Can cyclopentane hydrate formation be used to rank the performance of kinetic hydrate inhibitors?

Dirdal, Erik G.; Arulanantham, Chandrakala; Sefidroodi, Hamidreza; Kelland, Malcolm A.

doi:10.1016/j.ces.2012.07.043

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“…As propriedades físico-químicas do ciclopentano serão descritas na seção 3.1.6 (Dirdal et al, 2012;Jeffrey, 1984;Sojoudi et al, 2015;Lo et al, 2008).…”

Section: Cinética De Formação Do Hidratounclassified

Estudo De Emulsões Água Em Óleo Para Formação De Hidratos

BARCANTE¹

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Agradeço aos meus pais, Luiz Cesar e Sorelle, e às minhas irmãs, Paulla e Luiza, pelo apoio incondicional em cada etapa de minha vida.À minha avó Norma e meu avô Paulo (in memorium), pelo carinho que sempre demonstraram.Aos colegas da PUC-Rio, Paulo Henrique, Alberto, Carol, Paula e Patrícia que me ajudaram sempre que necessário.Agradeço, em especial, às Professoras Mônica e Aurora pela paciência e dedicação em orientar este presente trabalho.Ao Grupo de Reologia da PUC-Rio pelo suporte técnico.À CAPES e à PUC-Rio pela concessão da bolsa de mestrado.A todos os outros amigos que também me ajudaram.Por fim, acima de tudo, agradeço ao Senhor Jesus Cristo que me deu vida, sabedoria e conhecimento para completar essa caminhada. Os hidratos são compostos cristalinos semelhantes ao gelo, formados por uma combinação de água e gás. A medida que a indústria de petróleo e gás natural vem se expandindo cada vez mais para águas mais profundas e geladas, a formação de hidratos em emulsões do tipo água em óleo (A/O) é um problema a ser considerado. O problema associado a formação de hidratos reside principalmente em seu elevado potencial para interromper ou prejudicar o escoamento nos dutos, o que eleva a custos proibitivos as operações de perfuração e produção. No que diz respeito a este cenário, a indústria de óleo e gás vem investindo em métodos para gerenciar o risco de formação de hidratos, de modo a prevenir um bloqueio total do escoamento. Uma das alternativas dessa estratégia é estudar a relação entre a variação de propriedades reológicas e a formação do hidrato usando um fluido modelo. Todavia, usualmente os hidratos são formados sob baixa temperatura e alta pressão, condição esta que representa um obstáculo a este tipo de estudo. A solução para tal problema é utilizar compostos que formem hidrato a pressão atmosférica, como por exemplo, o ciclopentano, que é liquido a temperatura ambiente. O presente trabalho visou analisar diferentes métodos de preparo para formação de emulsões do tipo A/O. Foram produzidas emulsões com corte de água variando de 20 a 40 %, com dois tipos de óleos minerais: Morlina S2 BL 10 e Morlina S2 B 150. Para todas as emulsões, foi utilizada uma mistura de surfactantes, Span 80 e AOT, com duas diferentes concentrações: 1 e 5 % em peso dos tensoativos. Após a produção desses fluidos modelos, estudou-se a reologia dos mesmos, sem e com ciclopentano, sendo estes últimos submetidos a condições de formação de hidratos em testes oscilatórios. Palavras chavesReologia; emulsão água em óleo; hidrato. Hydrates are crystalline compounds similar to the ice formed by a combination of water and gas. Once the oil and gas industry expands into deeper and icy waters, the formation of hydrates in water-in oil (w/o) emulsions should be considered. The problem associated with hydrate formation lies mainly in its high potential to stop or damage the flow in pipelines, which increases to prohibitive costs the operations of drilling and production. Regarding this scenario, the oil and gas industry has been investing ...

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“…As propriedades físico-químicas do ciclopentano serão descritas na seção 3.1.6 (Dirdal et al, 2012;Jeffrey, 1984;Sojoudi et al, 2015;Lo et al, 2008).…”

Section: Cinética De Formação Do Hidratounclassified

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BARCANTE¹

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“…2.4). Considering the reported dissolution temperature of cyclopentane hydrates at atmospheric pressure, 7.7 o C [43,92,97], it is plausible to conclude that probably at T f = 7 o C the cyclopentane/water interface is at the metastable zone while at T f = 8 o C, it is to the right of the dissolution line, as illustrated in Figure 4.9. Thereby, hydrates could not be detected in any of these temperatures.…”

Section: Time Sweep Testsmentioning

confidence: 99%

“…Nonetheless, Dirdal et al [43], during their experiments with well-known classes of KHIs using cyclopentane hydrate-forming fluids, found that CP hydrate formation was inconveniently slow if fluids with no hydrate history were used. In this sense, before that, Fan et al [99] had also reported the need for a long waiting period to form cyclopentane hydrates.…”

Section: Cyclopentane Hydratesmentioning

confidence: 99%

“…The second, in turn, is defined as the difference between the experimental pressure required for hydrate formation and the hydrate stability pressure when both are measured at the same temperature. The induction time varies with the subcooling and the overpressure in the system: the higher they are, the lower is the induction time [30,31,43]. Multiple researches have evidenced that hydrate nucleation happens at the interface between water and hydrocarbon, where the Gibbs free energy of nucleation is lower.…”

Section: Hydrate Formationmentioning

confidence: 99%

“…Therefore, cyclopentane is often used as a model material in hydrate studies [32,43,[90][91][92][93][94][95][96][97][98][99], including some at PUC-Rio [100][101][102] with a lot of different applications.…”

Section: Cyclopentane Hydratesmentioning

confidence: 99%

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Kinetics of Cyclopentane Hydrate Formation: An Interfacial Rheology Study

LEOPERCIO¹

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Experimental measurement and thermodynamic modeling of cyclopentane hydrates with NaCl, KCl, CaCl₂, or NaCl‐KCl present

et al. 2018

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Consistent phase equilibrium data for cyclopentane hydrates in presence of salts are vitally important to many industries, with particular interest to the field of hydrate-based water separation via cyclopentane hydrate crystallization such as desalination. However, there are very little experimental equilibrium data, and no thermodynamic prediction tools. Hence, we set up a method to generate a great deal of much needed equilibrium data for cyclopentane hydrates in diverse saline solutions with a wide range of salt concentrations. Our method does furnish verified, reliable and accurate equilibrium data. Plus, three thermodynamic approaches are developed to predict equilibrium, and provide tools for simulations, by considering the kind of salt and concentrations. All three models are in very good accordance with experimental data. One method, using a new correlation between occupancy factor and water activity, might be the best way to obtain consistent, quick, and accurate dissociation temperatures of cyclopentane hydrate in brine.a Dh b2L w j T 0 ;P 0 5 Dl b2I w j T 0 ;P 0 -6011, where 6011 is the enthalpy of ice (J mol 21 ).

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