Resumo As argilas bentoníticas são usadas em todo o mundo como aditivos para fluidos de perfuração; no entanto, impurezas presentes nessas argilas podem comprometer a compatibilidade do sistema argila-fluido. Assim, este trabalho teve por objetivo analisar a influência da purificação de argilas bentoníticas dos novos depósitos do estado da Paraíba, visando seu uso em fluidos de perfuração base água. Inicialmente as argilas foram purificadas através do processo de centrifugação, em seguida foram caracterizadas por meio das seguintes técnicas: granulometria a laser, difração de raios-X, análise química, capacidade de troca de cátions, análise termogravimétrica e térmica diferencial. Após caracterização, as argilas policatiônicas foram transformadas em sódicas com aditivação de carbonato de sódio (Na2CO3) na proporção de 125 meq/100 g de argila seca. As propriedades reológicas e de filtração foram: viscosidade aparente, viscosidade plástica e volume de filtrado. Os resultados evidenciaram que o processo de purificação foi eficiente na redução dos minerais acessórios, como quartzo, ferro e carbonatos. Em relação às propriedades reológicas e de filtração, os resultados se mostraram adequados após tratamento por centrifugação para uso em fluidos de perfuração base água.

Abstract Bentonite clay is used all around the world as an additive in drilling fluids. However, impurities present in this material can compromise the compatibility of the clay-fluid system. The present study aimed to analyze the effects of the purification of bentonite samples from new deposits in the state of Paraíba, Brazil, in order to make them usable in water-based drilling fluids. The samples were first purified by centrifugation, and their characteristics were determined using the following techniques: laser granulometry, X-ray diffraction, chemical analysis, cation exchange capacity, thermogravimetric analysis, and differential thermal analysis. After these determinations, the polycationic clay samples were made sodic through the addition of sodium carbonate (Na2CO3) in the proportion of 125 meq/100 g of dry clay. The rheological and filtration properties (apparent viscosity, plastic viscosity, and filtrate volume) were then tested. The results showed that the purification process was efficient for removing accessory minerals such as quartz, iron, and carbonates. With regard to rheological and filtration properties, the results following centrifugation showed that the material can be suitable for use in water-based drilling fluids.

Resumo Atualmente a remoção de contaminantes, como o corante de águas residuais, tornou-se uma tarefa essencial. Em vista disso, melhorar o desempenho dos adsorventes para melhorar a técnica de adsorção e reduzir o custo total do processo de adsorção é de grande interesse para o setor industrial. Este trabalho investigou o processo de adsorção de bentonitas naturais e purificadas, usando rodamina B em meio aquoso. A rodamina B é muito tóxica para os organismos aquáticos e pode causar efeitos nocivos a longo prazo no ambiente aquático. Estas argilas foram utilizadas na forma natural e após tratamento de purificação por centrifugação. Todos os adsorventes foram caracterizados. A cinética e o equilíbrio de adsorção foram estudados. No equilíbrio, o modelo de isoterma de Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. No estudo cinético, os dados se ajustaram melhor ao modelo pseudossegunda ordem. As argilas purificadas removeram eficientemente o corante rodamina B.

Abstract Currently, the removal of contaminants such as wastewater dye has become an essential task. In view of this, improving the performance of the adsorbents in order to improve the adsorption technique and reduce the total cost of the adsorption process is of great interest to the industrial sector. This study investigated the adsorption process of natural and purified bentonite clay adsorbents, using rhodamine B in an aqueous media. Rhodamine B is very toxic to aquatic organisms and may cause long-term adverse effects in the aquatic environment. These clays were used both in the natural form and after purification by centrifuge. All adsorbents were characterized. The kinetics and equilibrium isotherms were studied. In equilibrium, the Freundlich isotherm model was the best fit to the experimental data. In kinetics study, the data were best fit by the pseudo-second order model. The purified clays efficiently removed the rhodamine B.

Resumo O uso de tensoativos não iônicos na modificação superficial de argilas bentoníticas ainda é bastante restrito, embora haja na literatura algumas de suas vantagens, por exemplo, maior estabilidade térmica e baixa toxicidade. Como também, problemas com fluidez e viscosidade de dispersões para uso em fluidos de perfuração orgânicos são cada vez mais desafiadores para a ciência coloidal. Diante disto, esse trabalho teve o objetivo de avaliar o comportamento tixotrópico das dispersões de argilas bentoníticas brasileiras organofilizadas com tensoativos não iônicos para fluidos de perfuração orgânicos. Argilas bentoníticas foram organofilizadas com combinação de dois tensoativos não iônicos, cujo processo de organofilização foi avaliado por difração de raios X e análise termogravimétrica; neste último, os teores de tensoativos não iônicos incorporados foram quantificados. A avaliação dos fluidos seguiu as normas vigentes da Petrobras e API. Os resultados de curvas de fluxo das argilas organofílicas mostraram comportamento pseudoplástico e a presença de histerese, indicando presença de tixotropia, havendo relação entre a tixotropia e a viscosidade aparente das dispersões obtidas. A maioria dos parâmetros de processo avaliados mostrou efeitos significativos sobre o valor de d001 e o rendimento do processo. Fatores como tipo de argila e processo de organofilização também influenciaram diretamente o comportamento tixotrópico das dispersões. Uma amostra se mostrou promissora para uso em fluidos de perfuração base orgânica.

Abstract The use of nonionic surfactants to modify the surface of bentonite is still quite restricted, although many advantages of that method can be found in the literature, like superior stability and low toxicity. On the other hand, problems involving the fluidity and viscosity of dispersions used in organic drilling fluids have become more and more challenging to colloid science. Therefore, the present study had the purpose of assessing the thixotropic behavior of dispersions of Brazilian bentonite organophilizated with nonionic surfactants for use in organic drilling fluids. Bentonite samples were organophilizated by a combination of two nonionic surfactants, being the process evaluated by X-ray diffraction and thermogravimetric analysis, in which the amount of nonionic surfactants incorporated was quantified. Fluid evaluation followed current standards. The flow curves of the organophilic clays revealed pseudoplastic behavior and the presence of hysteresis, which suggested thixotropy, with a relation between the thixotropy and the apparent viscosity of the final dispersions. Most of the process parameters evaluated showed significant effects on the value of d001 and the overall performance. Factors like clay type and organophilization method also directly affect the thixotropic behavior of dispersions. One of the samples can be considered promising for use in organic drilling fluids.

As principais reservas de argilas bentonitas no Brasil encontram-se nos estados de S. Paulo, Bahia, Piauí e Paraíba, sendo este ultimo como maior produtor nacional. Os grandes depósitos dessas argilas provem do município de Boa Vista, PB, que atualmente encontra-se em fase exaustão devido à exploração desordenada. Outros novos depósitos foram descobertos nos municípios de Cubati, PB e Pedra Lavrada, PB, sendo o mais recente o município de Sossego, PB, fato que pode representar uma interessante alternativa tecnológica à futura escassez das argilas bentoníticas na Paraíba, ampliação da produção mineral na região e consolidação do estado como o maior produtor do país. Este trabalho tem por objetivo estudar as argilas esmectíticas do município de Sossego, PB. Inicialmente as amostras foram submetidas a uma caracterização física, química e mineralógica através das seguintes técnicas: análise granulometrica por difração a laser, composição química por fluorescência de raios X, difração de raios X, análise térmica diferencial e termogravimetrica. Após os ensaios de caracterização foram determinadas as propriedades reológicas com base na norma da Petrobrás para fluidos base água. Os resultados evidenciaram que as argilas apresentaram em sua composição mineralógica esmectita, caulinita, feldspato e quartzo. Em relação às propriedades reológicas, os resultados foram promissores para algumas amostras para uso em fluidos de perfuração.

The main reserves of bentonite clays in Brazil are located in the states of S. Paulo, Bahia, Piauí and Paraíba, the latter being as a major national producer. Large deposits of these clays are found in Boa Vista, PB, which is currently in depletion phase due to uncontrolled exploitation. Other deposits were discovered in Districts of Cubati, and Pedra Lavrada, PB, and recently in the Sossego district, PB, Brazil, was discovered a new deposit which may represent an interesting alternative technology to future shortages of Paraíba bentonite clays, expansion of mineral production in region and consolidation of the state as the largest producer in the country. This work aims to study the smectite clays from Sossego District, PB. Initially the samples were submitted to characterize physical, chemical and mineralogical through the following techniques: granulometric analysis by laser diffraction, chemical composition by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermal differential and thermogravimetric analysis. After those tests, were determined the rheological properties, based on standard Petrobras, for drilling water based fluids. The results showed that mineralogical composition clays were smectite, kaolinite, feldspar and quartz. The rheological properties results indicated that some samples were promising for use in drilling fluids.