Development of microemulsions as a lubricant adittive in drilling fluid

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.3703

Keywords:

Innovation; Lubricating additives; Petroleum; Biodegradable.

Abstract

The search for new formulations of lubricating additives in drilling fluids is constant, due to the need of the oil and gas industry to improve products and processes and preserve the ecosystem, contributing to the sustainable development. The use of microemulsions in the upstream phase is increasing, mainly in the area of advanced oil recovery, but innovative in the area of oil well drilling. The objective of this study was to develop and characterize biodegradable microemulsions and of low production costs for application as a lubricant additive for water-based drilling fluids. For this purpose, the following were carried out: a) stability test on microemulsions and additive drilling fluids; b) particle size testing in the microemulsions; c) turbidity point test, in order to evaluate the microemulsion behavior regarding temperature; and d) lubricity test of microemulsions, proposed lubricant and additive drilling fluids. The lubricity results found were satisfactory, showing that the microemulsified systems evaluated can be applied as biodegradable lubricant additives in water-based drilling fluids for oil well drilling, causing less environmental impact.

Author Biographies

Alfredo Ismael Curbelo Garnica, Universidade Federal da Paraíba

Formado em Engenharia Química pela Universidade Central de Las Villas, Marta Abreu/Villa Clara/Cuba. Fez mestrado e doutorado em Engenharia Química no PPGEQ/UFRN. Atualmente, é Professor associado IV do Departamento de Engenharia Química/DEQ/UFPB e trabalha em pesquisas na área de petróleo com ênfase em fluidos de perfuração, colchões lavadores, lubrificantes e tratamento de efluentes de esta indústria. Também, trabalha no projeto de equipamentos visando, principalmente, as operações de destilação, absorção, adsorção e extração líquido-líquido. Possui artigos e patentes depositadas nas áreas de atuação mencionadas anteriormente.

Fabiola Dias da Silva Curbelo, Universidade Federal da Paraíba

Formada em Engenharia Química pela Universidade de Federal do Rio Grande do Norte, Mestrado e doutorado em Engenharia Química no PPGEQ/DEQ/UFRN.Professora Associado II do Departamento de Engenharia Química/DEQ/UFPB. Chefe do laboratório de Petróleo/Dep. Eng. Química do Centro de Tecnologia da da UFPB. Docente do Programa de Pós-graduação em Engenharia Química da UFPB (PPGEQ).

Trabalha em pesquisas na área de processos de separação e petróleo com ênfase em tensoativos, recuperação avançada de petróleo, fluidos de perfuração, colchões lavadores, lubrificantes, adsorção e tratamento de efluentes. Também trabalha em operações de destilação, absorção, adsorção e extração líquido-líquido. Possui artigos e patentes depositadas nas áreas de atuação mencionadas anterieormente.

Ítalo Xavier Queiroz, Universidade Federal da Paraíba

Tem experiência na ampla área da Engenharia Química, atuando, principalmente, nos seguintes temas: Petróleo e Gás, Microbiologia, Fermentação, Fenômenos de Transporte e Reatores

Elayne Andrade Araújo, Universidade Federal da Paraíba

Tem experiência na área da Engenharia Química, com ênfase em pesquisas em Petróleo. Possui experiência em: Tensoativos, Microemulsões, Lubrificantes, Colchão Lavador, Reologia.

Roxana Pereira Fernandes de Sousa, Universidade Federal da Paraíba

Bacharel e Mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba/UFPB. Especialista em Fluidos de perfuração e tecnologias de fraturamento hidráulico (Recursos não convencionais) pela Agência Nacional de Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP)em 2018. Atualmente, Trainee em uma indústria de Materiais de Construção Civil.

Evanice Medeiros de Paiva, Universidade Federal da Paraíba

Tem experiência na indústria química de cimento e realizou pesquisas desenvolvendo colchões lavadores biodegradáveis para indústria do petróleo.

Glauco Soares Braga, Instituto Federal do Maranhão

Possui graduação em Química Industrial pela Universidade Federal da Paraíba (2008), bolsista iniciação cientifica CNPq. Mestrado em Ciência e Engenharia de Petróleo pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2011), com ênfase em Cimentação e Correção de Poços Petrolíferos, bolsista CNPq. Atuou por aproximadamente 6 anos na industria de Petróleo e Gás, segmento Up-Stream, como Químico de Fluidos de Perfuração, Completação e Estimulação pela Baker Hughes (Field Specialist). Tem experiência na área de ensino de Química/Química Industrial, materiais cerâmicos com destaque na síntese e caracterização de Hexaferritas, uso de catalisadores à base argilas modificadas aplicadas na produção de biodiesel.

Edson de Andrade Araújo, Universidade Federal do Pará

Possui experiência na área de Fluidos de Perfuração, Engenharia Química e Engenharia de Reservatórios, atuando principalmente nos seguintes temas: Combustão in-situ, Simulação Numérica de Reservatórios e Recuperação Avançada de Óleo. 

References

Amorim, LV, Apolinário, FO & Nascimento, RCAM. (2013). Estudo do coeficiente de prisão diferencial de fluidos de perfuração aquosos com ênfase nas ferramentas flat plate e radius plate e no tempo de colagem, Revista Eletrônica de Materiais e Processos, 8(30): 128-135.

Barros Neto, EL. (1996). Extração de cobre utilizando microemulsões: otimização e modelagem. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.

Carreteiro, RP & Belmiro, PNA. (2006). Lubrificantes e lubrificação industrial. Interciência, Rio de Janeiro.

Cavalcante, AG, Argollo, RM & Carvalho, HS. (2004). Correção de dados de temperatura de fundo de poço (FTP). Revista Brasileira de Geofísica, 22 (3): 233-243.

Chanamai, R. (2005). Microemulsion for use in food and beverage products. United States of America, Patents US20070087104 A1.

Constantinides, PP, Yiv, SH. (1995). Particle-size determination of phase-inverted water-in-oil microemulsions under different dilution and storage-conditions. International Journal of Pharmaceutics, 115 (2), 225-234.

Curbelo, FDS, Garnica, AIC, Araújo, EA, Paiva, EM, Cabral, AG, Araújo, EA. & Freitas, JCO. (2018). Vegetable oil-based preflush fluid in well cementing. Journal of Petroleum Science and Engineering, 170: 392-399.

Damasceno, BPGL, Silva, JÁ, Oliveira, EE, Silveira, WLL, Araújo, IB, Oliveira, AG & Egito, EST. (2011). Microemulsão: um promissor carreador para moléculas insolúveis. Revista Ciências Farmacêuticas Básica Aplicada, 32 (1): 9-18.

Darley, HCH & Gray, GR. (1988). Composition and properties of drilling and completion fluids (5a ed.). Gulf Publishing Company, EUA.

Espagne BJ, Lamrani-Kern, S & Rodoschini, H. (2014). Biodegradable lubricating composition and use thereof in a drilling fluid, in particular for very deep reservoirs. United States Patent and Trademark Office. Patent US8846583 B2.

Ferreira, GFD, Souza, DRQA, Silva, ACM & Santos, LCL. (2015) Determinação de sistemas microemulsionados para aplicação na indústria de petróleo. In: I Congresso Nacional de Engenharia de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, Campina Grande, Paraíba, Brasil.

Gumiero, VC & Rocha Filho, PA. (2012). Babassu nanoemulsion have physical and chemical stability. Journal of dispersion science and technology, 33(11), 1569-1573.

Holmberd, Kj, Jonsson, B, Kronberg, B & Lindman, B. (2002) Surfactants and Polymers in Aqueous Solution. John Wiley & Sons, Chichester, England.

Kauffman, CMF. (2011). Síntese e caracterização estrutural, mecânica e óptica de materiais compósitos restauradores. Tese de Doutorado, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, PE, Brasil.

Moulik, SP & Paul, BK. (1998). Structure, dynamics and transport properties of Microemulsions. Advance in Colloid Interface Science, 78(2): 99-195.

Naoui, W, Bolzinger, M, Fenet, B, Pelletier, J, Valour, J, Kalfat, R & Chevalier, Y. (2011). Microemulsion microestruture influences the skin delivery of a hydrophilic drug. Pharmaceutical Research, 28(7): 1683-1695.

NBR 10004 (2004). Resíduos sólidos – Classificação, Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) Norma Brasileira (NBR).

N -2604 Method, PETROBRAS (1998 a) Argila Aditivada para Fluido de Perfuração à Base de Água na Exploração e Produção de Petróleo, Brasil.

Pereira, AS et al. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. Santa Maria. Ed. UAB/NTE/UFSM. Acesso em: 2 maio 2020. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Pinto, GHVP. (2012) Metodologia para avaliação de cinemática de partículas gasosas em fluidos de viscosidade variável com o tempo e sua aplicação a construção de poços de petróleo. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, Brasil.

Resolução Conama no. 430 de 13 de maio de 2011, Recuperado em 2 de maio, 2020, de http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646

Sonmez, A, Kok, MV & Ozel, R. (2013). Performance analysis of drilling fluids liquid lubricants. Journal of Petroleum Science and Engineering, 108(1): 64-73.

Sorgard, E, Alteras, E, Hydro, N, Fimreite, G, Dzialowski, A & Svanes, GS. (2001). Design of water-based drilling fluid systems for deepwater Norway. Drilling Conference, Society of Petroleum Engineers, Amsterdam.

Yang, J. (2005) Microemulsion containing oilfield chemicals useful for oil and gas field application. World Intellectual Property Organization Patent WO2006078723 A3.

Yu, C & Ke, Y. (2017). Preparation and study of polystyrene/organic montmorillonite nanocomposite as lubricant additive of drilling fluid, AIP Conference Proceedings 1894, China.

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Published

04/05/2020

How to Cite

GARNICA, A. I. C.; CURBELO, F. D. da S.; QUEIROZ, Ítalo X.; ARAÚJO, E. A.; SOUSA, R. P. F. de; PAIVA, E. M. de; BRAGA, G. S.; ARAÚJO, E. de A. Development of microemulsions as a lubricant adittive in drilling fluid. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 7, p. e212973703, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i7.3703. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/3703. Acesso em: 19 apr. 2024.

Issue

Vol. 9 No. 7

Section

Engineerings

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