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Influência da composição das fases nas características físico-químicas da interface e seu impacto sobre o fenômeno de coalescência de gotas em emulsões água/óleo

Processo: 19/22544-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2020
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2023
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica
Convênio/Acordo: Equinor (antiga Statoil)
Pesquisador responsável:Antonio Carlos Bannwart
Beneficiário:Clarissa Dantas Paula
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:17/15736-3 - Centro de Pesquisa em Engenharia em Reservatórios e Gerenciamento de Produção de Petróleo, AP.PCPE
Assunto(s):Emulsões   Termodinâmica   Propriedades físico-químicas

Resumo

Esse projeto de pesquisa tem como objetivo estudar o efeito do parâmetro HLD (hydrophilic/ lipophilic difference), propriedade associada ao particionamento de surfactante entre as fases de uma emulsão, afeta as propriedades físico-químicas do filme interfacial e, consequentemente, a barreira energética que separa o estado termodinâmico de gotas isoladas do estado termodinâmico após a coalescência das micro-gotas no bulk da emulsão. As características físico-químicas dos filmes interfaciais podem afetar tanto o ponto de inversão de fase contínua de emulsões petróleo/ água como o tipo de emulsão formada (óleo/ água ou água/ óleo), além da estabilidade do sistema. Essa proposta é uma continuação da linha de trabalhos que vêm sendo desenvolvidos na área de emulsão no grupo de pesquisa nos últimos anos e é o principal foco do Centro de Pesquisas EQUINOR/ FAPESP/ UNICAMP recém inaugurado no CEPETRO. A presente abordagem foca na compreensão do fenômeno de coalescência de gotas em função das características químicas e mecânicas (elasticidade e viscosidade) do filme interfacial formado. Embora grande parte dos estudos fundamentais utilizem óleos modelos, geralmente óleos minerais de base parafínica com aditivos que mimetizem a função química de componentes naturais do petróleo, como asfaltenos e resinas (surfactantes), esses fluidos são representativos do petróleo bruto apenas no que diz respeito às propriedades físicas. Propriedades de emulsões apresentam uma dependência muito significativa da química dos fluídos. Dessa forma, é necessário estender a compreensão de emulsões ao mundo real estudando os fluidos mais próximos das condições de campo, como petróleo bruto. Neste trabalho, será investigado o fenômeno de coalescência de gotas microscópicas (~50 µm) e como as características físico-químicas do filme interfacial de dimensão molecular afeta o processo de coalescência, um estudo em escala molecular que visa o entendimento macroscópico do fenômeno de coalescência, inversão e separação de fases de emulsões água/ óleo. Visto que a composição e estrutura do filme interfacial são afetadas pela composição química de ambas as fases (óleo e água), as variáveis a serem exploradas serão: temperatura, salinidade, pH e viscosidade da fase óleo. A partir dessas variáveis serão ajustados diferentes valores de HLD (Hydrophilic/ Lipophilic Difference), um parâmetro termodinâmico do sistema baseado na solubilidade relativa do surfactante em ambas as fases. Será estabelecida uma correlação entre HLD, característica de interface e o tempo de coalescência entre duas gotas. Visando uma condição mais próxima do real, será utilizado óleo bruto diluído com diesel para ajuste da sua viscosidade à do poço (AU)