NANOCELULOSE PARA CONTROLE DA REOLOGIA DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO DURANTE A EXTRAÇÃO DO PETRÓLEO

UNIversidade federal do Paraná

EDERJAN CASSIUS NATAN BATISTA

NANOCELULOSE PARA CONTROLE DA reologia de fluidos de perfuração DURANTE A EXTRAÇÃO do petróleo

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CURITIBA

2022

NANOCELULOSE PARA CONTROLE DA reologia de fluidos de perfuração DURANTE A EXTRAÇÃO do petróleo

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Graduação em Engenharia Industrial Madeireira, Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, como requisito à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Industrial Madeireira.

Orientador: Prof. Dr. Pedro Henrique Gonzalez de Cademartori

CURITIBA

2022

TERMO DE APROVAÇÃO

EDERJAN CASSIUS NATAN BATISTA

NANOCELULOSE PARA CONTROLE DA reologia de fluidos de perfuração DURANTE A EXTRAÇÃO do petróleo

TCC apresentado ao curso de Graduação em Engenharia Industrial Madeireira, Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Industrial Madeireira.

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Prof. Dr. Pedro Henrique Gonzalez de Cademartori

Orientador – Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal, UFPR

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Prof(a). Dr(a). Mayara Elita Braz Carneiro

Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal, UFPR

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Prof(a). Dr(a). Rosilani Trianoski

Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal, UFPR

Curitiba, 11 de maio de 2022.

agradecimentos

Agradeço aos meus pais, Riscliv e Debora Batista, por todo o empenho em me proporcionar uma boa qualidade de vida, às cobranças para que eu sempre fosse dedicado aos estudos e aos conselhos, as vezes duros, mas necessários. Vocês sempre me fizeram achar o melhor de mim.

Agradeço aos meus avós paternos, Celso e Elizabeth Batista, que cuidaram de mim enquanto criança e que, junto de meus pais, foram essenciais na minha formação de valores éticos e morais. Agradeço também aos meus avós maternos, Pedro e Nelsi Holz, que, mesmo mais distantes, sempre apoiaram minhas decisões e vibraram com todas as minhas conquistas.

Agradeço ao meu irmão, Thales Batista, e aos meus padrinhos, tios e madrinha, que serviram como refúgio mental e válvula de escape em meio a todos os afazeres acadêmicos, trazendo histórias, jogos, piadas e diversão quando nos reunimos.

Agradeço à minha namorada, Lyara, pela união, parceria e persistência em meio a todos os percalços e dificuldades vividas ao longo desse período.

Agradeço a todos os meus amigos e colegas de trabalho, que sempre entenderam as minhas motivações e “seguravam as pontas” em meio às minhas saídas antecipadas do trabalho para resolver problemas da faculdade.

Agradeço a todos os professores que participaram da minha vida acadêmica, desde o ensino fundamental até o superior. Todos vocês fizeram parte disso e sou eternamente grato a cada um.

resumo

O mercado de óleo e gás tem um potencial de crescimento incalculável, com estimativas de investimentos acima de 70 bilhões de reais para os próximos anos. Em contrapartida, o setor madeireiro nacional carece de investimentos em tecnologia, dependendo de outras formas para captar recursos, e adentrar no mercado de óleo e gás pode ser uma alternativa. Um dos principais processos desse setor, a extração petrolífera, apresenta várias características singulares e etapas minuciosamente controladas. O uso do fluido de perfuração correto é um dos principais fatores para o êxito da operação. Esse fluido auxilia no processo de perfuração do solo e depende de vários parâmetros reológicos, que variam de acordo com as características do poço a ser perfurado. Para atingir uma reologia satisfatória vários materiais são utilizados, principalmente aditivos químicos, os quais são, em sua maioria, prejudiciais ao meio ambiente. O presente trabalho visa o estudo teórico e exploratório para o uso de outro material orgânico para controle da reologia dos fluidos de perfuração. Visando dirimir tal impacto ambiental e ainda assim suprir as características necessárias, propõe-se o uso da nanocelulose. Ela é um material nanométrico obtido a partir da celulose (material proveniente da madeira ou outros lignocelulósicos) e que apresenta características como elevada área superficial, alta cristalinidade, biocompatibilidade e elevado módulo de elasticidade. Seu uso e sua aplicabilidade técnica vem sendo estudados por vários autores, principalmente no exterior, e os resultados vem sendo satisfatórios. Além disso, algumas empresas também têm patenteado estudos sobre o assunto e obtendo resultados positivos, como por exemplo o aumento da eficiência da perfuração através do controle reológico, aumento da taxa de penetração, diminuição da perda do fluido por degradação térmica ou cisalhamento e a melhora dos agentes gelificantes. Todos esses estudos e resultados obtidos configuram a nanocelulose como um material de grandes aplicações tecnológicas no setor de óleo e gás.

Palavras-chave: Nanocelulose. Fluidos. Perfuração. Reologia.

ABSTRACT

The oil and gas market has incalculable growth potential, with investment estimates above 70 billion reais for the coming years. On the other hand, the national timber sector lacks investments in technology, depending on other ways to raise funds, and entering the oil and gas market can be an alternative. One of the main processes in this sector, oil extraction, has several unique characteristics and carefully controlled steps. The use of the correct drilling fluid is one of the main factors for the success of the operation. This fluid helps in the process of drilling the soil and depends on several rheological parameters, which vary according to the characteristics of the well to be drilled. In order to achieve satisfactory rheology, several materials are used, mainly chemical additives, which are, for the most part, harmful to the environment. The present work aims at the theoretical and exploratory study for the use of other organic material to control the rheology of drilling fluids. In order to reduce such environmental impact and still supply the necessary characteristics, the use of nanocellulose is proposed. To reduce such environmental impact and still supply the necessary characteristics, the use of nanocellulose is proposed as an alternative. It is a nanometric material derived from cellulose (material from wood or other lignocellulosics) and which has characteristics such as high surface area, high crystallinity, biocompatibility and high modulus of elasticity. Its use and its technical applicability have been studied by several authors, mainly abroad, and the results have been satisfactory. In addition, some companies have also patented studies on the subject and obtained positive results, such as increased drilling efficiency through rheological control, increased penetration rate, decreased fluid loss due to thermal degradation or shear, and improved of gelling agents. All these studies and results obtained configure nanocellulose as a material with great technological applications in the oil and gas sector.

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