Development of a new solution to attain the controlled reduction of fluids density

Abstract

The objective of this work was to achieve a controlled density reduction of a support fluid within the intervals of 0.02, 0.06, 0.09 and 0.12 g/cm3, while: (1) reducing the Marsh viscosity by 5 s/quart or less, (2) generating a density gap between the middle and bottom of the recipient by less than 0.03 g/cm3 (3) generating a collectable deposit, (4) performing in a density range within 1.00-1.20 g/cm3, and (5) performing within 30 minutes or less. Coagulants, flocculants, and combinations of these products were tested on two clays: A and B. For clay A, a density reduction interval of 0.02 g/cm3 was achieved using aluminum sulfate at the concentration of 600 mg/L, producing density gaps inferior to 0.03 g/cm3 and collectable deposits. The density reductions of 0.06 g/cm3 and 0.09 g/cm3 were achieved using aluminum sulfate and polyferric sulfate at the concentrations of 1000 mg/L, with collectable deposits. For clay B, the density reduction intervals of 0.02 g/cm3 and 0.06 g/cm3 were attained. The simultaneous achievement of the density reduction interval of 0.02 g/cm3 and the reduction of the Marsh viscosity equal or less than 5 s/quart was achieved using: (1) TelSun 5153 at the concentration of 150 mg/L, (2) aluminum sulfate and ferrous sulfate at the concentrations of 150 mg/L with TelSun 5153 at the concentration of 150 mg/L. The density reduction of 0.06 g/cm3 was attained using anionic flocculant A0410 at the concentration of 1000 mg/L with hydrochloric acid at the concentrations of 3.3 - 4.7 mM. For this clay, the final density gaps created between the bottom and middle were lower than 0.03 g/cm3. A great disparity was observed between the results obtained for both clays, thus, for future work, tests should be performed on soils with different clays and compositions (with sands and silts) to simulate real-world conditions.

O objetivo deste trabalho foi atingir uma redução controlada da densidade de uma solução nos intervalos de 0,02, 0,06, 0,09 e 0,12 g / cm3, enquanto: (1) reduz a viscosidade de Marsh por 5 s/quarto ou menos, (2) gera um diferencial de densidade entre o meio e o fundo do recipiente inferior a 0,03 g/cm3, (3) gera um depósito coletável, (4) opera numa gama de densidades de 1,00-1,20 g/cm3, e (5) que atua em 30 minutos ou menos. Coagulantes, floculantes e combinações desses produtos foram testados em duas argilas. Com a argila A, um intervalo de redução de densidade de 0,02 g/cm3 foi obtido utilizando sulfato de alumínio com uma concentração de 600 mg/L, produzindo diferenciais de densidade inferiores a 0,03 g/cm3 e depósitos coletáveis. A redução de densidade de 0,06 g/cm3 foi atingida utilizando sulfato de alumínio e de 0,09 g/cm3 foi obtida utilizando sulfato poliférrico, ambos nas concentrações de 1000 mg/L, com depósitos coletáveis. Para a argila B, foram atingidos os intervalos de redução da densidade de 0,02 g/cm3 e 0,06 g/cm3. A obtenção simultânea do intervalo de redução de densidade de 0,02 g/cm3 e a redução da viscosidade de Marsh igual ou inferior a 5 s/quarto foi obtida usando: (1) TelSun 5153 com uma concentração de 150 mg/L, (2) sulfato de alumínio, sulfato poliférrico e sulfato poliférrico nas concentrações de 150 mg/L com TelSun 5153 na concentração de 150 mg/L. A redução da densidade de 0,06 g/cm3 foi obtida utilizando o floculante não-iónico A0410 com uma concentração de 1000 mg/L com ácido clorídrico nas concentrações de 3,3 – 4,7 mM. Para esta argila, os diferenciais de densidade foram menores que 0,03 g/cm3. Foi observada uma grande disparidade entre os resultados obtidos para ambas as argilas e assim, para trabalho futuro, devem ser feitos ensaios em solos com diferentes argilas e composições (com areias e siltes) para melhor simular condições reais.