Estudo experimental, modelagem e simulação da injeção de salmouras e CO2 em reservatórios carbonáticos
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFBA |
Texto Completo: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37190 |
Resumo: | O desenvolvimento e aprimoramento de métodos de recuperação avançada de petróleo (EOR) para aumentar a taxa de recuperação de óleo representa um dos principais desafios da engenharia de reservatórios. Injeção de água e gás são métodos amplamente utilizados. Por isso, no contexto do pré-sal brasileiro, água do mar e CO2 são importantes candidatos a serem utilizados como métodos EOR, devido a alta disponibilidade destes fluidos. Injeção de CO2 tem recebido atenção especial porque favorece a recuperação ao proporcionar uma condição de miscibilidade ou quase miscibilidade no reservatório; e por ser uma opção de destino para esse gás de efeito estufa, já que o gás associado do pré-sal possui altas concentrações de CO2. Além da própria injeção de água do mar, o uso de água do mar diluída (água de baixa salinidade), que é um processo relativamente novo, também tem sido relatado por vários autores como um método que aumenta o fator de recuperação de óleo. Outra abordagem que tem sido avaliada é a associação das vantagens particulares de injeções contínuas desses fluidos, através da injeção alternada (WAG). No entanto, entender os efeitos de cada um destes métodos é um desafio devido a complexidade das interações entre a rocha, o óleo e a fase aquosa. Portanto, a necessidade de uma compreensão adequada dos mecanismos envolvidos na recuperação de óleo quando estes métodos são utilizados em reservatórios carbonáticos, característicos do pré-sal, motiva a realização dos estudos experimentais e de modelagem e simulação que foram desenvolvidos na presente tese. Os resultados dos estudos de simulação, realizados com dados da literatura, corroboram o entendimento do efeito sinérgico entre CO2 e salmouras trazendo uma visão do processo dinâmico de recuperação e escoamento do óleo, em que diferentes fatores influenciam simultaneamente. Na análise dos resultados é dado ênfase: à interação dos fluidos com a rocha, o que pode resultar em dissolução mineral e alteração da molhabilidade; à solubilidade de CO2 no óleo e na fase aquosa, que leva a alteração de propriedades das fases que tem efeito direto na recuperação de óleo, como densidade e viscosidade; e à influência da caracterização do sistema nas estimativas de recuperação, considerando a distribuição de propriedades petrofísicas e as curvas de permeabilidade relativa. Por sua vez, os resultados obtidos em laboratório apresentam dados experimentais inéditos de caracterização de um óleo oriundo do Campo de Lula no pré-sal brasileiro com restrita divulgação na literatura. Além disso, testes de injeção em testemunho e medições de tensão interfacial e ângulo de contato foram realizados nesse trabalho, destacando: i) a recuperação adicional de óleo quando aplicado injeção contínua de água do mar e de água de baixa salinidade em modo secundário e também durante injeção alternada de CO2 com água do mar ou com água de baixa salinidade em modo terciário no sistema avaliado; ii) que os efeitos composicionais de interação do CO2 com o óleo e com a fase aquosa e o controle de mobilidade do processo WAG foram os mecanismos mais relevantes para o incremento da produção observado em modo terciário; iii) e que as interações geoquímicas da salmoura investigada tiveram menor influência na recuperação visto que a rocha dolomítica utilizada apresentou comportamento inicial ligeiramente molhável a água. |
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Além da própria injeção de água do mar, o uso de água do mar diluída (água de baixa salinidade), que é um processo relativamente novo, também tem sido relatado por vários autores como um método que aumenta o fator de recuperação de óleo. Outra abordagem que tem sido avaliada é a associação das vantagens particulares de injeções contínuas desses fluidos, através da injeção alternada (WAG). No entanto, entender os efeitos de cada um destes métodos é um desafio devido a complexidade das interações entre a rocha, o óleo e a fase aquosa. Portanto, a necessidade de uma compreensão adequada dos mecanismos envolvidos na recuperação de óleo quando estes métodos são utilizados em reservatórios carbonáticos, característicos do pré-sal, motiva a realização dos estudos experimentais e de modelagem e simulação que foram desenvolvidos na presente tese. Os resultados dos estudos de simulação, realizados com dados da literatura, corroboram o entendimento do efeito sinérgico entre CO2 e salmouras trazendo uma visão do processo dinâmico de recuperação e escoamento do óleo, em que diferentes fatores influenciam simultaneamente. Na análise dos resultados é dado ênfase: à interação dos fluidos com a rocha, o que pode resultar em dissolução mineral e alteração da molhabilidade; à solubilidade de CO2 no óleo e na fase aquosa, que leva a alteração de propriedades das fases que tem efeito direto na recuperação de óleo, como densidade e viscosidade; e à influência da caracterização do sistema nas estimativas de recuperação, considerando a distribuição de propriedades petrofísicas e as curvas de permeabilidade relativa. Por sua vez, os resultados obtidos em laboratório apresentam dados experimentais inéditos de caracterização de um óleo oriundo do Campo de Lula no pré-sal brasileiro com restrita divulgação na literatura. Além disso, testes de injeção em testemunho e medições de tensão interfacial e ângulo de contato foram realizados nesse trabalho, destacando: i) a recuperação adicional de óleo quando aplicado injeção contínua de água do mar e de água de baixa salinidade em modo secundário e também durante injeção alternada de CO2 com água do mar ou com água de baixa salinidade em modo terciário no sistema avaliado; ii) que os efeitos composicionais de interação do CO2 com o óleo e com a fase aquosa e o controle de mobilidade do processo WAG foram os mecanismos mais relevantes para o incremento da produção observado em modo terciário; iii) e que as interações geoquímicas da salmoura investigada tiveram menor influência na recuperação visto que a rocha dolomítica utilizada apresentou comportamento inicial ligeiramente molhável a água.The development and improvement of enhanced oil recovery methods (EOR) to increase the oil recovery rate represents one of the major challenges of reservoir engineering. Water and gas injection are widely used methods. Therefore, in the Brazilian pre-salt context, seawater and CO2 are important candidates to be used as EOR methods, due to the high availability of these fluids. CO2 injection has received special attention because it favors recovery providing a miscible or near-miscible condition in the reservoir; and for being an option of destination for this greenhouse gas, since the gas associated from the pre-salt has a huge amount of CO2. In addition to seawater injection, the use of diluted seawater (low salinity water), which is a relatively new EOR process, has also been reported by several authors as a method that increases the oil recovery factor. Another approach that has been evaluated is the association of the particular advantages of continuous injections of these fluids, through alternating injection (WAG). However, understanding the effects of each one of these methods is a challenge due to the complexity of interactions between the rock, oil and aqueous phase. Therefore, the need for an adequate understanding of the mechanisms involved in oil recovery when these methods are used in carbonate reservoirs, characteristic of the pre-salt, motivates the performance of experimental, modeling and simulation studies that were developed in this thesis. Regarding the results of the simulation studies, carried out with data from the literature, corroborate the understanding of the synergistic effect between CO2 and brines injections, providing an overview of the dynamic process of oil recovery and flow, in which different factors influence simultaneously. Concerning the analysis of the results, emphasis is given to: the interaction of the fluids with the rock, which can result in mineral dissolution and wettability alteration; the CO2 solubility in oil and in the aqueous phase, which leads to changes in phase properties that have a direct effect on oil recovery, such as density and viscosity; and the influence of system characterization on recovery estimates, considering the petrophysical properties distribution and relative permeability curves. In turn, the results obtained in the laboratory present unprecedented experimental data for the characterization of an oil sample from the Lula field located in the Brazilian pre-salt with limited publication in the literature. In addition, core flooding tests and measurements of interfacial tension and contact angle were carried out in this work, highlighting: i) the additional oil recovery when applying continuous injection of seawater and low salinity water in secondary mode and also during CO2 low salinity water-alternating-gas or CO2 seawater-alternating-gas in tertiary mode in the evaluated system; ii) that the compositional effects of the CO2 interaction with the oil and the aqueous phase and the mobility control of the WAG process were most relevant mechanisms to the observed production increase; iii) and that the geochemical interactions of the investigated brine presented less influence on the recovery since the dolomite core used presented an initial behavior slightly water-wet.Submitted by Ladislane Bastos (ladislane@ufba.br) on 2023-06-01T00:38:46Z No. of bitstreams: 1 Bastos_LS.pdf: 17265712 bytes, checksum: 95b9a16ac18519212be9b817eed000ec (MD5)Approved for entry into archive by Biblioteca Engenharia Processamento Técnico (biengproc@ufba.br) on 2023-06-12T14:16:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Bastos_LS.pdf: 17265712 bytes, checksum: 95b9a16ac18519212be9b817eed000ec (MD5)Made available in DSpace on 2023-06-12T14:16:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bastos_LS.pdf: 17265712 bytes, checksum: 95b9a16ac18519212be9b817eed000ec (MD5) Previous issue date: 2023-03-28Fapex - Fundação de Apoio à Pesquisa e a ExtensãoporUniversidade Federal da BahiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) UFBABrasilEscola PolitécnicaPre-saltOilCO2Low salinity waterSeawaterCarbonateWAGCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICAPré-salPetróleoCO2Água de baixa salinidadeÁgua do marCarbonatoWAGEstudo experimental, modelagem e simulação da injeção de salmouras e CO2 em reservatórios carbonáticosModeling, simulation and experimental investigation of CO2 and brines injection in carbonate reservoirsDoutoradoinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionVieira de Melo, Silvio Alexandre Beisl0000-0002-8617-3724http://lattes.cnpq.br/9170893104155674Costa, Gloria Meyberg Nuneshttp://lattes.cnpq.br/3444294341840888Rosa, Paulo de Tarso VieiraCosta, Gloria Meyberg Nuneshttp://lattes.cnpq.br/3444294341840888Vieira de Melo, Silvio Alexandre Beisl0000-0002-8617-3724http://lattes.cnpq.br/9170893104155674Tavares, Frederico Wanderley0000-0001-8108-1719http://lattes.cnpq.br/7493008178841307Ferreira, Luiz Eraldo Araújohttp://lattes.cnpq.br/9486845129237208Couto, Paulo0000-0002-3847-8638http://lattes.cnpq.br/4043162601071179http://lattes.cnpq.br/07598726971241420000-0003-0405-35160000-0002-2141-059Xhttp://lattes.cnpq.br/6423782615113007Bastos, Ladislane dos Santosreponame:Repositório Institucional da UFBAinstname:Universidade Federal da Bahia (UFBA)instacron:UFBAinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALBastos_LS.pdfBastos_LS.pdfapplication/pdf17265712https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/37190/1/Bastos_LS.pdf95b9a16ac18519212be9b817eed000ecMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1715https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/37190/2/license.txt67bf4f75790b0d8d38d8f112a48ad90bMD52TEXTBastos_LS.pdf.txtBastos_LS.pdf.txtExtracted texttext/plain551423https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/37190/3/Bastos_LS.pdf.txt136f15f743b366d8949687c61deb0f4cMD53ri/371902023-06-17 02:04:32.552oai:repositorio.ufba.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://192.188.11.11:8080/oai/requestopendoar:19322023-06-17T05:04:32Repositório Institucional da UFBA - Universidade Federal da Bahia (UFBA)false |
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O desenvolvimento e aprimoramento de métodos de recuperação avançada de petróleo (EOR) para aumentar a taxa de recuperação de óleo representa um dos principais desafios da engenharia de reservatórios. Injeção de água e gás são métodos amplamente utilizados. Por isso, no contexto do pré-sal brasileiro, água do mar e CO2 são importantes candidatos a serem utilizados como métodos EOR, devido a alta disponibilidade destes fluidos. Injeção de CO2 tem recebido atenção especial porque favorece a recuperação ao proporcionar uma condição de miscibilidade ou quase miscibilidade no reservatório; e por ser uma opção de destino para esse gás de efeito estufa, já que o gás associado do pré-sal possui altas concentrações de CO2. Além da própria injeção de água do mar, o uso de água do mar diluída (água de baixa salinidade), que é um processo relativamente novo, também tem sido relatado por vários autores como um método que aumenta o fator de recuperação de óleo. Outra abordagem que tem sido avaliada é a associação das vantagens particulares de injeções contínuas desses fluidos, através da injeção alternada (WAG). No entanto, entender os efeitos de cada um destes métodos é um desafio devido a complexidade das interações entre a rocha, o óleo e a fase aquosa. Portanto, a necessidade de uma compreensão adequada dos mecanismos envolvidos na recuperação de óleo quando estes métodos são utilizados em reservatórios carbonáticos, característicos do pré-sal, motiva a realização dos estudos experimentais e de modelagem e simulação que foram desenvolvidos na presente tese. Os resultados dos estudos de simulação, realizados com dados da literatura, corroboram o entendimento do efeito sinérgico entre CO2 e salmouras trazendo uma visão do processo dinâmico de recuperação e escoamento do óleo, em que diferentes fatores influenciam simultaneamente. Na análise dos resultados é dado ênfase: à interação dos fluidos com a rocha, o que pode resultar em dissolução mineral e alteração da molhabilidade; à solubilidade de CO2 no óleo e na fase aquosa, que leva a alteração de propriedades das fases que tem efeito direto na recuperação de óleo, como densidade e viscosidade; e à influência da caracterização do sistema nas estimativas de recuperação, considerando a distribuição de propriedades petrofísicas e as curvas de permeabilidade relativa. Por sua vez, os resultados obtidos em laboratório apresentam dados experimentais inéditos de caracterização de um óleo oriundo do Campo de Lula no pré-sal brasileiro com restrita divulgação na literatura. Além disso, testes de injeção em testemunho e medições de tensão interfacial e ângulo de contato foram realizados nesse trabalho, destacando: i) a recuperação adicional de óleo quando aplicado injeção contínua de água do mar e de água de baixa salinidade em modo secundário e também durante injeção alternada de CO2 com água do mar ou com água de baixa salinidade em modo terciário no sistema avaliado; ii) que os efeitos composicionais de interação do CO2 com o óleo e com a fase aquosa e o controle de mobilidade do processo WAG foram os mecanismos mais relevantes para o incremento da produção observado em modo terciário; iii) e que as interações geoquímicas da salmoura investigada tiveram menor influência na recuperação visto que a rocha dolomítica utilizada apresentou comportamento inicial ligeiramente molhável a água. |
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