Caracterização de propriedades do meio poroso em solo arenoso através de permo-porosímetro a gás

• Autor(a) principal: Cupertino, Daniel Fontoura
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/4841
• topic: Porosidade; Permeabilidade; Solos; Petrofísica; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA

Com o intuito de obter valores de porosidade efetiva e permeabilidade absoluta em sedimentos inconsolidados (solos) foi utilizado um permo-porosímetro a gás, baseado na variação de pressão em câmara confinante. Como parte deste trabalho se criou uma rotina própria de operação do equipamento. Os valores de volume de poros são obtidos pela lei de Boyle-Mariotte, que relaciona a variação de volume e pressão de um gás ideal em temperatura constante, enquanto os valores de permeabilidade são obtidos pela lei de Darcy. Objetivou-se, também, o desenvolvimento de um método para análise de sedimentos inconsolidados com o equipamento, já que o mesmo fora projetado apenas para sedimentos consolidados. Isto incluiu o invólucro da amostra e testes adequados para determinação das pressões e fluxos. Os valores medidos de permeabilidade e porosidade foram utilizados na estimativa de outro parâmetro físico dos sedimentos, a superfície específica dos grãos, através da equação de Kozeny-Carman, com a constante de Kozeny-Carman igual a 5, a qual é recomendada para fluxos em meios porosos inconsolidados. Observou-se um comportamento inversamente proporcional da superfície específica com a permeabilidade, pois em sedimentos semi-esféricos e inconsolidados, amostras menos permeáveis apresentam granulometria mais fina e, conseqüentemente, maior superfície específica. A comparação dos teores de argila e silte com a permeabilidade mostrou que valores mais elevados de superfície específica coincidiam com granulometrias mais finas, ou menos permeáveis, como esperado. Não foram observadas relações lineares entre a porosidade e a massa específica e entre a permeabilidade e a massa específica. O equipamento exige que as amostras sejam submetidas a uma pressão confinante mínima de 400 psi, para evitar a passagem de gás no contato amostra/recipiente. Como as amostras de solo analisadas provêm de no máximo 5m de profundidade, foi feito um estudo da influência da pressão confinante sobre as porosidades e permeabilidades medidas. Para isto, essas propriedades foram medidas a diferentes pressões confinantes, sendo que para cada amostra estudada ajustou-se uma função aos dados, podendose assim prever os valores de porosidade e permeabilidade a qualquer pressão, inclusive sob pressão atmosférica (14,7 psi). Os resultados obtidos indicam que o erro relativo induzido pela pressão confinante mínima de operação do equipamento foi, para a porosidade, de no máximo 8,6%, e para a permeabilidade, no máximo 13,5%. Embora a pressão confinante mínima exigida tenda a reduzir os valores dessas propriedades, por outro lado, a própria deformação do solo induzida pela coleta das amostras tenderia a neutralizar, pelo menos parcialmente, o efeito desse erro. Enfim, o método de medição das propriedades do meio poroso através do método de injeção de gás se mostrou bastante adequado para o tipo de solo estudado.