Uso do Planejamento Experimental para Avaliação da Inibição do Processo de Incrustação de Carbonato de Cálcio: Vantagens e Limitações

A incrustação inorgânica de carbonato de cálcio é um dos empecilhos à garantia de escoamento do processo de extração de petróleo e gás. Ela é caracterizada pela formação de depósitos inorgânicos ao longo de tubulações e estruturas de superfície (válvulas, trocadores de calor, dentre outros) a partir da precipitação, crescimento cristalino e adesão de íons presentes na água de formação, coproduzida com o óleo que, ao encontrarem novas condições termodinâmicas (especialmente de temperatura e pressão), têm a sua precipitação favorecida. Dentre os métodos de mitigação desse problema, o uso de inibidores é o que apresenta melhor relação custo-benefício, porém o processo de avaliação e posterior validação de um composto potencialmente inibitório até a utilização em campo como inibidor conta com diversas técnicas analíticas, sendo o Teste Dinâmico de Bloqueio de Tubo (TBT) o mais importante, por simular condições de fluxo dinâmico, mais semelhantes às condições de extração. Porém, os testes são muito demorados e cada mudança (ainda que mínima) em cenários de aplicação demanda novos testes. Assim, o presente trabalho teve por objetivo sugerir uma nova forma de avaliação de inibidores, utilizando a ferramenta de planejamento experimental e modelagem matemática. Para isso, os dados de literatura e de cenários reais de campo foram sistematizados para escolha das condições de cinco parâmetros: a concentração de cálcio, a concentração de bicarbonato, a concentração do inibidor, a temperatura e a salinidade. a pressão, vazão e pH foram mantidos constantes para todos os ensaios. Optou-se por fazer um planejamento por composto central e a técnica de análise dos inibidores desenvolvida nos experimentos foi o TBT. Escolheu-se um inibidor comercial à base de fosfonatos dentre três testados. Os resultados permitiram avaliar a interação entre as variáveis escolhidas, sendo notória a importância da temperatura no uso de inibidores. Assim, foi possível verificar através de metodologia de superfície de resposta as condições nas quais o inibidor não funcionaria e as que possivelmente funcionaria. Além disso, foram feitas análises de grupos funcionais de todos os inibidores, permitindo comparações entre grupos funcionais, e a análise termogravimétrica, justificando o seu comportamento frente à temperatura do ponto central (90ºC). Percebeu-se, então, que nesta temperatura, a perda mássica variava de 40 a 75% entre os inibidores, possivelmente por volatilização do solvente, diminuindo substancialmente a eficiência desses inibidores em temperaturas superiores a 70ºC. Apesar disso, a modelagem matemática se demonstrou promissora como portfolio avaliativo do uso de inibidores em condições diversas.