeros não afetaram os resultados das análises por TOC. O grau de hidrólise dos polímeros foi confirmado por 13C RMN e ATR-FTIR, enquanto medidas reológicas confirmaram a degradação por Fe2+/O2. Notavelmente, ambos os mecanismos de degradação investigados não impactaram a determinação de poliacrilamida. Para todos os fatores avaliados, os erros não ultrapassaram 8 por cento. Assim, os resultados obtidos destacam o método TOC como adequado e confiável para a determinação de poliacrilamida com boa exatidão, conferindo-lhe um potencial de aplicação para análises de amostras reais. / [en] Polyacrylamide copolymers play an important role in enhanced oil recovery (EOR), whose widespread use aims to improve oil production. Assessment of polymer in the produced water is thus required for monitoring the oilfield operation and for environmental concerns. However, this task is challenging due to the matrix complexity and the possible degradation of the macromolecule during the process. Among the different methods for polymer determination, total organic carbon (TOC) is advantageous in comparison to others reported in the literature because of its low cost, easy operation and short analysis time. Due to this, a TOC method was developed for the determination of polyacrylamide content, and the influence of salinity, molar mass, and two types of chemical degradation (by hydrolysis and Fe2+/O2) on the polymer quantification through this method were explored in this work. Rheological measurements, NMR and ATR-FTIR analyses were also carried out to evaluate the extent of degradation. The polymer quantification was not affected in the presence of different salt contents. Similarly, analyses of samples with different molar masses did not affect TOC results. The hydrolysis degree of the polymers was confirmed by 13C NMR and ATR-FTIR, while rheological measurements confirmed degradation by Fe2+/O2. Noticeably, both degradation mechanisms investigated did not impair polyacrylamide determination. For all factors evaluated, the errors were never greater than 8 percent. The results obtained highlight the TOC as a suitable and reliable method for the determination of polyacrylamide with good accuracy, showing its potential application in the analysis of real samples.

This research covers simulation of Cyclic Steam Stimulation (CSS) Thermal Enhanced Oil Recovery (TEOR) and potential benefits for use of produced water in agriculture and food security, using a case study of oil fields in South Sudan. Oil production in many oil fields in South Sudan is declining, has high water cut, and low recovery factor. It is costly to manage the produced water. At the same time, agriculture in South Sudan is almost entirely rainfed, and this affects food security. Produced water can be managed by using it for TEOR and agriculture to solve water management issues, enhance oil production, reduces competition over water resources, and improve food security. Field A is a deep reservoir in South Sudan with oil gravity between 25 and 31 API. There are limited and mixed results from applications of TEOR methods in deep reservoirs. As such history matching and sensitivity analysis, and CSSS TEOR simulations were performed to examine most uncertain reservoir properties and the compatibility of Field A properties with CSS TEOR method. The results of simulation show that aquifer volume (AQV) and productivity index (PI) are the most uncertain property that affect reservoir pressure; cumulative oil, gas, and water production; water cut; and gas oil ratio. CSS TEOR simulation was not successfully due to the high API gravity suggesting that Field A is not a good candidate for CSS TEOR. The produced water is sufficient to irrigate large areas of farms and watering thousands of livestock. However, analysis results from untreated water; water treated by demulsifer-defoamer and bioremediation shows high total dissolved solids (TDS) and sodium absorption ratio (SAR) values. Therefore, reverse osmosis (RO) membrane technology was applied to treat the produced water. RO rejected more than 90% of elements in the produced water with exception of elements B, Cu, Pb, and Ca. Consequently, water from RO does not meet food and agriculture organization (FAO) standards for all uses in agriculture. ANOVA showed that there was no significant difference in TDS reductions between the different applied treatment technologies. Therefore, caution is needed when using statistical analysis to verify operationalization of RO technology which rejected more than 90% of the elements in the produced water. / Doctor of Philosophy / This research discusses how to increase oil production by injecting steam in the reservoir and leaving it to soak before the next injection and start of oil production, along with potential benefits for use of produced water in agriculture and food security, all using a case study of oil fields in South Sudan. In many oil fields in South Sudan the volume of oil produced is decreasing while that of water is increasing rapidly, so that now nearly 90% of the total fluids produced is water. Management of produced water can be very costly. Despite the large quantities of produced water, agriculture in South Sudan still depends on rain water, and this dependency on rain water can affect crop production and food security, and also cause conflict amongst nomads and farmers over water resources during the dry season. These problems can be mitigated by using produced water to increase oil production and then be applied for agricultural uses. The first study simulated steam injection in the reservoir in Oil Field A. The results showed that process of injection did not work well due to the properties of the oil in that formation, and therefore other methods may be needed to increase oil production in Field A. In the second study, water which is produced together with oil (produced water) was analyzed to check its quality. This analysis determined that the water has very high concentration of total dissolved solids. Treatment methods that have been applied in the oil fields for treating produced water do not currently make the water clean enough to be use for agriculture use. Therefore, reverse osmosis membrane technology was applied to reduce the concentration of the elements in the water. Reverse osmosis treatment technology is capable of removing 90 % concentration of most elements in the produced water, but some potentially harmful elements, such as boron, remained. As a result, the water treated by reverse osmosis can only be used for livestock watering unless additional treatment methods are adopted to reduce boron concentrations to acceptable level.

[pt] Água produzida (AP) é uma das fases geradas a partir da separação trifásica obtida após a extração do petróleo e gás e constitui um efluente industrial. O gerenciamento do seu tratamento para descarte face a alta vazão típica e sensibilidade dos ecossistemas marinhos, é um desafio para empresas que lidam com este tipo de fluido, principalmente na extração offshore. Como este efluente tem uma composição química complexa e variável chegando em até 500 mg/L de compostos orgânicos solúveis em água (WSO), os quais não são facilmente removidos pelos tratamentos físico-químicos convencionais como coagulação e floculação, diversas alternativas de tratamento são adotadas a fim de conseguir eliminar ao máximo óleos e micropartículas de sólidos presentes. Para tal, a AP deve ser tratada antes de ser lançada ao mar ou reutilizada no processo. Contudo, nem sempre as etapas do tratamento conseguem funcionar de maneira ótima para atender a qualidade ambiental regulatória, de modo que a busca por novos processos de tratamento segue sendo de interesse geral. Neste trabalho foram testados processos de oxidação catalisada com íons Fe para incrementar a degradação de WSO, usando amostras reais de AP da Bacia de Campos (RJ, Brasil). Os melhores resultados foram obtidos nas seguintes condições de H2O2 em dose de 1x sem necessidade de catalisador (Fe2+). Nessas ocorreu uma redução de 66 por cento dos orgânicos solúveis, suficiente para manter conformidade com as exigências das normas ambientais para descarte de AP no mar. / [en] Produced water (PW) is one of the phases generated from the three-phase separation obtained after the extraction of oil and gas and constitutes an industrial effluent. The management of its treatment for disposal due to the typical high flow and sensitivity of marine ecosystems is a challenge for companies that deal with this type of fluid, especially in offshore extraction. Since this effluent has a complex and variable chemical composition reaching up to 500 mg/L of water-soluble organic compounds (WSO), which are not easily removed by conventional physicochemical treatments such as coagulation and flocculation, several treatment alternatives are adopted in order to eliminate as much as possible oils and microparticles of solids present. To reach this goal, the PW must be treated before being released into the sea or reused in the process. However, the treatment stages are not always able to function optimally to meet the regulatory environmental quality, so the studies for new treatment processes continues to be part of general interest. In this work, Fe ion-catalyzed oxidation processes were tested to increase WSO degradation, using real PW samples from the Campos Basin (RJ, Brazil). The best results were obtained under the following conditions of H2O2 at a dose of 1x without the need for catalyst (Fe2+). In these, there was a 66 percent reduction in soluble organics, sufficient to maintain compliance with the requirements of environmental standards for water discharge.

Para aumentar os volumes de extração de petróleo, resolver e prevenir problemas nas operações de produção são utilizados diversos produtos químicos, dentre os quais se destacam os inibidores de corrosão, que são utilizados em toda cadeia produtiva do petróleo visando proteger o sistema da deterioração por corrosão. Os sais de amônio quaternário são uma das classes de inibidores mais utilizadas pela indústria do petróleo devido a sua grande eficiência. Entretanto, sua solubilidade em água faz com que estejam presentes na água produzida representando um risco para contaminação ambiental, visto que possuem baixa biodegrabilidade e potencial de bioacumulação. Como se encontram misturados a outros produtos químicos e sob efeitos das variações do ambiente em que são aplicados, definir um método de análise confiável e viável para monitoramento em linha representa um desafio para os laboratórios de campos de produção. Neste trabalho, foi estudado o emprego da fluorescência de ultravioleta na quantificação de um inibidor de corrosão do tipo sal de amônio quaternário em água. Foram obtidos espectros de emissão do produto comercial em água, além do estudo de variáveis instrumentais e interferentes presentes na água produzida. A comparação com padrões de sal de amônio quaternário permitiu identificar como principal fluorófilo, um sal alquil-aril de amônio quaternário. Estudos de estabilidade revelaram que a adsorção do inibidor de corrosão nas superfícies dos frascos plásticos provoca a queda do sinal fluorescente e que a adição de isopropanol reduz este efeito de 40 para 24%. Foram obtidas curvas de calibração com a formulação comercial e com o cloreto de 2-metil-4-dodecil-benzil-trimetil amônio com uma boa correlação. Amostras sintéticas do inibidor foram determinadas com um erro relativo de 2,70 a 13,32%. O método de adição padrão foi avaliado usando uma amostra de água produzida, e os resultados não foram satisfatórios, devido à interferência, principalmente, de compostos orgânicos aromáticos presentes / In order to increase the volume of oil extraction, solve and prevent problems in oil production, several chemical products are used. Corrosion inhibitors are the main chemical products used in the whole oil production chain, whose objective is to protect the system from deterioration caused by corrosion. The quaternary ammonium salts are the kind of inhibitor which is more frequently used by the oil industry due to its great efficiency. However, its solubility in water allows them to remain in the produced water representing a risk of environmental contamination, since they have low biodegrability and tendency to bioaccumulation. Once they are mixed to other chemical products and affected by the variations of the environment where they are applied, it becomes a challenge to production field laboratories to select a reliable and viable analysis method for on-line monitoring. This essay tends to focus on the use of the ultraviolet fluorescence in the quantification of an inhibitor of corrosion of the quaternary ammonium salt type in water. There has been obtained emission spectra of the commercial product in water besides the study of instrumental variables and interference of chemical substances in the produced water. The comparison with quaternary ammonium salt standards allow identifying an alkyl-aryl quaternary ammonium salt as the main fluorophore. Tests of stability have demonstrated that the addition of isopropyl alcohol reduces the fall of the fluorescent signal from 40 to 24% in three days time. This fall is caused by the adsorption of corrosion inhibitor in the surface of plastic containers. Good correlation curves of calibration have been obtained with commercial formularization and methyldodecylbenzyl trimethyl ammonium chloride. Synthetic samples of inhibitor have been determined with a relative error from 2,70 to 13,32%. One produced water sample from a production field has been used to evaluate the standard addition method. Satisfactory results have not been successfully achieved, principally, due to the interference of aromatics organic compounds found in the water sample

A presente tese de doutorado teve como objetivo estabelecer parâmetros para avaliar a viabilidade do reúso agrícola de águas oleosas da indústria de petróleo, como as águas de produção (AP) de campos de exploração onshore do semiárido nordestino, na irrigação de culturas de girassol destinadas à produção de biodiesel. A AP foi produzida sinteticamente e tratada utilizando-se as técnicas de eletrofloculação (EF) e de osmose inversa (OI). Foram analisados os efeitos da AP não tratada, tratada por EF e por EF combinada com osmose inversa (EF+OI) na germinação, desenvolvimento e produção de biomassa de plântulas de girassol e também nos atributos de um solo característico do semiárido nordestino. Na melhor condição operacional do tratamento da AP por EF (28,6 A m-2 durante 4 min.) foram obtidas eficiências de remoção de óleos e graxas (O&G), demanda química de oxigênio (DQO), cor e turbidez superiores a 95%. O tratamento EF+OI promoveu a remoção do excesso de salinidade e de ferro oriundo da etapa de EF, enquadrando-se esses parâmetros dentro de níveis de referência recomendados para água de irrigação. Níveis de O&G e DQO superiores, respectivamente, a 337 mg L-1 e 1.321 mg O2 L-1 na AP bruta produziram efeitos tóxicos, reduzindo-se o índice de velocidade de germinação (IVG) e o percentual de plântulas normais do girassol. Por outro lado, os efluentes tratados por EF e EF+OI produziram efeitos similares no percentual de sementes germinadas, no IVG, no percentual de plântulas normais e na produção de biomassa do girassol. O uso da AP tratada por EF, com ou sem diluição, contribuiu significativamente para o aumento da salinidade e dos teores de sódio do solo, diferentemente da tratada por EF+OI, que produziu efeitos similares ao do controle (água destilada) / This doctoral thesis aimed to provide subsidies to assess the viability of the agricultural reuse of oily water from oil industry, such as oilfield produced water (AP) from onshore exploration fields of northeast brazilian semi-arid, in inedible irrigation such as sunflower crops intended for biodiesel production. AP was produced synthetically and treated using the electroflocculation (EF) and reverse osmosis (OI) techniques. The effects of untreated AP, AP treated by EF and AP treated by EF combined with reverse osmosis (EF+OI) in germination, growth and biomass production of sunflower seedlings and also in the attributes of a characteristic soil of the northeastern brazilian semiarid were analyzed. In the best EF treatment operating condition (28.6 A m-2 during 4 min.) Oil and grease (O&G), chemical oxygen demand (COD), color and turbidity removal efficiencies obtained were higher than 95%. EF+OI treatment promoted the removal of salinity in excess and iron derived from EF step, fitting these parameters within the recommended reference levels for irrigation water. O&G and COD levels higher than, respectively, 337 mg L-1 and 1,321 mgO2 L-1 in raw AP produced toxic effects, reducing the germination speed index (IVG) and the percentage of normal sunflower seedlings. On the other hand, the use of EF+OI and EF treated effluent has produced similar effects on the percentage of germinated seeds, IVG, percentage of normal seedlings and biomass production of sunflower. The use of AP treated by EF, with or without dilution, contributed significantly to the increase in soil salinity and sodium contents. On the other hand, AP treated by EF+OI, has produced similar effects to the control (distilled water)

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:41:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KyteriaSLF_DISSERT.pdf: 2575352 bytes, checksum: 9c601baf3a71a96816d5ae90fe0ecaea (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Over exploitation of oil deposits on land onshore or offshore, there is simultaneous generation of waste water, known as produced water, which represents the largest waste stream in the production of crude oil. The relationship between the chemical composition of oil and water production and the conditions in which this process occurs or is favored are still poorly studied. The area chosen for the study has an important oil reserve and an important aquifer saturated with freshwater meteoric. The aim of this work is to study some chemical parameters in water produced for each reservoir zone of production in mature oil fields of A?u Formation, using the hydrochemical and statistical analysis to serve as a reference and be used as tools against the indicator ranges water producers in oil producing wells. Samples were collected from different wells in 6 different areas of production and were measured 50 parameters, which can be classified into three groups: anions, cations and physicochemical properties (considering only the parameters that generated values above detection limits in all samples). Through the characterization hydrochemistry observed an area of water and chlorinated sodium, chlorinated calcium or magnesium (mixed) in well water in different areas of A?u, by applying a statistical treatment, we obtained a discriminant function that distinguishes chemically production areas. Thus, it was possible to calculate the rate of correct classification of the function was 76.3%. To validate this model the accuracy rate was 86% / Ao longo da explora??o de petr?leo de jazidas em terra (onshore) ou no mar (offshore), existe gera??o concomitante de um efluente aquoso, denominado ?gua produzida, que representa a maior corrente de res?duo na produ??o do ?leo cru. A rela??o entre a composi??o qu?mica dos ?leos e das ?guas de produ??o, bem como as condi??es em que este processo ocorre ou ? favorecido ainda s?o pouco estudadas. A ?rea escolhida para o estudo possui uma importante reserva petrol?fera e um importante aqu?fero saturado em ?gua doce mete?rica. O objetivo desse trabalho ? estudar alguns par?metros qu?micos na ?gua produzida para cada zona-reservat?rio de produ??o em campos maduros de petr?leo da Forma??o A?u, utilizando a hidroqu?mica e a an?lise estat?stica para servir de refer?ncia e serem utilizados como ferramentas indicadoras frente a intervalos produtores de ?gua nos po?os produtores de petr?leo. Foram coletadas amostras de po?os distintos em 6 diferentes zonas de produ??o e foram medidos 50 par?metros, que podem ser classificados em tr?s grupos: ?nions, c?tions e propriedades f?sico-qu?micas (considerando-se apenas os par?metros que geraram valores acima dos limites de detec??o em todas as amostras). Atrav?s da caracteriza??o hidroqu?mica observou-se um dom?nio de ?guas cloretadas s?dicas e cloretadas c?lcicas ou magnesianas (mista) nas ?guas de po?os das diversas zonas na Forma??o A?u e, com a aplica??o de um tratamento estat?stico, obteve-se uma fun??o discriminante que distingue quimicamente as zonas de produ??o. Assim, foi poss?vel calcular a taxa de acerto de classifica??o da fun??o que foi de 76,3%. Para a valida??o desse modelo a taxa de acerto foi de 86%

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:41:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JulianaPSDP_DISSERT.pdf: 1777680 bytes, checksum: 11814e53360b103c7198cf617f2a583c (MD5) Previous issue date: 2010-07-06 / The aim of this work is the treatment of produced water from oil by using electrochemical technology. Produced water is a major waste generated during the process of exploration and production in the oil industry. Several approaches are being studied aiming at the treatment of this effluent; among them can be cited the biological process and chemical treatments such as advanced oxidation process and electrochemical treatments (electrooxidation, electroflotation, electrocoagulation, electrocoagulation). This work studies the application of electrochemical technology in the treatment of the synthetic produced water effluent through the action of the electron, in order to remove or transform the toxic and harmful substances from the environment by redox reactions in less toxic substances. For this reason, we used a synthetic wastewater, containing a mixture H2SO4 0,5M and 16 HPAs, which are: naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo (a) anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k) fluoranthene, benzo(a)pyrene, indeno(1,2,3-cd)pyrene, dibenzo(a, h)anthracene, benzo(g, h, i)perylene. Bulk electrochemical oxidation experiments were performed using a batch electrochemical reactor containing a pair of parallel electrodes, coupled with a power supply using a magnetic stirrer for favoring the transfer mass control. As anodic material was used, a Dimensionally Stable Anode (DSA) of Ti/Pt, while as cathode was used a Ti electrode. Several samples were collected at specific times and after that, the analysis of these samples were carried out by using Gas Chromatography Coupled to Mass Spectrometry (GC - MS) in order to determine the percentage of removal. The results showed that it was possible to achieve the removal of HPAs about 80% (in some cases, more than 80%). In addition, as an indicator of the economic feasibility of electrochemical treatment the energy consumption was analyzed for each hour of electrolysis, and based on the value kWh charged by ANEEL, the costs were estimated. Thus, the treatment costs of this research were quite attractive / O presente trabalho ? dirigido ao tratamento de ?gua produzida de petr?leo usando uma tecnologia eletroqu?mica. A ?gua produzida ? um dos principais res?duos gerados durante o processo de explora??o e produ??o na ind?stria petrol?fera, onde corresponde a 98 % de todos os efluentes gerados. V?rias metodologias est?o sendo estudadas visando o tratamento desse efluente, dentre elas est?o os processos biol?gicos, os processos de oxida??o avan?ados (POAs), tratamentos eletroqu?micos como eletrooxida??o, eletrocoagula??o, eletroflota??o e eletroredu??o. Esse trabalho mostra a aplica??o da tecnologia de eletrooxida??o no tratamento da ?gua produzida, pois se trata de uma t?cnica com alta compatibilidade ambiental, onde atrav?s da a??o do pr?prio el?tron, as subst?ncias t?xicas e nocivas ao meio ambiente podem ser removidas ou transformadas atrav?s de rea??es de ?xido-redu??o em subst?ncias menos t?xicas. Para isso, foi utilizado efluente sint?tico contendo uma mistura de H2SO4 0,5M e de 16 hidrocarbonetos polic?clicos arom?ticos (HPAs), que s?o: naftaleno, acenaftileno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, antraceno, fluoranteno, pireno, benzo(a)antraceno, criseno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, benzo(a)pireno, indeno(1,2,3-cd)pireno, dibenzo(a,h)antraceno, benzo(g,h,i)perileno. Utilizou-se o processo de oxida??o eletroqu?mica com um reator eletroqu?mico em batelada contendo um par de eletrodos paralelos, acoplados a uma fonte de corrente cont?nua e usando um agitador magn?tico para favorecer o transporte de massa na solu??o sint?tica. Como material an?dico utilizou-se um eletrodo de ?nodo dimensionalmente est?vel (DSA), constitu?do de Ti/Pt, enquanto o material cat?dico foi o Ti. Para detec??o e quantifica??o dos HPAs utilizou ? t?cnica de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (CG - EM), onde o efluente foi analisado antes e ap?s o tratamento eletroqu?mico. Os resultados se mostraram eficazes, obtendo-se remo??es significativas dos HPAs superiores a 80%. Como indicador da viabilidade econ?mica do tratamento eletroqu?mico foram analisados os consumos energ?ticos do processo para cada hora do tratamento eletroqu?mico com base no valor kWh cobrado pela ANEEL. Os custos dos tratamentos desta pesquisa foram bastantes atrativos