ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE SOLUÇÕES AQUOSAS DE POLIACRILAMIDA UTILIZADA PARA CONTROLE DA PRODUÇÃO DE ÁGUA EM POÇOS DE PETRÓLEO
AUTORES: LIMA, B. V. (UFRN) ; VIDAL, R.R.L. (UFRN) ; REIS, J. H. C. (UFRN) ; BALABAN, R. (UFRN)
RESUMO: Neste trabalho, o comportamento reológico de uma poliacrilamida, denominada DW-430, foi analisado em água destilada e em solução aquosa de NaCl 0,5 M, em função da concentração de polímero e da temperatura. Os resultados mostraram que as viscosidades das soluções poliméricas, na presença e na ausência de sal, aumentaram com o aumento da concentração de polímero. Entretanto, menores valores de viscosidade foram observados na presença de sal, devido à redução das repulsões eletrostáticas, e com o aumento de temperatura, em água destilada, principalmente, à alta concentração de polímero, indicando rompimento das interações intermoleculares, promovido pelo aumento do movimento molecular.
PALAVRAS CHAVES: poliacrilamida parcialmente hidrolisada, comportamento reológico, controle da produção de água
INTRODUÇÃO: O aumento da produção de água em campos maduros de petróleo ou gás natural tem sido uma preocupação crescente das companhias de petróleo (OGUNBERU et al., 2006), visto que a separação, o tratamento e o descarte do excesso de água produzida contribuem para o aumento dos custos durante a recuperação do óleo (AL-MUNTASHERI et al., 2006). Uma outra desvantagem causada pela produção excessiva de água é a necessidade de utilização de técnicas mais sofisticadas para separar a água do óleo e reduzir a produção de água durante a produção de hidrocarboneto (OGUNBERU et al., 2006; RANJBAR et al., 2000). A injeção de polímeros solúveis em água nos reservatórios produtores de petróleo pode ser uma forma efetiva de controlar a produção de água, onde as tecnologias convencionais de controle de água não podem ser aplicadas (CHIAPPA et al., 1999). A poliacrilamida parcialmente hidrolisada é um dos polímeros mais utilizados na indústria do petróleo, devido ao seu alto poder viscosificante e sua capacidade de modificar a permeabilidade das rochas reservatório à água, através da adsorção do polímero na superfície da formação rochosa, reduzindo o diâmetro do poro (MELO et al.., 2002). Por este motivo, os polímeros solúveis em água apresentam um grande potencial como agentes controladores da produção de água (CHIAPPA et al., 1999). Além disso, o controle das propriedades reológicas das soluções de polímeros é extremamente importante quando se deseja obter um melhor entendimento das interações intra ou intermoleculares que ocorrem em meio aquoso. O objetivo principal deste trabalho foi analisar o comportamento reológico das soluções poliméricas em função da concentração de polímero, em água destilada e em NaCl 0,5 M, e da temperatura, nos regimes semi-diluído e concentrado, na ausência de sa
MATERIAL E MÉTODOS: Foi utilizada uma amostra comercial de poliacrilamida parcialmente hidrolisada (DW-430 com 10 % de grau de hidrólise), gentilmente cedida pela FLOERGER. O polímero foi purificado por solubilização em água destilada e filtração através de membranas Millipore de diâmetro de poro 3 m e 0,45 m. Após clarificação, as soluções foram liofilizadas. Para avaliação do comportamento reológico, as soluções do polímero DW-430 foram preparadas na concentração de 5 g/L, em água destilada e em NaCl 0,5 M. Essas soluções foram mantidas sob agitação constante, à temperatura ambiente, por, aproximadamente, três dias e, depois, foram diluídas, com os respectivos solventes, para a obtenção das concentrações 4, 3, 2, e 1 g/L. As medidas reológicas foram realizadas em reômetro RheoStress RS150 da Haake, acoplado a um banho termostatizado, utilizando sensor do tipo cilindros coaxiais DG41. A viscosidade foi medida em função da taxa de cisalhamento (0,1 a 100 s-1), da concentração de polímero (1 a 5 g/L, a uma taxa de cisalhamento constante de 7,34 s-1 e temperatura de 25 °C) e da temperatura (25 a 75 °C, para as concentrações de polímero de 1 a 5 g/L e a taxa de cisalhamento de 7,34 s-1).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Efeito da concentração de polímero
A Figura 1 mostra que as viscosidades das soluções poliméricas aumentam com o aumento da concentração de polímero, nos dois solventes utilizados. Entretanto, a viscosidade aparente da solução de poliacrilamida parcialmente hidrolisada (DW-430) diminuiu significativamente em solução salina de NaCl 0,5 M. Na presença de sal, dois efeitos podem contribuir para redução da viscosidade: (i) o da redução das repulsões eletrostáticas entre as cargas iônicas de mesmo sinal presentes na cadeia polimérica e (ii) o da redução da solubilidade do polímero no meio, promovida pela redução das interações polímero-solvente. Esses dois efeitos favorecem a redução do volume hidrodinâmico da cadeia polimérica e, consequentemente, da viscosidade.
Efeito da temperatura
A Figura 2 mostra uma redução da viscosidade com o aumento de temperatura, provavelmente, causado pelo aumento do movimento browniano que favorece o rompimento das interações entre as cadeias poliméricas. Sendo que esse efeito foi mais acentuado à alta concentração de polímero (5 g/L). Em regime concentrado, as cadeias de polímero se encontram mais próximas umas das outras e, consequentemente, as interações intermoleculares, que são responsáveis pelo aumento de viscosidade, tornam-se mais significativas. Já em regime diluído (concentração de polímero igual a 1 g/L), as cadeias estão mais afastadas umas das outras, de modo que as interações intermoleculares praticamente não ocorrem. Por esse motivo, a redução da viscosidade com o aumento de temperatura torna-se mais evidente em regime concentrado.
CONCLUSÕES: Os resultados obtidos a partir das medidas reológicas mostraram que as viscosidades da solução do polímero DW-430 aumentaram com a concentração de polímero. Entretanto, elas diminuíram na presença do sal, devido à redução das repulsões eletrostática e da solubilidade do polímero no meio, e com o aumento de temperatura em água destilada, principalmente, em regime concentrado, devido à redução das interações intermoleculares, favorecida pelo aumento do movimento browniano.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à FLOERGER pela amostra de polímero cedida.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AL-MUNTASHERI, G. A; ARAMCO, S.; NASR-EL-DIN, H. A.; PETERS, J. A; ZITHA, P. L. J. 2006. Investigation of a high-temperature organic water-shutoff gel: reaction mechanisms. Society of Petroleum Engineers, SPE 97530-PA, 11: 497-504.
CHIAPPA, L.; MENNELLA, A.; LOCKHART, T. P.; BURRAFATO, G. 1999. Polymer adsorption at the brine/rock interface: the role of electrostatic interactions and wettability. Journal of Petroleum Science and Engineering, 24: 113-122.
MELO, A. M.; SILVA, I. P. G. DA; GODOY, G. M. R. DE; SANMARTIM, A.N. 2002. Polymer injection projects in Brazil: dimensioning, field application and evaluation. Society of Petroleum Engineers, SPE 75194-MS: 1-11.
OGUNBERU, A.L.; ASGHARI, K. 2006. Curtailing water production in oil wells: A case for anionic polymers. Journal of Petroleum Science and Engineering, 50: 176-194.
RANJBAR, M.; SCHAFFIE, M. 2000. Improved treatment of acrylamide co- and terpolymers for water control in gas-producing and storage wells. Journal of Petroleum Science and Engineering, 26: 133-141.
