[pt] REOLOGIA DE SUSPENSÕES DE GRAFENO NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO

[en] RHEOLOGY OF GRAPHENE SUSPENSIONS IN THE OIL INDUSTRY

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[pt] Grafeno na sua forma pura ou derivada tem sido tópico recorrente e importante na comunidade científica. Tal material tem se destacado devido às suas raras propriedades química, elétrica e mecânica. Sua aplicabilidade e de seus derivados na área do Petróleo, destacando-se o óxido de grafeno (GO) que é hidrofílico, e tem se mostrado bastante promissora ao poderem ser utilizados nas várias etapas dos processos de exploração e produção como perfuração, lubrificação, dessalinização, revestimento contra corrosão, separação água e óleo, entre outros. A perfuração é um passo crucial na exploração de novas fontes de hidrocarbonetos, sendo o fluido de perfuração um fator determinante para o sucesso da operação. A partir deste contexto, neste trabalho, 3 diferentes concentrações de óxido de grafeno (0,1 mg/mL, 1 mg/mL e 5 mg/mL) foram adicionadas a um fluido modelo com propriedades reológicas similares a de um fluido de perfuração (dispersões aquosas de carbopol à 0,15 por cento w/w), através de 3 diferentes métodos de suspensão. A fim de se verificar a influência do GO e do método de preparo das suspensões nas propriedades reológicas da dispersão de carbopol, testes de cisalhamento em regime permanente com variação da taxa de cisalhamento de 1000 a 0,01 s-1 e, testes de cisalhamento oscilatório com varredura de tensão de 0,1 a 100 Pa foram realizados. Uma análise visual indica que há a presença de óxido de grafite além de óxido de grafeno nas suspensões, o que pode estar influenciando as medidas reológicas das suspensões. Os resultados reológicos mostram que o fluido mantém seu comportamento, seguindo o modelo de Herschel-Bulkley, tendo uma tensão de escoamento e sendo pseudoplástico com a variação da taxa de cisalhamento. O aumento da concentração de óxido de grafeno diminui a viscosidade da suspensão. O aumento da concentração de GO também diminui o pH das amostras, mas o valor do pH não tem uma relação quantitativa com a viscosidade e sim qualitativa, variando com o método de preparo.

[en] Graphene in its pure or derivative form has been a topic of increasing importance in the scientific community. It has been outstanding due to graphene s unique chemical, electrical, and mechanical properties. Its applicability and its derivatives in the area of Petroleum, has been highlighting the graphene oxide (GO) which is hydrophilic, and has been very promising to be used in the various stages of exploration and production processes such as drilling, lubrications, desalination, coating against corrosion, separation of water and oil, among others. Drilling is a crucial step in the exploration of new sources of hydrocarbons, with the drilling fluid being a determining factor for the success of the operation. From this context, in this present work, 3 different concentrations of graphene oxide (0,1 mg/mL, 1 mg/mL, and 5 mg/mL) were added to a model fluid with rheological properties similar to that of a drilling fluid (aqueous dispersions of carbopol with 0,15 percent w/w) by three different suspension methods. In order to verify the influence of the GO and the method of preparation of the suspensions in the rheological properties of the carbopol dispersion, shear tests in permanent regime with variation of the shear rate of 1000 to 0,01 s-1 and, stress sweep test of 0,1 to 100 Pa were performed. A visual analysis indicates that there is the presence of graphite oxide besides graphene oxide in the suspensions, which may be influencing the rheological measurements of the suspensions. The rheological results show that the fluid still has its behavior, following the Herschel-Bulkley model, having a yield stress and being pseudoplastic with the variation of the shear rate. The increase of GO concentration also decreases the pH of the samples, but the pH value has no quantitative to viscosity but qualitative relationship, varying with the preparation method.

MONICA FEIJO NACCACHE

LORENA RODRIGUES DA COSTA MORAES

2019-09-17

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.45383