Análise comparativa da incrustação carbonática em Hastelloy com e sem revestimento DLC

Título original: Comparative Analysis of Carbonatic Scaling on DLC-Coated and Bare Hastelloy

Fabio de Assis Ressel Pereira^1*, Romulo Fieni Fejoli², Edson José Soares³, Nathan Fantecelle Strey², Rubson Mação Camporez², Leonardo Venâncio Curitiba³, Elisio Caetano Filho⁴, Marcelo Torres Piza Paes⁴, Felipe Mauro Rena Cardoso⁴, Andre Leibsohn Martins⁴, Giselle Maria Lopes Leite da Silva⁴

¹ Departamento de Tecnologia Industrial, UFES · ² Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UFES · ³ Programa de Pós-Graduação em Energia, UFES · ⁴ Petrobras, Rio de Janeiro · ^* 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-129/

−63%massa de CaCO₃ nos cupons internos, DLC vs. Hastelloy sem revestimento

−45%massa de CaCO₃ nos cupons externos, DLC vs. Hastelloy sem revestimento

100 bar · 90 °Cpressão de CO₂ e temperatura no reator HPHT

Aragonitapolimorfo dominante (agulhas), seguido de calcita e vaterita

Análise

Sobre este trabalho

Objetivo

Verificar se um revestimento de carbono tipo diamante (DLC) reduz a incrustação de CaCO₃ sobre Hastelloy C-276 — liga resistente à corrosão usada em poços HPHT — como alternativa passiva ao tratamento químico. Filmes de DLC são duros, de baixo atrito e estáveis até 260 °C.

Abordagem

Cupons com e sem DLC foram montados lado a lado na mesma gaiola rotativa e ensaiados juntos em nosso reator HPHT (100 bar de CO₂, 90 °C, 125 rpm), de modo que as duas superfícies foram expostas exatamente à mesma salmoura, escoamento e despressurização. A incrustação foi quantificada por gravimetria e examinada por microscopia óptica.

O que encontramos

O DLC reduziu a massa de CaCO₃ em 63% nos cupons internos (38,6 → 14,4 mg) e em 45% nos externos (51,4 → 28,4 mg).
O Hastelloy sem revestimento ficou coberto por uma camada uniforme; no DLC, o depósito foi esparso e descontínuo.
Predominaram agulhas de aragonita, seguidas de calcita e vaterita em forma de flor. O DLC dificulta a camada base de calcita que ancora a aragonita, o que resulta em uma incrustação menos aderente.
Os cupons externos incrustaram mais que os internos nas duas superfícies: as condições de escoamento importam tanto quanto a própria superfície.

Por que é importante

Um revestimento que reduz a incrustação praticamente pela metade e enfraquece sua ancoragem na parede é uma mitigação passiva promissora para poços HPHT — sobretudo onde o tratamento químico contínuo é limitado.

Montagem experimental

Condições experimentais e ensaios realizados

Ensaios realizados

Superfície	Posição	Massa de CaCO₃ (mg)	DLC vs. sem revestimento
Hastelloy sem revestimento	Interna	38,6	—
Hastelloy + DLC	Interna	14,4	−63%
Hastelloy sem revestimento	Externa	51,4	—
Hastelloy + DLC	Externa	28,4	−45%

Um ensaio com as duas superfícies na mesma gaiola; massa de CaCO₃ conforme a Figura 3.

Condições de ensaio

Reator: Reator HPHT de gaiola rotativa
Cupons: Hastelloy C-276, com e sem DLC, posições interna e externa — montados alternadamente na mesma gaiola
Gás: 100 bar de CO₂
Temperatura: 90 °C
Rotação: 125 rpm
Salmoura: Salmoura de NaCl de alta salinidade com Ca²⁺ e HCO₃⁻ (tabelas)
Volumes: Solução A 2.750 mL · Solução B 250 mL
Gatilho: Despressurização → flash de CO₂ → deposição de CaCO₃

Composição das soluções

Reagente	Sol.	Sol. (mg/L)	Mistura (mg/L)
NaHCO₃	A	1.514	1.387
NaCl	A	140.906	129.164
CaCl₂·2H₂O	B	296.156	24.680

Mistura final — íons

Íon	Mistura (mg/L)
Na⁺	51.190
HCO₃⁻	1.008
Cl⁻	90.258
Ca²⁺	6.728

Análises

Gravimetria — massa de CaCO₃ nos cupons com e sem DLC
Microscopia óptica — superfície dos cupons, janela de visualização do reator e solução coletada do reator
Identificação dos polimorfos pelo hábito cristalino — aragonita, calcita e vaterita

Do pôster

Figuras do pôster

Selecione uma figura para abri-la em tamanho real.

**Figura 1.** Gaiola rotativa antes (a) e depois (b) do ensaio.

**Figura 2.** Cupons antes e depois do ensaio (os cupons com DLC são os azulados).

Massa de CaCO3 no Hastelloy com e sem DLC. — **Figura 3.** Massa de CaCO₃ no Hastelloy com e sem DLC.

Polimorfos de CaCO3: (a) janela de visualização do reator; (b) solução coletada do reator (50 µm). — **Figura 4.** Polimorfos de CaCO₃: (a) janela de visualização do reator; (b) solução coletada do reator (50 µm).

**Figura 5.** Superfície dos cupons após o ensaio: Hastelloy sem revestimento e Hastelloy + DLC (50 µm).

Do laboratório

Mais imagens dos ensaios

Imagens do mesmo ensaio (ensaio 27, agosto de 2025: 90 °C, 100 bar de CO₂, 125 rpm) que não aparecem no pôster — incluindo a perfilometria 3D da superfície dos cupons.

Perfilometria 3D da superfície dos cupons após o ensaio, Hastelloy sem revestimento (acima) e Hastelloy + DLC (abaixo), mesma escala horizontal. A cor indica a altura da superfície.

Cupom externo com DLC após o ensaio, microscopia óptica (barra de escala de 50 µm).

Cristais coletados do reator após o ensaio: agulhas de aragonita e romboedros de calcita (50 µm).

Referências

Kamal, M. S. et al., 2018. Oilfield scale formation and chemical removal: a review. J. Pet. Sci. Eng., 171, pp. 127–139.
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
Zancanella, A. C. B. et al., 2025. Evaluation of the surface finish on 304 stainless steel as a way to mitigate CaCO₃ scaling. Surfaces, 8(1), 13.
Tallant, D. R. et al., 1995. The thermal stability of diamond-like carbon. Diamond Relat. Mater., 4(3), pp. 191–199.

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