Experimental study of the inhibition/ destabilization of crude oil foams by a polydimethylsiloxane (PDMS) antifoam

Orientadores: Marcelo Souza de Castro, Carlos Eduardo Perles Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências Resumo: As espumas são dispersões coloidais de gás em líquido e, como característica dos sistemas coloidais liofóbicos, são termodinamicamente instáveis, ou seja, tendem ao colapso e separação de fases. Espumas ocorrem naturalmente na área de exploração de petróleo, devido à despressurização do sistema ao longo da linha de elevação, causando a formação e concentração de bolhas na superfície. A presença de espuma nas linhas de elevação traz dificuldades no controle do volume do fluido nos tanques de separação e, como consequência, paradas não programadas. A estabilidade cinética das espumas depende, entre outros fatores, dos tensoativos naturais presentes no petróleo (resinas e asfaltenos) que reduzem a tensão superficial pela formação de um filme viscoelástico na interface. Outro fator que afeta a estabilidade de espumas de óleo é a viscosidade, pois a velocidade de escoamento da fase líquida através da borda do Plateau é inversamente proporcional à viscosidade, impactando na eficiência de separação líquido/ gás. Assim, a aplicação de agentes de controle de espumas (ACE’s) à base de polidimetilsiloxano (PDMS) é o método mais utilizado na indústria do petróleo devido à sua alta eficiência no controle de espumas e o baixo custo. Desta forma, foi desenvolvida uma metodologia para estudar parâmetros associados à estabilidade cinética de espumas de petróleo e, também, a eficiência de um ACE a base de PDMS como inibidor e/ou desestabilizador de espumas em diferentes concentrações para dois tipos de petróleos com °API diferentes. Além disso, os resultados obtidos permitiram inferir sobre o mecanismo de ação agente de controle de espumas em cada um dos dois óleos estudados. Estudos de propriedades superficiais com diferentes concentrações de ACE compreender como o PDMS atua na interface. Além disso, testes de reologia interfacial juntamente com análises de calorimetria e microscopia indicaram uma possível influência do ACE indutor do processo de precipitação de parafinas Abstract: Foams are colloidal gas/ liquid dispersions which, as a characteristic of lyophobic colloidal systems, are thermodynamically unstable, i.e., they tend to breakdown and phases separation. Foams occur naturally in the oil exploration area, due to the depressurization of the system along the lift line, causing the formation and concentration of bubbles on the surface. The presence of foams causes problems of controlling the fluid volume in separators and, consequently, unscheduled stops in production. The kinetic stability of foams is caused by natural surfactants present in petroleum (resins and asphaltenes) which reduce the surface tension by building a viscoelastic structure at the interface. Another factor that affects the collapse time in oil foams is the viscosity because the flowing of the liquid phase through the Plateau border is inversely proportional to the viscosity, impacting the foam stability and, consequently, the efficiency of phases separation. Thus, the application of foam control agents (FCAs) based on polydimethylsiloxane (PDMS) is the most used method in the oil industry due to its high efficiency in foam control and low cost. In this way, a methodology was developed to study parameters associated with the kinetic stability of petroleum foams and, also, the efficiency of a PDMS-based FCA as an inhibitor and/or destabilizer of foams at different concentrations for two types of oils with °API many different. In addition, the results obtained allowed us to infer about the mechanism of action of the foam control agent in each of the two oils studied. Surface property studies with different concentrations of FCA to understand how PDMS acts at the interface. Furthermore, interfacial rheology tests together with calorimetry and microscopy analysis indicated a possible influence of ACE inducing the paraffin precipitation process Mestrado Explotação Mestra em Ciências e Engenharia de Petróleo FINEP 041519 CAPES 88887.505949/2020-00