[pt] CARACTERIZAÇÃO DA INTERFACE MODELO ÁGUA-ÓLEO-CALCITA POR FTIR-ATR E SEU IMPACTO EM APLICAÇÕES PARA RECUPERAÇÃO AVANÇADA DE PETRÓLEO

[en] CHARACTERIZATION OF THE WATER-OIL-CALCITE MODEL INTERFACE BY FTIR-ATR AND ITS IMPACT ON ENHANCED OIL RECOVERY APPLICATIONS

[pt] JESANA MOURA LORETO

[pt] INTERACAO ROCHA-FLUIDO

[pt] QUIMICA DA SUPERFICIE DO CARBONATO

[pt] SALINIDADE E IONS CHAVE

[pt] INUNDACAO COM AGUA DE BAIXA SALINIADE

[pt] RECUPERACAO AVANCADA DE OLEO

[en] ROCK-FLUID INTERACTIONS

[en] CARBONATE SURFACE CHEMISTRY

[en] SALINITY AND KEY IONS

[en] LOW-SALINITY WATERFLOODING

[en] ENHANCED OIL RECOVERY

[pt] A inundação com água de baixa salinidade é uma estratégia de recuperação avançada de petróleo (EOR) em reservatórios carbonatados, onde a concentração e composição da salmoura são cruciais para a remoção do óleo. Este estudo investigou os aspectos químicos e físicos da inundação com água de baixa salinidade e seu impacto na recuperação de petróleo, focando na interação e modificações na interface óleo-calcita. Medidas de FTIR foram utilizadas para caracterizar a adsorção e quantificar a remoção de óleo mineral Nujol em monocristais de calcita clivados no plano (104), antes e após condicionamentos nas salmouras em diferentes condições. Os resultados mostraram que o Nujol forma um filme contínuo na superfície da calcita, impedindo sua dissolução nas condições de condicionamento nas salmouras de menor teor de sal. A quantidade de óleo removido variou conforme a salinidade da salmoura. Nas condições experimentais investigadas, a superfície de calcita recém clivada é mais eficientemente convertida de oleofílica para hidrofílica quando condicionada em condição de salinidade intermediaria (LS75). A remoção de óleo foi quantificada por meio de análise FTIR semiquantitativa, variando de aproximadamente 20 por cento de óleo removido para água de formação (FW) até cerca de 81 por cento após condicionamento em LS75. A análise espectroscópica indicou uma competição entre a incorporação de espécies iônicas da salmoura na interface e a dissolução da calcita, afetando diretamente na cristalinidade da superfície. O condicionamento com água deionizada (DW) não resultou na remoção ideal de óleo devido à maior dissolução e readsorção de moléculas de óleo. O estudo também constatou que o magnésio exerceu maior influência na remoção de óleo da superfície em comparação com o cálcio. As superfícies previamente hidratadas com FW e DW apresentaram alterações significativas. A hidratação com FW não necessariamente causa dissolução, mas promove a adsorção de grupos OH, criando pontos de ancoragem para o óleo. Em contraste, a hidratação com DW resultou na perda de cristalinidade, gerando defeitos na superfície. Em ambos os casos, foram observadas mudanças nas bandas de vibração características do nujol, sugerindo diferentes interações do óleo com a superfície. Comparando a quantidade de óleo adsorvida nas três condições estudadas, a calcita hidratada com FW apresentou a maior quantidade de óleo adsorvido, associado à adsorção de íons na superfície.

[en] Low salinity water flooding is an advanced oil recovery (EOR) strategy in carbonate reservoirs, where the concentration and composition of the brine are crucial for oil removal. This study investigated the chemical and physical aspects of low salinity water flooding and its impact on oil recovery, focusing on the interaction and modifications at the oil-calcite interface. FTIR measurements were used to characterize the adsorption and quantify the removal of mineral oil Nujol on calcite single crystals cleaved along the (104) plane, before and after conditioning in brines under different conditions. The results showed that Nujol forms a continuous film on the calcite surface, preventing its dissolution under aging conditions in lower salinity brines. The amount of oil removed varied according to the salinity of the brine. Under the experimental conditions investigated, the freshly cleaved calcite surface is more efficiently converted from oleophilic to hydrophilic when conditioned in intermediate salinity condition (LS75). The oil removal was quantified using semiquantitative FTIR analysis, ranging from approximately 20 percent for formation water (FW) to about 81 percent after conditioning in LS75. Spectroscopic analysis indicated a competition between the incorporation of ionic species from the brine at the interface and the dissolution of calcite, directly affecting the surface crystallinity. Conditioning with deionized water (DW) did not result in optimal oil removal due to increased dissolution and re-adsorption of oil molecules. The study also found that magnesium had a greater influence on oil removal from the surface compared to calcium. The surfaces previously hydrated with FW and DW showed significant alterations. Hydration with FW does not necessarily cause dissolution but promotes the adsorption of OH groups, creating anchoring points for the oil. In contrast, hydration with DW resulted in a loss of crystallinity, generating defects on the surface. In both cases, changes in the characteristic vibration bands of nujol were observed, suggesting different interactions of the oil with the surface. Comparing the amount of oil adsorbed under the three conditions studied, the calcite hydrated with FW showed the highest amount of adsorbed oil, associated with ion adsorption on the surface.

ANDRE SILVA PIMENTEL

FERNANDO LOUREIRO STAVALE JUNIOR

MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO

JOSE BRANT DE CAMPOS

RENATA ANTOUN SIMAO

ANDRE SILVA PIMENTEL

FERNANDO LOUREIRO STAVALE JUNIOR

LUCAS GOMES PEDRONI

ALEXANDRE MELLO DE PAULA SILVA

2025-01-06

2024-09-25

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.68987