1225- Estudos de Incrustação Carbonática em Sistemas Pressurizados: Projeto da UFES e Petrobras Avança Pesquisa Inovadora

O projeto coordenado pelo Prof. Dr. Bruno Venturini Loureiro do Departamento de Engenharia Mecânica do Centro Tecnológico da UFES, está realizando avanços na área de incrustação carbonática em sistemas pressurizados, com o apoio da Fundação Espírito-santense de Tecnologia (FEST) e Petrobras. Essa pesquisa é pioneira no estudo das complexas interações que ocorrem entre a incrustação de carbonato de cálcio (CaCO3), óleo e o dióxido de carbono (CO2) em ambientes de alta pressão e temperatura, simulando condições encontradas em poços petrolíferos.

Desde 2012, o tema da incrustação carbonática vem sendo estudado na UFES. O fenômeno ocorre quando o CaCO3 precipita e se deposita nas paredes de tubulações, válvulas e outros equipamentos, reduzindo a eficiência de operações de extração de petróleo e aumentando os custos de manutenção. Embora a termodinâmica da precipitação de carbonato de cálcio seja bem compreendida em condições padrão (25°C e 1 atm), pouco se sabe sobre o comportamento do CaCO3 em condições extremas, com injeção de CO2 e presença de óleo.

A pesquisa visa suprir essa lacuna de conhecimento, explorando as influências do CO2, da fase oleosa, da temperatura, de íons como sulfato e magnésio, e até do efeito de campos magnéticos no processo de incrustação.

O estudo possui uma série de objetivos específicos, como:

1. Adequar a unidade experimental do reator pressurizado para executar experimentos com emulsões óleo-água;
2. Desenvolver metodologias para o preparo de emulsões água-óleo em sistemas pressurizados;
3. Compreender o polimorfismo do carbonato de cálcio na presença de óleo e quantificar a incrustação em cupons metálicos;
4. Investigar o efeito de campos magnéticos na formação de incrustações em sistemas pressurizados com óleo e CO2;
5. Estudar as taxas de incrustação em diferentes vazões e regimes de escoamento, identificando fatores que influenciam a formação e aderência de cristais de CaCO3.

O projeto envolve o uso de dois protótipos experimentais que simulam condições reais de poços petrolíferos, permitindo testes controlados para estudar a incrustação em ambientes pressurizados. Esses sistemas operam em até 100 bar de pressão e 90°C de temperatura, com a possibilidade de injeção de CO2 e controle preciso da salinidade e composição química.

Desde 2021, a necessidade de estudar a fase oleosa marcou uma nova fase do projeto, com o desenvolvimento de uma unidade experimental patenteada entre a UFES e a Petrobras. Nos experimentos iniciais, observou-se a predominância da forma aragonita do carbonato de cálcio, ao invés das formas calcita e vaterita, com maior interação com o óleo, um fenômeno ainda não bem documentado na literatura científica.

Outro aspecto relevante é a investigação sobre a molhabilidade do carbonato de cálcio – a capacidade de o CaCO3 ser molhado por água ou óleo, dependendo da polaridade de sua superfície. Isso é crucial para entender como o CaCO3 interage com o óleo em ambientes reais de poços petrolíferos.

Além disso, o projeto também explora o uso de campos magnéticos para mitigar a formação de incrustações. A hipótese é que o campo magnético pode influenciar a formação de cristais, reduzindo a aderência deles às superfícies metálicas dos equipamentos.

O estudo busca gerar uma série de resultados inovadores, como:

• Avaliar a influência do CaCO3 na estabilidade de emulsões água-óleo;
• Compreender o polimorfismo do carbonato de cálcio na presença de óleo;
• Investigar o efeito de campos magnéticos na incrustação em sistemas pressurizados;
• Quantificar a incrustação em diferentes regimes de escoamento.

Contribuições para o Setor Petrolífero

Os resultados desse estudo têm o potencial de impactar diretamente o setor de extração de petróleo. Ao compreender melhor os mecanismos de incrustação em condições extremas, será possível desenvolver estratégias mais eficazes para prevenir e mitigar a formação de incrustações, aumentando a eficiência e a segurança das operações em poços petrolíferos.

O projeto reafirma o compromisso da UFES em promover inovações científicas e tecnológicas que atendam às necessidades da indústria, colaborando com parceiros estratégicos, como a Petrobras e a FEST, para enfrentar desafios tecnológicos complexos.

A pesquisa coordenada pelo Prof. Dr. Bruno Venturini Loureiro é um exemplo de como a ciência aplicada pode fornecer soluções para problemas reais da indústria petrolífera, com potencial para reduzir custos e otimizar processos de extração de petróleo em ambientes extremos. O trabalho desenvolvido promete contribuir significativamente para o entendimento e mitigação da incrustação carbonática, um dos principais desafios operacionais na indústria de óleo e gás