Este trabalho apresenta o uso de ensaios de coluna realizados em amostras compactadas
em três diferentes solos (denominados como Vermelho, Várzea e Piçarra), sob diferentes
condições de compactação para avaliar o seu desempenho na contenção da água de
produção de poços de produção “on shore”. A eficácia de uma bacia de contenção, na
ocorrência de uma eventual disponibilização dos produtos estocados, é função de seus
parâmetros hidráulicos em condições de saturação ou não, os quais podem variar em
decorrência de mudanças físico-químicas na estrutura do solo, e de fenômenos como
dispersão, formação de biofilme e colmatação de poros. O programa experimental
consistiu em realizar ensaios de coluna monitorada com tensiômetros e sondas FDR
para a determinação simultânea dos parâmetros de fluxo (condutividade hidráulica
saturada e não saturada) e de transporte de contaminantes (coeficiente de dispersão
hidrodinâmica, fator retardamento, constante de decaimento). Nestes ensaios foram
empregada a técnica do perfil Instantâneo para determinação de curva de condutividade
hidráulica e através da análise química dos efluentes foi possível a modelagem da
migração dos hidrocarbonetos bem como o entendimento das trocas catiônicas durante a
percolação (pela variação na concentração dos cátions) . Os solos estudados são
provenientes da zona de produção de petróleo onshore da PETROBRAS/UO-RNCE e
são classificados pela SUCS como SC, sendo compactados com diferentes energias para
a realização dos ensaios. Na maioria dos ensaios, houve redução da permeabilidade
saturada com o decorrer do tempo, em função dos fenômenos descritos acima. As
curvas de retenção e condutividade hidráulica obtidas para os solos Vermelho, Várzea e
Piçarra através do método do perfil instantâneo apresentaram resultados condizentes
com os valores obtidos pelo método preditivo de van Genuchten (1980). Foi verificada
a ocorrência de degradação dos contaminantes orgânicos pelos microrganismos
presentes no solo Várzea. Para realizar a modelagem da Curva de Chegada, neste caso,
foi sugerido um novo método onde foram adaptadas equações existentes na literatura,
gerando resultados mais condizentes com os resultados experimentais obtidos nos três
ensaios de coluna. Também foi analisado o fenômeno de redução de k durante a
percolação, discutindo as hipóteses para a ocorrência deste fenômeno e as consequência
na migração dos contaminantes. O efeito do aumento da energia de compactação foi
discutido a partir dos resultados experimentais obtidos a partir dos ensaios utilizando o
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solo Piçarra. Esta dissertação possibilitou a obtenção de parâmetros que podem auxiliar
na tomada de decisões por parte das empresas do ramo da produção de petróleo, tanto
na construção das bacias de contenção mais econômicas e seguras quanto nas medidas
mitigadoras a serem tomadas na ocorrência de vazamentos durante a extração ou
armazenamento da água de produção. O ensaio de coluna monitorada se mostrou
bastante útil na determinação dos parâmetros hidráulicos e de transporte de
contaminantes. As hipóteses para redução de k por obstrução por dispersão da argila e
filtração de orgânicos em suspensão foram validadas enquanto a hipótese de redução
por atividade microbiana foi constatada como pouco efetiva.
This work presents the use of column tests carried out on compacted samples using
three different soils (denominated as Vermelho, Várzea and Piçarra), under different
compaction conditions to evaluate their performance in the containment of production
water from on shore production.The effectiveness of a containment basin, in the event
of a possible availability of the stored products, is a function of its hydraulic parameters
under saturation or non-saturation conditions, which may vary due to physical-chemical
changes in the soil structure, and phenomena such as dispersion, biofilm formation and
pore clogging. The experimental program consisted of conducting monitored column
tests with tensiometers and FDR probes for the simultaneous determination of flow
parameters (saturated and unsaturated hydraulic conductivity) and transport of
contaminants (hydrodynamic dispersion coefficient, retardation factors, decay
constant).In these tests, the instantaneous profile technique was used to determine the
hydraulic conductivity curve and through the chemical analysis of the effluents it was
possible to model hydrocarbon migration as well as the understanding of the cation
exchange during percolation (by the change in cations concentration). The soils studied
come from the PETROBRAS / UO-RNCE onshore oil production zone and are
classified by USCS as SC, being compacted with different energies to carry out the
tests. In the majority of the tests, there was a reduction of saturated permeability over
time, due to the phenomena described above. The retention and hydraulic conductivity
curves obtained for the soils Vermelho, Várzea and Piçarra using the instantaneous
profile method presented results consistent with the values obtained by the van
Genuchten (1980) predictive method. It was verified the occurrence of degradation of
the organic contaminants by the microorganisms present in the Várzea soil. To
accomplish the modeling of the Breakthrough curve, in this case, a new method has
been suggested which have been adapted equations existing in the literature, generating
more consistent results with the experimental results obtained in the three column tests.
It was also analyzed the phenomenon of reduction of k during percolation, discussing
the hypotheses for the occurrence of this phenomenon and the consequence in the
migration of the contaminants. The effect of increasing the compaction energy was
discussed from the experimental results obtained from the tests using the Piçarra soil.
This dissertation made it possible to obtain parameters that can help decision making by
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companies in the oil production sector, both in the construction of the most economical
and safe containment basins and in the mitigation measures to be taken in the event of
leaks during extraction or storage of production water. The monitored column test
proved to be very useful in the determination of hydraulic parameters and transport of
contaminants. The hypotheses for reduction of k by clay dispersion obstruction and
filtration of suspended organic matter were validated while the hypothesis of reduction
by microbial activity was found to be ineffective.
