reservatorios_de_petroleo( fluido de reservatório)

8/6/2019 reservatorios_de_petroleo( fluido de reservatrio)

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Fluidos de Reservatrios

Esquematicamente, os fluidos de reservatrios so trs: leo, gua e gs.

A interao entre os fluidos estudada em uma clula PVT, equipamento de laboratrioonde se pode misturar ou separar os fluidos em diferentes condies de presso, volume etemperatura.

01. leo

O leo uma mistura de hidrocarbonetos lquidos que costuma carregar impurezascomo enxofre e metais pesados, poluentes e desvalorizadores do leo porque exigemrefinarias e mtodos sofisticados para depur-los.

De um modo geral, os leos classificam-se em parafnicos e asfaltnicos, mistos earomticos segundo o resduo que apresentam aps a destilao.

Os hidrocarbonetos parafnicos produzem subprodutos com as seguintespropriedades:

Gasolina de baixo ndice de octanagem; Querosene de alta qualidade; leo diesel com boas caractersticas de combusto; leos lubrificantes de alto ndice de viscosidade, elevada estabilidade qumica e alto

ponto de fluidez; Resduos de refinao com elevada percentagem de parafina; Possuem cadeias retilneas.O petrleo do tipo naftnico produz subprodutos com as seguintes propriedades

principais:

Gasolina de alto ndice de octonagem; leos lubrificantes de baixo resduo de carbono. Resduos asflticos na refinao. Possuem cadeias em forma de anel.O leo dito misto quando possui misturas de hidrocarbonetos parafnicos e naftnicos,

com propriedades intermedirias, de acordo com maior ou menor percentagem dehidrocarbonetos parafnicos e naftnicos.

Os hidrocarbonetos aromticos costumam ser um tipo de petrleo raro e produzsolventes de excelente qualidade e gasolina de alto ndice de octonagem. No se utiliza estetipo de petrleo para a fabricao de lubrificantes.

Curso Prtico & ObjetivoDireitos Autorais Reservados


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Aps a seleo do tipo desejvel de leo cru, os mesmos so refinados atravs deprocessos que permitem a obteno de leos bsicos de alta qualidade, livres de impurezase componentes indesejveis.

Chegando s refinarias, o petrleo cru analisado para conhecer-se suas caractersticase definir-se os processos a que ser submetido para obter-se determinados subprodutos.

Evidentemente, as refinarias, conhecendo suas limitaes, j adquirem petrleos dentrode determinadas especificaes. A separao das fraes baseada no ponto de ebuliodos hidrocarbonetos.

Os principais produtos provenientes da refinao so:

gs combustvel GLP gasolina nafta querosene leo diesel leos lubrificantes leos combustveis matria-prima para fabricar asfalto e parafina.Um outro critrio de classificao dos leos a densidade (SG ou specific gravity -

gravidade especfica de um lquido em relao gua). Assim, a densidade de referncia

a da gua, vale 1. Os leos teriam ento SG variando de 0.76 a 1.0, uma faixa de valoresbastante incmoda. Por convenincia, criou-se uma outra medida de densidade chamada degrau API (oAPI), assim definida:

Com essa nova unidade, aquela faixa de variao da densidade foi ampliada, passandopara: 55 at 10, por exmplo. Esta escala foi definida pelo Instituto Americano de Petrleo evaria inversamente densidade, isto , quanto maior a densidade, menor o grau API.

Segundo a ANP - Agncia Nacional do Petrleo, hidrocarbonetos com grau API maiorque 30 so considerados leves; entre 22o e 30o API so mdios, abaixo de 22o API sopesados.

Quanto maior o grau API, maior o valor de mercado.

Quanto mais pesado, mais viscoso o leo. A viscosidade pode variar de 0.5 centipoise(metade da viscosidade da gua) nos condensados, a mais de 100.000 centipoise, nos muitopesados. leos aquecidos reduzem drasticamente sua viscosidade. Por essa razo que seusa injeo de vapor nos reservatrios de leos pesados.



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O leo a parte dos hidrocarbonetos que permanece no estado lquido quando a mistura levada para a superfcie.

02. Gs

O gs produzido o resultante da composio de trs partes. Uma parte provenientedos hidrocarbonetos que, nas condies de temperatura e presso do reservatrio, j seencontram no estado gasoso e tem nome de gs livre. A segunda parte o gs que sai desoluo do leo, isto , os hidrocarbonetos que se encontram dissolvidos no leo nascondies do reservatrio e se vaporizam quando a mistura levada para a superfcie. Aterceira parte o gs que se encontra dissolvido na gua.

O gs natural contm essencialmente hidrocarbonetos gasosos.

Geralmente, 80% do volume metano (utilizado na indstria de fertilizantesnitrogenados), 10% eteno (utilizado na petroqumica) e o restante propano e butano,usados como gs de cozinha, e outros gases mais pesados que, depois de condensados, soincorporados ao leo para reprocessamento.

O gs natural inodoro. Por esse motivo acrescenta-se ao gs de cozinha algumcomposto de enxofre para alertar sobre vazamentos.

Os gases tambm podem ser classificados pela densidade. Se fosse comparado com agua, que tem peso especfico de 1000 kg/m3, o gs metano teria apenas 0,716 kg/m3,caindo em uma faixa muito incmoda de valores. Por isso, toma-se como referncia a

densidade do ar, que vale 1.

O gs tem ainda a capacidade de entrar em soluo no leo e na gua, alterando suaspropriedades fsicas (densidade e viscosidade). O volume incorporado depende dacomposio, temperatura e presso do gs e da composio do leo. Em condies dereservatrio, o gs pode reduzir a viscosidade do leo metade. Portanto, quando serestringe a produo de gs nos reservatrios de leo, alm de se conservar a energia, aindase mantm o leo em boas condies de fluxo.

O preo do gs depende da energia liberada na hora da queima (poder calorfico). Gasesque no queimam (nitrognio, CO2) ou os venenosos e poluentes (H2S e SO2),

desvalorizam o gs natural.

03. gua

Alm dos hidrocarbonetos, bastante comum a produo de gua em reservatrios. Aquantidade de gua produzida (expressa pela sua saturao) vai depender das condies emque ela se apresenta no meio poroso.

Existe uma saturao mnima de gua a partir da qual ela se torna mvel. Essa saturaodepende da rocha e dos fluidos nela contidos.



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A gua produzida tambm pode ter origem em acumulaes de gua (aqferos) oupode ser devida gua injetada em poos que visam aumentar a recuperao de leo.

A gua produzida junto com o leo e o gs geralmente salgada, mas pode ser to docea ponto de ser utilizada em irrigao. Quando a gua salgada, no tem valor comercial.

Os sais presentes so cloretos (de sdio, clcio e magnsio) e sulfatos (de brio).

A densidade da gua pura vale 1. Quando tem sais dissolvidos pode subir at 1,3.

A presso de um reservatrio geralmente igual de uma coluna de gua que vai doreservatrio at a superfcie. Essa presso hidrosttica chamada de presso normal.

04. RGO, RAO e BSW

So indicadores das caractersticas da vida produtiva de um reservatrio.

Os projetos de recuperao secundria que injetam gua, cedo ou tarde produziroquantidades crescentes de gua. No incio, com pequena produo de gua, mede-se ochamado BSW (basic sediments and water) que a frao de gua produzida, comparadacom a produo total.

Quando essa frao chega aos 90% de gua, a unidade BSW perde preciso. Passa-se ausar a chamada RAO (razo gua-leo), que a produo de leo dividida pela produode gua.

A razo limite dependente de critrios econmicos. Geralmente de 20 a 25, masquando o leo est muito caro, at 40 volumes de gua por volume de leo aceitvel.

A razo gs-leo (RGO) a relao entre a vazo de gs e a vazo de leo, medidas nascondies de superfcie. Uma razo gs-leo elevada poderia ser o indicador de numerososcomponentes mais volteis na mistura lquida do reservatrio.



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Fluidos de Reservatrios

Esquematicamente, os fluidos de reservatrios so trs: leo, gua e gs.

A interao entre os fluidos estudada em uma clula PVT, equipamento de laboratrioonde se pode misturar ou separar os fluidos em diferentes condies de presso, volume etemperatura.

01. leo

O leo uma mistura de hidrocarbonetos lquidos que costuma carregar impurezascomo enxofre e metais pesados, poluentes e desvalorizadores do leo porque exigemrefinarias e mtodos sofisticados para depur-los.

De um modo geral, os leos classificam-se em parafnicos e asfaltnicos, mistos earomticos segundo o resduo que apresentam aps a destilao.

Os hidrocarbonetos parafnicos produzem subprodutos com as seguintespropriedades:

Gasolina de baixo ndice de octanagem; Querosene de alta qualidade; leo diesel com boas caractersticas de combusto; leos lubrificantes de alto ndice de viscosidade, elevada estabilidade qumica e alto

ponto de fluidez; Resduos de refinao com elevada percentagem de parafina; Possuem cadeias retilneas.O petrleo do tipo naftnico produz subprodutos com as seguintes propriedades

principais:

Gasolina de alto ndice de octonagem; leos lubrificantes de baixo resduo de carbono. Resduos asflticos na refinao. Possuem cadeias em forma de anel.O leo dito misto quando possui misturas de hidrocarbonetos parafnicos e naftnicos,

com propriedades intermedirias, de acordo com maior ou menor percentagem dehidrocarbonetos parafnicos e naftnicos.

Os hidrocarbonetos aromticos costumam ser um tipo de petrleo raro e produzsolventes de excelente qualidade e gasolina de alto ndice de octonagem. No se utiliza estetipo de petrleo para a fabricao de lubrificantes.



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Aps a seleo do tipo desejvel de leo cru, os mesmos so refinados atravs deprocessos que permitem a obteno de leos bsicos de alta qualidade, livres de impurezase componentes indesejveis.

Chegando s refinarias, o petrleo cru analisado para conhecer-se suas caractersticase definir-se os processos a que ser submetido para obter-se determinados subprodutos.

Evidentemente, as refinarias, conhecendo suas limitaes, j adquirem petrleos dentrode determinadas especificaes. A separao das fraes baseada no ponto de ebuliodos hidrocarbonetos.

Os principais produtos provenientes da refinao so:

gs combustvel GLP gasolina nafta querosene leo diesel leos lubrificantes leos combustveis matria-prima para fabricar asfalto e parafina.Um outro critrio de classificao dos leos a densidade (SG ou specific gravity -

gravidade especfica de um lquido em relao gua). Assim, a densidade de referncia

a da gua, vale 1. Os leos teriam ento SG variando de 0.76 a 1.0, uma faixa de valoresbastante incmoda. Por convenincia, criou-se uma outra medida de densidade chamada degrau API (oAPI), assim definida:

Com essa nova unidade, aquela faixa de variao da densidade foi ampliada, passandopara: 55 at 10, por exmplo. Esta escala foi definida pelo Instituto Americano de Petrleo evaria inversamente densidade, isto , quanto maior a densidade, menor o grau API.

Segundo a ANP - Agncia Nacional do Petrleo, hidrocarbonetos com grau API maiorque 30 so considerados leves; entre 22o e 30o API so mdios, abaixo de 22o API sopesados.

Quanto maior o grau API, maior o valor de mercado.

Quanto mais pesado, mais viscoso o leo. A viscosidade pode variar de 0.5 centipoise(metade da viscosidade da gua) nos condensados, a mais de 100.000 centipoise, nos muitopesados. leos aquecidos reduzem drasticamente sua viscosidade. Por essa razo que seusa injeo de vapor nos reservatrios de leos pesados.



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O leo a parte dos hidrocarbonetos que permanece no estado lquido quando a mistura levada para a superfcie.

02. Gs

O gs produzido o resultante da composio de trs partes. Uma parte provenientedos hidrocarbonetos que, nas condies de temperatura e presso do reservatrio, j seencontram no estado gasoso e tem nome de gs livre. A segunda parte o gs que sai desoluo do leo, isto , os hidrocarbonetos que se encontram dissolvidos no leo nascondies do reservatrio e se vaporizam quando a mistura levada para a superfcie. Aterceira parte o gs que se encontra dissolvido na gua.

O gs natural contm essencialmente hidrocarbonetos gasosos.

Geralmente, 80% do volume metano (utilizado na indstria de fertilizantesnitrogenados), 10% eteno (utilizado na petroqumica) e o restante propano e butano,usados como gs de cozinha, e outros gases mais pesados que, depois de condensados, soincorporados ao leo para reprocessamento.

O gs natural inodoro. Por esse motivo acrescenta-se ao gs de cozinha algumcomposto de enxofre para alertar sobre vazamentos.

Os gases tambm podem ser classificados pela densidade. Se fosse comparado com agua, que tem peso especfico de 1000 kg/m3, o gs metano teria apenas 0,716 kg/m3,caindo em uma faixa muito incmoda de valores. Por isso, toma-se como referncia a

densidade do ar, que vale 1.

O gs tem ainda a capacidade de entrar em soluo no leo e na gua, alterando suaspropriedades fsicas (densidade e viscosidade). O volume incorporado depende dacomposio, temperatura e presso do gs e da composio do leo. Em condies dereservatrio, o gs pode reduzir a viscosidade do leo metade. Portanto, quando serestringe a produo de gs nos reservatrios de leo, alm de se conservar a energia, aindase mantm o leo em boas condies de fluxo.

O preo do gs depende da energia liberada na hora da queima (poder calorfico). Gasesque no queimam (nitrognio, CO2) ou os venenosos e poluentes (H2S e SO2),

desvalorizam o gs natural.

03. gua

Alm dos hidrocarbonetos, bastante comum a produo de gua em reservatrios. Aquantidade de gua produzida (expressa pela sua saturao) vai depender das condies emque ela se apresenta no meio poroso.

Existe uma saturao mnima de gua a partir da qual ela se torna mvel. Essa saturaodepende da rocha e dos fluidos nela contidos.



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A gua produzida tambm pode ter origem em acumulaes de gua (aqferos) oupode ser devida gua injetada em poos que visam aumentar a recuperao de leo.

A gua produzida junto com o leo e o gs geralmente salgada, mas pode ser to docea ponto de ser utilizada em irrigao. Quando a gua salgada, no tem valor comercial.

Os sais presentes so cloretos (de sdio, clcio e magnsio) e sulfatos (de brio).

A densidade da gua pura vale 1. Quando tem sais dissolvidos pode subir at 1,3.

A presso de um reservatrio geralmente igual de uma coluna de gua que vai doreservatrio at a superfcie. Essa presso hidrosttica chamada de presso normal.

04. RGO, RAO e BSW

So indicadores das caractersticas da vida produtiva de um reservatrio.

Os projetos de recuperao secundria que injetam gua, cedo ou tarde produziroquantidades crescentes de gua. No incio, com pequena produo de gua, mede-se ochamado BSW (basic sediments and water) que a frao de gua produzida, comparadacom a produo total.

Quando essa frao chega aos 90% de gua, a unidade BSW perde preciso. Passa-se ausar a chamada RAO (razo gua-leo), que a produo de leo dividida pela produode gua.

A razo limite dependente de critrios econmicos. Geralmente de 20 a 25, masquando o leo est muito caro, at 40 volumes de gua por volume de leo aceitvel.

A razo gs-leo (RGO) a relao entre a vazo de gs e a vazo de leo, medidas nascondies de superfcie. Uma razo gs-leo elevada poderia ser o indicador de numerososcomponentes mais volteis na mistura lquida do reservatrio.



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02.2. Compressibilidade

A porosidade das rochas sedimentares funo do grau de compactao das mesmas, e

as foras de compactao so funes da mxima profundidade em que a rocha j seencontrou. A compressibilidade influi nas seguintes compressibilidades:

a) Compressibilidade da rocha matriz

b) Compressibilidade dos poros

c) Compressibilidade total da rocha

02.3. Saturao dos Fludos do Reservatrio (Sf)

Saturao de um determinado fluido em um meio poroso, como sendo a frao ou a

porcentagem do volume de poros ocupado pelo fluido.

So = saturao do leoSw = saturao da guaSg = saturao do gs

(Fludos da Formao - leo, gua e gs)

Determinao:


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Mtodos de determinao da saturao dos fludos do reservatrio:

a) Mtodos Diretos

Ocorre atravs de amostragem.

b) Mtodos Indiretos

Ocorre atravs de perfis eltricos, presso capilar.

Os problemas na amostragem ocorrem na retirada do testemunho, trajeto entre opoo e o LAB e com o filtrado da lama de perfurao.

02.4. Permeabilidade Absoluta (K)

A permeabilidade de um meio poroso uma medida de sua capacidade de se deixar

atravessar por fluidos. Em outras palavras, a permeabilidade uma medida da

condutividade de fluidos em um material.

Abaixo um exemplo prtico para a determinao da permeabilidade:

(Lei de Darcy)


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02.5. Permeabilidade Efetiva

A capacidade de transmisso de um fluido que satura 100% de um meio poroso

definida como sendo a permeabilidade absoluta ou simplesmente a permeabilidade domeio. No caso em que dois ou mais fluidos saturam o meio poroso, a capacidade de

transmisso de um desses fluidos chama-se permeabilidade efetiva do meio poroso ao

fluido considerado.

02.6. Permeabilidade Relativa (Kro, Krw e Krg)

A permeabilidade relativa do leo (Kro), gua (Krw) ou gs (Krg) o quociente entre apermeabilidade efetiva e a permeabilidade absoluta (k) do meio em que encontra-se o

fludo.

(Acima grfico representativo da permeabilidade relativa)


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Imagine que o meio poroso esteja inicialmente 100% saturado com gua (fluido que

molha) e que o experimento consista em aumentar gradativamente a saturao de leo

(fluido que no molha). Temos as seguintes definies de acordo com as saturaes.

Quando o leo comea a fluir e sua saturao chamada de saturao crtica (Soc).

Quando a saturao de gua diminuir a um valor tal em que ela pra de fluir, sua

saturao chamada de saturao irredutvel de gua (Swi), e conseqentemente, suas

permeabilidades efetiva e relativa so nulas.

Imagine agora o processo inverso do descrito anteriormente. Inicialmente o meio est

100% saturado com leo, quando ento a permeabilidade relativa ao leo igual a 1 ou

100%, e a saturao de gua aumentada gradativamente.

A mxima saturao pendular a saturao irredutvel de gua (Swi);

Quando a saturao de leo vai decrescendo at atingir a chamada saturao de leo

residual (Sor) o leo deixar de fluir

03. Mecanismo de Produo do Reservatrio

Os mecanismos de produo do reservatrio so:

Mecanismo de gs em soluo;

Mecanismo de capa de gs;

Mecanismo de influxo de gua;Mecanismo combinado.

Para uma perfeita compreenso dos mecanismos de produo precisaremos saber alguns

termos usuais em reservatrio:

RGO (razo gs/leo) - quociente entre as vazes instantneas de gs e de leo,medidas em condies-padro;

RAO (razo gua/leo) - quociente entre as vazes instantneas de gua e de leo,medidas em condies-padro;

Corte de gua (cut) - frao ou porcentagem definida pelo quociente entre asvazes instantneas de gua e de lquidos (leo + gua), medidas em condies-padro.

Fator de recuperao - frao ou porcentagem do volume original de hidrocarbonetos(medido em condies-padro) recuperada durante a vida produtiva de um reservatrio

de petrleo.


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03.1. Mecanismos de Gs em Soluo

A produo de fluidos provoca reduo na presso, que por sua vez, alm de

proporcionar a vaporizao de mais componentes leves, acarreta a expanso dosfluidos.

Como o gs muito mais expansvel que o lquido, basicamente devido sua

expanso que vai acontecer o deslocamento do lquido para fora do meio poroso. Ento,

o mecanismo exatamente esse: a produo o resultado da expanso do gs que

inicialmente estava dissolvido e que vai saindo de soluo. Quanto mais a presso cai,

mais o gs se expande e mais lquido deslocado.

03.2. Mecanismo Capa de Gs

A zona de lquido colocada em produo, enquanto a zona de gs preservada, j que

a principal fonte de energia para a produo est no gs da capa. O mecanismo funciona

da seguinte maneira: a zona de leo colocada em produo, o que acarreta uma

reduo na sua presso devida retirada de fluido. Essa queda de presso se transmite

para a capa de gs, que se expande penetrando gradativamente na zona de leo. O gs

da capa vai ocupando espaos que anteriormente eram ocupados pelo leo.


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03.3. Mecanismo de Influxo de gua

O mecanismo se manifesta da seguinte maneira: a reduo da presso do reservatrio,causada pela produo de hidrocarbonetos, aps um certo tempo transmitida e se faz

sentir no aqfero, que responde a essa queda de presso atravs da expanso da gua

nele contida e da reduo de seu volume poroso H, portanto uma invaso da zona de

leo pelo volume de gua excedente. Essa invaso, que recebe o nome de influxo de

gua, vai, alm de manter a presso elevada na zona de leo, deslocar este fluido para

os poos de produo.


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03.4. Mecanismo Combinado

Trata-se da combinao dos trs meios anteriormente mencionados.

04. Fluxo em Meio Poroso

Dentre as diversas informaes a serem obtidas a respeito de uma acumulao d

petrleo aps a sua descoberta, a quantidade de hidrocarbonetos que se pode retirar

dessa jazida e o tempo em que essa produo se efetuar so, sem qualquer dvida, das

mais importantes.

O conhecimento das leis que regem o movimento dos fluidos nos meios porosos

fundamental para a obteno dessas informaes. O ramo da engenharia de

reservatrios que trata da maneira como os fluidos se movimentam em um meio poroso

recebe o nome de fluxo de fluidos em meios porosos.

Vazo no Poo:

ndice de Produtividade:

(Acima o esquema de um reservatrio)


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onde:

qw = vazo do reservatrio

re = raio externo do reservatrioPw = presso do reservatrioh = profundidade do reservatrio

Exemplo

Calcule a vazo (qw) de um reservatrio perfeitamente radial com estascaractersticas?

Permeabilidade efetiva ao leo = 0,1 DarcyEspessura do reservatrio = 200 cm

Razo re/rw = 2,718Viscosidade do leo = 3,0 cpFator volume formao = 1,2Presso externa = 22 atmPresso interna = 18 atm

Resoluo:

Equao da Difusividade Hidrulica

Equao que relaciona o comportamento da presso no interior do reservatrio co

tempo, que funo da porosidade da rocha, viscosidade do fluido, compressibilidade

total do sistema e da permeabilidade relativa ao fluido em considerao.

A equao da difusividade hidrulica, como utilizada na engenharia de reservatrios,

obtida a partir da associao de trs equaes bsicas: a equao da continuidade, que

uma equao de conservao de massa, a lei de Darcy, que uma equao de

transporte de massa, e uma equao de estado que tanto pode ser uma lei dos gases

como a equao da compressibilidade para o caso de lquidos.

Condies Simplificadoras em Meio Poroso

a) Meio poroso homogneo e isotrpico;

b) Fluxo estritamente horizontal e isotrmico;

c) Poo penetrando totalmente a formao;


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d) Permeabilidade constante;

e) Pequenos gradientes de presso;

f) Fluido e rocha c/compressibilidade pequena e constante;

g) Foras gravitacionais desprezveis;h) Fluidos e rochas no reagem entre si.


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