Desenvolvimento de um método para obtenção de meios porosos cerâmicos triaxiais com permeabilidade adaptável por jateamento de aglutinante

• Autor(a) principal: Silva, Antonio Verguetz
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30909
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Solos - Permeabilidade; Materiais porosos; Máquinas - Indústria; Sedimentos (Geologia) - Permeabilidade; Material cerâmico; Soil permeability; Porous materials; Machinery industry; Sediments (Geology) - Permeability; Ceramic materials; Engenharia Mecânica

Entre os tipos de reservatórios de petróleo, estão aqueles constituídos por rochas do tipo arenito, os quais representam 60% dos reservatórios existentes. Algumas propriedades como porosidade e permeabilidade são tidas como críticas no entendimento do escoamento de fluidos no interior destas rochas, especialmente para implementações de tecnologias de recuperação avançada de petróleo (Enhanced Oil Recovery - EOR), que buscam recuperar/extrair o máximo do óleo armazenado nestes reservatórios. No entanto, o custo para obtenção de amostras de rochas de reservatório para análises laboratoriais que viabilizam tais tecnologias é alto, e os testes comumente modificam as propriedades originais das rochas, fazendo que os experimentos não possam ser repetidos utilizando as mesmas amostras. O processo 3D Printing (3DP) de manufatura aditiva (Additive Manufacturing - AM) que opera pelo princípio de jateamento de aglutinante surge como uma alternativa promissora para obtenção de meios porosos com propriedades análogas às de rochas naturais, uma vez que este oferece a possibilidade de utilizar qualquer tipo de material particulado, com larga faixa de tamanhos de partículas e com propriedades mineralógicas próximas as de tais rochas. Neste sentido, este trabalho partiu da premissa de que é possível obter um ajuste de permeabilidade de meios porosos cerâmicos através do planejamento de seu preenchimento interno, com posterior fabricação por AM. O planejamento interno proposto partiu da geração de estruturas internas, sendo para isso desenvolvido um algoritmo que permitiu a obtenção e manipulação geométrica, dimensional e de posição espacial destas estruturas, de forma a fazer com que operem como obstáculos a passagem de fluidos no interior do meio poroso, facilitando ou dificultando o escoamento. Para reprodução destes meios porosos planejados, foram geradas formulações de líquidos aglutinantes e pós cerâmicos triaxiais, os quais se mostraram viáveis ao processamento por 3DP. Os resultados obtidos mostraram a aplicabilidade do método desenvolvido para obtenção de meios porosos cerâmicos com ajuste de faixas de permeabilidade, sendo para os parâmetros testados obtidos valores entre 72,9 ± 12,2 mD e 542,1 ± 23,3 mD, faixa de valores que são similares aos comumente encontrados em rochas de reservatórios de petróleo. Notou-se também que a propriedade de conectividade entre poros foi mais expressiva do que a própria porosidade aparente obtida individualmente por cada meio poroso, e verificou-se que o grau de empacotamento das estruturas planejadas internas afetou diretamente na conectividade entre os poros. Adicionalmente, este estudo traz a possibilidade de obter um ajuste fino de permeabilidade por meio da manipulação de parâmetros como tempo de permanência no patamar final de sinterização (durante o processo de queima), dimensão e grau de empacotamento das estruturas do preenchimento interno dos meios porosos.