Autores

Farias, T.T. (IFPB) ; Oliveira, V. (IFPB) ; Lucena, D.V. (IFPB) ; Gadelha, A.J.F. (IFPB) ; Rocha, C.O. (IFPB)

Resumo

A água produzida (AP) é a água retida nas formações subterrâneas, trazida à superfície juntamente com petróleo, durante as atividades de produção, tendo os seguintes destinos: o descarte, a reinjeção nos poços e o reuso. Para todos esses fins, a AP necessita de caracterizações. Este trabalho tem como objetivo explanar ao aluno, com aula de laboratório, a importância de analisar quimicamente a AP com os parâmetros de acidez e alcalinidade. Tendo em vista que a acidez pode causar corrosões nas tubulações e a alcalinidade pode causar incrustações, para a obtenção desses parâmetros, foi realizado o processo de titulação de neutralização ácido/base, quantificando-os em mgCaCO3. Os alunos obtiveram uma melhor relação da química com a área específica do curso Técnico em Petróleo e Gás.

Palavras chaves

Água Produzida; Aula experimental; Interdisciplinaridade

Introdução

Na indústria de Petróleo e Gás, a água produzida (AP) é um termo usado para a água associada ao petróleo durante o processo de extração, é um dos maiores fluxos de águas residuais geradas nessas indústrias (AL-GHOUTI et al., 2019). Essa água é um dos principais problemas técnicos, ambientais e econômicos associados à produção de Petróleo e Gás. Esse efluente pode limitar a vida produtiva dos poços de petróleo e gás, além de poder causar problemas graves, incluindo corrosão de cargas migratórias tubulares (HOSNY et al., 2015). Então, conhecê-la quimicamente é importante para saber qual seu melhor destino final, seja o descarte, reuso ou reinjeção no próprio poço produtor, cada caso deve ser realizado um estudo para que não ocorra nenhum dano ambiental. Abordar qualquer assunto interligando conteúdo com a prática faz com que os alunos dediquem-se mais a área em estudo. A importância de analisar a AP, em aula prática, faz com que o aluno tenha interpretações sobre o conteúdo da disciplina técnica com a química. Os assuntos abordados em aula foram acidez e alcalinidade da água produzida, que causam corrosão nas tubulações e incrustações aos equipamentos petrolíferos. Os experimentos foram realizados pelos alunos do Instituto Federal da Paraíba (IFPB), do curso técnico em Petróleo e Gás, bem como analisadas as características supracitadas utilizando a titulação de neutralização ácido/base. A realização desse conjunto de aulas experimentais visa a elevar a carga intelectual dos alunos, ensinando-os a quantificar a acidez e alcalinidade em mg CaCO3.L-1. Nessa aula, foram abordados conceitos como pH, indicadores, titulação ácido/base, conceito de AP, danos na indústria de Petróleo e Gás.Foi realizada a média e o desvio padrão para avaliar quanto os resultados se diferenciam.

Material e métodos

A aula prática foi realizada no Laboratório de Processamento Primário de Fluidos e Análises Minerais (LABFLUIDOS), no Instituto Federal da Paraíba (IFPB), no campus de Campina Grande, do Curso Técnico Integrado em Petróleo e Gás. Os parâmetros utilizados na caracterização da água produzida foram realizados através da metodologia descrita por Rice et al., (2012), no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22ª ed. A turma concluinte (3º ano) foi dividida em grupos e cada experimento foi realizado por dois discentes, totalizando 16 duplas. Inicialmente, foi realizado uma breve abordagem teórica sobre: a água produzida; a influência de elevados valores de acidez e de alcalinidade; o objetivo da titulação ácido/base; a função dos indicadores; e, os cálculos para a obtenção dos resultados. Aacidez e a alcalinidade foram determinadas pela Titulação ácido/base, para a primeira utilizou-se uma Solução padrão de Hidróxido de Sódio (0,1 mol.L-1) e o indicador fenolftaleína (pH 8,3); já para o segundo parâmetro foi utilizado uma solução padrão de ácido sulfúrico (0,02 N) e o indicador bromocresol (pH 4,5), para ambas a amostra de água produzida foi doada pela empresa Phoenix OeG, no município de Mossoró-RN. A fim de obter os resultados, foram utilizadas as seguintes fórmulas: Alcalinidade Total(mg CaCO3/L) = N(H2SO4)*V(H2SO4)*50000/V(amostra) Acidez Total (mg CaCO3/L) = N(NaOH)*V(NaOH)*50000/V(amostra) Com o objetivo de precisar os resultados, foram calculados a média e o desvio padrão, da acidez e da alcalinidade.

Resultado e discussão

Os resultados da caracterização química da água produzida estão apresentados nos seguintes gráficos. O Gráfico 1 apresenta os resultados obtidos da acidez da AP: Gráfico 1 – Resultados da acidez da água produzida. A média é uma informação importante para o conhecimento das propriedades da AP analisada, isso porque dá noção de grande peso sobre os parâmetros quantificados de uma forma geral. Por outro lado, o desvio nos mostra o desenvolvimento dos discentes na dinâmica. Com isso, a média, para a acidez, foi de 69,79 mg CaCO3.L-1 e o desvio padrão foi de 13,26 mg CaCO3.L-1.O desvio foi mais elevado na acidez, devido a ter sido o primeiro experimento realizado e o ponto final da titulação foi menor que 1,0 mL (NaOH). Vale ressaltar que os alunos não tinham um conhecimento com a mudança de coloração durante a viragem, o que fez com que ocorressem esses desvios. O Gráfico 2 apresenta os resultados obtidos da alcalinidade da AP: Gráfico 2 – Resultados da alcalinidade da água produzida. A média foi de 329,72 mg CaCO3.L-1 e o desvio padrão foi de 8,02 mg CaCO3.L-1. A alcalinidade foi o segundo parâmetro a ser avaliado, pode-se notar menor desvio em relação à acidez. Os resultados se mostraram mais precisos dando também noção de maior exatidão, pois há maior aproximação entre os resultados. Neste experimento, os alunos já tinham um domínio maior no ponto final da titulação, no qual o volume gasto com o ácido foi em torno de 8 mL, com isso os resultados se tornaram mais uniformes e dessa forma mais confiáveis. Diante do exposto, observa-se o quão é importante a utilização de aulas práticas no ensino-aprendizado dos alunos, despertando sempre curiosidade dos discentes e há sempre uma interação aluno-conteúdo-professor maior nas aulas experimentais.

Conclusões

Pode-se afirmar que as aulas práticas são essenciais para o aprendizado, pois essas trazem a atenção maior ao uso dos conceitos lecionados em sala, sedimentando o conhecimento e o interesse pela química e pela área técnica. A aplicação de indicadores ácido-base na titulação da acidez e alcalinidade fazem os alunos questionarem o porquê dessa viragem, entendendo a importância do titulante e do titulado. Com os resultados obtidos, os discentes entendem que elevados valores ocorrem corrosões e incrustações, nas tubulações e nos reservatórios na indústria de Petróleo e Gás.

Agradecimentos

Ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba (IFPB).

Referências

AL-GHOUTI, M. A.; AL-KAABI, M. A.; ASHFAQ, M. Y.; DA’NA, D. A. Produced water characteristics, treatment and reuse: A review. Journal of Water Process Engineering 28, p. 222–239, 2019.
HOSNY, R.; FATHY, M.; RAMZI, M.; MOGHNY, A.; DESOUKY, S.E.M.; SHAMA, S.A. Treatment of the oily produced water (OPW) using coagulant mixtures. Egyptian Journal of Petroleum, 2015.
Rice, E. W.; Baird, R. B.; Eaton, A. D.; Clesceri, L. S. (Eds.). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22th ed. Washington, DC: American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation, 2012.