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Título: Ressonância magnética nuclear de baixo campo em estudos de petróleos
Autor(es): Silva, Renzo Corrêa
Orientador: Castro, Eustáquio Vinicius Ribeiro de
Data do documento: 29-Mai-2009
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: Em alguns campos da Ressonância Magnética Nuclear (RMN), notou-se que a busca por equipamentos capazes de gerar campos magnéticos mais intensos não é tão necessária, voltando-se para o desenvolvimento de equipamentos de RMN de baixo campo, tipicamente de bancada: mais baratos, mais leves, com viés para indústria e análise em linha. Na indústria do petróleo, a RMN é utilizada como um dos sinais coletados para se avaliar reservatórios em análises in situ (perfilagem por RMN), ou análise de rochas em laboratórios de petrofísica. Neste trabalho, o potencial de utilização de um equipamento de RMN de baixo campo para estudos de petróleos sob outras vertentes foi verificado. As medidas experimentais realizaram-se por meio de uma sequência de pulsos CPMG para determinação de T2 e posterior obtenção da curva de distribuição de T2 por Transformada Inversa de Laplace. Testou-se a capacidade do equipamento de quantificar petróleo e água em uma mistura bifásica por diferentes metodologias. Para misturas de água deionizada e petróleo alcançaram-se excelentes resultados, com estimativa do erro médio de predição (errovc) de 0,8% para uma regressão entre o teor de água e a área da água, ou desvio padrão igual a 0,9% para uma relação entre o teor de água com sua área relativa, corrigida pelo índice relativo de hidrogênio. Em misturas de água com agente relaxante e petróleo, também bifásicas, atingiu-se o melhor resultado de errovc=1,6% ao realizar uma regressão PLS nos dados do decaimento da magnetização. Buscando soluções para quantificação dos componentes em misturas de petróleos, prepararam-se amostras com misturas de dois petróleos de características distintas e foi possível quantificar cada componente com um errovc=1,2%, através de uma regressão PLS utilizando os dados da distribuição de T2. Prepararam-se então misturas de três petróleos, sendo que dois possuem características muito semelhantes (petróleos A, B e C com viscosidades cinemáticas a 40°C de 12,6mm².s-1, 519,6 mm².s-1 e 18,0 mm².s-1, respectivamente). Um modelo de regressão PLS de 8 variáveis latentes com os dados da curva de distribuição de T2 forneceu errovc igual a 4,1%, 0,9% e 4,6% para os respectivos petróleos. Palavras-chave: RMN de baixo campo. Petróleos. Quantificação de água. Misturas de petróleos. Quimiometria.
In some Nuclear Magnetic Resonance (NMR) applications the search for instruments capable of generating more intense magnetic fields is not necessary, turning the scientists to the development of low-field NMR equipments, typically of the benchtop kind: cheaper, lighter, with industrial appeal and suitable for on-line use. In the petroleum industry low-field NMR data are commonly used for in situ evaluations of petroleum formations (NMR logging), or to analyze rocks and fluids, on benchtop instruments at petrophysical laboratories. In this work, the potential of using benchtop low-field NMR instruments for analysis of mixtures involving crude oils and water was investigated. Experimental measurements were executed by means of the CPMG pulse sequence for T2 determination, and these data were used to obtain T2distribution curves by the Inverse Laplace Transformation. The instrument ability of quantifying water and petroleum in biphasic mixtures, by different methodologies, was tested. For deionized water and petroleum mixtures one achieved excellent results, with RMSECV (root mean squared error of cross-validation) of 0.8% for a regression between the water content (wt.%) and the relative area of the water peak in the T2 distribution curve, or a standard deviation of 0.9% for a relationship between the water content and the relative water peak area, corrected by the relative hydrogen index of the crude. In the case of biphasic mixtures of water doped with relaxing agent and crude oils, the best result of RMSECV=1.6% was achieved by using the raw magnetization decay data for a PLS regression. A related investigation involved the search for component quantification in crude oil blends; in this case, several mixtures of two distinct crude oils (with very different viscosities) were prepared. The quantification of each component in the mixture was accomplished with RMSECV=1.2% by using the T2 distribution curves for PLS regression. Three-component petroleum blends were also analyzed, being two of them very similar. A PLS model with 8 latent variables built from the T2 distribution data gave the RMSECV values of 4.1, 0.9 and 4.6% for the quantification of each oil component, showing the promising potential of the method for the study of more complex petroleum blends.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/4648
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