Orientadores: Rahoma Sadeg Mohamed, Watson Loh / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T20:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RonaldoGoncalvesdos_M.pdf: 2592752 bytes, checksum: 0b29b2d43cb92bfcf2b5329b8efb1f8c (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O alto custo de produção e transporte dos óleos pesados é a principal barreira para a exploração das suas abundantes reservas mundiais. Tecnologias de fluxo de petróleo em oleodutos baseadas no confinamento do óleo em uma seção anular aquosa, conhecidas como core-flows, têm surgido como alternativa viável para o transporte desses óleos. O efeito lubrificante do filme aquoso conduz à reduzidos valores de viscosidade e, conseqüentemente, ao baixo consumo de energia. Um possível problema associado com esta tecnologia é o acumulo gradual do óleo sobre a superfície interna da tubulação, requerendo o uso de procedimentos de limpeza. Este trabalho é baseado na investigação dos efeitos de componentes polares do petróleo sobre a molhabilidade de tais superfícies por óleos crus através de medidas de ângulo do contato em sistemas óleo pesado/fase aquosa/superfície metálica. Asfaltenes e ácidos naftênicos foram removidos do óleo cru por floculação com n-alcanos e por tratamento com solução alcalina, respectivamente. Como superfícies metálicas modelos, aço comercial e aço galvanizado foram utilizados, e as fases aquosas estudadas compreenderam água para e soluções de cloreto de sódio e de meta-silicate de sódio a 1%. Ângulos de contato estáticos foram determinados através da deposição de uma gora de óleo sob a superfície metálica na presença de uma fase aquosa... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: High cost of recovery and transport of heavy crude oils is the main barrier for the exploration of their abundant reserves worldwide. The technology of oil flow in pipelines assisted by its confinement within an annular aqueous section, known as core-flow, represent a viable alternative for the transport of these oils. The lubricating effect of the aqueous film leads to reduced equivalent viscosities and, hence, low energy consumption. One of the possible problems associated with this technique is the gradual accumulation of oil on the inner pipeline surfaces, requiring the use of cleaning procedures. This work is aimed at investigating the roles of the oil polar components on the wetting of such surfaces by crude oil through contact angle measurements in systems containing heavy oil/aqueous phase/metallic surfaces. Asphaltenes and naphthenic acids were removed from the crude oil, respectively, by flocculation with alkanes and by washing with alkaline solution. As model metallic surfaces, commercial and galvanized steel were used; and the studied aqueous phases comprised pure water, 1% sodium chloride and sodium meta-silicate solutions. Static contact angles were determined via the placement of an oil droplet under the metallic surface in the presence of an aqueous phase. These measurements revealed small influence of the nature of the metallic surfaces on the observed wettability... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Watson Loh, Antonio Carlos Bannwart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T07:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RonaldoGoncalvesdos_D.pdf: 3351599 bytes, checksum: e5f17ac5f9d0db6db39884f2b5c5ec78 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Emulsões óleo em água (o/a) têm sido propostas como alternativa aos métodos convencionais para redução dos problemas associados ao escoamento, causados pela alta viscosidade destes óleos. Nestas emulsões, o óleo se encontra disperso na fase aquosa sob a forma de gotículas e pode ser bombeado sem necessariamente entrar em contato com as paredes do duto, reduzindo os efeitos viscosos e ampliando a capacidade de transferência. Neste trabalho, realizou-se um estudo experimental sobre a aplicação de emulsões de óleo em água (o/a) no transporte de óleos pesados brasileiros. Emulsões contendo 50-70% de óleo disperso foram preparadas sob diferentes parâmetros da formulação fisico-química, permitindo adequação de suas propriedades às exigência da aplicação. Eficaz protocolo de preparação produziu gotas com diâmetro médio de Sauter D3,2da ordem de 10-50 micrômetros e com distribuição de diâmetros obedecendo a uma distribuição lognormal. A reologia e a estabilidade das emulsões foram dependentes do diâmetro médio de gota e da distribuição de tamanhos. Emulsões mostraram alta estabilidade sob condições severas de avaliação. A emulsificação reduziu a viscosidade de 1.000 cP do óleo original para 30-150 cP da emulsão o/a, produzindo decréscimo de cerca de 30 vezes na viscosidade do óleo. As emulsões mostraram comportamento pseudoplástico descrito pela lei de potência (modelo de Ostwald-de Waele), apresentando influência do envelhecimento. O óleo cru pode.ser recuperado pela quebra da emulsão utilizando desemulsificantes comerciais, produzindo BS&W de cerca de 5%. Um sistema' de fluxo experimental em escala piloto com comprimento reto de teste de 3 m foi constiuído com tubulação de aço API com % in d.i. para ensaios de escoamento das emulsões. A viscosidade foi calculada a partir de dados de queda de pressão. A viscosidade de emulsões óleo em água com 50%, 60% e 70% de óleo disperso foi adequadamente prevista pela lei de potência, mostrando valores até 100 vezes menor que a viscosidade do óleo em escoamento a 500 S.I. As perdas de carga observadas durante o escoamento de emulsões são até 20 vezes inferior às do óleo em fluxo monofásico, o que também se verifica através da estimativa da potência requerida de bombeio. As emulsões óleo em água produzidas neste estudo mostram a viabilidade técnica da aplicação de emulsões óleo em água para o escoamento de óleos pesados, incluindo operações de elevação e transporte em oleodutos convencionais. / Abstract: Use of oil-in-water (o/w) emulsions for transportation of heavy crude oils has been proposed as altemative means of reducing problems associated with difficulties in transport of these fluids for their high viscosity, with some advantages over the currently used methodologies. In these emulsions, oil is dispersed as stabilized droplets allowing its transportation with low pressure drops and avoiding oil contact with the pipeline walls. This study involved the experimental evaluation of o/w emulsions for the transportation of Brazilian crude oils. Emulsions containing 50-70% oi! were prepared with different formulations. An efficient methodology of preparation produced emulsions with droplet diameters (Sauter diameter, D3,2) in the range of 10-50 micrometers and a log-normal size distribution. Rheology and stability of these emulsions depend on their average diameters and size distributions. These emulsions displayed high stability under severe conditions (centrifugation). Using this approach, oil viscosity of around 1 000 cP was reduced to 30-150 cP. These emulsions display a pseudoplastic rheological behavior following the power law described by the Ostwald-de Waele model, which changed with their aging. Crude oil could be recovered after emulsification using commercial additives, producing BS&W values of 5 %, which could be further reduced with more severe treatments (down to 0.5 %). An experimental set-up was built for flow assays in pilot scale with 3 m length for measurements made of API steel with :;4 in (i.d.). Viscosity was obtained from drop pressure data. The power law adequately adjusted emulsions containing several oil contents. Emulsions viscosity was found to. be up to 100 times lower tIutn the oil viscosityat 500 S-I and drop pressure in the emulsion flow was 20 times lower than q,il monophasic flow. In summary, all of these measurements confirm the viability of these emulsions for use in transportation of heavy crude oils, induding their lift and transportation in conventional pipelines. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química