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  • _____________________________________

    1 Aluno de Graduao do curso de Engenharia de Petrleo da PUC-Rio. 2 Eng. Mecnica, DSc., Professora Assistente do Departamento de Engenharia Mecnica da PUC-Rio.

    DEM Departamento de Engenharia Mecnica

    ESCOAMENTO DE POLMEROS EM MEIOS POROSOS

    Marcel de Castro Venrio1

    Monica Feij Naccache2

  • Departamento de Engenharia Mecnica

    2

    Sumrio 1. Introduo....................................................................................................................... 3

    1.1 Motivao ................................................................................................................. 3 1.2 Polmero BrightWater.............................................................................................. 3

    2. Objetivos......................................................................................................................... 4 2.1 Bottle test .................................................................................................................. 4 2.2 Slim-tube Sandpacks ................................................................................................. 4 2.3 BrightWater Field Core Flood Testing Procedure ...................................................... 4

    3. Procedimento experimental ............................................................................................. 5 3.1 Bottle test .................................................................................................................. 5 3.2 Slim-tube Sandpacks ................................................................................................. 5 3.3 BrightWater Field Core Flood Testing Procedure ...................................................... 6

    4. Comentrios finais .......................................................................................................... 7 Agradecimentos ..................................................................................................................... 7 Referncias ............................................................................................................................ 7

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    1. Introduo

    1.1 Motivao Mtodos convencionais de recuperao consistem na injeo de gua ou gs para extrair

    o petrleo das rochas porosas [1]. As baixas taxas de recuperao nesse processo so atribudas, principalmente, a alta viscosidade do petrleo e a elevadas tenses interfaciais entre o fluido injetado e o leo.

    Fluidos injetados tendem a percorrer as regies mais permeveis, deixando quantidades substanciais de leo nas formaes rochosas [2, 3]. Conseqentemente, pode-se observar a formao de viscous fingering [4], como pode ser visto na Figura 1. Como resultado tem-se a produo excessiva de gua e baixa eficincia na recuperao do leo, tornando s vezes, invivel a explorao da jazida pelo poo afetado.

    Figura 1: Viscous fingering

    Uma alternativa consiste em adicionar polmeros gua de injeo para transform-la

    em um fluido que se desloca dentro do meio poroso com a mesma mobilidade que o leo. Devido a essa semelhana, o fluido injetado em vez de escolher caminhos preferenciais e se dirigir rapidamente para os poos de produo, se difunde mais no meio poroso, aumentando a eficincia de varrido.

    1.2 Polmero BrightWater Recentemente, um novo polmero, chamado BrightWater, foi desenvolvido a fim de

    maximizar a produo de petrleo. Este polmero, que possui uma cadeia longa formada por partculas da ordem de sub-micros, sensvel temperatura. A Figura 2Error! Reference source not found. apresenta duas fotos das partculas: antes e aps a ativao trmica. Pode-se observar, que aps a ativao, as partculas expandiram aproximadamente dez vezes em relao s dimenses iniciais.

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    Figura 2: Partculas antes e aps a ativao, respectivamente. As partculas de BrightWater so injetadas com gua, relativamente fria, no poo.

    Inicialmente, a viscosidade da disperso prxima da gua. Entretanto, medida que as partculas percorrem os caminhos preferenciais, elas encontram as rochas quentes do reservatrio e sua viscosidade aumenta. Logo, uma determinada temperatura e tempo, as partculas se expandem irreversivelmente e bloqueiam os poros, evitando o escoamento por caminhos indesejveis.

    Assim, h um aumento no processo de recuperao de petrleo. Neste projeto o comportamento deste polmero no escoamento em meios porosos ser investigado, a fim de avaliar o seu desempenho.

    2. Objetivos O principal objetivo deste projeto analisar experimentalmente os efeitos do polmero

    BrightWater em condies reais do reservatrio de petrleo. Um aparato experimental foi construdo para que trs diferentes testes possam ser feitos. Os testes so descritos a seguir.

    2.1 Bottle test A medida que as partculas de sementes se expandem, o volume ocupado por elas

    aumenta. Conseqentemente, a frao do volume das fases contnuas diminui. Essa diminuio no volume livre refletida no aumento da viscosidade da disperso.

    Este teste visa ilustrar a ativao das micropartculas polimricas por calor atravs de testes reolgicos. Ou seja, devemos monitorar as variaes de viscosidade ao longo do tempo, de uma disperso com BrightWater.

    2.2 Slim-tube Sandpacks Estes testes iro determinar o tempo entre a injeo de gua com o polmero

    BrightWater e a ativao desse para que haja um bloqueio dos caminhos preferenciais no reservatrio. Medidas referentes fora do bloco de gua devido adio do polmero sero obtidas como funo do tempo aps a injeo.

    2.3 BrightWater Field Core Flood Testing Procedure O principal objetivo desse teste verificar se o polmero BrightWater cria resistncia

    significante ao fluxo de gua em um meio poroso, quando ativado dentro deste. A bancada experimental deve simular as condies de mineralogia e permeabilidade de um reservatrio. Assim, ser determinada a permeabilidade do meio poroso com e sem o POLMERO.

    Escala: 500500500500 nm Escala: 50505050 00000000nm

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    3. Procedimento experimental

    3.1 Bottle test Coloca-se 20 garrafas lacradas, contendo uma disperso do polmero BrightWater, em

    uma estufa uma determinada temperatura. Aps perodos de tempo pr-determinados, uma garrafa removida e esfriada a temperatura ambiente. A seguir, feita uma caracterizao reolgica do polmero utilizando os remetros rotacionais disponveis no Laboratrio de Caracterizao Reolgica da PUC-Rio. Ser investigada a variao de viscosidade com o tempo. A Figura 3 explicita a bancada experimental.

    3.2 Slim-tube Sandpacks Sandpack consiste em tubos de ao inoxidvel com = preenchidos com uma

    mistura de areia embalada firmemente, como pode ser visto na Figura 4. A areia comprimida, de modo que previna qualquer tipo de movimento ou formao de canais. O sandpack fornece a permeabilidade desejada, de modo que simule a formao de um reservatrio.

    Figura 4: Slim-tube Sandpacks Nesse teste, o fluido bombeado atravs de um sandpack temperatura de reservatrio,

    e so feitas medidas de queda de presso e perda de carga em funo do tempo. O objetivo determinar a capacidade do polmero de bloquear a passagem de gua, assim medidas peridicas de permeabilidade sero feitas em cada seco do tubo.

    Com o sandpack a uma determinada temperatura de injeo, suficiente soluo de

    BrightWater deve ser injetada para preencher os primeiros 26 ft do Sandpack (PV de 3ml/ft, ento requer 78ml de soluo). A taxa de injeo ser fornecida, entretanto ser bastante baixa, tipicamente apontando a uma taxa de injeo frontal de 16ft/dia (2ml/hora). Assim, o fluido percorreu 7ft ao longo do tubo, com 21ml de SSW. Ento, a soluo BrightWater encontra-se entre 7ft e 33ft ao longo do tubo, e assim, a permeabilidade de cada uma das quatro sees deve ser medida. O tubo deve ser fechado por um dia a uma temperatura determinada, a qual semelhante a que o BrightWater se encontraria em reservatrio. A permeabilidade de cada seo deve ser medida novamente pela injeo de 6ml de SSW, medindo a presso em cada ponto. Isso faz com que a soluo BrightWater seja deslocada por mais 2ft ao longo do tubo. SSW deve ser injetado pelo outro lado do tubo fazendo com que a soluo BrightWater volte ao ponto inicial. O Sand Pack fechado novamente. A permeabilidade deve ser checada dessa forma, periodicamente, at a ativao do polmero e a

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    queda do valor de permeabilidade ser observada. O desenvolvimento da capacidade de bloqueio do BrightWater deve ser checado at que esse bloqueio alcance o nvel desejado e assim o procedimento estar completo.

    Para cada medida, o fator de resistncia calculado como uma permeabilidade inicial dividido por uma permeabilidade aps o tratamento. Assim, um fator de resistncia 20 significa que a permeabilidade inicial diminuiu de 1300mD a 65mD. Se o bloqueio foi eficaz ao longo do reservatrio, o escoamento da gua seria ento reduzido para 5% em relao ao momento antes do tratamento (a um gradiente de presso fixo). Entretanto, esse fator de resistncia se aplica apenas a uma pequena frao de distancia do reservatrio, caso fossemos imaginar o reservatrio como um todo, deveramos multiplica-lo por 100. Quando o fator de resistncia do Sandpack ficar maior do que 20, a queda de presso durante a medida pode ficar incrivelmente alta. Assim necessrio usar baixas taxas de escoamento de SSW, levando a quedas de presso mais baixas quando estiver medindo a permeabilidade.

    3.3 BrightWater Field Core Flood Testing Procedure Para esse teste, o primeiro passo consiste em bombear gua do mar atravs do meio

    poroso sob a temperatura de um reservatri

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