Efeitos da dissolução na porosidade e na permeabilidade de dolomitos durante a injeção de água carbonatada

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Main Author: Vaz, Rodrigo Gonçalves, 1991-
Publication Date: 2017
Format: Master thesis
Language: por
Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Download full: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632549
Summary: Orientador: Osvair Vidal Trevisan
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Entretanto, a mistura entre H2O e CO2 produz ácido carbônico (H2CO3) que, em um reservatório carbonático, reage com a rocha e causa alterações em sua porosidade e permeabilidade. O presente trabalho teve como objetivo investigar experimentalmente os efeitos da dissolução na porosidade e na permeabilidade de dolomitos durante a CWI. Com o emprego de três condições experimentais diferentes, os ensaios realizados procuraram reproduzir o escoamento da água carbonatada no meio poroso em duas regiões distintas de um reservatório ¿ próxima e distante do poço injetor ¿, sob temperatura de 70°C e pressão variando entre 7500 e 8500 psi. Nos ensaios experimentais representativos da região próxima ao poço injetor, uma salmoura totalmente saturada com CO2 foi injetada nas amostras a uma alta vazão de injeção (2cm³/min), enquanto que, para a região distante do poço injetor, uma salmoura de composição simulada (projetada para 100 metros do poço injetor) foi escoada através dos testemunhos a uma baixa vazão de injeção (0,2 cm³/min). Com o objetivo de refinar a coleta de dados, em cada ensaio experimental utilizaram-se duas amostras distintas arranjadas em série. A evolução da porosidade ao longo dos experimentos foi acompanhada com o auxílio de Tomografia Computadorizada de Raios-X (TC). Os resultados de TC mostraram que a porosidade dos dolomitos aumentou significativamente nos primeiros centímetros da rocha a partir do ponto de injeção, onde o fenômeno da dissolução foi mais intenso. Após esta região inicial, os fenômenos de dissolução e precipitação passaram a coexistir e, em geral, a porosidade foi pouco alterada. Isso indica que a água carbonatada injetada dissolveu a região da rocha próxima ao ponto de injeção e rapidamente aproximou-se do equilíbrio químico com o dolomito, perdendo o potencial de causar mudanças significativas ao longo do restante das amostras. Constatou-se, também através de TC, que há uma tendência a ocorrer dissolução mais intensa em regiões de alta porosidade inicial e precipitação mais significativa em regiões de baixa porosidade inicial, o que comprova a influência importante que a estrutura inicial do meio poroso exerce sobre a forma como ocorre a reação rocha-fluido. Transdutores de pressão foram utilizados para registrar a queda de pressão sofrida pelo fluido injetado ao atravessar as amostras, permitindo o acompanhamento da permeabilidade das rochas ao longo dos experimentos. Os resultados mostraram que a permeabilidade tendeu a manter-se constante ou decrescer em regiões distantes do ponto de injeção. Amostras de efluentes foram coletadas durante os experimentos para posterior análise de concentração de íons via Cromatografia Iônica (CI). Os resultados de CI sugerem a ocorrência de dissolução e troca iônica envolvendo os íons Ca2+ e Mg2+ na superfície do dolomitoAbstract: Some of the Brazilian Pre-Salt carbonate reservoirs, which are one of the most recent and important oil reserves discoveries worldwide, present high CO2 content in petroleum. During the exploration of these petroleum fields, large volumes of CO2 might be reinjected into the reservoirs in order to avoid its emissions to the atmosphere. Carbonated Water Injection (CWI) is one way of performing CO2 injection into reservoirs. However, the mixture of H2O and CO2 produces carbonic acid (H2CO3) that reacts with the porous medium of carbonate reservoir, leading to changes in rock porosity and permeability. This research aimed to investigate experimentally the dissolution effects on porosity and permeability of dolostone during CWI. Using three distinct experimental conditions, the tests aimed to reproduce carbonated water flow in dolostone porous media at high pressure (7500 to 8500 psi) and temperature (70°C) and at two different regions of a reservoir: near the injection well and far from it. In the experiments representive of the first case (near the injection well), brine fully saturated with CO2 was injected into the dolomite samples at high injection flow rate (2cm³/min), while in the second case (far from injection well), brine with simulated composition (projected to 100 meters from the injection well) was injected into the cores at a low injection flow rate (0.2 cm³/min). To improve data acquisition, each flow-through experiments were executed with two distinct dolomite samples arranged in series. Porosity evolution during experiments was evaluated using X-ray Computerized Tomography (CT). CT results showed that dolomite porosity considerably increased within the first centimeters from the injection point, where dissolution phenomenon was stronger. From this region on, dissolution and precipitation phenomenon coexisted, and porosity did not change very much. This indicates that carbonated water dissolved the rock near the injection point and rapidly reached chemical equilibrium with dolomite, and so it lost its potential to cause significant changes in porosity along the rest of the samples. CT also showed that stronger dissolution has a tendency to occur in higher initial porosity regions, and precipitation is more likely to happen in regions with lower initial porosity. This proves that initial structure of dolomite porous media plays an important role in the fluid-rock reaction. Pressure transducers registered fluid pressure drop across samples, allowing the assessment of permeability during experiments. Results showed that permeability tended to remain unchanged or to decrease in regions far from the injection point. Fluid samples collected during experiments allowed the determination of ion concentration using Ion Chromatography (IC). IC results indicated the occurrence of dissolution and ionic exchange between Ca2+ e Mg2+ on dolomite surfaceMestradoReservatórios e GestãoMestre em Ciências e Engenharia de Petróleo[s.n.]Trevisan, Osvair Vidal, 1952-2018Bannwart, Antonio CarlosCompan, André Luiz MartinsUniversidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia MecânicaUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de GeociênciasPrograma de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de PetróleoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASVaz, Rodrigo Gonçalves, 1991-20172017-07-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (89 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632549VAZ, Rodrigo Gonçalves. Efeitos da dissolução na porosidade e na permeabilidade de dolomitos durante a injeção de água carbonatada. 2017. 1 recurso online (89 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Geociências, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632549. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/989721Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-01-15T13:26:07Zoai::989721Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-01-15T13:26:07Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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