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PET 0402 Métodos de Recuperação Suplementar Prof. Dr. Marcos Allyson Felipe Rodrigues Introdução à Recuperação Suplementar de Petróleo

Recuperação suplementar

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Page 1: Recuperação suplementar

PET 0402 – Métodos de Recuperação

Suplementar

Prof. Dr. Marcos Allyson Felipe Rodrigues

Introdução à Recuperação Suplementar de Petróleo

Page 2: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar - Introdução

As acumulações de petróleo possuem, na sua descoberta, uma certa

quantidade de energia, denominada energia primária;

Durante a produção há uma dissipação da energia;

Para minorar os efeitos da dissipação da energia primária, são praticadas

duas linhas de ação:

- Suplementar com energia secundária;

- Reduzir as resistências viscosas e/ou capilares por meios de

métodos especiais;

A quantidade de óleo retirada de um reservatório unicamente devido a suas

energias naturais é chamada recuperação primária;

Recuperação secundária é a quantidade adicional de óleo obtida por

suplementação da energia primária com energia secundária;

Page 3: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar – Introdução

Os métodos de recuperação foram desenvolvidos para se obter uma

produção maior de petróleo, além de acelerar a produção;

As primeiras experiências buscavam fornecer pressão ao reservatório por

meio da injeção de fluidos. Entretanto, nem sempre o aspecto mais crítico era a

baixa pressão e, com isso, surgiram diversos processos que se conhecem

atualmente.

Page 4: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar –

Definições gerais

Recuperação Primária (Primary Recovery)

Recuperação de óleo por mecanismos naturais: gás em solução,

influxo de água, capa de gás, segregação gravitacional.

. Recuperação Secundária (Secondary Recovery)

Injeção de um fluido, água ou gás, cuja funções primárias são manter

a pressão do reservatório e deslocar o óleo em direção aos poços produtores.

Recuperação Terciária (Tertiary Recovery)

Diversos processos ou injeção de fluidos outros que não água e gás

com o objetivo de recuperar óleo adicional.

Page 5: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar –

Definições gerais

EOR (Enhanced Oil Recovery) ~ Métodos Especiais de

Recuperação ~ Recuperação Terciária

São termos usados indistintamente. EOR foi o termo foi usado pelo

SPE nas décadas de 60 a 80, compreendendo tratamentos feitos em escala de

reservatório.

. IOR (Improved Oil Recovery) ~ Recuperação Avançada de

Petróleo.

Este termo passou a ser usado na década de 90 pelo SPE,

para “revitalizar” a atividade, desgastada devido ao baixo preço do

petróleo que a inviabilizava e a alguns fracassos técnicos, causados

muitas vezes por “early breakthrough”.

Compreende: EOR + injeção de água + injeção de gás

Page 6: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar – O que se

ganha com o IOR?

Page 7: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

CONVENCIONAL

– Injeção de Água

– Injeção de Gás

ESPECIAL

– Térmicos

– Miscíveis

– Químicos

Page 8: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 9: Recuperação suplementar

Esquemas de injeção

Esquemas de injeção:

Injeção periférica

Injeção na base,

Injeção no topo e

Injeção em malhas.

Para reservatórios planos, horizontais e de pouca espessura, pelo fato de

não existirem pontos preferenciais para injeção de fluidos, os poços de

injeção e produção são distribuídos de maneira homogênea em todo o

reservatório.

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 10: Recuperação suplementar

Esquemas de injeção - Injeção periférica

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 11: Recuperação suplementar

Esquemas de injeção - Injeção no topo

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 12: Recuperação suplementar

Esquemas de injeção - Injeção na base

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 13: Recuperação suplementar

Esquemas de injeção - Injeção em malhas

Malha five-spot

Métodos de Recuperação Suplementar

Malha nine-spot invertido

Page 14: Recuperação suplementar

Mobilidade e Razão de mobilidade

Para o deslocamento imiscível de um fluido por outro

costuma-se definir as mobilidades dos fluidos e a razão de

mobilidades.

A mobilidade é definida como: i

ii

k

Razão de mobilidade: o

DM

Se o fluido deslocante é a água:

o

wM

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 15: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

Eficiência de varrido horizontal

Em qualquer projeto, independentemente do esquema escolhido, existe

uma área total definida que está sujeita à influência da injeção. Por ex., em

um esquema five-spot essa área total é a área da malha base, ou seja, um

quadrado.

Eficiência de varrido horizontal é a relação entre a área invadida pelo

fluido injetado e a área total do meio poroso:

tinvA A/AE

Page 16: Recuperação suplementar

Eficiência Areal de Varrido

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 17: Recuperação suplementar

Eficiência de

Varrido Areal (ES)

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 18: Recuperação suplementar

Eficiência de Varrido Vertical (EVV)

ltransversaseçãodatotalverticalárea

águapelainvadidaverticaláreaEvv

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 19: Recuperação suplementar

Eficiência Volumétrica (EV)

Métodos de Recuperação Suplementar

malhadatotalvolume

águapelainvadidovolumeEv

Page 20: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

É a fração do óleo móvel na zona varrida que foi deslocado.

É função dos volumes injetados, da viscosidade dos fluidos e da

permeabilidade relativa.

ED varia entre zero no início da injeção e um, valor que seria

obtido após um número muito grande (infinito) de volumes porosos

injetados.

p

fpiD

SorSoi

SoSoi)V(E

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 21: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

Deslocamento Linear Tipo Pistão

Sw

0 1

1

x

Swc

1-Sor

t1 t2 t3

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 22: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

Deslocamento Linear Tipo Pistão

Sw

0 1

1

x

Swc

1-Sor

t1 t2 t3

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 23: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

Deslocamento Linear Tipo Pistão

Sw

0 1

1

x

Swc

1-Sor

t1 t2 t3

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 24: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

Deslocamento Linear Tipo Pistão

Sw

0 1

1

x

Swc

1-Sor

t1 t2 t3

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 25: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

Deslocamento Linear Tipo Buckley-Leverett

Sw

0 1

1

x

Swc

1-Sor

t1 t2 t3

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 26: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

Deslocamento Linear Tipo Buckley-Leverett

Sw

0 1

1

x

Swc

1-Sor

t1 t2 t3

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 27: Recuperação suplementar

Eficiência de Deslocamento (ED)

Deslocamento Linear Tipo Buckley-Leverett

Sw

0 1

1

x

Swc

1-Sor

t1 t2 t3

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 28: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 29: Recuperação suplementar

Recuperação Suplementar Convencional

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 30: Recuperação suplementar

Métodos convencionais de recuperação avançada -Injeção de gás

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 31: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais de recuperação avançada -Injeção de água

Page 32: Recuperação suplementar

•Injeção de Gás Carbônico (CO2),

•Nitrogênio (N2),

•Gás Úmido (LGN)

•Mecanismo: O fluido injetado é miscível com o óleo, que

encontra-se em estado residual, retido por forças capilares. A

saturação do novo fluido (óleo + fluido injetado) é maior e o

fluido pode escoar.

O CO2, mesmo quando injetado acima da pressão mínima de

miscibilidade (CO2 miscível) causa um inchamento de até 20%

no óleo e reduz sua viscosidade

•Indicação: Reservatórios de óleo leve

•Obstáculos à utilização: custos; disponibilidade de fluidos para

injetar

Métodos especiais –Métodos Miscíveis

Métodos de Recuperação Suplementar

Page 33: Recuperação suplementar

Distribuição das reservas mundiais de petróleo

(Alboudwarej, 2007)

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Page 34: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Page 35: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Óleos pesados no RN

Page 36: Recuperação suplementar

Injeção de Vapor Cíclico ou Contínuo

•Indicação: Reservatórios de óleo viscoso; reservatórios rasos

•Mecanismo: redução da viscosidade por fornecimento de calor ao reservatório

•Obstáculos à utilização: segregação gravitacional em injeção contínua; perda de calor em ambientes offshore ou em reservatórios profundos; logística em ambientes offshore

Combustão in situ

•Indicação: Reservatórios de óleo viscoso

•Mecanismo: redução da viscosidade; gases de combustão e fração leve do óleo vaporizada vão à frente deslocando o óleo

•Obstáculos à utilização: controle da combustão; segurança

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Page 37: Recuperação suplementar

Injeção cíclica de vapor

Cold Oil

Steam

Steam Injection

Shut-In

Hot

Zone

Cold Conduction

Heating

Partially

condensed

steam

Soak Production

Low oil recovery, high oil-steam ratio

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Page 38: Recuperação suplementar

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Injeção Cíclica de vapor

Page 39: Recuperação suplementar

Injeção Contínua de vapor

Water

Oil

Steam

residual oil

Steam Zone Condensate

Zone Oil B ank

Flow

1000’s of field tests; successful for heavy or light

oils; small well spacings, long steam injection

periods, can be expensive, but profitable.

High oil recovery, low oil-steam ratio

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Page 40: Recuperação suplementar

Combustão in situ

Water

Oil

Ste

am

Zo

ne

Oil Bank

Flow

Com

bu

stio

n

Zo

ne

Hot Sand

Air

Gas

Oil consumed

as fuel

>200 field tests; rarely economic; complex,

difficult to control; dominated by gas flow; many

mechanical problems; may have a special place.

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Térmicos

Page 41: Recuperação suplementar

Polímero

•Mecanismo: correção da mobilidade

•Obstáculos à utilização: custo; sensibilidade do polímero a água salgada da formação e à temperatura; água de mistura salgada e problemas de logística em ambientes offshore

Tensoativos, Cáusticos (solução ASP)

•Mecanismo: diminuição da tensão interfacial água-óleo com conseqüente diminuição das forças de retenção capilar; eventualmente, inversão da molhabilidade de reservatórios “oil-wet”

•Obstáculos à utilização: custos

Métodos de Recuperação Suplementar

Métodos especiais –Métodos Químicos

Page 42: Recuperação suplementar

Como implantar um projeto de IOR?

•Fase 1: Screening

•Que método é o mais adequado para um dado reservatório?

•Fase 2: Simulação Física

•Testes de laboratório são conduzidos para verificar se, em escala de laboratório, o método funciona, e para determinar parâmetros físicos do sistema rocha/fluidos injetados ou do comportamento da rocha frente ao processo utilizado

•Fase 3: Simulação Matemática •Simulação matemática em escala do piloto de campo. A caracterização do reservatório tem um papel crucial

•Fase 4: Estudo de Viabilidade Econômica •O “prêmio” (ΔSo) compensa o investimento e as despesas de custeio?

•Fase 5: Piloto de Campo •Fase 6: Expansão para Escala de Campo

•Havendo sucesso técnico (ΔSo) e econômico ($$$) repetem-se os passos 3 e 4 e passa-se para a escala de campo

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