Ensaios sobre os mecanismos de ação de aditivos poliméricos em fluidos de perfuração - Souza, Carlos Eduardo Carvalhido de. (UFRJ, 2007)
[PT] Neste trabalho foram investigados os mecanismos de adsorção de polímeros catiônicos e não-iônicos em bentonitas brasileiras, de modo a contribuir para o entendimento das propriedades inibitivas de tais polímeros. Da mesma forma, o processo de adsorção de elastômeros em argila organofílica foi estudado, a fim de se melhor compreender o processo de filtração de fluidos a base de ésteres formulados com tais polímeros. Foram avaliados diferentes parâmetros tanto dos adsorventes (tipo e teor de argilomineral, tipo de cátion interlamelar), quanto dos adsorvatos (natureza iônica, peso molecular, distribuição dos meros na cadeia). As isotermas de adsorção foram construidas a partir dos resultados de C.H.N., o teor de água nas amostras, após a adsorção, foi avaliado por TGA, a entalpia molar de adsorção foi mensurada num calorímetro Mettler RC1, a capacidade inibitiva dos polímeros foi estimada a partir dos ensaios de rolamento e o desempenho dos elastômeros como aditivo em fluido a base de éster foi avaliado a partir dos ensaios de reologia e filtração, segundo as normas API. Os resultados mostraram que os polímeros catiônicos possuem elevada afinidade pelas argilas, adsorvendo na superfície externa e entrecamada das mesmas, sendo o processo de adsorção um fenômeno exotérmico baseado na troca iônica. Sua capacidade inibitiva, superior a do KCl, depende do teor de esmectita do adsorvente. A hidrofobização do polietilenoglicol levou a um significante aumento na afinidade do mesmo pela argila. O processo de adsorção do PEG modificado ocorre na superfície externa e entrecamada da argila e é o responsável pelas excelentes propriedades inibitivas de tal sistema.[EN] This work deals with the adsorption mechanism of cationic and non-ionic polymers on Brazilian bentonites in order to contribute to a better understanding of the inhibition properties of such polymers. In the same way, the adsorption process of elastomer on organophilic clay was studied in order to enhance the knowledge of the filtration process of ester based drilling fluids formulated with these polymers. Different parameters were evaluated either from adsorbent (type and claymineral content, exchangeable cations) and from adsorbate (ionic nature, molecular weight, arrangement of monomeric units). The adsorption isotherms were built with the results of CHN analysis, the water content of the samples was evaluated by TGA after adsorption, the molar enthalpy of adsorption was measured with a Mettler RC1 calorimeter, the inhibitive properties were estimated through the rolling tests and the performance of the elastomers as additive for ester based drilling fluid were evaluated by rheology and filtration standard tests, according to the API norms. The results showed that all cationic polymers have high affinity for the clays, adsorbing in the external and interlayer surfaces of the clay, and that this adsorption process was an exothermic phenomenon based on cation exchange. The cationic systems showed superior inhibitive properties than the KCl systems and this property depends on the smectite content of the clay. The modification of polyethyleneglycol imply a meaningful enhance in its affinity to the clay’s surface. The hydrophobically modified PEG adsorbs both on the external surfaces, as on the interlayer galleries of the clay, as shown by DRX analysis, and exhibits amazing inhibitive properties. The random elastomers showed relative affinity for the organophilic clay and were able to improve the filtration properties of ester based drilling fluids without increasing the rheological parameters.