1. O documento discute sobre aditivos surfactantes e inibidores de corrosão utilizados em fluidos de perfuração. 2. Aditivos surfactantes são classificados e suas principais propriedades são descritas. Imidazolinas são exemplos de inibidores de corrosão. 3. Estudos de caso demonstram o uso de surfactantes e imidazolinas quaternárias para recuperação avançada de petróleo e inibição de corrosão.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO NORTE DO ESPÍRITO SANTO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS NATURAIS
BEATRIZ GIRARDI GOMES
FELIPE GABRIEL NASCIMENTO FIDELIS
MARIANA DE NARDI CARDOSO
VICTORIA ALMEIDA CONRADO
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
Aditivos Surfactantes e Inibidores de corrosão
SÃO MATEUS, ES
2022

2. Sumário
INTRODUÇÃO
ADITIVOS SURFACTANTES
FUNÇÃO
CLASSIFICAÇÃO
PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS SURFACTANTES
ADITIVO SURFACTANTE NO
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS

3. 1. INTRODUÇÃO
Os fluidos de perfuração são qualquer tipo de fluido que esteja circulando no poço
durante a perfuração para manter uma operação eficiente e econômica, resultando em
um poço estável e calibrado até a profundidade desejada com o mínimo de danos às
formações em potenciais. O fluido é circulado ou bombeado da superfície, descendo a
coluna de perfuração, através da broca e de volta à superfície através do anular.
Um elemento importante para obter sucesso na operação de perfuração é o
desenvolvimento do fluido de perfuração. A conclusão bem-sucedida do poço e seu
custo dependem, em grande parte, das propriedades do fluido de perfuração. As
funções do fluido de perfuração, que são críticas para o processo de perfuração, são:
(1) auxiliar na estabilidade e produtividade da formação; (2) limpe o fundo do furo; (3)
levantar os cascalhos da formação para a superfície; (4) suspender os cortes enquanto
a circulação é interrompida; (5) resfriar a broca; (6) controlar a pressão do subsolo e (7)
lubrificar a coluna de perfuração e auxiliar no controle de corrosão. A seleção do fluido
de perfuração depende principalmente do tipo de formação e da profundidade do poço.
Os vários tipos de fluido de perfuração normalmente utilizados são água, lama
bentonítica, óleo de corte e polímeros (tanto à base de água quanto à base de lama).
Nesse respectivo trabalho discutiremos sobre os Aditivos Surfactantes e os Inibidores
de Corrosão.
2. ADITIVOS SURFACTANTES
Os surfactantes, conhecidos também como tensoativos, tem como finalidade a redução
das tensões interfaciais entre a água e o óleo, aumentando a produtividade do
deslocamento do petróleo. Também viabiliza a alteração da molhabilidade da rocha,
atuando em dois pontos: na adsorção na superfície do sólido, e na diminuição da
tensão superficial da água (NEVES, 2014). São caracterizados por apresentarem
moléculas anfifílicas, dupla natureza atrativa, onde um lado da molécula possui
afinidade com a água (hidrofílica) e o outro com o óleo (oleofílica) (ROSA; CARVALHO;
XAVIER, 2006). O aditivo Surfactante são classificados como aditivos especiais.
2.1 FUNÇÃO
Os surfactantes, quanto à sua função, podem ser classificados em emulsificantes,
detergentes, agentes espumantes ou antiespumantes, agentes condicionadores,
antiestáticos, bactericidas, umectantes, dispersantes, solubilizantes, entre outros.
O conhecimento das principais propriedades dos tensoativos é de grande importância
para a aplicação dos mesmos nos diferentes processos na indústria de petróleo.
Dentre as propriedades destacam-se: o Balanço Hidrofílico-Lipofílico (BHL), o qual é
usado na escolha de um tensoativo capaz de preparar uma emulsão do tipo desejada,

4. ou seja, água-em-óleo ou óleo-em-água (GRIFFIN, 1949). O número BHL é
característico de cada tensoativo e determina sua região de aplicação.
2.2 CLASSIFICAÇÃO
Os surfactantes podem ser classificados quanto a sua natureza em:
● Tensoativos Aniônicos: podem apresentar um ou mais agrupamentos funcionais
e quando ionizados em solução aquosa vão apresentar em sua estrutura íons
orgânicos carregados negativamente que são responsáveis pela tensoatividade.
● Tensoativos Anfóteros: os tensoativos anfóteros apresentam em sua estrutura
química características ácidas como básicas. Quando na presença de solução
aquosa exigem que a mesma apresente características aniônicas ou catiônicas
dependendo das condições de pH.
● Tensoativos Catiônicos: os tensoativos catiônicos podem apresentar um ou mais
agrupamentos funcionais e quando se ionizam em solução aquosa vão
apresentar em sua estrutura íons orgânicos carregados positivamente.
● Tensoativos Não Iônicos: são caracterizados por possuírem grupos hidrofílicos
sem cargas ligadas à cadeia graxa. Possuem como características a
compatibilidade com a maioria das matérias-primas utilizadas em cosméticos,
baixa irritabilidade à pele e aos olhos, um alto poder de redução da tensão
superficial e interfacial e baixos poderes de detergência e espuma (AMIGO,
1998).
2.3 PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS SURFACTANTES
Tabela 1: Do autor APARECIDA e DA SILVA, 2019 e adaptado de (DALTIN, 2011 apud
BARBOSA, 2016); (SOARES, 2012); (BORSATO, GALÃO E MOREIRA, 2004 apud
RAMOS, NASCIMENTO E OLIVEIRA, 2015); (FERNANDES, 2005).
2.4 ADITIVO SURFACTANTE NO RESERVATÓRIO
Os Métodos de Recuperação são desenvolvidos para alcançar uma produção maior do
que se obteria, caso apenas a energia natural do reservatório fosse utilizada (THOMAS
et al., 2004).

5. A atuação dos métodos de Recuperação Avançada variam de acordo com as
características do reservatório. Os métodos são divididos em três grupos, sendo eles
Miscíveis, Térmicos e Químicos, o qual se enquadra na aplicação dos Surfactantes.
Os métodos Químicos são processos em que há algum tipo de interação química entre
o fluido injetado e o fluido do reservatório. Esse método pode ser dividido em: Injeção
de Solução de Polímeros, Injeção de Microemulsão, Injeção de Solução Alcalina,
Injeção de Solução de Tensoativos, etc. (THOMAS, 2004).
2.5 ESTUDO DE CASO
2.5.1 Uso de surfactante como método de recuperação avançada de petróleo
Tais surfactantes possuem uma variedade de aplicações na indústria petrolífera, além
de serem utilizados em processos de Recuperação Avançada. Podem ser injetados em
forma de solução, que é a Injeção de Solução de Tensoativos; em misturas de
polímeros e tensoativos; em misturas de substâncias alcalinas, tensoativos e
polímeros, que é a Injeção de ASP ou sob forma de espumas para controlar a
molhabilidade.
PAULINO (2007) estudou a recuperação avançada de petróleo empregando um
sistema micro-emulsionado. Através dos parâmetros analisados, determinou que as
microemulsões a serem submetidas à etapa de recuperação tivessem composição de:
25% água, 5% querosene, 46,7% de n-butanol como cotensoativo e 23,3% de
tensoativo BS ou SCO – tensoativos aniônicos. Foram utilizados arenitos das
formações Açu e Botucatu, analisados em ensaios de porosidade e permeabilidade e,
depois submetidos às etapas de saturação com água do mar e petróleo.
Posteriormente foi realizada uma recuperação convencional com água do mar e uma
em seguida com as micro-emulsões selecionadas. O arenito Botucatu exibiu os
melhores parâmetros físicos para a recuperação utilizando a micro-emulsão composta
pelo tensoativo BS, onde alcançou uma eficiência de deslocamento de 26,9%.
2.5.2 Lubrificante como surfactante não iônico: Ultrafluid
Trata-se de uma solução bastante versátil em relação à compatibilidade com os
diversos tipos de salmouras utilizadas para esta etapa, apresentando baixa toxicidade,
combinado com um excelente perfil de lubricidade em baixas dosagens. Ele está na
classe de surfactante não iônico, que tem melhor sinergia com outros componentes na
mesma formulação, sendo ideal para aplicações com desafios extremos.O produto foi
submetido a uma série de ensaios com três diferentes salmouras, as mais comuns,
de cloreto de sódio e de cálcio, e as mais agressivas, de brometo de cálcio, e em todos
os critérios ele alcançou excelentes desempenhos em pré e pós-envelhecimento. Um
dos mais importantes testes é o de torque. Com concentrações de 0,5% e 1%, o
lubrificante conseguiu reduziu entre 40% e 50% o atrito gerado durante a descida dos
equipamentos e as paredes do revestimento do poço.Como é um fluído em contato

6. direto com o óleo do reservatório, é preciso garantir que não produzirá nenhum tipo de
emulsão ou que prejudique o aspecto ou performance do fluido de completação.
3. INIBIDORES DE CORROSÃO
Os equipamentos utilizados no processo de exploração do petróleo, podem passar ao
longo do tempo por diversos fatores de desgaste, sejam físicos ou químicos. O fator de
desgaste mais importante para este trabalho é a corrosão. Para haver a produção
segura de óleo e gás é preciso o controle dos processos corrosivos das matérias
constituintes das instalações produtivas. Todos os cuidados são essenciais para que
não haja risco em relação à integridade das pessoas, à contaminação do meio
ambiente, como também ocasionar prejuízos financeiros à companhia. Deste modo, é
tomado o gerenciamento da corrosão ponto capital dentro das propriedades da
confiabilidade de equipamentos e instalações que são usados na produção offshore de
petróleo e gás.
Os inibidores de corrosão podem ser classificados em orgânicos e inorgânicos
relacionados a sua composição, e quanto ao seu comportamento sendo apresentados
como inibidores anódicos, catódicos e de adsorção. Os inibidores anódicos têm a
função de bloquear o curso do fluxo anódico e facilita a formação de filmes
passivantes, sendo denominados de passivadores. Os inibidores catódicos têm a
função de inibir o processo catódico por meio da redução da concentração de oxigênio
na solução e aumento do sobrepotencial de liberação de hidrogênio. Os Inibidores de
adsorção atuam como películas protetoras sobre áreas anódicas e catódicas,
interferindo na ação eletroquímica.
Classificação de inibidores de corrosão: Adaptado (Silva, Paulo 2020).

7. 4. USO DA IMIDAZOLINA COMO INIBIDOR DE CORROSÃO
A categoria de aços ARBL-API são bastante utilizados na indústria do petróleo por
conta do seu custo-benefício. No entanto, esse tipo de aço pode ser vulnerável à
corrosão ao entrar em contato com cloreto e CO2. A aplicação de um inibidor de
corrosão é uma opção econômica para diminuir o dano ao aço em contato com
cloreto e carbono. Dessa forma, a imidazolina e seus derivados são constantemente
utilizados pela sua alta eficácia em prevenir os oleodutos da corrosão do CO2 sem
agredir o meio ambiente. O inibidor da corrosão à base de imidazolina é gerado por
sua adsorção na superfície do metal, formando assim uma película inibidora,
podendo isolar o metal do eletrólito e retardando o processo de corrosão dos aços. A
eficiência de um inibidor de corrosão depende de vários fatores, como a
concentração do inibidor, as propriedades físico-químicas do eletrólito, a estrutura
molecular do inibidor, a natureza da superfície do metal e sua microestrutura dos
aços.
4.1 PROPRIEDADES DA IMIDAZOLINA QUATERNÁRIA
As imidazolinas são consideradas inibidores de adsorção e se formam através de
grupos polares em sua cabeça e cauda hidrofóbica gerando assim um composto
anfifílico, esse sendo capaz de interagir com os átomos de ferro na superfície e,
também, formar um filme hidrofóbico. A imidazolina quaternária, é um tipo de
tensoativo tipíco tendo estrutura molecular composta por um anel imidazolínico, com
segmentos de cadeias hidrofílicas e lipofílicas, contendo nitrogênio com carga positiva.
O nitrogênio que está na imidazolina quaternária, é um íon carregado positivamente e
com a estrutura R2-N-R1+, onde R pode ser radical alquila.
Estrutura de uma imidazolina: Adaptado (Sahade, Alfredo), (Ricci, Adriana), (Aoki,
Idalina) 2016.

8. 4.2 ESTUDO DE CASO: Uso da imidazolina para inibidor de corrosão
Por conta do custo-benefício, os aços ARBL-API são mais usados na indústria
petrolífera, porém esses aços são sensíveis à corrosão em ambientes com CO2 e
cloreto. A aplicação de inibidores de corrosão além de ser economicamente viável é
flexível para desacelerar o processo de corrosão do aço carbono e para isso que as
imidazolinas têm sido utilizadas para proteger os oleodutos da corrosão do Co2, devido
à sua alta eficiência de inibição e ser menos poluente ao meio ambiente. A imidazolina
foi testada e comprovada no controle da corrosão do dióxido de carbono para o aço.
4.2.1 Uso da imidazolina para altas temperaturas e pressão
Por causa da depleção se torna mais difícil encontrar petróleo e gás, com isso é
necessário que sejam perfurados poços mais profundos, onde apresentam alta
temperatura e pressão, sendo assim se tornando um desafio para a indústria, tendo
que controlar a corrosão em alta temperatura da tubulação.
Ramachandran et al(2009) estudaram a aplicação de inibidores de corrosão a base de
imidazolina na proteção de carbono 1018 em meio salino que representam a água
produzida em temperaturas a 117º C e pressão parcial de 214 kPa de CO2 por 18 horas em
autoclave. Para concentrações de 1000 ppm, foi observada eficiência de proteção de
aproximadamente 90% considerando a taxa de corrosão.
Ramachandran et al(2006) conduziu testes em autoclaves com o objetivo de
proporcionar alta rotação de prova para a avaliação de quatro inibidores de corrosão a
base de imidazolina solúveis em óleo, sendo um deles a base de amina quaternária.
Ensaios de perda de massa foram conduzidos em autoclave com pressão parcial de
1500 psi de CO2, 3 psi de H2S e rotação de 2000rpm a 188º C. Foi utilizado um
eletrólito composto por mistura de solução água/óleo na razão de 80/20 Para
concentrações de 1000 ppm, foram observadas eficácia de proteção de aço carbono
aproximadamente 87% para imidazolina quaternária considerando a taxa de corrosão.
Considerando esses experimentos e outros que foram feitos foi concluído que os
inibidores a base de imidazolina são instáveis a alta temperatura e podem hidrolisar
parcialmente para a amida percussora, mantendo cerca de 50% a 60% de sua
atividade de inibição.
5. CONCLUSÕES
De acordo com todo o assunto que foi discorrido neste trabalho podemos observar a
importância dos aditivos surfactantes e dos inibidores de corrosão na indústria
petrolífera e as formas que são usadas.
Com os inibidores de corrosão podemos concluir várias análises dos experimentos que
foram feitos, tendo vários resultados do comportamento das imidazolina, observando
também que o efeito muda dependendo da temperatura e pressão.
Com os aditivos surfactantes percebemos que tem várias classificações e que seu
método de aplicação em recuperação avançada vai depender do tipo de reservatório
que será analisado.

9. REFERÊNCIA
"Investigating the effects of rock and fluid properties in Iranian carbonate matrix
acidizing during pre-flush stage":
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0920410518301864
"Drilling": https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128053294000156
Drilling Fluids Processing Handbook, 2005 , Páginas 15-68:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780750677752500032
VESPA, Alfredo. RICCI, Adriana. AOKI Idalina. Estudo das propriedades inibidoras de
corrosão das imidazolinas oleica e quaternária e seu encapsulamento em partículas
inertes (Maio, 2016).
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-13062016-104736/pt-br.php
JUNIOR, Paulo. Estudo de inibidor de corrosão a base de imidazolina quaternária para
aplicação na indústria do Petróleo e Gás em condições de altas temperaturas e
pressão (2020).
SANTOS, Tamíres. OLIVEIRA, Leticia. O uso de surfactante como método de
recuperação avançada de Petróleo: Uma revisão bibliográfica.