| dc.creator |
Jonatã Barbosa Teixeira, Jonatã Barbosa Teixeira |
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| dc.contributor.advisor1 |
Daniel Ribeiro Franco, Daniel Ribeiro Franco |
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| dc.date.accessioned |
2026-03-02T18:43:08Z |
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| dc.date.issued |
2025-04-29 |
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| dc.identifier.citation |
Jonatã Barbosa Teixeira, Jonatã Barbosa Teixeira. “Magnetita em rochas carbonáticas: implicações para a recuperação de hidrocarbonetos e caracterização petrofísica por RMN”. 2025, Tese( Programa de Pós-Graduação em Geofísica) - Observatorio Nacional, Rio de Janeiro. |
por |
| dc.identifier.uri |
http://localhost:8080/tede/handle/tede/202 |
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| dc.description.resumo |
A presença de magnetita (Fe3O4) em sistemas petrolíferos representa um fator importante no entendimento de imprecisões relacionados a formações carbonáticas, que influenciam tanto a exploração, quanto a análise petrofísica desses reservatórios. Nesta tese de doutorado, investigamos os efeitos da magnetita sintetizada, usando o método de co-precipitação, em diversas granulometrias e concentrações, explorando sua relação com o espaço poroso em diferentes porosidades e o fluido presente no reservatório. Os resultados consistem em dois artigos principais. O primeiro artigo, investiga como as variações de pH induzidas por ácido afetam as propriedades de superfície e as atividades catalíticas e de lixiviação de magnetitas nanométricas e micrométricas em detrimento da presença de naftaleno. Estas mudanças são cruciais para os processos de decomposição química em reservatórios carbonáticos. Ao analisar o desempenho catalítico em diferentes condições de pH, o projeto fornece insights valiosos sobre os potenciais impactos ambientais e aplicações práticas do fraturamento ácido, especialmente relevantes para a Recuperação Avançada do Petróleo (EOR). Notou-se, que em condições ácidas, os íons Fe2+ lixiviados da magnetita oxidam o naftaleno, revelando seu papel crucial na decomposição química de substratos orgânicos no petróleo extraído de rochas com magnetita. Descobriu-se, que a estrutura química e cristalográfica da magnetita influencia significativamente a decomposição do naftaleno, usado como modelo de Hidrocarboneto Aromático Policíclico (PAH). Além disso, a morfologia dos grãos de magnetita, seja micro ou nano granulométrico, desempenha um papel importante como catalisador heterogêneo, juntamente com a acidez do meio aquoso. Catalisadores homogêneos demonstraram maior eficiência na decomposição do naftaleno, seguidos por amostras de magnetita nanométrica e micrométrica, que atuam como catalisadores heterogêneos. O segundo artigo, utiliza de métodos laboratoriais para investigar as interferências, que as magnetitas podem causar no espectro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e por consequencia nas estimativas de petrofísica baseadas em RMN. Foram preparados doze carbonatos sintéticos com diferentes concentrações de magnetitas e diferentes porosidades, sendo realizadas caracterizações mineralógicas e magnéticas. Além disso, o estudo incluiu análises por porosimetria a gás e a estimativa de permeabilidade por meio de permeâmetro. Observou-se, que os deslocamentos no espectro de T2 estão fortemente correlacionados com o aumento da susceptibilidade magnética. O gradiente de relaxação difusional contribuiu para a sobreposição da susceptibilidade magnética dos carbonatos em relação à quantidade de porosidade em amostras com concentrações mais elevadas de magnetita, quanto nos carbonatos com menores quantidades de magnetita quem modulou a curva de T2 foi a relaxatividade superficial. Estes resultados encontram forte correlação entre a taxa de relaxação difusional e a concentração de magnetita. Enfatiza-se, que para utilizar as taxas de relaxação por RMN na estimativa de porosidade e permeabilidade em rochas carbonáticas, é preciso levar em consideração os efeitos causados pela magnetita. Em suma, esses estudos representam uma contribuição significativa para o avanço do conhecimento na caracterização de minerais magnéticos em formações carbonáticas de sistemas petrolíferos, explorando sua interação com o espaço permoporoso, seu preenchimento e aprimorando a compreensão do potencial permoporoso. Oferecendo assim, conhecimentos para futuras pesquisas em reações químicas na caracterização magnética de carbonatos, recuperação avançada de petróleo e na estimativa de porosidade e permeabilidade com base em espectros de T2. |
por |
| dc.description.abstract |
The presence of magnetite (Fe3O4) in petroleum systems represents an important factor in understanding inaccuracies related to carbonate formations, which influence both exploration and the petrophysical analysis of these reservoirs. In this doctoral thesis, we investigate the effects of synthesized magnetite, using the co-precipitation method, in various grain sizes and concentrations, exploring its relationship with the pore space in different porosities and the fluid present in the reservoir. The results consist of two main articles. The first article investigates how pH variations induced by acid affect the surface properties and catalytic and leaching activities of nanometric and micrometric magnetites, particularly in the presence of naphthalene. These changes are crucial for chemical decomposition processes in carbonate reservoirs. By analyzing catalytic performance under different pH conditions, the project provides valuable insights into the potential environmental impacts and practical applications of acid fracturing, particularly relevant to Enhanced Oil Recovery (EOR). It was noted that under acidic conditions, the Fe2+ ions leached from magnetite oxidize naphthalene, revealing their crucial role in the chemical decomposition of organic substrates in oil extracted from rocks containing magnetite. It was discovered that the chemical and crystallographic structure of magnetite significantly influences the decomposition of naphthalene, used as a model of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH). Additionally, the morphology of magnetite grains, whether micro or nanometric, plays an important role as a heterogeneous catalyst, along with the acidity of the aqueous medium. Homogeneous catalysts demonstrated greater efficiency in decomposing naphthalene, followed by samples of nanometric and micrometric magnetite, which act as heterogeneous catalysts. The second article employs laboratory methods to investigate the interferences that magnetites may cause in Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectra and consequently in petrophysical estimates based on NMR. Twelve synthetic carbonates with different concentrations of magnetites and varying porosities were prepared, and mineralogical and magnetic characterizations were performed. Furthermore, the study included gas porosimetry analyses and permeability estimation using a permeameter. It was observed that shifts in the T2 spectrum are strongly correlated with increased magnetic susceptibility. The gradient of diffusive relaxation contributed to the overlap of the magnetic susceptibility of carbonates concerning the amount of porosity in samples with higher magnetite concentrations, while in carbonates with lower amounts of magnetite, the surface relaxivity modulated the T2 curve. These results show a strong correlation between the rate of diffusive relaxation and the concentration of magnetite. It is emphasized that to utilize relaxation rates from NMR in estimating porosity and permeability in carbonate rocks, one must consider the effects caused by magnetite. In summary, these studies represent a significant contribution to advancing knowledge in the characterization of magnetic minerals in carbonate formations of petroleum systems, exploring their interaction with pore space, their filling, and enhancing the understanding of pore potential. This provides insights for future research on chemical reactions in the magnetic characterization of carbonates, enhanced oil recovery, and the estimation of porosity and permeability based on T2 spectra. |
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Submitted by Christianne Baptista (christiannegarnier@on.br) on 2026-03-02T18:43:06Z
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Previous issue date: 2025-04-29 |
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
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application/pdf |
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| dc.publisher |
Observatorio Nacional |
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| dc.publisher.department |
Divisão de Programas de Pós-Graduação - DIPPG
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| dc.publisher.country |
Brasil |
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| dc.publisher.initials |
ON |
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| dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação em Geofísica
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| dc.rights |
Acesso Aberto |
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| dc.subject |
Magnetismo de Rocha; Sistema Permoporoso; Interferências no Sinal de RMN; Recuperação Avançada do Petróleo; Catálise. |
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| dc.subject.cnpq |
GEOFISICA::GEOMAGNETISMO
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por |
| dc.title |
“Magnetita em rochas carbonáticas: implicações para a recuperação de hidrocarbonetos e caracterização petrofísica por RMN” |
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| dc.type |
Tese |
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