ÁREA: Materiais
TÍTULO: ESTUDO DA CLASSIFICAÇÃO REOLÓGICA DE ALGUNS ÓLEOS PESADOS
AUTORES: SAD,C.M.S (UFES) ; CASTRO, E.V.R (UFES) ; MEDEIROS,E.F (UFES) ; SANTOS, M.F.P (UFES) ; DIAS,J.C.M (UFES)
RESUMO: A viscosidade é um parâmetro reológico que apresenta importante relevância porque permite fazer o dimensionamento dos equipamentos utilizados na exploração do petróleo, facilitando o escoamento além afetar fortemente a viabilidade econômica dos campos e o valor de sua produtividade. Neste estudo foi obtido a classificação reológica a temperatura e pressão constante, pela determinação da curva de fluxo de alguns petróleos pesados.Os resultados mostraram que a viscosidade dinâmica é independente da taxa de cisalhamento e que existe uma relação linear entre a tensão de cisalhamento, comportamento típico de fluído Newtoniano e que a presença de água emulsionada acima de 2% no petróleo é indesejável, podendo alterar suas propriedades reológicas.
PALAVRAS CHAVES: reologia, óleos pesados, viscosidade.
INTRODUÇÃO: A reologia é a ciência que estuda a viscosidade, plasticidade, elasticidade e o escoamento de variados tipos matéria. Sendo muito empregada na indústria do petróleo porque fornece o conhecimento do comportamento reológico dos diversos tipos de fluidos empregados nas etapas de perfuração, produção de poços, transporte e refino do petróleo. A definição dos parâmetros reológicos permite que se estime as perdas de pressão por fricção além das especificações dos fluidos de perfuração, materiais viscosificantes, petróleos e derivados(MACHADO,2002). Dentre os parâmetros reológicos, a viscosidade é de grande importância no dimensionamento dos equipamentos utilizados na exploração do petróleo, pois além de controlar a escolha de que intervalo do reservatório deve ser completado e em quais poços, permite uma avaliação sobre a viabilidade econômica das áreas de produção. A medida da viscosidade também é importante no dimensionamento das torres de refino, pois permite a inferência sobre outras propriedades necessárias ao processo(PAL,1992).
A relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento permite definir o comportamento reológico dos líquidos considerados puramente viscosos, onde sua equação matemática é conhecida como equação de fluxo. Os fluidos se classificam em Newtonianos, que apresenta uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento, e não-Newtonianos onde esta relação não é constante(FOX,1992).
Neste sentido, o objetivo deste estudo é fazer a classificação reológica de alguns petróleos pesados. pela determinação da curva de fluxo.
MATERIAL E MÉTODOS: Neste estudo foram analisadas cinco amostras de petróleos pesados (ºAPI em torno de 14)in natura de uma mesma procedência, pertencentes a um mesmo reservatório e uma amostra de referência de um óleo mineral.As amostras foram aqui denominadas numericamente 482, 483, 484(de referência, ºAPI em torno de 33),485, 486 e 487. Estas apresentam teores de água e sedimentos (BSW) variáveis 1,2; 1,8; <0,1; 2,0; 1,5 e 18% (v/v) respectivamente. Aplicou-se agitação mecânica a 7000rpm/min para completa homogeneização das amostras de petróleos e fez-se a análise reométrica em um reômetro rotacional cilíndrico, variando-se a taxa de cisalhamento de 1 a 300 1/s e selecionou-se um ponto a cada 3 1/s, totalizando cem pontos, onde foram medidos a tensão de cisalhamento, viscosidade dinâmica, velocidade das partículas e torque a temperatura(de processo) constante de 80ºC.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A figura 1 (Curvas de Fluxo dos óleos pesados)a seguir, mostra que existe uma relação linear entre a tensão e a taxa de cisalhamento, obedecendo assim a equação de fluxo para um fluido Newtoniano, sendo sua inclinação igual a viscosidade dinâmica. Matematicamente, os fluidos Newtonianos são definidos pela equação T = µy, onde T é a tensão de cisalhamento, µ a viscosidade dinâmica absoluta e y é a taxa de cisalhamento. As diferentes inclinações das retas correspondem as diferenças entre as viscosidades dinâmicas entre os óleos.
Observa-se na figura 2 (Curvas de Viscosidade dos óleos pesados)que a viscosidade dinâmica é independente da taxa de cisalhamento, sendo sua curva de viscosidade uma reta paralela ao eixo das taxas de cisalhamento, que é característico dos fluidos newtonianos. A amostra 484 (de referência) se diferencia das demais com uma menor inclinação da curva, pode-se atribuir a menor viscosidade e também ao maior ºAPI. Já a amostra 487 apresentou um decaimento da viscosidade com o aumento da taxa de cisalhamento. Este comportamento pode ser explicado devido à instabilidade da emulsão água – óleo cisalhada a 80ºC.
CONCLUSÕES: A classificação reológica dos petróleos foi realizada através do estudo do comportamento do fluido a temperatura e pressão constante.
O estudo mostrou que os petróleos analisados podem ser classificados como fluidos newtonianos, por apresentarem um comportamento reológico chamado de comportamento viscoso ideal do fluxo. Amostras com teores de água emulsionada acima de 2% pode apresentar decaimento da viscosidade com aumento da taxa de cisalhamento a temperatura de 80ºC e a pressão constante.
AGRADECIMENTOS: LABPETRO - UFES, CENPES -PETROBRAS
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FOX, R.W., MC DONALD, A.T. P. 1992. Introdução a Mecânica dos Fluidos. 4ª Edição. Editora LTC. 662p.
MACHADO, J. C. V.P. 2002. Reologia e Escoamento de Fluidos – Ênfase na Indústria do Petróleo. Editora Interciência. Rio de Janeiro, RJ.
PAL, R.; YAN, Y.; MASLIYAH, J.P. 1992. Rheology of Emulsions In: SCHRAMM, L.L. Emulsions – Fundamentals and Applications in the Petroleum Industry. Washington DC: American Chemical Society, 428p. p. 131-170.
