Publicações FATC 2026 · #128

Pôster de congresso · FATC 2026 · #128

Avaliação de aditivo antiincrustante na deposição de CaCO3 em condições simuladas de poço de petróleo

Título original: Evaluation of Anti-Scaling Additive on CaCO3 Deposition Under Simulated Oil Well Conditions

Fabio de Assis Ressel Pereira1*, Leonardo Venancio Curitiba2, Domenico Andreatta2, Rafael de Paula Cosmo2, Romulo Fieni Fejoli2, Rodrigo Simões Maciel2

1 Departamento de Tecnologia Industrial, Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) · 2 BrazFlow Labs, startup da UFES · * fabio.a.pereira@ufes.br

Apresentado no SPE Brazil Flow Assurance Technology Congress — FATC 2026 · Rio de Janeiro, 4 a 6 de novembro de 2026

Link da página: www.brazflow.com/pt/posters/fatc-128/

≈20%menos CaCO3 nos cupons com o antiincrustante
≈30 bar → 1 atminício da precipitação adiado até a despressurização completa
≈7 Ncarga necessária para destacar o depósito formado com óleo
3 ensaiosreferência · antiincrustante · antiincrustante + óleo

Análise

Sobre este trabalho

Objetivo

Verificar se um antiincrustante à base de fosfonato controla a incrustação de CaCO3 quando a precipitação é provocada pela desgaseificação de CO2 — o mecanismo por trás da incrustação carbonática nos poços do pré-sal — e como a presença de óleo cru altera o resultado.

Abordagem

Três ensaios em nosso reator HPHT de gaiola rotativa, com a mesma salmoura, temperatura e despressurização: uma referência, um com 20 mg/L de antiincrustante e um com antiincrustante mais 300 mL de óleo cru. Os depósitos foram avaliados por massa (gravimetria), morfologia dos cristais (microscopia óptica) e adesão (ensaio de riscamento).

O que encontramos

  • O antiincrustante reduziu a massa de CaCO3 em cerca de 20% tanto nos cupons internos (103,3 → 82,2 mg) quanto nos externos (59,2 → 47,5 mg), e a gaiola saiu visivelmente mais limpa.
  • Ele retardou a precipitação: sem aditivo, os cristais surgiram a ≈30 bar durante a despressurização; com o antiincrustante, apenas após atingir 1 atm.
  • Ele alterou os cristais: partículas menores e irregulares, em vez dos cristais grandes e bem formados do ensaio de referência.
  • Com óleo, os cupons internos acumularam menos CaCO3 (55,7 mg), enquanto os externos acumularam 73,6 mg; o depósito formou agregados heterogêneos e aderiu fortemente — no ensaio de riscamento o filme só se destacou a ≈7 N, enquanto nos ensaios 1 e 2 o indentador atingiu o aço rapidamente.

Por que é importante

Antiincrustantes costumam ser classificados pela quantidade de depósito que evitam. Em condições HPHT realistas, com óleo, uma massa menor veio acompanhada de um depósito muito mais difícil de remover. Por isso, morfologia e adesão devem fazer parte da qualificação de antiincrustantes — e não apenas a massa.

Montagem experimental

Condições experimentais e ensaios realizados

Ensaios realizados

EnsaioAntiincrustante (20 mg/L)Óleo cru (300 mL)CaCO3 interno (mg)CaCO3 externo (mg)
1 — Referência——103,359,2
2 — Antiincrustante✓—82,247,5
3 — Antiincrustante + óleo✓✓55,773,6

Massa média de CaCO3 por cupom (8 cupons por posição), conforme a Figura 3.

Condições de ensaio

Reator
Reator HPHT de gaiola rotativa
Cupons
16 × AISI 316L (posições interna e externa)
Rotação
125 rpm (Re ≈ 37.685)
Temperatura
80 °C
Gás
Solução A saturada com 50 bar de CO2
Injeção de Ca2+
Solução B injetada com N2 (+40 bar)
Gatilho
Despressurização de 1 h → desgaseificação de CO2 → precipitação de CaCO3
Volumes
Solução A 2.750 mL · Solução B 250 mL
Antiincrustante
Fosfonato, 20 mg/L
Óleo cru
300 mL (ensaio 3)

Composição das soluções

ReagenteSol.Sol. (mg/L)Mistura (mg/L)
NaHCO3A6.8736.301
CaCl2·2H2OB66.1605.513

Mistura final — íons

ÍonMistura (mg/L)
Na+1.724
HCO3−4.576
Cl−2.659
Ca2+1.503

Análises

  • Gravimetria — massa de CaCO3 nos cupons internos e externos
  • Microscopia óptica — janela de visualização do reator, solução coletada do reator e superfície dos cupons
  • Ensaio de riscamento — carga progressiva de 0,5 a 10,5 N para avaliar a adesão do depósito
  • Início da precipitação — observado pela janela do reator durante a despressurização

Do pôster

Figuras do pôster

Selecione uma figura para abri-la em tamanho real.

Peças da gaiola rotativa após os ensaios 1, 2 e 3.
Figura 1. Peças da gaiola rotativa após os ensaios 1, 2 e 3.
CaCO3 nos cupons internos e externos.
Figura 2. CaCO3 nos cupons internos e externos.
Massa média de CaCO3 nos cupons de 316L (8 cupons por barra).
Figura 3. Massa média de CaCO3 nos cupons de 316L (8 cupons por barra).
Cristais na janela de visualização do reator e na solução coletada do reator (25 µm).
Figura 4. Cristais na janela de visualização do reator e na solução coletada do reator (25 µm).
Morfologia dos cristais nos cupons internos e externos (25 µm).
Figura 5. Morfologia dos cristais nos cupons internos e externos (25 µm).
Trilhas de riscamento, carga crescente de 0,5 a 10,5 N da direita para a esquerda (1000 µm). ✸ indica o destacamento do filme.
Figura 6. Trilhas de riscamento, carga crescente de 0,5 a 10,5 N da direita para a esquerda (1000 µm). ✸ indica o destacamento do filme.

Do laboratório

Mais imagens dos ensaios

Fotos de dois ensaios complementares realizados no mesmo reator em maio de 2026 — ensaio 63 (sem aditivo) e ensaio 64 (com aditivo antiincrustante) — a 90 °C, 50 bar de CO2 + 50 bar de CH4, 125 rpm, com cupons de AISI 316L. Eles não fazem parte dos resultados do pôster; mostram a mesma comparação com uma mistura gasosa de CO2/CH4.

Cupons após o ensaio

Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 64 — com aditivo
Ensaio 64 — com aditivo

Cristais coletados do reator (barra de escala de 50 µm)

Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 64 — com aditivo
Ensaio 64 — com aditivo

Superfície do cupom interno (barra de escala de 50 µm)

Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 64 — com aditivo
Ensaio 64 — com aditivo

Superfície do cupom externo (barra de escala de 50 µm)

Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 64 — com aditivo
Ensaio 64 — com aditivo

Disco da gaiola rotativa após o ensaio

Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 63 — sem aditivo
Ensaio 64 — com aditivo
Ensaio 64 — com aditivo
Ensaio 63 — cupons antes do ensaio.
Ensaio 63 — cupons antes do ensaio.
Ensaio 63 — cupons após lavagem: a camada aderida permanece.
Ensaio 63 — cupons após lavagem: a camada aderida permanece.
Ensaio 63 — cristais vistos pela janela de visualização do reator (25 µm).
Ensaio 63 — cristais vistos pela janela de visualização do reator (25 µm).
Ensaio 64 — base da gaiola rotativa após o ensaio.
Ensaio 64 — base da gaiola rotativa após o ensaio.
Ensaio 64 — depósito coletado após o ensaio.
Ensaio 64 — depósito coletado após o ensaio.

Referências

  1. Tang, Y. et al., 2008. Investigation of CaCO3 scale inhibition by PAA, ATMP and PAPEMP. Desalination, 228, pp. 55–60.
  2. Wang, Z., Neville, A., Meredith, A. W., 2005. How and why does scale stick? SPE International Symposium on Oilfield Scale.
  3. Cosmo, R. P. et al., 2022. Modeling and validation of the CO2 degassing effect on CaCO3 precipitation using oilfield data. Fuel, 310(B), 122067. doi:10.1016/j.fuel.2021.122067
  4. Maciel, R. S. et al., 2025. Unraveling the hydrodynamic effects on CaCO3 scaling under HTHP CO2 degassing. Petroleum Science, 23, pp. 434–446. doi:10.1016/j.petsci.2025.09.040
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