Propriedades reológicas da goma diutana em solução aquosa e sua aplicação em fluidos de perfuração: efeitos da concentração, salinidade e temperatura
| dc.contributor.advisor1 | Nascimento, Andreas | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000000244655450 | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2072155247986639 | |
| dc.contributor.author | Santos, Valeria Silva dos | |
| dc.contributor.referee1 | Siqueira, Renato do Nascimento | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-8397-8180 | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9791817633014124 | |
| dc.contributor.referee2 | Dalmaschio, Cleocir José | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000000237735786 | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/5209978120430790 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-30T01:41:22Z | |
| dc.date.available | 2024-05-30T01:41:22Z | |
| dc.date.issued | 2023-02-23 | |
| dc.description.abstract | The objective of this work was to study, from the application of rheological, viscosity and viscoelastic tests, the behavior of diutan gum in aqueous solution, submitted to different conditions of polymeric concentration (0.75 g/L; 1 g/L; 1, 25 g/L; 1.5 g/L and 1.75 g/L), salinity (3 g/L; 30 g/L; 60 g/L and 90 g/L of NaCl) and temperature (4 °C ; 25°C; 40°C; 60°C and 80°C). As a complement, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) tests were carried out to verify the behavior of the chemical structure of diutan and its functional groups, with the environment being disturbed. The applied methodology consisted in the preparation of aqueous solutions from a base step, characterized by the addition of dry diuthan gum to distilled water (15000 RPM for 10 minutes). Some conditions and parameters were varied throughout the base step according to the specific objective of the test, in this case concentration, temperature and salinity. Then rheological tests were performed on the Anton Paar MCR 72 (viscosity) and Anton Paar Physica MCR 501 (viscoelasticity) rheometers. FTIR spectra were performed on an Agilent Cary 630 FTIR spectrometer with a ZnSe crystal at a resolution of 4 𝑐𝑚−1 and an accumulation of 128 scans. The rheological results showed that the concentration of 0.75 g/L presented a low dynamic modulus and part of the flow dominated by the viscous component. In saline medium, the viscoelasticity was dominated by the elastic component (G'>G") with a low dynamic modulus, indicating the formation of a weak gel. Regarding the temperature, the flow curves remained pseudoplastic and the apparent viscosity presented a plateau at high shear rates (100𝑠−1 – 1000𝑠−1), at the respective temperatures of 40°C, 60°C and 80°C. In general, diutane gum in aqueous solution showed a good ability to remain stable under adverse conditions, involving changes in salinity and temperature increase. Many authors attribute this fact to the perfect double helix conformation that this polysaccharide forms in solution. Spectroscopy obtained by FTIR, in samples contaminated with NaCl or subjected to temperature gain, showed that the chemical structure of diutan remained stable without suffering loss of functional groups. This stability is the result of three factors, its chemical structure and location of its side chains, ability to form a perfect double helix in an aqueous medium and ability to retain water inside the core of the helix conformation. All these aspects place diutana as a potential biopolymer for application in aqueous drilling fluids, mainly in complex fields such as the Brazilian pre-salt, where adverse conditions of salinity and temperature are more common. | |
| dc.description.resumo | O objetivo deste trabalho foi estudar a partir das aplicações de ensaios reológicos, de viscosidade e viscoelasticidade, o comportamento da goma diutana em solução aquosa, submetida a diferentes condições de concentração polimérica (0,75 g/L; 1 g/L; 1,25 g/L; 1,5 g/L e 1,75 g/L), salinidade (3 g/L; 30 g/L; 60 g/L e 90 g/L de NaCl) e temperatura (4 °C; 25°C; 40°C; 60°C e 80°C). De modo complementar, ensaios de Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) foram realizados, para verificar o comportamento da estrutura química da diutana e de seus grupos funcionais, com a perturbação do meio. A metodologia aplicada consistiu no preparo de soluções aquosas a partir de uma etapa base, caracterizada pela adição da goma diutana seca a água destilada (15000 RPM durante 10 minutos, seguindo a norma API 13 I Laboratory Testing of Drilling Fluids) que sugere uma rotação acima de 11500 RPM). Algumas condições e parâmetros foram variados ao longo da etapa base de acordo com o objetivo específico do ensaio, no caso concentração, temperatura e salinidade. Em seguida testes reológicos foram feitos nos reômetros Anton Paar MCR 72 (viscosidade) e Anton Paar Physica MCR 501 (viscoelasticidade). Os espectros de FTIR foram feitos no espectômetro Agilent Cary 630 FTIR com cristal de ZnSe na resolução de 4 𝑐𝑚−1 e acúmulo de 128 varreduras. Os resultados reológicos mostraram que a concentração de 0,75 g/L, apresentou um módulo dinâmico baixo e parte do escoamento dominado pelo componente viscoso. Em meio salino, a viscoelasticidade foi dominada pelo componente elástico (G’>G”) com um módulo dinâmico baixo, indicando a formação de um gel fraco. Em relação à temperatura, as curvas de fluxo mantiveram-se pseudoplásticas e a viscosidade aparente apresentou um plateu em altas taxas de cisalhamento (100𝑠−1 - 1000𝑠−1), nas respectivas temperaturas de 40°C, 60°C e 80°C. De modo geral, a goma diutana em solução aquosa apresentou uma boa capacidade de se manter estável em condições adversas, envolvendo a variação da salinidade e aumento da temperatura. Muitos autores atribuem este fato a conformação dupla hélice perfeita que este polissacarídeo forma em solução. As espectroscopias obtidas por FTIR,nas amostras na presença NaCl ou submetidas a a temperaturas acima da ambiente,mostraram que a estrutura química da diutana se manteve estável sem sofrer perdas de grupos funcionais. Esta estabilidade é resultado de três fatores, a sua estrutura química e localização das suas cadeias laterais, capacidade de formar uma dupla hélice perfeita em meio aquoso e habilidade de reter água no interior do núcleo da conformação hélice. Todos estes aspectos, colocam a diutana como um potencial biopolímeros para aplicação em fluidos de perfuração aquosos, principalmente em campos complexos como o Présal brasileiro, no qual condições adversas de salinidade e temperatura são mais comuns. | |
| dc.description.sponsorship | Agencia Nacional Do Petroleo, Gas Natural E Biocombustiveis | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/16710 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Química | |
| dc.publisher.department | Centro de Ciências Exatas | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Concentração | |
| dc.subject | Fluidos de perfuração | |
| dc.subject | Goma diutana | |
| dc.subject | Reologia | |
| dc.subject | Salinidade | |
| dc.subject | Solução aquosa | |
| dc.subject | Temperatura | |
| dc.subject.br-rjbn | subject.br-rjbn | |
| dc.subject.cnpq | Química | |
| dc.title | Propriedades reológicas da goma diutana em solução aquosa e sua aplicação em fluidos de perfuração: efeitos da concentração, salinidade e temperatura | |
| dc.title.alternative | title.alternative | |
| dc.type | masterThesis |
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