Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Determinação da linha de tensão em interfaces trifasicas atraves de simulações atomísticas
JAVIER QUISPE MAMANI
DISSERTAÇÃO
25/04/2014

Neste trabalho, apresentamos um método teórico para determinar a linha de tensão de interfaces trifásicas. A linha de tensão e calculada usando a abordagem de distribuição local de pressão. Os efeitos da linha de tensão na molhabilidade na linha de contato trifásica e avaliada para dois casos: i) na interface óleo-salmoura-nanopartícula e ii) na interface óleo-salmouramontmorilonita- nanopartículas. No primeiro sistema, a interface óleo-salmoura-nanopartícula foi estudada, considerando baixas concentrações de sal (NaCl e CaCl2) para determinar a molhabilidade do sistema tendo em conta efeitos da linha de tensão. Concentrações distintas de sal variando de 0 a 1 % na região trifásica foram considerados e são obtidos valores da linha de tensão positivos e negativos. Os valores da linha de tensão, também são utilizados para investigar a adsorção das nanopartículas na interface óleo-salmoura. O grau de molhabilidade em o sistema e quanti ficada usando o ângulo de contato, onde a tensão de linha desempenha um papel importante. Tem-se observado que o grau de molhabilidade aumenta tanto com o aumento da concentração de sal e/ou com a temperatura. Embora um aumento da concentração de sal leva a um aumento da linha de tensão, o aumento da temperatura leva a uma diminuição dos valores da linha de tens~ao. Para o segundo sistema a interface óleo-salmoura-montemorilonita foi estudada. Neste caso, são consideradas diferentes nanopartículas de sílica NP-H (nanopartículas Hidroxilado), NP-SA (nanopartículas funcionalizadas com Acido Sulfônico) e NP-PEG (nanopartículas funcionalizadas com Polietileno Glicol) confi nados na montmorilonita, onde, a molhabilidade aumenta usando nanopartículas que seguem a seguinte sequência NP-PEG > NP-SA > NP-H. Diferentes concentrações de sal também foram consideradas (4.0-1.0%, 5.6-1.4%, 7.2-1.8% e 8.0-2.0%) para simular condições reais de reservatórios de petróleo. Os efeitos de molhabilidade sobre a superfície da montemorilonita foram determinados com diferentes nanopartículas de sílica estabelecidos na interface óleo-salmoura. A linha de tensão e calculada próximo a formação do capilar, na região trifásica. Para esses sistemas, apenas valores positivos da linha de tensão foram obtidos. Embora, os valores da linha de tensão calculados são positivos para estes sistemas, existe a possibilidade de que os valores negativos de linha de tensão sejam encontrados, isso dependerá em grande parte das propriedades da interface fluido-fluido. As medidas do ângulo de contato na interface óleo-salmoura-montemorilonita apresentam variações devido a presença de nanopartículas na interface óleo-salmoura. Este estudo contribui no entendimento do fenômeno de molhabilidade em nanoescala. Este trabalho propõe uma metodologia para o calculo da linha de tensão e ângulo de contato, mostrando que a linha de tensão tem uma influência considerável sobre as propriedades de molhabilidade para nanopartículas pequenas, enquanto que pode ser negligenciável para as nanopartículas maiores. Portanto, este trabalho proporciona um método geral para o estudo do comportamento de molhabilidade de nanopartículas, neste caso com interesse particular em aplicações de processos de recuperação de petróleo.

.Interfaces, nanopartículas, molhabilidade, petróleo
In this work, we present a theoretical method to determine the line tension of three-phases interface. The line tension is calculated by using the local pressure distribution approach. The eects of line tension in the wettability on the three phases contact line are evaluated for two cases: i) oil-brine-nanoparticle interface and ii) oil-brine-montmorillonite-nanoparticle interface. In the rst case, it was studied the oil-brine-nanoparticle interface considering low salt concentrations (NaCl and CaCl2) with the purpose of to determine the wettability in the system considering the line tension eects. By using dierent salt concentrations ranging from 0 to 1 wt%, positive and negative line tension values were obtained. The line tension values are also used to investigate the adsorption of nanoparticles within the oil-brine interface. The degree of wettability in the system is quanti ed by using the contact angle, where the line tension play an important role. We have seen that the degree of wettability increases with either increasing the salt concentration and/or temperature. While an increasing the salt concentration gives as results an increase in line tension, an increase in temperature decreases the line tension values. In the second case, the oil-brine-montmorillonite system was studied. In this case, dierent silica nanoparticles are considered: i) NP-H(nanoparticle Hydroxylated), ii) NP-SA (functionalized nanoparticle with Sulfonic Acid) and iii) NP-PEG(functionalized nanoparticle with Polyethylene Glycol) in the oil-brine interface con ned in the montmorillonite, where, the wettability increases using nanoparticles follow the following sequence NP-PEG > NP-SA > NP-H. By considering different salt concentration ranging from 4.0-1.0wt%, 5.6-1.4wt%, 7.2-1.8wt% to 8.0-2.0wt% (NaCl and CaCl2, recpectively). The wettability eects on the montmorillonite surface is studied with dierent silica nanoparticles established at the oil-brine interface. The line tension is calculated near the formation of the capillary in the region of three phases. Only positive values of the line tension have been obtained for this system. Although, the calculated line tension values are positive for this system, there is the possibility that the line tension can have negative values, depending of the properties of the uid- uid interface. The contact angle measurements on the oil-brine-montmorillonite interface shows variations due to the presence of nanoparticles in the oil-brine interface. This study gives new insights into the understanding of wettability at nanoscale. This work propose a methodology to calculate the line tension and contact angle, showing that the line tension has considerable in uence on wetting properties for small nanoparticles, whereas it can be negligible for large ones. Therefore, this work provides a general method for studying the wetting behavior of nanoparticles, which is of particular interest in oil recovery processes
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INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho não possui divulgação autorizada

Contexto

FÍSICA
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Banca Examinadora

CAETANO RODRIGUES MIRANDA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
HUGO BARBOSA SUFFREDINI Participante Externo
MAURICE DE KONING Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 24

Vínculo

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Não