Modelagem físico-computacional da RMN em meios porosos - aplicações na indústria do petróleo

• Autor(a) principal: Oliveira, Éverton Lucas de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-23042020-114425/
• topic: Diffusion; Difusão; Digital rock; NMR; Oil industry; Petróleo; Relaxatividade superficial; RMN; Rochas digitais; Surface relaxivity

Acessar e entender as propriedades morfológicas de materiais porosos é tema de pesquisa e desenvolvimento em diversas áreas do conhecimento. Em especial, para a indústria do petróleo, extrair as propriedades morfológicas tridimensionais das rochas que compõem os reservatórios de óleo e gás possibilita prever a capacidade de produção e rentabilidade dos poços de extração. A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é umas das técnicas aplicadas no estudo da dinâmica molecular dos fluidos em meios porosos, capaz de fornecer informações, tanto sobre as moléculas do fluido, quanto relativamente à morfologia do meio poroso em que elas estão confinadas. Em condições especiais, as moléculas do fluido são capazes de difundirem pelo poro e relaxarem devido à interação fluido-superfície, definida macroscopicamente pela relaxatividade superficial magnética ρ. Desta forma, o tempo de relaxação superficial TS é dada em função de ρ e da distribuição dos tamanhos dos poros (DTP), assim como pela conectividade destes. Para determinar ρ, usualmente correlaciona-se TS dos fluidos confinados com as DTP´s obtidas através de outras técnicas. No entanto, em geral, a distância característica definida pela difusão das moléculas durante a relaxação magnética não é equivalente ao tamanho de poros determinado por outras técnicas experimentais, tal como Lâmina Delgada e Intrusão de Mercúrio. Enquanto a técnica de Lâmina Delgada oferece informações essencialmente bidimensionais, a de Intrusão de Mercúrio mensura o tamanho das constrições entre os poros. Sob o ponto de vista da RMN, a descrição teórica da dinâmica molecular em meios confinados, está restrita a algumas condições específicas de contorno. Para condições mais complexas, em geral, são aplicados métodos físico-computacionais. Neste contexto, este trabalho, a partir de um modelo recentemente proposto por nosso grupo de pesquisa, traz uma nova modelagem que correlaciona os parâmetros computacionais de simulação com os parâmetros físicos de relaxação magnética de fluidos livres e confinados. Desta forma, propõe-se obter a relaxatividade a partir de uma correlação entre os dados de RMN simulados e experimentais, onde, em ambos os casos, o poro será definido pela dinâmica das moléculas e os efeitos de relaxação magnética. Para que os dados possam ser comparados, é necessário que as condições de contorno sejam equivalentes e, portanto, propõe-se a utilização da Rocha Digital obtida por Microtomografia Computadorizada de Raios-X. Assim sendo, espera-se que a Rocha Digital preserve a DTP e conectividade do meio poroso, respeitando a resolução das imagens obtidas. Adicionalmente, uma vez que o modelo considera um fator referente a orientação das partículas, a implementação de técnicas baseadas na aplicação de gradiente de campo magnético se torna direta. Assim, é possível reproduzir dados resultantes das técnicas de RMN, tanto em condições de perfilagem, quanto de laboratório, capazes de medir a difusão das moléculas em meios confinados. Por fim, conclui-se que o modelo físico-computacional proposto é capaz de reproduzir, a partir das Rochas Digitais, os parâmetros de RMN de interesse da indústria do petróleo. Destacando, os tempos de relaxação longitudinal T1 e transversal T2, bem como, o coeficiente de difusão D e as correlações T1xT2, DxT2 e T2xT2.