[pt] EMPREGO DE MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA E NANOINDENTAÇÃO NA CARACTERIZAÇÃO TRIBOMECÂNICA DE MINERAIS E MATÉRIA ORGÂNICA: UMA APLICAÇÃO EM FOLHELHOS DA FORMAÇÃO IRATI

[en] USE OF ATOMIC FORCE MICROSCOPY AND NANOINDENTATION IN THE TRIBOMECHANICAL CHARACTERIZATION OF MINERALS AND ORGANIC MATTER: ON SHALE OF THE IRATI FORMATION

[pt] DOUGLAS LUIZ PINTO DE LACERDA

[pt] FOLHELHO

[pt] FOLHELHO IRATI

[pt] MICROSCOPIA DE FORCA LATERAL

[pt] MICROSCOPIA ACUSTICA POR FORCA ATOMICA

[pt] NANOINDENTACAO

[pt] MICROSCOPIA DE FORCA ATOMICA

[en] SHALE

[en] IRATI SHALE

[en] LATERAL FORCE MICROSCOPY

[en] ATOMIC FORCE ACOUSTIC MICROSCOPY

[en] NANOINDENTATION

[en] ATOMIC FORCE MICROSCOPY

[pt] Folhelhos desempenham tanto a função de rocha capeadora, camada de rocha de baixa permeabilidade que contém os hidrocarbonetos no reservatório , quanto de rocha geradora de petróleo em sistemas petrolíferos convencionais. Mais recentemente passaram a ser exploradas como reservatórios não convencionais. As suas propriedades mecânicas são importantes na determinação da estabilidade estrutural de poços e na avaliação da fraturabilidade de reservatórios não convencionais. Além disso, permitem a conexão entre os dados de prospecção de petróleo e as características geoquímicas da rocha geradora. Nesta tese, as propriedades nanomecânicas de amostras de folhelho Irati, provenientes da Bacia do Paraná, foram caracterizadas por microscopia de força atômica e nanoindentação em conjunto com microscopia eletrônica de varredura. Procedimentos de processamento de imagens foram desenvolvidos para construir imagens de propriedades tribomecânicas dos minerais e da matéria orgânica presentes na superfície. A identificação mineralógica realizada no microscópio eletrônico permitiu associar o contraste verificado nas imagens obtidas no microscópio de força atômica às propriedades tribomecânicas dos minerais e matéria orgânica. Esses constituintes do folhelho também foram caracterizados por nanoindentação para permitir a medida de duas propriedades mecânicas por um método independente. Por fim, um conjunto de nanoindentações aleatoriamente distribuídas na superfície foi executada em uma amostra da mesma região, sendo o resultado estatisticamente analisado para permitir a comparação com as propriedades macroscópicas.

[en] Shales perform both the cap rock, low permeability rock layer that restrain hydrocarbons in the reservoir, and petroleum source rock in conventional petroleum systems. More recently they have been exploited as unconventional reservoirs. Their mechanical properties are important in determining the structural stability of wells and in evaluating the fracability of unconventional reservoirs. In addition, they allow the connection between oil prospecting data and the geochemical characteristics of the source rock. In this thesis, the nanomechanical properties of Irati shale samples from the Paraná Basin were characterized by atomic force microscopy and nanoindentation together with scanning electron microscopy. Image processing procedures were developed to construct images of tribomechanical properties of minerals and organic matter present on the surface. The mineralogical identification performed by electron microscopes allowed to associate the contrast found in the images obtained with the atomic force microscope to the tribomechanical properties of minerals and organic matter. These shale constituents were also characterized by nanoindentation to allow the measurement of two mechanical properties by an independent method. Finally, a set of randomly distributed nanoindentations on the surface was performed on a sample from the same region, and the result was statistically analyzed to allow comparison with macroscopic properties.

RODRIGO PRIOLI MENEZES

GUILHERME FERNANDES VASQUEZ

RODRIGO PRIOLI MENEZES

SIDNEI PACIORNIK

RENATA ANTOUN SIMAO

GUILHERME FERNANDES VASQUEZ

RODRIGO SURMAS

BENJAMIN FRAGNEAUD

2021-02-04

2019-08-29

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=51437@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.51437