[pt] A aplicação de espumas na indústria de petróleo ganhou interesse significativo nos últimos anos, demandando espumas estáveis nas condições da aplicação. Neste trabalho, foi realizado um estudo sistemático envolvendo surfactantes de diferentes naturezas químicas (aniônico, catiônico, não iônico e zwitteriônico) para formular espumas de N2 e CO2 em salmouras. Altas concentrações de sais promoveram a precipitação dos surfactantes aniônicos, especialmente com cátions bivalentes (Ca2+ e Mg2+). O coarsening foi significativamente mais intenso nas espumas de CO2, devido à sua grande solubilidade na fase aquosa. Posteriormente, três surfactantes e duas nanopartículas (NPs) de óxidos (SiO2 e Al2O3) foram usados em combinações de cargas similares ou opostas para estabilizar espumas de CO2 em salmoura com formulação complexa (DSW). Experimentos de tensão superficial, viscosidade, potencial zeta e tamanho hidrodinâmico permitiram a análise da estabilidade da espuma de CO2 com base no impacto das interações surfactante/NP nas propriedades em bulk e interfaciais. Sistemas com cargas opostas aumentaram a estabilidade da espuma; no entanto, maior concentração de NPs foi necessária para surfactantes de alta eficiência de adsorção em interface. Tanto a viscosidade quanto a rigidez dos filmes interfaciais aumentaram nesses sistemas, reduzindo a drenagem. Os resultados desta tese mostraram que ouso de NPs deve ser adaptado ao surfactante escolhido, considerandoas condições de salinidade e o pH do meio, para alcançar a interação entre propriedades interfaciais e reológicas capazes de reduzir a drenagem em aplicações envolvendo espuma de CO2 em salmoura. / [en] The application of foams in the petroleum industry has gained significant interest in the past few years, demanding stable foams under applications conditions. In this work, a systematic screening study was carried out using surfactants of different chemical natures (anionic, cationic, non-ionic, and zwitterionic) to formulate N2- and CO2-foams in different brines. High concentrations of salts, especially bivalent cations (Ca2+ and Mg2+), led to a decrease in foam stability of anionic surfactants due to precipitation. In addition, coarsening dominated the foam destruction mechanisms of CO2-foams, due to the large gas solubility in the aqueous phase, compared to N2. Subsequently, three ionic surfactants and two oxide nanoparticles (NPs) (SiO2 and Al2O3) were used in combinations of similar or opposite charges to stabilize CO2 foams in a complex brine, typical of injection fluids (desulfated seawater - DSW). Surface tension, viscosity, zeta potential and hydrodynamic size experiments allowed the analysis of CO2 foam stability based on the impact of surfactant/NP interactions on bulk and interfacial properties. All oppositely charged systems improved the foam half-life; however, a higher NP concentration was required for surfactants with high interface adsorption efficiency. Both bulk viscosity and rigidity of the interfacial films drastically increased in these systems, reducing foam drainage. The results from this thesis showed that the use of NPs should be tailored to the surfactant of choice, considering the conditions of salinity and pH of the medium, to achieve an interplay of interfacial and rheological properties able to reduce foam drainage in applications involving CO2 foam in brine.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:63886 |
| Date | 01 September 2023 |
| Creators | BEATRIZ RIBEIRO SOUZA DE AZEVEDO |
| Contributors | AURORA PEREZ GRAMATGES, AURORA PEREZ GRAMATGES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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