Texto completo
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| Autor(es): |
Mateus Mota Morais
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | São Carlos. |
| Instituição: | Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) |
| Data de defesa: | 2024-09-16 |
| Membros da banca: |
Carlos Alberto Fortulan;
Lucas Freitas Berti;
Marcelo Strozi Cilla;
Paolo Colombo;
Claudio Regis dos Santos Lucas
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| Orientador: | Carlos Alberto Fortulan |
| Resumo | |
A engenharia de petróleo utiliza amostras de rochas naturais (core plugs) em diversas aplicações, incluindo a calibração de ferramentas de caracterização, o estudo de recuperação avançada de petróleo e o desenvolvimento e a validação de modelos numéricos. Porém, core plugs naturais de carbonato são extremamente heterogêneos, e podem ser limitados em número devido ao custo e às restrições legais de uso. Portanto, é difícil obter resultados experimentais reproduzíveis e comparáveis com eles, especialmente quando se trata de experimentos destrutivos. Uma possível solução é produzir réplicas de rochas carbonáticas com porosidade e permeabilidade controladas. Entretanto, dois desafios principais se destacam: 1) consolidar o carbonato de cálcio sem causar sua decomposição térmica e 2) produzir a estrutura de poros em várias escalas. Nesta tese, o primeiro desafio foi superado pela sinterização da calcita usando uma atmosfera de dióxido de carbono para evitar sua calcinação (Capítulo 3). Com relação ao segundo desafio, a porosidade multiescala foi obtida com duas soluções diferentes. A primeira foi a compactação do pó de carbonato com agentes porogênicos, resultando em core plugs de calcita com porosidade e tamanho de poro controlados (Capítulo 4). As amostras apresentaram densidade relativa de até 93% e propriedades mecânicas semelhantes às rochas naturais (resistência à compressão de até 110 MPa). A segunda estratégia foi a manufatura aditiva (fotopolimerização em cuba) para produzir as estruturas macroscópicas combinada com agentes porogênicos para ajustar a porosidade micrométrica (Capítulos 5 a 7). As amostras de calcita impressas em 3D apresentaram excelente resolução geométrica (canais > 600 μm), porosidade moderada (41-48%), propriedades mecânicas moderadas (resistência à flexão de até 9 MPa) e permeabilidade semelhante à das rochas naturais (30-50 mD). O primeiro método é apropriado para amostras maiores com alta resistência mecânica, como core plugs para testes petrofísicos. O segundo é indicado para estruturas de carbonato de paredes finas com geometrias complexas, como modelos microfluídicos, corais artificiais, scaffolds ósseos e réplicas de esqueletos de animais marinhos. Esta tese apresenta um processo inovador de fabricação de peças de carbonato de cálcio com porosidade em múltiplas escalas. É o primeiro trabalho demonstrando a produção de rochas artificiais com base em calcita pura com resistência suficiente para suportar testes petrofísicos em altas pressões. (AU) | |
| Processo FAPESP: | 20/16012-1 - Fabricação de core plugs cerâmicos com porosidade multiescala |
| Beneficiário: | Mateus Mota Morais |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |