[pt] Foi desenvolvido, neste trabalho, um sistema automatizado
para o prétratamento de inibidor à base de ácido
fosfinopolicarboxílico (PPCA), usado na exploração de
petróleo no mar com a finalidade de minimizar a
ocorrência
de incrustações inorgânicas. Os componentes que
constituem
o sistema são: válvulas solenóides com corpo de teflon de
três, quatro (ou seis) vias; circuito elaborado para
acionamento das válvulas; bomba peristáltica; um
microcomputador; aplicativo desenvolvido em linguagem
Delphi (PRETRAT). O circuito eletrônico, conectado via
porta paralela do computador, tem a função de reduzir a
voltagem de alimentação das válvulas de 12 para 4,5 V,
permitindo que as válvulas permaneçam ligadas por tempo
ilimitado. A fonte do computador é usada para alimentação
das válvulas, enquanto que a bomba peristáltica é
comandada
pela porta serial. O programa permite optar distintamente
pelas etapas do prétratamento, definindo volumes e vazões
das soluções, calculando os tempos de acionamento das
válvulas e executando o processo automaticamente. O
prétratamento se faz necessário devido à alta salinidade
e
elevado teor de fósforo inorgânico presentes na matriz
estudada (água produzida) sendo a separação do
fósforo orgânico foi realizada utilizando mini-colunas de
sílica-C18 (SEP-PAK clássica, 360 mg). A otimização do
pré-
tratamento resultou nos seguintes parâmetros de trabalho:
(1) condicionamento com metanol 80% v/v; (2) taxas de
percolação de 5 mL/min para condicionamento, passagem e
eluição da amostra; (3) eluição do fósforo orgânico com
3,5
mL de solução tampão de H3BO3 0,025 M (ajustada a pH 9
com
NaOH 0,2 M). A quantificação do inibidor foi feita de
forma indireta através da determinação de fósforo, a qual
foi realizada pelas técnicas de ICP-OES e ICP-MS, sendo
que
nesta última foi possível a determinação em linha de
fósforo através do acoplamento do sistema ao
espectrômetro ELAN 6000. Os limites de detecção (3
ômega ) na
amostra (matriz de tampão de borato 0,025 M) foram 0,20
(Mi)g.L(elevado a -1) e 92 (Mi)g.L(elevado a -1), para
as técnicas de ICP-MS e ICP-OES,
respectivamente (ambos utilizando nebulizador Cross-flow e
câmara de nebulização Ryton ). A recuperação de fósforo
orgânico ficou tipicamente entre 90 e 95%. Para verificar
a
repetitividade do método, oito alíquotas contendo 0,40
mg.L-
1 de P, na forma de inibidor, foram processadas nas
condições mencionadas, sendo obtida uma média de 0,42 +/-
0,02 mg.L(elevado a -1) de P, o que corresponde a um
desvio padrão
relativo de 4,8 %. A reprodutibilidade foi comparada com
a
da metodologia de pré-tratamento manual (Rocha, 1997), e o
desvio padrão relativo obtido para amostras de campo foi
inferior a 25%. Uma freqüência analítica de 6 h(elevado a
-1}) pode
ser
obtida para uma pré-concentração de 10 vezes (volume de
amostra igual a 35 mL). O pré-tratamento automatizado foi
aplicado na comparação de produtos comerciais e utilizado
como ferramenta complementar nos ensaios de
adsorção/desorção do inibidor PPCA em testemunhos de
rochas
(tratamento de squeeze). Através da
especiação/fracionamento de fósforo orgânico e
inorgânico,
o método aqui desenvolvido permitiu a identificação de
diferentes teores de fósforo orgânico nos produtos
comerciais, nomeados pelos fornecedores como sendo à base
de PPCA. Amostras de campo provenientes de quatro poços
que
passaram por tratamento de squeeze foram submetidas ao
pré-
tratamento automatizado, o que possibilitou um
acompanhamento do tratamento realizado nestes poços. A
técnica mostrou-se eficaz no controle de qualidade dos
inibidores a serem aplicados nos tratamentos de squeeze. / [en] In the present study, a system was developed for the
automatized pretreatment of the inhibitor
phosphinocarboxilic acid (PPCA) used during off-shore
oil exploration to minimize the occurrence of inorganic
scale formation. The components of the system used are: 3,
4 or 6 way solenoid valves with Teflon body, a home-made
electronic circuit for activation of the valves, a
peristaltic pump, a microcomputer and software (PRETRAT)
written in Delphi. The electronic circuit, connected via
the parallel port of the PC, has the function to
reduce the supply voltage for the solenoid valves form 12 V
to 4.5 V, thus permitting their uninterrupted use for
longer periods of time. The power module of the
microcomputer is used to obtain the supply voltage of the
solenoid valves, while its serial port commands the
peristaltic pump. The developed software program PRETRAT
permits automatic control over all relevant parameters used
in the pre-treatment procedure, including solution volumes
and flow rates. This pre-treatment, mandatory due to the
high salinity of the produced water and its elevated
concentrations of inorganic phosphorus, was achieved by
separating the organic phosphorus (contained in the PPCA
molecule) by using silica-C18 columns (SEP-PAK classic,
360 mg). Optimization of the pre-treatment
procedure resulted in the following experimental
parameters: (1) conditioning of the column with methanol
80% v/v; (2) percolation rates of 5 mL.min-1 for
conditioning, sample throughput and elution; (3) elution of
organic phosphorus with 3.5 mL of a buffer solution of
H3BO3 0.025 M (adjusted at pH 9 with NaOH 0.2 M). The
quantification of the PPCA inhibitor was performed
indirectly by measuring its phosphorus content by on-line
inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)
and/or by optical emission spectrometry (ICP-OES).
Detection limits (3 ) in the borate matrix (0.025 M) were
0.20 g.L-1 e 92 g.L-1 for ICP-MS and ICP-OES,
respectively, using in both methods a cross-flow
nebulizer and a Ryton spray chamber. Recoveries of organic
phosphorus were, typically, in the range of 90% to 95%. For
assessing the repeatability of the procedure, eight sample
replicates containing each 0.40 mg.L-1 of phosphorus as
inhibitor were processed under the conditions already
mentioned, resulting in a mean recovery of de 0.42 +/- 0.02
mg.L-1 and a relative standard deviation of 4.8
%. This value compares advantageously with the mean
reproducibility of about 25% obtained by a manual pre-
treatment (Rocha, 1997). Frequency of analyses is
about six samples per hour using a pre-concentration factor
of 10 and a sample volume of 35 mL. The automatized pre-
treatment method was applied for comparing the behavior of
commercial inhibitors during field use and in
laboratory studies on the adsorption/desorption
characteristics of PPCA on rock samples, simulating the
squeeze process. Produced waters from four wells, in
which the squeeze process was applied, were analyzed by the
here-developed method, permitting the follow-up of PPCA
release and the observation that some of the used inhibitor
lots did not perform adequately during the squeeze process.
Speciation analysis of inorganic and organic phosphorus in
those lots revealed significant differences in composition
when compared to well performing ones, also confirmed by
ion chromatography. This methodology has demonstrated
efficient for quality assurance of inhibitors prior to
their application.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:3663 |
| Date | 25 June 2003 |
| Creators | ANDERSON DE ARAUJO ROCHA |
| Contributors | NORBERT FRITZ MIEKELEY, IVO L KUCHLER |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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