a pesquisa desenvolvida no Âmbito da academia pode contribuir … - a... · 2016. 10. 24. · a...

25
A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da Indústria? Tito J. Bonagamba Instituto de Física de São Carlos Universidade de São Paulo Alexandre Mello de Paula Silva – Comitê Executivo Ronald Cintra Shellard - Comitê de Programa

Upload: others

Post on 03-Sep-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da Indústria?

Tito J. Bonagamba

Instituto de Física de São CarlosUniversidade de São Paulo

Alexandre Mello de Paula Silva – Comitê Executivo

Ronald Cintra Shellard - Comitê de Programa

Page 2: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

São Carlos Institute of PhysicsInstituto de Física de São Carlos (IFSC)

University of São Paulo (USP)

IFSC-USP

Research, Development

and Innovation...

Page 3: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Instituto de Pesquisas Energéticas e NuclearesETEC & FATEC

MCTIC

Arcabouço Legal &Marcos Regulatórios

Environment...

Parques Tecnológicos e Incubadoras:

Page 4: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Theoretical Groups:

Astrophysics ParticlesBiomathematicsCosmologyCondensed MatterComplex SystemsComputational PhysicsParticles and FieldsGravitationMagnetismMolecular ScienceNeuroscienceOpticsQuantum Field TheoryQuantum Information/ComputationQuantum TheorySemiconductorsSpintronicsStatistical Physics…

Experimental Groups:

BiophysicsCeramic Materials and CrystalsComputational PhysicsCrystalographyCrystal GrowthElectron Spin ResonanceMedicinal ChemistryNanomedicineNanoscienceNew MaterialsNuclear Magnetic ResonanceOpticsPhotonicsPolymersPorous MediaProteinsScientific InstrumentationSpectroscopyThin FilmsStructural Biology…

Physics Research @ IFSC/USP

Multi & Interdisciplinary

Page 5: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Pioneer incubator that emerged from the 1st public policy to stimulate the transfer of technology from academia to the productive sector. (CNPq) Prof. Sylvio Goulart Rosa Jr.

Incubator...1984

Significant contributions

Startup’s.......

1985 Optoelectronics technology company, with expertise in medical, industrial, optical components, aerospace and defense.

Profs. Milton Ferreira de Souza e Jarbas Caiado de Castro Neto

Cameras for CBERS – China Brazil Earth Resources Satellite (2014)

Federal Universityof São Carlos

Materials Science Department /Engineering...

1970

Prof. Sérgio Mascarenhas

University…

1984

AgriculturalInstrumentation

Brazilian Agricultural Research Corporation

Ministry of Agriculture, Livestock, and Food Supply

Prof. Sérgio Mascarenhas, Silvio Crestana (Diretor-Presidente)...

Companies....

São Carlos Institute of Physics - USP

> 40!

Page 6: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

São Carlos Institute of Physics – USP

Patents... 2014/2015

Chemistry Institute (SP)120 professors~0.90 pat/prof

Polytechnic School (Engineering - SP)457 professors~0.35 pat/prof

IFSC/USP80 professors~1.20 pat/prof

USP: ~ 8%

Patent licensing? ~ 12% (13/110P)

Development & Innovation…

Page 7: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Study of fluid molecules migration in porous media by NMR and 3D X-ray Microtomography

Tito J. Bonagamba

São Carlos Institute of Physics – University of São Paulo

Page 8: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Research lines @ LEAR/IFSC/USP

- Quantum Information – NMR & NQR

- Zero-Field NMR

- High-Resolution Solid-State NMR Spectroscopy

- NMR instrumentation

- NMR Relaxation, Diffusion & Imaging (porous media)

- 3D X-ray Microtomography (Digital Rocks)

- NMR Simulation (porous media)

- NMR Instrumentation (porous media)

Oil Industry...

Page 9: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

NMR Relaxometry - Exchange

- Porous Media

- Ionic Conducting Polymers

: migration of fluid molecules

Zhigang Xue, Dan He and Xiaolin Xie, J. Mater. Chem. A, 2015,3, 19218-19253

: migration of charge carriers

Li+

Li+

Li+

Li+

Li+

Li+

Spheres Cylinders

Gyroid Lamellae

Lamelar morphology

TEM

400 nm

Provided by D. Gigmes

Li+

Li+

Li+Li+

Li+

ABETZ, V.; GOLDACKER, T. Macromolecular RapidCommunications, v. 21, n. 1, p. 16-34, 2000.

Oil reservoir rocks

Page 10: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Ionic ConductingPolymers:

Lithium-Ion Batteries

Porous Media:Fossil Fuels

Oil+

Hybrid cars!=

http://www.nissan-global.com/EN/TECHNOLOGY/OVERVIEW/hybrid_car.html

NMR Relaxometry

Page 11: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

http://www.slb.com/services/characterization/wireline_open_hole/nmr/combinable_magnetic_plus/combinable_magnetic_mdt.aspx

Transverse relaxation, T2 (ms)

Clay-boundfluids

Capillary-boundfluids

Produciblefluids

T2

distributionSandstone

Reservoir CharacterizationNuclear Magnetic Resonance – NMR

Transverse relaxation times T2

“Permeability”?Migration site-to-site

NMR

Rock pore sizes & geo-physico-chemical properties

Page 12: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Pore sizes(1 to 100 mm)

Exchange

CPMG

1( )k s

Exchange NMR

5h 10 min

1h 2 min

T2F-TREx: > 30 times faster!

Page 13: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

3D Reconstruction

3D Reconstruction

Digital Porous Media: 3D X-ray Microtomography

Morphology Porosity Pore Size Distribution Connectivity Permeability Tortuosity

Computational Analysis:

SD – Silurian Dolomite

BS – Berea Sandstone

Relaxation&

Exchange

SkyScan 1272

Page 14: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Digital rock - Berea Sandstone

Computational simulations: 3D x-ray mCT towards NMR...

1200 mm

Zoom

Simulation of the diffusionby Random Walk Method

Page 15: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

300 mm

Pressure

Flow

Fluid Dynamics...

Statistical Physics Methods:

Diffusion coefficients,Restricted Diffusion, Diffusion pathways, Collision rates, & RelaxationTimes vs. Porous media Morphology & geo-physico-chemical Properties...

Computational simulations: 3D x-ray mCT towards NMR...

Digital rock - Berea Sandstone

Computational &

Page 16: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

T2

Computational simulations: 3D x-ray mCT towards NMR...

Glass Spheres

Experimental and Simulated Results

Ceramics: T1xT2 Experiment

Simulation of Multiple Mixing Times - tm

T2xT2 Experiment

Simulation: 2D NMR techniques

Page 17: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Magnetic Resonance Imaging - MRI

3D “MRI”: projections 3D liquid penetration profile:

isotropic or anisotropic flow

, , , , r r zG G dBr r r xr r yd zGradients:

1D “MRI”: projections 1D liquid penetration profile

rG

3D “MRI”: images (with “low” resolution)

~1 mm

MRI: Wormholes

SPE Journal 20 (4), 678-688, 2015

Enhanced Oil

Recovery (EOR):

For stimulating

production from

conventional oil fields…

Page 18: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

NMR Spectrometer for applications in oil science:

Partnership: Tecmag & Petrobras (0.1- 500 MHz)

In principle, any NMR experiment can be run…

TecmagNMR

console

NMR probePermanent

magnet

55cm

25 cm

Permanent magnets, including Single-Sided!

CENPESPetrobras

NMR hardware & software…

NMR accessories:

probes with rf & magnetic field gradient coils Under normal or …

Reservoirconditions:

10,000 psi & 100 oCRock core & Live Oil

NMR softwares: Inverse Laplace transform, numeric simulations, …

Software - INPI

Page 19: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da
Page 20: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

LEAR: Industrial Collaboration Portfolio...

3 PD´s & 5 Ph.D. from LEAR…

Industrial treatments for reducing pencil bending and improving sharpening…

NMR methods, instrumentation, numerical simulation, signal processing, synthetic porous media ….

1 Ph.D. student from the Company: Physics / Metallurgy

SteelCarburizationprocess…

in petrochemical pyrolysis

pipes…Carburization sensors

1 Collaborator (former Ph.D.) from the Company: Petrophysics/NMR

1 Ph.D. student from the Company: Petrophysics/NMR/Live oil research

Stainless steel tubes for petrochemical plants Patent in progress...

No NMR!!!

Page 21: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

Agências de fomento Grupos de

pesquisabásica & aplicada:

Alunos de G & PG

Empresas

Agências de Inovação

Legislação: 10973 8666,

10261, …

Incubadoras

Mercado de trabalho

DENTRO da academia

Instituiçõesde Pesquisa

Perspectivas / Mercado de Trabalho - Pesquisa/Inovação

Mercado de trabalhoFORA da academia

Page 22: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

NMR

Perspectives for employment outside the university: NMR

We are providing our effective contributions…

UFES

UFU

IFMTINPE

IFSC/USP

IFG

FATEC

Univ. ofConnecticut

UFSCar

Universities

Petrobras

Schlumberger

Bruker

Philips Medical Systems

G&EMedical Systems

Engemasa

Faber-Castell

Toshiba MedicalSystems

Johnson & Jonhson

Companies

Samsung

Page 23: A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir … - A... · 2016. 10. 24. · A Pesquisa Desenvolvida no Âmbito da Academia pode Contribuir ao Desenvolvimento da

http://www.ifsc.usp.br/images/stories/PDF/Livro-Egressos-IFSC.pdf