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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82695Registro completo de metadados
| Campo DC | Valor | Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Sant`Ana, Hosiberto Batista de | - |
| dc.contributor.author | Medeiros, Hugo Andersson Dantas | - |
| dc.date.accessioned | 2025-09-25T00:45:01Z | - |
| dc.date.available | 2025-09-25T00:45:01Z | - |
| dc.date.issued | 2025 | - |
| dc.identifier.citation | MEDEIROS, Hugo Andersson Dantas. Study of the multiphase equilibria of reservoir fluids under high-pressure and high-temperature conditions. 2025. 167 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza; Université de Pau et des Pays de L'Adour, Pau, France, 2025 | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82695 | - |
| dc.description.abstract | Phase behavior study is crucial for designing and optimizing separation processes, especially for industries that deal with high pressure, such as the oil industry. Due to the multicomponent nature of crude oil, the experimentally observed phase equilibrium goes beyond the liquid-vapor biphasic equilibrium commonly found in simpler systems. Reservoir fluids produced from Brazil’s pre-salt fields exhibit a high gas content, particularly carbon dioxide. This factor, combined with the high opacity of crude oil, poses significant challenges to the experimental study of the phase behavior of these fluids. Recently, some studies have reported the occurrence of immiscibility between liquid phases over a wide range of pressures and temperatures, particularly at temperatures well above the critical temperature of carbon dioxide. This liquid-liquid equilibrium exhibits specific characteristics that make it difficult to precisely detect the conditions under which the transition occurs, mainly due to the high opacity of the fluid and the low-density contrast between the liquid phases. This Thesis studied the phase behavior of various pre-salt crude oil samples recombined with carbon dioxide, methane, and mixtures of these two gases. The investigated crude oil samples differ primarily in terms of their S.A.R.A. distributions. To advance this research, indirect techniques, such as light scattering, p-V, and Y-factor curves, were used alongside direct observation techniques of the investigated fluid. A direct observation technique based on an infrared camera was applied due to its ability to investigate opaque fluids. The results demonstrated that the occurrence of a liquid-liquid transition is not exclusive to a single pre-salt crude oil sample. However, this type of transition was only observed in mixtures with a high gas content ( 70 mol %) and were not restricted to the type of gas added. Furthermore, in some cases, the liquid-liquid equilibrium evolved into a liquid-liquid- vapor three-phase equilibrium, even under atypical pressure and temperature conditions. The results suggest that a liquid-liquid equilibrium is related to the high asymmetry of the system, particularly between the excess gas and the heavier fraction of the crude oil, such as asphaltenes. The modeling supports the hypothesis that the formation of the second liquid phase results from the limited solubility of the heavy fraction of the crude oil in systems with high gas content. Furthermore, the thermodynamic modeling approach indicates that the non-segregative nature between the liquid phases is due to the close density values of the phases. Finally, a synthetic system was investigated to reproduce the liquid-liquid equilibrium observed in pre-salt fluids. However, the chosen system could not produce the atypical behavior of the pre-salt fluids, probably due to the occurrence of a solid-liquid locus that overlapped a possible liquid-liquid locus in the phase diagram. | pt_BR |
| dc.language.iso | en | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.title | Study of the multiphase equilibria of reservoir fluids under high-pressure and high-temperature conditions | pt_BR |
| dc.type | Tese | pt_BR |
| dc.contributor.co-advisor | Daridon, Jean-Luc | - |
| dc.description.abstract-ptbr | O estudo do comportamento de fases é uma etapa crucial para o projeto e otimização de processos de separação, sobretudo para indústrias de alta pressão, como a indústria petrolífera. Devido ao caráter multicomponente do petróleo, o equilíbrio de fases experimentalmente observado vai além do equilíbrio bifásico líquido-vapor comumente encontrado em sistemas mais simples. Os fluidos de reservatório produzidos no pré-sal brasileiro apresentam um alto teor de gás associado, especialmente dióxido de carbono. Esse fator, somado à alta opacidade do petróleo, acarreta uma série de dificuldades no estudo experimental do comportamento de fases desses fluidos. Recentemente, alguns estudos reportaram a ocorrência de imiscibilidade entre fases líquidas em um amplo domínio de pressão e temperatura, sobretudo em condições de temperatura bem acima da temperatura crítica do dióxido de carbono. Esse equilíbrio líquido-líquido apresenta algumas características que dificultam uma detecção precisa das condições em que a transição ocorre, devido principalmente à alta opacidade do fluido e ao baixo contraste de densidade entre as fases líquidas. Dessa forma, esta tese apresenta um estudo do comportamento de fases de diversas amostras de petróleo do pré-sal brasileiro recombinadas com dióxido de carbono, metano e misturas entre esses dois gases. As amostras de petróleo investigadas diferem-se principalmente em termos das distribuições S.A.R.A. Para desenvolver melhor esta pesquisa, foi utilizada uma combinação de técnicas indiretas, como espalhamento de luz, curva p-V e curva fator-Y, juntamente com técnicas de observação direta do fluido investigado. Em especial, uma técnica de observação direta baseada na utilização de uma câmera infravermelha foi aplicada devido à sua capacidade de investigar fluidos opacos. Os resultados demonstraram que a ocorrência de uma transição líquido-líquido não é exclusiva de apenas uma amostra de petróleo do pré-sal brasileiro. No entanto, esse tipo de transição só foi observado em misturas com alto teor de gás ( 70 mol%), não sendo restrita ao tipo de gás adicionado. Além disso, em alguns casos, o equilíbrio líquido-líquido evoluiu para um equilíbrio trifásico líquido-líquido-vapor, mesmo em condições atípicas de pressão e temperatura. Os resultados sugerem que a ocorrência de um equilíbrio líquido- líquido está relacionada à alta assimetria do sistema, sobretudo entre o gás em excesso e a fração mais pesada do petróleo, como os asfaltenos. A modelagem realizada suporta a hipótese de que a segunda fase líquida formada é uma consequência da limitação da solubilidade da fração pesada do petróleo em sistemas com alto teor de gás adicionado. Ademais, a abordagem utilizada para modelagem termodinâmica indica que o caráter não segregativo entre as fases líquidas se deve à grande proximidade na densidade das fases. Por fim, um sistema sintético, com o objetivo de reproduzir o equilíbrio líquido- líquido observado nos fluidos do pré-sal, foi investigado. No entanto, o sistema escolhido não foi capaz de reproduzir o comportamento atípico dos fluidos do pré-sal, provavelmente devido à ocorrência de um loci sólido-líquido, que sobrepôs um possível loci líquido-líquido no diagrama de fases. | pt_BR |
| dc.title.en | Study of the Multiphase Equilibria of Reservoir Fluids Under High-Pressure and High-Temperature Conditions | pt_BR |
| dc.description.abstract-fr | L’étude du comportement des phases des fluides est une étape cruciale dans la conception et l’optimisation des processus de séparation, en particulier pour les industries opérant à haute pression, comme l’industrie pétrolière. En raison de la nature multi-constituants des effluents pétroliers, les équilibres de phase observés expérimentalement dans les fluides de réservoir dépassent le simple comportement biphasique liquide-vapeur communément rencontré à l’équilibre dans les systèmes plus simples. En particulier, les fluides de réservoir produits dans les champs pré-salifères brésiliens présentent une teneur élevée en gaz, notamment en dioxyde de carbone, qui génère des comportements de phase complexes. Ce facteur, associé à la grande opacité de ces huiles brutes, pose d’importants défis pour l’étude expérimentale du comportement des phases de ces fluides. Récemment, certaines études ont rapporté l’existence d’une immiscibilité entre phases liquides sur une large plage de pression et de température, en particulier à des températures bien supérieures à la température critique du dioxyde de carbone. Ces équilibres liquide- liquide, liquide-liquide-vapeur ou parfois même liquide-liquide-liquide présentent certaines caractéristiques qui compliquent la détection précise des conditions de transition, principalement en raison du faible contraste de densité et, plus généralement, des propriétés thermophysiques similaires entre les phases condensées en équilibre, ainsi que de la forte opacité du fluide dans les conditions de réservoir. Cette thèse a pour objectif d’étudier expérimentalement les transitions de phase dans plusieurs échantillons de pétrole brut du pré-sel brésilien recombinés avec du dioxyde de carbone, du méthane et des mélanges de ces deux gaz dans différentes proportions afin de déterminer les paramètres qui influencent le comportement de phase de ces fluides. Les échantillons de pétrole brut étudiés diffèrent principalement par leurs distributions S.A.R.A. (saturés / aromatiques / résines / asphaltènes). Pour mener à bien cette recherche, une combinaison de techniques indirectes, telles que la diffusion de lumière, le comportement p-V ou le facteur-Y, a été employée, associée à des techniques d’observation directe du fluide étudié. En particulier, une technique d’observation directe basée sur l’utilisation d’une caméra infrarouge (SWIR) a été appliquée en raison de sa capacité à examiner des fluides opaques dans un domaine spécifique de longueur d’onde où l’absorbance des asphaltènes est minimale. Les résultats ont montré l’apparition d’une transition de type liquide hydrocarboné-liquide hydrocarboné. Cependant, ce type de transition n’a été observé que dans des mélanges contenant une forte teneur en gaz (𝑧𝑔𝑎𝑧 > 70 mol%) et n’était pas limité au type de gaz ajouté, en particulier au CO2. De plus, dans certains cas, l’équilibre liquide- liquide a évolué vers un équilibre triphasique liquide-liquide-vapeur, même dans des conditions atypiques de pression et de température. Les résultats suggèrent que l’apparition d’un équilibre liquide-liquide est liée à la forte asymétrie du système, notamment entre l’excès de gaz et la fraction lourde du pétrole brut, comme les asphaltènes. La modélisation réalisée soutient l’hypothèse selon laquelle la formation de la deuxième phase liquide est une conséquence de la solubilité limitée de la fraction lourde du pétrole brut dans des systèmes à haute teneur en gaz. En outre, l’approche de modélisation thermodynamique indique que le caractère non ségrégatif entre les phases liquides est dû à une grande proximité des densités des phases. Enfin, un système synthétique visant à reproduire l’équilibre liquide-liquide observé dans les fluides du pré- sel a été proposé puis étudié dans les mêmes conditions que les fluides de réservoir. Cependant, le système choisi n’a pas pu reproduire le comportement atypique des fluides du pré-sel, probablement en raison de l’apparition d’un locus solide-liquide, qui c’est superposé à un éventuel locus liquide-liquide dans le diagramme de phases. | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Comportamento de fases | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Alta pressão (Tecnologia) | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Pré-Sal | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Equilíbrio líquido-líquido | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Dióxido de carbono | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Metano | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Modelagem termodinâmica | pt_BR |
| dc.subject.ptbr | Sistema sintético | pt_BR |
| dc.subject.en | Phase behavior | pt_BR |
| dc.subject.en | High pressure (Technology) | pt_BR |
| dc.subject.en | Pre-salt | pt_BR |
| dc.subject.en | Liquid-liquid equilibrium | pt_BR |
| dc.subject.en | Carbon dioxide | pt_BR |
| dc.subject.en | Methane | pt_BR |
| dc.subject.en | Thermodynamic modeling | pt_BR |
| dc.subject.en | Synthetic system | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | pt_BR |
| dc.description.ptbr | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. | pt_BR |
| local.author.orcid | https://orcid.org/0009-0004-0952-8474 | pt_BR |
| local.author.lattes | http://lattes.cnpq.br/5302024555132825 | pt_BR |
| local.advisor.orcid | https://orcid.org/0000-0001-7558-3018 | pt_BR |
| local.advisor.lattes | http://lattes.cnpq.br/2092735974889850 | pt_BR |
| local.co-advisor.orcid | https://orcid.org/0000-0002-0522-0075 | pt_BR |
| local.date.available | 2025-09-24 | - |
| Aparece nas coleções: | DEQ - Teses defendidas na UFC | |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| 2025_tese_hadmedeiros.pdf | 6,52 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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