MTODOS ESPECIAIS DE RECUPERAO AVANADA DE

PETRLEO UTILIZANDO INJEO DE DIXIDO DE

CARBONO GASOSO E SEUS PROCESSOS DERIVADOS

Alexandre da Cunha Matte

Projeto de Graduao apresentado ao Curso

de Engenharia de Petrleo da Escola

Politcnica, Universidade Federal do Rio de

Janeiro, como parte dos requisitos

necessrios obteno do ttulo de

Engenheiro.

Orientador: Regis da Rocha Motta

RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

AGOSTO, 2011

ii

MTODOS ESPECIAIS DE RECUPERAO AVANADA DE PETRLEO

UTILIZANDO INJEO DE DIXIDO DE CARBONO GASOSO E SEUS

PROCESSOS DERIVADOS

Alexandre da Cunha Matte

PROJETO DE GRADUAO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO

CURSO DE ENGENHARIA DO PETRLEO DA ESCOLA POLITCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE

ENGENHEIRO DO PETRLEO.

Aprovado por:

__________________________________________

Prof. Regis da Rocha Motta

__________________________________________

Prof. Ilson Paranhos Pasqualino

__________________________________________

Eng. Joo Fabricio Machado de Castilho

RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL AGOSTO, 2010

iii

Dedicatria

Dedico este projeto de graduao primeiramente minha me Mariangela, que

para mim um exemplo de pessoa, por sua dedicao e luta incansvel no dia-a-dia,

inclusive para me dar sempre o melhor que puder. Dedico-o a ela por todo carinho ao

longo da minha vida. Espero poder ser motivo de orgulho para ela, assim como ela o

para mim;

minha av Barbara Dalva, que me criou, educou, ajudou e amparou sempre;

talvez seja uma das pessoas que mais acreditou em mim; dedico a ela este PG por toda

experincia que me transmitiu. Espero poder ser digno da confiana que ela em mim

depositou, assim como ela sempre foi digna de minha confiana;

minha irm Carolina, que em determinadas circunstncias, mostrou ter uma

fora de vontade descomunal, e que desde ento no me deixou mais duvida: tudo pode

se quiser. Dedico a ela este PG por tudo que ela ainda viver, e espero poder contar

sempre com ela, assim como ela poder sempre contar comigo;

E por fim a Lia, cujo sorriso minha energia. Creio que a gente se acerta por ser

um o equilbrio do outro. Dedico a ela este PG por me motivar e por sonhar comigo.

Espero ser sempre um sonho bom para ela, assim como ela o para mim.

Dedico este PG por fim ao meu av Pedro Paulo, de quem, mesmo com muito

esforo, no seria capaz de citar o tamanho da admirao que tenho por ele e muito

menos a falta que ele faz nossa famlia. Esteja ele onde estiver, seu exemplo sempre

me guiar.

iv

Agradecimentos

Agradeo primeiramente a Deus, por ter a chance de poder estar aqui

defendendo esse projeto, por ter sade e pela vida e oportunidades que ele me garante

todo dia.

Gostaria de agradecer tambm a minha famlia, que sempre me apoiou e guiou

pelo melhor caminho, por terem sempre zelado pela minha educao na base, no s na

parte escolar, mas nos costumes.

Tenho que agradecer tambm aos meus amigos todos, que da sua forma sempre

me tiveram como um exemplo bom, e de sua forma sempre confiaram que eu poderia

sempre mais. Obrigado pelos dias bons e pelos incentivos

Devo mencionar tambm os professores, que me ensinaram o que deveriam, mas

alm disso foram capazes de passar ensinamentos sobre a vida e sobre as pessoas.

Obrigado ao Professor Rgis Motta, por aceitar com tanta prontido me auxiliar

na reta final desse projeto, e obrigado tambm a Luna, por ter feito o meio-de-campo

para que isso ocorresse.

Aos colegas de sala e de curso da engenharia de Petrleo, agradeo aos

momentos compartilhados, e desejo boa sorte na carreira. Quem sabe a gente no se

cruza ainda por ai?

v

Resumo

O desenvolvimento atual dos pases industrializados carece de uma grande

quantidade de energia. Enquanto os pases em desenvolvimento esto aumentando o

consumo em sua matriz energtica, os avanados precisam manter suas economias; a

verdade que a demanda global por energia vem crescendo exponencialmente. As

naes ainda tm a forte dependncia de hidrocarbonetos para suprir a necessidade de

suas indstrias e populaes. Por outro lado, a oferta no segue a mesma proporo, ou

pelo menos, no sem um investimento, em pesquisas de novas tecnologias, ou na

aplicao de tecnologias j consolidadas. nesse contexto que esse trabalho se insere

A injeo de CO2 tem sido uma das tcnicas de recuperao avanada de

hidrocarbonetos mais utilizadas no mundo nas ultimas dcadas, devido a sua relativa

grande gama de possibilidades de aplicao. Esse quadro em funo tambm da

grande quantidade de fontes nos EUA, pas-sede de vrias empresas do ramo, alm de

possuidor de vrios incentivos a pesquisa cientifica.

Esse trabalho objetiva debater sobre a implantao dessa tcnica de EOR

(Enhanced Oil Recovery), explicar seus mtodos e as diferenas entre eles, as vantagens

e desvantagens de cada variao que o CO2 permite, assim como comentar os efeitos

que a presena de outros compostos podem ocasionar se estes forem utilizados. Debate

ainda sobre as viabilidades ambientais desse processo, os custos agregados a essa

tecnologia, relatando com auxilio de histricos da indstria alguns casos

exemplificativos.

vi

Abstract

The development of industrialized countries needs a huge quantity of energy.

While the developing nations are growing their energetic intake, the advanced ones

need keep their economies; the truth is that the global demand for energy is increasing

exponentially. The nations still have a strong dependence of hydrocarbons to supply the

necessity of their industry and population. On the other hand, the supply does not take

the same proportion, or at the least, not without investment, in researches of new

technologies, or in applications of those. This is the context that this paper is inserted.

The injection of CO2 has been one of most used EOR at the world in the last

decade, because of your relative big range of possibilities of application. This fact is

also function of the high quantity of sources in USA, host of many companies of the

sector, in addiction to possessing many encouragements to the scientific researches.

This paper objectives to discuss about the implementation of this EOR

technique, to explain the methods and the differences between then, the advantages and

the disadvantages of each variation that the CO2 allows, and also remark the effects that

others composts may result if they are present. This presentation debates also about the

environmental viabilities of the process, the aggregated costs, narrating some

exemplificative cases with the help of industry reports.

vii

Sumrio

Dedicatria .................................................................................................................................... iii

Agradecimentos ............................................................................................................................ iv

Resumo...........................................................................................................................................v

Abstract ......................................................................................................................................... vi

Lista de Figuras .............................................................................................................................. ix

Lista de Tabelas ............................................................................................................................. xi

1) Introduo ............................................................................................................................. 1

1.1) Relevncia do Tema ........................................................................................................... 1

1.2) Motivaes para a Implantao da Recuperao Avanada ............................................. 2

2) Reviso de Conceitos ................................................................................................................ 3

2.1) Engenharia de Reservatrios ............................................................................................. 3

2.2) Termodinmica .................................................................................................................. 3

2.2.1) Comportamento de Fases ........................................................................................... 3

2.2.2) Propriedades Bsicas de Misturas .............................................................................. 4

2.3) Presso Mnima de Miscibilidade ...................................................................................... 5

2.3.1) Os Processos FCM e MCM .......................................................................................... 6

2.3.2) Comparao entre os Processos de Miscibilidade por Contato ................................. 7

2.3.3) Medio e Previso da PMM .................................................................................... 10

3) Processos e Esquemas de Injeo de CO2 ............................................................................... 20

3.1) Processos de Injeo Miscvel de CO2 .............................................................................. 20

3.1.1) Aplicaes, Vantagens e Desvantagens da utilizao de CO2 Miscvel ..................... 21

3.2) Processo Imiscvel ............................................................................................................ 23

3.2.1) Possveis casos candidatos injeo de gs carbnico imiscvel .............................. 24

3.2.2) Problemas relacionados injeo de CO2 Imiscvel .................................................. 25

viii

3.3) Injeo Alternada de gua e Gs Carbnico (WAG) ........................................................ 25

3.3.1) Efeito do Bloqueio da gua na eficincia de deslocamento ..................................... 27

3.3.2) Deslocamento em uma dimenso espacial .................................................................. 27

3.3.3) Otimizao do WAG .................................................................................................. 28

3.3.4) Problemas no WAG ................................................................................................... 28

3.3.5) Anormalidades na injetividade ................................................................................. 29

3.4) Esquemas de Injeo de CO2 ............................................................................................ 32

3.4.1) Huff n Puff ou Injeo Cclica .................................................................................. 32

3.4.2) Injeo Continua ....................................................................................................... 34

3.5) Alternativas Recuperao Avanada ............................................................................. 36

4) Efeito da presena de impurezas no CO2 ................................................................................ 38

4.1) Introduo ........................................................................................................................ 38

4.2) Relato Experimental ......................................................................................................... 39

4.2.1) Detalhes Experimentais ............................................................................................ 40

4.2.2) Resultados e Anlise ................................................................................................. 41

4.3) Efeito da Miscibilidade na Recuperao de leo............................................................. 45

5) Viabilidade Tcnica, Econmica e Ambiental ......................................................................... 48

5.1) Descrio Bsica de um Tpico Fluxograma de Seqestro de Carbono ........................... 50

5.2) Economia dos custos de seqestro de CO2 ...................................................................... 53

5.2.1) Custo de Captura e Compresso ............................................................................... 53

5.2.2) Custos de Transporte ................................................................................................ 54

5.2.3) Custos de Estocagem ................................................................................................ 54

5.3) Caso Hipottico Exemplificativo ...................................................................................... 55

6) Concluso ................................................................................................................................ 60

Bibliografia .................................................................................................................................. 62

ix

Lista de Figuras

Figura 1 - Viscosidade do gs natural 1atm, cp (ROSA, et al., 2006) ......................................................... 5

Figura 2 - Comparao dos envelopes de fase para sistemas usando Metano e CO2 (adaptado) (GREEN,

et al., 1998) ................................................................................................................................................... 7

Figura 3 - Representao em um diagrama pseudo-quaternrio do comportamento de fases de um

sistema metano/ CO2/ hidrocarbonetos (adaptado) (GREEN, et al., 1998) ............................................... 9

Figura 4 - Possveis sistemas em um diagrama pseudo-ternrio - (PANDU, 2009) disponvel em

........................................................................................... 10

Figura 5 - Sistema utilizando a tcnica de slim-tube - (Vinci Technologies) disponvel em

..... 11

Figura 6 - Exemplo de dado obtido atravs do slim-tube - (PANDU, 2009) disponvel em

........................................................................................... 12

Figura 7 - Sistema utilizando a tcnica de rising bubble apparatus - (Vinci Technologies) disponvel em

..... 13

Figura 8 - Comportamento de uma bolha de CO2 em uma amostra de leo, variando a presso

(MOCZYDLOWER, 2008) ............................................................................................................................. 15

Figura 9 - Temperatura / Presso do ponto de bolha do CO2, segundo a correlao de Yellig et Metcalfe

(GREEN, et al., 1998) .................................................................................................................................. 17

Figura 10 Acurcia da correlao de Yellig et Metcalfe para a previso da PMM de CO2 (GREEN, et al.,

1998)........................................................................................................................................................... 18

Figura 11 - Processo de CO2 miscvel (GREEN, et al., 1998) ........................................................................ 22

Figura 12 - Esquema simplificado de um mecanismo de Huff'n'Puff para CO2 (adaptado de (FLORES,

2004) disponvel em ) ...................................................................................................... 33

Figura 13 - Esquema simplificado de injeo contnua de CO2 (adaptado de (FLORES, 2004), disponvel em

)............................................ 35

Figura 14 - Presso de Saturao em funo da concentrao de gs solvente a 59C no fluido do

reservatrio de Weyburn (ZHANG, et al., 2004) ......................................................................................... 41

x

Figura 15 - Razo do aumento da presso de Saturao em funo da concentrao de gs no fluido do

reservatrio de Steelman 67C (ZHANG, et al., 2004) ............................................................................. 42

Figura 16 - Efeito do Contaminante na PMM para os fluidos do reservatrio de Weyburn (ZHANG, et al.,

2004)........................................................................................................................................................... 43

Figura 17 - Efeito do Contaminante na PMM dos fluidos do reservatrio de Steelman (ZHANG, et al.,

2004)........................................................................................................................................................... 44

Figura 18 - PMM medida para o fluido do reservatrio de Steelman com misturas de CO2/C2H6 e

CO2/C3H8 67C (ZHANG, et al., 2004) ....................................................................................................... 45

Figura 19 - Efeito da presso de CO2 na recuperao acumulada de leo para o caso do reservatrio de

Weyburn (ZHANG, et al., 2004) .................................................................................................................. 46

Figura 20 - Efeito da presso de injeo de CO2 na recuperao avanada total de leo 59C para o

caso de Weyburn (ZHANG, et al., 2004) ..................................................................................................... 46

Figura 21 - Principais Dutos de CO2 nos Estados Unidos (MAYER, 2009) - disponvel em

............................................. 50

Figura 22 - Mtodos Potenciais para sequestro de CO2 em formaes geolgicas profundas, sendo (1)

Estocagem em reservatrios depletados de leo e gs, (2) uso em EOR, (3) Estocagem em formaes

salinas profundas (a) off-shore e (b) on-shore, e (4) uso em ECBM (HILEMAN, et al., 2007)- disponvel em

................................................................... 52

Figura 23 - Fluxo de Caixa para caso com injeo de CO2 .......................................................................... 57

Figura 24 - Fluxo de Caixa para caso com injeo convencional ................................................................ 58

Figura 25 - Fluxo de Caixa para caso sem injeo ...................................................................................... 59

xi

Lista de Tabelas

Tabela 1 - Comparao dos valores da PMM (experimentais x calculados por equao de estado) ......... 40

Tabela 2 Custos Operacionais da Captura de CO2 de captura a partir de vrias fontes (GASPAR, et al.,

2005)........................................................................................................................................................... 54

1

1) Introduo

1.1) Relevncia do Tema

Desde o inicio das atividades da indstria de petrleo e gs, a produo de

hidrocarbonetos foi fortemente baseada na manuteno de uma determinada quantidade

de energia necessria, que ocasionalmente provinha do prprio reservatrio ainda antes

de ser explorado, sendo assim essa energia denominada como energia primria. Essa

energia depende de algumas variveis do reservatrio, tais como volume, porosidade,

dimenses, permeabilidade, presso inicial e atual, temperatura, alm de variveis do

prprio fluido, como densidade, viscosidade, teor de impurezas, etc. A produo de

hidrocarbonetos utilizando apenas a energia primria do sistema denominada

recuperao primria. medida que o hidrocarboneto produzido, ocorre a perda de

uma parcela da quantidade de energia primria, devido descompresso dos fluidos do

reservatrio, o que afeta diretamente a variao de energia pela prpria diminuio da

presso, ocorrendo indiretamente tambm a variao das caractersticas do fluido, o que

pode alterar sua composio, torn-lo mais viscoso, entre outros efeitos. Esses efeitos

ocasionam a diminuio da produtividade dos poos, fenmeno este que pode ocasionar

a inviabilidade econmica destes.

Com o intuito de minimizar os efeitos decorrentes da perda de energia primria,

ou fornecer possibilidade de recuperao de hidrocarbonetos para os casos onde a

energia primria no suficiente, possvel tratar o reservatrio de duas maneiras,

podendo estas serem aplicadas em conjunto ou isoladamente:

Adio de energia ao sistema, com injeo de fluidos pr-selecionados em alguns

poos, podendo estes poos serem perfurados com esse fim ou reutilizados a partir

dos poos produtores antigos (recuperao secundria);

Tratamento do fluido ainda in-situ, afim de que ocorra uma reduo nas foras

viscosas, variao de densidades e molhabilidade, entre outros (recuperao terciria

ou avanada).

Para os dois casos, pode-se indicar a utilizao de injeo de dixido de carbono.

O dixido de carbono, ou CO2, uma substancia simples, e que, apesar de poder ser

facilmente revertido para os estados liquido ou slido, seu estado nas condies de

presso, volume molar e temperatura (PVT) da indstria de petrleo (e da maioria dos

casos na natureza) sempre o gasoso, devido sua baixa temperatura critica (por volta

de 30C, bem inferior temperatura usual dos reservatrios).

2

1.2) Motivaes para a Implantao da Recuperao Avanada

Dado que o reservatrio nem sempre ser capaz por si s de impulsionar o

petrleo para a superfcie, seja por ter perdido j grande parte de sua energia primria,

seja por no se tratar de um poo surgente (poo capaz de produzir somente com a

energia contida devido presso do reservatrio), deveremos intervir nele para que a

produo de petrleo ocorra. Podemos dividir os mtodos para resolver essa situao

em elevao artificial (ou estimulao de poos) e recuperao avanada.

A elevao artificial difere da recuperao avanada pelo fato de no afetar

diretamente as energias expulsivas do reservatrio, apesar de que as tcnicas de

elevao artificial podem ser um fator determinante para economizar essas energias.

Trata-se de um mtodo que trabalha mais com o comportamento isolado de poos

produtores, e no do reservatrio por inteiro.

A recuperao avanada se diferencia da elevao artificial devido ao fato de

que procura no s aumentar a diferena de presso entre reservatrio e superfcie, mas

tambm alterar as foras viscosas, incrementar a eficincia do processo, e acelerar o

processo produtivo. Assim, usualmente classificam-se as motivaes para a implantao

da recuperao avanada em:

Aumento da recuperao (e de sua eficincia)

Geralmente a eficincia obtida atravs da recuperao primria (poos surgentes)

baixa, podendo mesmo em muitos casos chegar a ser nula, dependendo do reservatrio,

do fluido e de suas interaes. Um reservatrio utilizando somente os mtodos

tradicionais de recuperao pode atingir a casa de 25% a 30% de recuperao, ao passo

que ao serem utilizados os mtodos avanados de recuperao, esse valor pode beirar os

50% (ou mais);

Acelerao da Produo

Visa-se a acelerao da produo devido capacidade de com isso antecipar o fluxo

de caixa esperado do projeto de explorao, fator esse que incrementa seu valor

presente, tornando-o economicamente mais atrativo de ser financiado.

Alm disso, economicamente falando, podemos enumerar varias outras motivaes

para a aplicao (ou no) da recuperao avanada, dentre eles: preo do barril, custos

de explorao e de desenvolvimento, custos de produo, avanos tecnolgicos, entre

outros.

3

2) Reviso de Conceitos

Para o melhor entendimento dos mtodos de incremento da recuperao de

hidrocarbonetos utilizando processos de injeo de CO2, fazem-se necessrios alguns

conhecimentos anteriores sobre engenharia de reservatrios, termodinmica, geologia,

entre outros. Nesse captulo sero enumerados alguns desses conceitos, e melhor

explicados os que forem mais pertinentes com o assunto a ser abordado.

2.1) Engenharia de Reservatrios

Algumas propriedades estudadas na engenharia de reservatrio devem ser

levadas em considerao antes de dar continuidade com o estudo dos mtodos de

injeo de gs carbnico. Dentre elas, pode-se destacar: porosidade, compressibilidade,

saturao de fluidos, permeabilidade e molhabilidade.

Alm disso, existem os mtodos para calcular outras caractersticas

fundamentais do reservatrio como balano de massa e de materiais, curvas de declnio

e equaes de fluxo em meios porosos, mas que como no so o foco desse trabalho,

no sero melhor esclarecidos.

2.2) Termodinmica

Para melhor entender esses processos, necessrio o conhecimento do

comportamento de fases e propriedades de fluidos, de misturas e de solues presentes

no reservatrio, em todas as fases desse determinado processo, ou seja, do momento

inicial (sem a injeo) at o momento em que o reservatrio no receber mais a injeo

de fluidos. Assim, este tpico ser divido basicamente nesses diversos aspectos.

2.2.1) Comportamento de Fases

Fase, ou estado fsico, o nome que se d a forma que uma substncia pura ou

uma mistura podem se apresentar em uma condio de temperatura e presso

estabelecida anteriormente. Um sistema em equilbrio pode apresentar uma ou mais

fases. A Fase se caracteriza ento como uma parte homognea, fisicamente distinta de

um sistema e separada das demais partes por fronteiras bem definidas (ROSA, et al.,

2006). Como so reguladas pela temperatura e presso, pode-se afirmar que alteraes

nestes parmetros podem acarretar mudanas nos equilbrios de fases. Ao estudo dessas

mudanas costuma-se dar o nome de comportamento de fases.

Mudanas em temperatura e presso so eventos comuns nos processos de

produo de hidrocarbonetos, tanto no material que est sendo produzido (ou algumas

4

vezes injetado), quanto naquele que permanece no interior do reservatrio (seja esse

fluido ou rocha). Se considerarmos que o petrleo uma mistura de componentes

diversos (hidrocarbonetos e inorgnicos, como gua, H2S, CO2 e N2), o estado fsico

depender altamente de sua composio. Assim, o comportamento de fases algo

primordial para o entendimento do comportamento de um reservatrio.

2.2.2) Propriedades Bsicas de Misturas

As propriedades de uma mistura de vrios componentes no so necessariamente

ligadas s propriedades de cada um de seus componentes isolados, sendo geralmente

associadas no soma ponderada das propriedades de cada um dos componentes, e sim

a soma ponderada das propriedades parciais de cada um dos componentes nas condies

de presso e temperatura da mistura. Para entender isso, alguns conceitos devem ser

explicados anteriormente.

Porcentagens: A Porcentagem de um componente em uma mistura de fluidos

definida como o resultado da diviso da parcela que cabe ao determinado

componente e do total da mistura, multiplicado por 100. Percentagens comuns

so a porcentagem em massa, porcentagem em volume e porcentagem em mol,

sendo essa ultima tambm chamada de frao molar (y).

Coordenadas pseudo-criticas e pseudo-reduzidas: utilizamos para misturas, ao

invs de presso e temperatura criticas, a definio de pseudo-critico. Quando

conhecida a composio de uma mistura, uma coordenada pseudo-critica

definida como:

Onde Gpc uma coordenada pseudo-critica (como temperatura ou presso), yi a

frao molar do componente i na mistura, Nc o nmero de componentes e Gci a

coordenada critica correspondente. Partindo disso, podemos calcular as propriedades

pseudo-reduzidas como:

Viscosidade: a viscosidade de um fluido a medida da sua resistncia ao fluxo.

Pode-se considerar que a viscosidade varia com a presso e a temperatura, ou

seja:

5

Aqui, cabe uma diviso no estudo da viscosidade dos fluidos, partindo agora

para o estudo da viscosidade para gases e para lquidos. Isso se deve ao comportamento

alternado entre os dois.

Os gases a baixas presses (comportamento de gs ideal) apresentam uma

variao crescente da viscosidade com a temperatura. Para gases em presses elevadas,

o comportamento semelhante ao dos lquidos, ou seja, sua viscosidade cresce com a

presso e decresce com a temperatura. A viscosidade pode ser obtida atravs de

frmulas semelhantes s ilustradas para presso e temperatura de misturas, isto , uma

funo aditiva das viscosidades de seus componentes; mas tambm pode ser aferida por

correlaes, tabelas e grficos, como por exemplo a correlao da figura 1 a seguir.

Figura 1 - Viscosidade do gs natural 1atm, cp (ROSA, et al., 2006)

2.3) Presso Mnima de Miscibilidade

A funo da injeo de CO2 vai alm de simplesmente prover o reservatrio de

mais energia expulsiva (devido ao aumento da presso em seu interior), permitindo que

o gs carbnico interaja com os hidrocarbonetos presentes no reservatrio, alterando

seus parmetros termodinmicos, diminuindo as foras viscosas entre a rocha e o fluido,

entre outros efeitos. Para que esses efeitos sejam observados, necessrio que ocorra a

miscibilidade entre o gs e os hidrocarbonetos, e essa miscibilidade se d em funo da

6

presso a qual os fluidos esto expostos. Essa presso chamada ento de Presso

Mnima de Miscibilidade, ou simplesmente PMM.

Os processos miscveis como um todo no so iguais, variando de acordo com

os fluidos considerados, suas composies e o ambiente em que esto. Para tratarmos

desses processos, necessrio entender os diferentes tipos de miscibilidade encontrados

nesses processos miscveis. Dividem-se atualmente os processos miscveis em

processos FCM (do ingls First-Contact Miscible) e processos MCM (Multiple-

Contact Miscible).

2.3.1) Os Processos FCM e MCM

Os processos FCM so aqueles que envolvem fluidos considerados miscveis

entre si em quaisquer propores, ao primeiro contato, considerando a maioria das

condies possveis de reservatrio, ou seja, so capazes de tornar-se uma fase nica se

injetados em um reservatrio a T e P conhecidos. Geralmente, injeta-se um primeiro

slug do fluido miscvel com o leo, e a seguir outro fluido que ir varrer o reservatrio,

em geral este mais barato. Se esses dois fluidos injetados no forem miscveis entre si,

haver ento uma saturao residual do primeiro material, trapeada no processo de

deslocamento. Por ser miscvel em todas as propores com a fase deslocada, pode-se

dizer que o processo FCM tem essencialmente uma eficincia de 100% em uma escala

microscpica, sendo deslocado todo o leo que for atingido pelo fluido miscvel

(GREEN, et al., 1998).

O dixido de carbono no FCM para a maioria das condies encontradas

normalmente nos reservatrios de petrleo. Em funo disso, maiores explicaes

sobre os processos FCM no sero abordadas.

J os processos MCM so aqueles em que as condies de miscibilidade so

geradas no interior do prprio reservatrio, atravs de trocas das composies dos

fluidos, resultantes dos mltiplos contatos e transferncias de massa entre os fluidos do

reservatrio e os injetados. Os processos MCM podem ser divididos em 3

classificaes, de acordo com o tipo de gs utilizado:

Gs Pobre basicamente metano, s vezes podendo aparecer outros gases

inertes, como N2;

Gs Enriquecido utiliza hidrocarbonetos de peso molecular mais elevado que

o mtodo anterior (etano, propano), tornando-se assim uma opo mais cara,

mas que permite trabalhar sob presses menores que o gs pobre, o que pode ser

7

economicamente mais vantajoso. Uma caracterstica desse caso a possibilidade

de condensao dos hidrocarbonetos injetados nas condies de reservatrio, se

o peso molecular deste for muito grande e a presso muito elevada;

CO2.

2.3.2) Comparao entre os Processos de Miscibilidade por Contato

Os processos de injeo de dixido de carbono podem ser descritos atravs de

diagramas pseudo-ternrios, considerando valores fixos de temperatura e presso, como

mostrados na figura 2.

Figura 2 - Comparao dos envelopes de fase para sistemas usando Metano e CO2 (adaptado) (GREEN, et al., 1998)

Cada vrtice do tringulo representa a totalidade de um componente, podendo

este ser CO2, C2-C6 (hidrocarbonetos intermedirios) ou C7+ (hidrocarbonetos pesados),

sendo o primeiro o gs injetado e os dois ltimos representando os hidrocarbonetos do

reservatrio. Esse diagrama chamado pseudo-ternrio, pois os componentes do

sistema se combinam para formar pseudo-componentes. Esse diagrama pode ser

utilizado tambm para a injeo de gases pobres, sendo substitudo o CO2 por C1.

8

Obviamente os valores do diagrama iro mudar, mas a aparncia desse se comporta

semelhantemente. Uma considerao importante a ser feita que para podermos

aproximar os componentes C2 at C6 em uma nica categoria, esses diferentes

componentes devem participar nas diferentes fases com a mesma proporo com que

existem no pseudo-componente, o que nem sempre ocorre, mas geralmente essa

aproximao se mostra bastante vlida para a utilizao do diagrama ternrio, a mesma

explicao se repetindo para o caso dos hidrocarbonetos C7+. Em particular, a utilizao

de diagramas ternrios traz benefcios para a descrio do crescimento da miscibilidade

em processos MCM.

Em temperaturas acima de 50C, o diagrama ternrio para o CO2 fica muito

similar ao diagrama ternrio do C1, (metano), como demonstrado na figura 2. As

principais diferenas observadas so:

O envelope bifsico do CO2 muito menor,

A linha limitante do CO2 tem uma inclinao tendendo mais paralelamente para

a fase CO2/C7+,

A miscibilidade pode ser conseguida a menores presses para o CO2 que para o

C1. Essa caracterstica d injeo de CO2 gasoso uma primeira vantagem em

relao injeo de C1.

Esses diagramas ternrios do dixido de carbono citados at agora no levam em

considerao a existncia de metano no reservatrio, quadro esse que sabidamente

improvvel. Considerando ento que geralmente o metano est presente, seja como capa

de gs, seja dissolvido no leo, os diagramas pseudo-ternrios no so os mais

indicados, dando lugar aos diagramas pseudo-quaternrios. A demonstrao de um

diagrama pseudo-quaternrio exigiria uma visualizao 3-D, mas que pode ser estimada

atravs de uma figura plana, onde os efeitos sero similares ao diagrama pseudo-

ternrio (figura 3). O resultado mostra que partindo do caso inicial at o momento de

equilbrio no reservatrio, onde somente uma fase estaria presente, ocorre o crescimento

da miscibilidade, o avano da fase gs em direo regio de duas fases.

9

Figura 3 - Representao em um diagrama pseudo-quaternrio do comportamento de fases de um sistema metano/

CO2/ hidrocarbonetos (adaptado) (GREEN, et al., 1998)

O principal efeito observado com a adio do metano o crescimento dos

valores necessrios da PMM, ou seja, dada uma amostra qualquer de leo, retirada de

um reservatrio pr-estabelecido, esperado que seja exigido um valor maior de

presso para haver a miscibilidade do CO2 caso existam parcelas considerveis de

metano em sua composio, em comparao ao mesmo leo na ausncia de metano. O

mesmo raciocnio vlido para outros gases no condensveis, como N2 ou O2. Em

virtude disso que no se utiliza o gs carbnico oriundo de escapamento de fbricas,

rico nessas impurezas, diretamente como fluido de injeo. Por outro lado, traos de

hidrocarbonetos leves (C2 e C3) na matriz de CO2 tm o efeito de cancelar ou pelo

menos atenuar o efeito do metano e dos outros no-condensveis.

Ao se comparar os processos FCM e MCM, observa-se que este ltimo tambm

tem grande eficincia de recuperao, mas geralmente existem fatores que influenciam

na reduo de sua eficincia, entre eles:

10

A necessidade do desenvolvimento da miscibilidade in-situ;

A miscibilidade completa pode no existir para toda a zona de miscibilidade;

O fenmeno de disperso pode ocasionar perdas temporrias ou permanentes de

miscibilidade.

Assim sendo, geralmente as recuperaes oriundas de processos MCM so

inferiores s recuperaes dos processos FCM. Por fim, quando o deslocamento ocorre

com valores de presso abaixo da miscibilidade, a recuperao de leo ainda mais

inferior que a de processos MCM. A reduo da eficincia depende das condies do

processo e de sua proximidade com o estado requerido para a miscibilidade. Finalmente,

as possveis configuraes para os sistemas podem ser resumidas na figura 4.

Figura 4 - Possveis sistemas em um diagrama pseudo-ternrio - (PANDU, 2009) disponvel em

2.3.3) Medio e Previso da PMM

Considerando para esse ponto que as condies termodinmicas do reservatrio

so determinadas pelos valores de presso e temperatura, e que esses podem variar ao

longo da produo, ser necessrio descobrir para quais valores termodinmicos a

miscibilidade ser atingida.

Durante a vida produtiva do reservatrio raramente os valores de temperatura

mostram grandes alteraes, excetuando casos onde essa mudana seja proposital, tais

como injeo de vapor, combusto in-situ, etc. Alm do mais, conseguir alterar

fundamentalmente a temperatura do reservatrio algo caro, se tornando antieconmico

buscar o ponto de miscibilidade para a maioria dos gases utilizados nos processos

MCM, como o CO2, atravs desse processo. Assim, pode-se afirmar que para alcanar

11

esta miscibilidade a ferramenta mais importante a variao da presso do reservatrio,

visando atingir a presso de miscibilidade em mltiplos contatos. A presso uma

caracterstica que pode ser alterada entre determinados limites de um intervalo. Essa

presso a PMM, que representa um valor de presso fundamental de ser conhecido

para a instalao de uma planta de injeo de CO2, pois importante ter em mos o

valor necessrio de presso que o fluido necessitar para miscibilizar com o dixido de

carbono, e saber se o reservatrio sustenta essa presso requerida. A PMM um dado

que varia de acordo com o reservatrio, sua litologia, sua temperatura, a composio

dos fluidos presentes neste e dos injetados, entre outros, e pode ser medido ou previsto

segundo alguns mtodos.

2.3.3.1) Medio Experimental

A medio experimental se caracteriza por testes laboratoriais realizados em

condies ideais, simulando as encontradas em campo. Basicamente, existem dois

mtodos difundidos e aceitos pela indstria, o slim-tube e o rising-bubble

apparatus.

Figura 5 - Sistema utilizando a tcnica de slim-tube - (Vinci Technologies) disponvel em

O teste de slim-tube (figura 5) considerado um teste simples de conduzir, mas

que podem requer um tempo considervel para ser realizado (aproximadamente 15

dias). Consiste geralmente na utilizao em laboratrio de um tubo esbelto, com

12

dimetro pequeno (5/16 pol.) e grande comprimento (~ 40m), por onde o gs passado

horizontalmente. Seu interior revestido por esferas de vidro ou areia, com a inteno

de simular um meio poroso, saturado com o leo do reservatrio a ser estudado

(GREEN, et al., 1998). A presso ento escolhida e aplicada atravs de bombas e

compressores. A temperatura estipulada de acordo com o teste, em geral opta-se por

uma que seja semelhante do reservatrio. O objetivo desse mtodo observar o

comportamento das fases, eliminando possveis efeitos de heterogeneidades, presena

de gua e gravidade. Relacionando o ndice de recuperao obtido com a presso

correspondente, possvel plotar um grfico que permita uma associao entre as duas

grandezas, e assim aferir a PMM, como na figura 6.

Figura 6 - Exemplo de dado obtido atravs do slim-tube - (PANDU, 2009) disponvel em

Observa-se que existem dois coeficientes de retas que se cruzam em um

determinado ponto, onde se define a PMM. Isso se deve ao fato de que, atingida a

PMM, a curva de recuperao muda, pois o CO2 passa a estar completamente

miscibilizado no leo (em tese), e o aumento da presso s influencia na recuperao

por aumentar a energia do sistema, no se tornando mais interessante esse acrscimo.

Em funo de variaes de caso para caso, o conceito mais aceito para obteno da

PMM atingido quando a recuperao alcana 90%. Devido a este ser um teste que leva

em considerao muitos parmetros de casos especiais, dificilmente encontrados em

campo (ausncia de heterogeneidades, gua, etc.) os resultados desse mtodo no devem

ser utilizados para prever a recuperao em campo sem antes haver uma ateno

especial a essa utilizao e possvel ajuste dos dados.

13

A eficcia desse teste se deve ao tamanho pequeno do dimetro, servindo como

um elemento timo para o desenvolvimento dos mltiplos contatos. Os fluidos

(deslocantes e deslocados) podem ser considerados em equilbrio termodinmico em

toda a extenso dos poros. A pequena razo dimetro/comprimento favorece para que

no ocorram caractersticas que fugiriam da no idealidade, como formao de

fingering, heterogeneidades do tamanho dos poros, razes de viscosidades

desfavorveis, efeitos de gravidade, etc. Assim, a eficincia do deslocamento

considerada em funo do comportamento termodinmico das fases desse sistema, e no

graas a caractersticas particulares de rochas desse reservatrio.

J o teste de rising-bubble (figura 7) um mtodo mais rpido que o de slim-

tube para estimar a PMM. um mtodo visual, onde possvel observarmos a evoluo

do formato da bolha de gs injetado ser alterada, graas miscibilidade, que tambm

nesse caso ocorre por mltiplos contatos.

Figura 7 - Sistema utilizando a tcnica de rising bubble apparatus - (Vinci Technologies) disponvel em

Criado no incio dos anos 80, esse mtodo composto basicamente por um tubo

de vidro fino, montado na vertical em uma clula de alta presso a uma temperatura

estipulada e controlada. Para melhor visualizao do deslocamento da bolha no leo, o

tubo de vidro achatado. Para injeo das bolhas de gs no aparato, utiliza-se uma

agulha vazada. Constitui-se ainda de dois cilindros para armazenamento dos fluidos

(gs CO2 e leo), uma bomba de deslocamento positivo, uma unidade de controle de

temperatura, manmetros e uma cmera de vdeo instalada no interior do tubo, para

14

monitorao da bolha enquanto essa ascende, permitindo uma melhor visualizao do

deslocamento inteiro, alm de permitir congelar a imagem, retroceder, visualizao em

velocidades inferiores, etc. (GREEN, et al., 1998).

O procedimento experimental consiste primeiramente na alocao de leo no

aparato, juntamente com a manuteno das condies de temperatura para os nveis

desejados e de presso para valores sabidamente abaixo da PMM, mas que funcionam

como bons valores para o incio de testes, posteriormente aumento esses valores. Feito

isso, injeta-se atravs da agulha uma quantidade pequena de gs, formando uma bolha

que tende a ficar na prpria agulha por efeito de adeso. Aumentando

infinitesimalmente a quantidade de gs, as foras de empuxo se tornam superiores s

foras de adeso, o que retira a bolha da agulha, dando a essa bolha a sua trajetria

ascendente. O deslocamento desta gravado pela cmera acoplada ao sistema, e

posteriormente pode-se analisar com mais mincia o resultado. Repete-se mais uma vez

o experimento, com outro valor de presso ou com o mesmo, e troca-se o leo, que

agora pode ser considerado contaminado, pois no apresentar as mesmas composies

iniciais, no representando fielmente o experimento esperado. O aparecimento de

precipitaes de asfaltenos no impede a realizao das medies para esse aparato.

Atravs da anlise do resultado, observa-se o comportamento da bolha em sua

trajetria, o que funciona como mtodo para obteno da PMM. O formato da bolha

varia em funo da presso do sistema e pode ser classificada em trs tipos, em funo

da presso no sistema e do formato da bolha

Presses muito inferiores PMM a bolha formada dentro do aparato

(figura 8.a), e aps o crescimento de seu volume, se desprende da agulha e inicia

seu processo de ascenso, tendo seu formato esfrico (figura 8.b). Ao longo

desse percurso, seu formato no se altera, devido elevada tenso interfacial

entre leo e gs, entretanto seu volume sofre ligeira diminuio (figura 8.c);

Na PMM ou ligeiramente acima uma cauda se desenvolve rapidamente na

poro inferior da bolha, em funo da diminuio significativa da tenso

interfacial (figura 8.d). Comeando do fundo da bolha, a interface desaparece e o

contedo da bolha dispersa imediatamente no leo, comportamento este que

indica a existncia de um processo MCM, e no FCM (figura 8.e). At que a

fase se deteriore, o volume da bolha praticamente constante, at que se tenha

inicio a deteriorizao da mesma (figura 8.f).

15

Presses muito acima da PMM Logo aps a formao (figura 8.g) a bolha

dispersar mais rapidamente no leo, podendo esse processo ser instantneo

(figura 8.h e 8.i). Essa configurao sugere que esse processo deve ser

classificado como FCM.

Figura 8 - Comportamento de uma bolha de CO2 em uma amostra de leo, variando a presso (MOCZYDLOWER,

2008)

Vale salientar que a cauda no condio essencial para a ocorrncia da

miscibilidade, no sendo possvel a observao da formao da mesma para alguns

leos. Entretanto, para os mesmos leos em presses um pouco mais elevadas, ocorrer

a total disperso da bolha logo no inicio da observao, indicando que o terceiro estgio

foi atingido. Com isso, pode-se aferir que o mecanismo de vaporizao no

preponderante, ou inexistente, no desenvolvimento da miscibilidade entre o dixido de

carbono e o leo.

16

Esse mtodo bastante interessante e tem uma eficcia bastante alta, mas por se

basear na interpretao do formato das bolhas, exige uma equipe bem treinada para que

seja confivel. Assim, e tambm por ser um mtodo relativamente novo, deve-se ter um

cuidado redobrado antes de aplicar os resultados obtidos atravs desse teste nos pilotos

de campo.

2.3.3.2) Previso da PMM

Os mtodos utilizados para poder prever a PMM so basicamente correlaes

empricas em funo de outros resultados experimentais anteriores e clculos de

comportamento de fases baseados em uma equao do estado e em uma modelagem

computacional.

No caso das correlaes empricas, pode-se dizer que este um mtodo

relativamente simples de ser aplicado. Utilizando de casos anteriores semelhantes, pode-

se predizer qual seria a PMM, seja por simples associao, seja por extrapolao dos

dados desse reservatrio antecedente, com adequao aos valores do caso presente em

questo. Entretanto, um valor obtido a partir dessa forma pode ter um erro significativo,

especialmente se a correlao for aplicada para condies no to similares dais

oriundas dos experimentos s quais relacionada. Logo, correlaes empricas no so

utilizadas seno como estimativas iniciais, mas tem a vantagem de ser uma escolha

rpida e barata.

Existe um nmero considervel de relaes empricas para predizer a PMM em

processos utilizando injeo de gs carbnico. As correlaes so em sua maioria

baseadas em experimentos utilizando o slim-tube, e embora as condies em que as

experincias so conduzidas e os valores obtidos para a PMM no sejam os mesmos em

todos os casos, geralmente as correlaes so relativamente seguras. Dentre as

correlaes mais importantes, destacam-se algumas, que sero mais bem explicadas ao

longo do trabalho.

A primeira correlao a ser elaborada dentre as que sero explicadas aqui foi

desenvolvida por Holm & Josendal (1974) (GREEN, et al., 1998), a partir de outra

correlao semelhante proposta por Benham (1960). Segundo essa correlao, o valor

da PMM pode ser obtido em funo da temperatura e do peso molecular das fraes de

leo C5+, e o mesmo raciocnio Mungan (1981) utilizou para outros valores, estendendo

essa correlao para um intervalo maior de possibilidades. Foi considerado nesses casos

gs carbnico puro como sendo o fluido deslocante.

17

Outra correlao, a mais simples entre as que sero abordadas aqui, foi proposta

por Yellig & Metcalfe (1980). Nela, a PMM obtida atravs unicamente como sendo

uma curva em funo da temperatura. Entretanto, se a presso do ponto de bolha do

leo for maior que a PMM, ento se toma essa presso de bolha do leo como a PMM.

Isso conta para o possvel aparecimento de uma configurao bifsica quando a presso

estiver abaixo do ponto de bolha do reservatrio de leo. A correlao de Yellig &

Metcalfe aplicvel para uma fase deslocante de CO2 puro (figura 9).

Figura 9 - Temperatura / Presso do ponto de bolha do CO2, segundo a correlao de Yellig et Metcalfe (GREEN,

et al., 1998)

Yellig & Metcalfe fizeram uma comparao entre os resultados obtidos atravs

de seu mtodo e os oriundos da correlao de Holm & Josendal. Como ambos procuram

ser o mais fiel possvel ao valor da PMM e utilizam para isso o mesmo tipo de aparato

(slim-tube), esperado que onde o resultado de ambos fosse semelhante esse valor seria

uma boa previso da PMM (figura 10). Realmente, em geral os resultados se mostram

aceitavelmente similares, mas para alguns pontos a diferena encontrada alcana valores

de 500 psia. Isso demonstra que, apesar de no geral serem uma importante ferramenta

para predizer os valores da PMM, a utilizao desses valores deve inspirar cuidados

adicionais quando levados para campo.

18

Figura 10 Acurcia da correlao de Yellig et Metcalfe para a previso da PMM de CO2 (GREEN, et al., 1998)

J a utilizao de equaes do estado pode ser uma opo quando resultados

mais confiveis so exigidos. Para isso, esse mtodo necessita que vrios dados de

composies de fluidos do reservatrio sejam obtidos, pois sem esses o resultado pode

no ser to exato quanto o esperado. Considerando que, muitas vezes, esses dados no

esto disponveis, eles podem ser presumidos a partir de anlises laboratoriais. Este

um processo complicado, onde os clculos so complexos e envolvem mtodos

computacionais e soluo por algoritmos, nem sempre conseguidos facilmente na

indstria, por tratar-se de dados muitas vezes sigilosos. Alm disso, como a constante

de equilbrio requer clculos que no so precisamente conhecidos e tambm por que s

vezes a equao do estado no acurada o suficiente, todos esses clculos requerem que

ocorra uma calibrao usando dados PVT experimentais, o que pode ser trabalhoso para

ser feito. As correlaes so obtidas utilizando dados experimentais provenientes de

experincias a partir do aparato de slim-tube.

19

As tcnicas de soluo para o comportamento de fases variam de acordo com a

equao do estado utilizada, mas existem pelo menos trs condies termodinmicas

impostas pelo sistema que necessariamente precisam ser respeitadas:

O balano de materiais deve ser conservado;

O potencial qumico em cada fase deve ser igual para cada componente;

Dados os valores de temperatura e presso correspondentes ao processo, o

sistema de fases deve ter a energia de Gibbs mais baixa possvel.

Um comportamento de fases confivel para sistemas de hidrocarbonetos/CO2

pode ser previsto com clculos das equaes de estado, e assim a PMM pode ser aferida

com um pequeno grau de incerteza. Entretanto, essa opo pode encontrar limitaes

que so capazes de impedir o desenvolvimento dessa tcnica. Dados experimentais so

necessrios para calibragens adequadas.

20

3) Processos e Esquemas de Injeo de CO2

A melhor opo para utilizao de injeo de CO2 deriva de acordo com as

caractersticas dos diversos fluidos presentes no processo, os oriundos do reservatrio e

aqueles a serem utilizados na injeo, alm de depender tambm da localizao e de

outras caractersticas do reservatrio, bem como de polticas energticas e estratgicas,

preo do barril e dos fluidos injetados, etc. Sabendo disto, deve-se atentar para os

diferentes tipos de processo e de esquemas de injeo, respeitando sua aplicao para os

casos mais indicados.

3.1) Processos de Injeo Miscvel de CO2

Uma das caractersticas mais importantes da utilizao do gs carbnico para os

processos de EOR a sua forte tendncia de dissolver-se no leo, acarretando

inchamento e vaporizao do mesmo, fato esse que resulta no deslocamento do leo no

interior do reservatrio. Os processos miscveis so considerados ideais quando se

trata de mecanismos de recuperao avanada, pois sua importncia est relacionada

com a habilidade do CO2 de reduzir as foras capilares e interfaciais, que causam

reteno de leo no reservatrio. Para que tal miscibilidade seja atingida, necessrio

que, dada uma temperatura, seja alcanada uma presso tal que ocorra a miscibilidade (a

PMM), tornando-se uma fase nica, independente de sua composio. Pode haver

tambm o que denominado parcialmente miscvel, esquema que se caracteriza pela

existncia de componentes diferentes em uma nica fase, mas para uma determinada

faixa de composio somente, um exemplo disso seria gua e glicose. Componentes

parcialmente miscveis so diferentes de sistemas parcialmente miscveis, onde duas

ou mais substncias em diferentes fases trocam componentes entre si, alterando suas

fases, um exemplo disso seria a interao entre leo pesado e gs rico.

A miscibilidade considerada importante por vrios motivos: geralmente em um

processo miscvel, ou parcialmente miscvel, as propriedades do leo so alteradas,

principalmente a viscosidade (que diminui) e o volume, resultando em um acrscimo de

presso, aumentando assim a recuperao. Alm disso, em um sistema miscvel, apesar

de haver a injeo de gs carbnico, este misturado ao leo, formando uma nica fase

lquida, no existindo fase gs livre no reservatrio, evitando-se assim ento o efeito de

canalizao, e incrementa-se a eficincia do varrido. Geralmente gases so miscveis

entre si (excetuando na presena de transformaes qumicas), mas o mesmo nem

sempre acontece quando so colocados dois ou mais lquidos em contato, ou lquidos e

21

gases, necessitando ento a anlise do comportamento de fases. Sendo assim, para

garantirmos a miscibilidade entre o leo e o gs, necessrio ter um conhecimento

aprofundado das caractersticas termodinmicas das misturas leo-gs, alm do

entendimento dos mecanismos fsicos e qumicos envolvidos na miscibilidade entre os

fluidos em questo. Para isso, alguns requisitos devem ser respeitados, tais como:

Presso Quanto maior a presso, maior ser a solubilizao do gs no leo;

Temperatura Tambm um fator importante, temperaturas baixas incentivam

uma maior miscibilidade entre leo e gs;

Composio do Gs Alguns gases tendem a possibilitar uma maior

solubilizao que outros;

Composio do Liquido leos j saturados de gases podem ocasionar em

menores absores dos gases injetados.

3.1.1) Aplicaes, Vantagens e Desvantagens da utilizao de CO2 Miscvel

A primeira vantagem observada na injeo miscvel de CO2 a existncia de

uma vasta gama de possveis reservatrios candidatos para isso, desde poos maduros,

marginais, etc., onde o incremento da recuperao propiciaria um atrativo para estes.

Alm disso, existem vrios esquemas de injeo usando CO2, tais como:

Injeo continua de CO2 ao longo de toda vida til do projeto;

Banco de CO2 deslocado por gua;

Banco de CO2 deslocado por gs de hidrocarbonetos;

Banco de CO2 deslocado por injeo alternada de gua e CO2;

Banco de CO2 deslocado por injeo alternada de gua e gs de

hidrocarbonetos.

Geralmente, o terceiro caso o mais eficaz, excetuando-se em geral

reservatrios de baixas permeabilidades, pois nesses pode haver o efeito de reduo da

vazo de injeo. Utiliza-se um banco inicial de CO2 de 5% do volume poroso, seguido

da vazo alternada de CO2 e gua, at atingir a ordem de 15 a 20% do volume poroso,

injetando-se apenas gua a partir de ento (figura 11). Essa grande variedade de

possibilidades de injeo acaba garantindo um grande leque de possveis candidatos a

essa tecnologia.

22

Figura 11 - Processo de CO2 miscvel (GREEN, et al., 1998)

Teoricamente, para conseguir que acontea o deslocamento de uma determinada

quantidade de leo, espera-se que o mesmo volume (para temperatura e presso do

reservatrio) deva ser injetado; no entanto, na pratica isto diferente, sendo necessrio

que este volume seja ainda maior, devido parcela de gs que acaba se solubilizando no

leo e na gua, alm do tanto que acaba encontrando caminhos diversos ao esperado,

afastando-se assim ento dos poos produtores.

Assim sendo, levando tudo isso em considerao, pode ser dizer que a aplicao

prefervel para as seguintes condies (BACHU, et al., 2000):

leo com API de 25 ou superior

Intervalo de presso comeando em aproximadamente 1500 psi e alcanando

um limite de 6000 psi;

Profundidade suficiente para operar com presses acima do necessrio

(requisito para o deslocamento miscvel) sem que haja fraturamento da

formao.

Outras vantagens observadas do processo de injeo de CO2 miscvel so

variadas, tais como a possibilidade de que seja alcanada a miscibilidade para baixas

23

presses, alm de ter tambm para baixos valores de presso o deslocamento eficiente

para a maioria dos reservatrios, sendo a saturao de leo reduzida a cerca de 5% do

volume poroso original. Sob determinadas condies, a densidade do CO2 semelhante

a do leo e aproxima-se da densidade da gua, minimizando os efeitos de segregao

gravitacional. Comparado ao metano, a viscosidade do dixido de carbono de 2 a 4

vezes maior no intervalo de presses comumente encontradas nos reservatrios, fato

esse que melhora a eficincia do varrido em comparao ao mesmo processo utilizando

hidrocarbonetos. A utilizao de CO2 miscvel tambm capaz de reduzir a viscosidade

do leo, melhorando a recuperao. Alm do mais, em casos onde a frente miscvel for

por algum motivo for desintegrada, ela se auto-regenera, no sendo necessrio ento

qualquer tipo de interveno, nem parada na produo. Por ultimo, por ser um processo

onde a injeo continua e a eficincia de varrido alta, o tempo de residncia do CO2

(tempo em que ele passa no interior do reservatrio) curto, na escala de dias, e no

meses ou anos, como para outros mecanismos (BACHU, et al., 2000).

J a desvantagem maior utilizao de CO2 miscvel seria sua dificuldade de

disponibilidade, dependendo muitas vezes de fatores importantes, como distncia da

fonte, alm de tratamentos muitas vezes necessrios nos gases oriundos de fontes

industriais ou naturais (de reservatrios). Outra desvantagem importante ocasionada

devido possvel reao do CO2 com gua, gerando acido carbnico (H2CO3), um cido

corrosivo, o que faz com que a utilizao de ligas metlicas especiais nos dutos e

proteo para instalaes seja requerida. Por fim, quando se escolhe injeo alternada de

qualquer tipo, acaba-se precisando de dois sistemas de injeo, um para cada fluido, o

que encarece ainda mais a aplicao. Outra adversidade que no pode deixar de ser

citada o alto custo associado de transporte.

3.2) Processo Imiscvel

Historicamente, tm se utilizado o CO2 em processos miscveis, para projetos

que se destinam injeo deste gs em condies de presso altas o suficiente para que

o torne miscvel para leos leves (25API ou mais), oriundos de reservatrios com

profundidade maior que 1000m (HARA, et al., 1993). Essas condies acabam por

restringir demais o nmero de projetos candidatos aplicao de injeo de CO2.

Observando as interaes entre CO2 e o leo, foram feitos estudos para condies

diferentes das citadas acima, e descobriu-se ento que mesmo para presses

consideradas baixas existe certa afinidade entre o gs carbnico e o petrleo, onde o gs

24

pode alterar algumas caractersticas do leo de forma que favorea a sua prospeco.

Apesar de no haver a miscibilidade total do gs no leo, a injeo do CO2 imiscvel

resulta em aumento da produo, primeiramente em virtude do aumento da energia do

reservatrio, mas tambm ocorrem outros mecanismos que incrementam a recuperao,

tais como: reduo da viscosidade, expanso do leo, reduo da tenso interfacial,

emulsificao e recuperao de purga. Esses mecanismos costumam variar de acordo

com alguns parmetros, como temperatura, presso, solubilidade do gs no leo,

difuso, tempo, qualidade do leo e saturao do leo in-place.

O conceito principal dos processos de injeo de CO2 imiscvel implica que o

dixido de carbono injetado em presses subcrticas. A injeo de CO2 imiscvel pode

ser considerada atualmente como um dos processos mais promissores no-termais, por

no possuir tantas restries e ser capaz de recuperar uma quantidade satisfatria de

petrleo (JHA, 1983).

Alm de adicionar energia ao reservatrio, a injeo imiscvel de CO2

incrementa a recuperao, pois utiliza quatro mecanismos para essa contribuio:

Reduo da viscosidade muito importante para leos pesados

Expanso do leo importante por dois motivos, diminuio do leo residual e

expulso da gua dos espaos porosos, para sistemas molhveis gua.

Reduo da tenso interfacial melhora a mobilidade do leo, e assim a

aumenta a recuperao.

Recuperao do blowdown a energia estocada pelo CO2 quando este entra em

soluo pelo aumento de presso liberada depois do fluxo e continua a

encaminha o leo para o poo. Pesquisas indicam que esse fenmeno

responsvel por cerca de 30% a mais de recuperao a mais em mecanismos de

gs em soluo.

3.2.1) Possveis casos candidatos injeo de gs carbnico imiscvel

leos pesados geralmente requerem maior ateno e gastos para serem

produzidos. Conseguir atingir o ponto de miscibilidade entre gs carbnico e estes leos

nem sempre possvel tecnolgica ou logisticamente falando, alm de se mostrar

possivelmente inatrativo no aspecto econmico. Aps a presso ter atingidos

determinado nvel, o poo no mais poder produzir por si s (se que chegou a

produzir, muitas vezes reservatrios de leos pesados no so surgentes), e ser

necessrio intervir para dar continuidade produo. Bombas e outros mecanismos de

25

adio de energia nem sempre se mostram interessantes, pois se deve levar em

considerao que leos pesados costumam ter nveis altos de viscosidade, diminuindo a

eficincia da elevao artificial. Para esses casos interessante fazer um estudo da

utilizao do gs carbnico imiscvel, contudo, o fato da miscibilidade entre gs e leo

no ser atingida para os casos desse quadro pode ser algo benfico. Para determinados

situaes, relata-se que a quantidade de CO2 a ser despendida para o processo imiscvel

de cerca de 20% a 50% da necessria para recuperar a mesma quantidade de leo em

um processo miscvel, sendo em alguns casos, portanto, a miscibilidade um gasto

desnecessrio de dinheiro, tempo e maquinrio.

Outros candidatos em potencial so os reservatrios com pequena espessura,

onde no se possvel utilizar mtodos trmicos de recuperao em virtude das perdas

de calor para a formao, ou reservatrios acima de 1000m (que tambm no

respondem bem aos mtodos trmicos). importante salientar que sempre interessante

que a permeabilidade do reservatrio seja alta, o que no diferente para os casos de

injeo de CO2 imiscvel.

3.2.2) Problemas relacionados injeo de CO2 Imiscvel

Como visto anteriormente, reservatrios de leos pesados so mais difceis de

serem produzidos, mas existem mtodos de melhorar essa recuperao, sendo a injeo

de gs carbnico em presses que o tornem imiscvel ao leo um deles. Por outro lado,

estes costumam ter predisposio a possuir problemas de mobilidade desfavorvel de

gs e canalizao, eventos que diminuem a eficincia do processo. Para mitigar esses

problemas, um mtodo eficiente e simples a injeo de gs e gua alternados (WAG).

Realmente este pode ser a soluo de um problema, mas conseqentemente leva a outro,

pois o processo de WAG necessita de dois sistemas injetores em um s: um para injetar

gua e outro para injetar CO2.

Outros problemas comuns so os mesmos encontrados para a injeo de CO2

Miscvel: disponibilidade e necessidade de tratamento, ocorrncia de H2CO3 e

transporte.

3.3) Injeo Alternada de gua e Gs Carbnico (WAG)

O processo de WAG (do ingls Water Alternating Gas) usualmente utilizado

para controle de mobilidade em processos de injeo de gs CO2 miscvel, sendo

utilizado tambm em menor escala para injeo imiscvel. Esse controle de mobilidade

conseguido atravs da escolha da razo de injeo de gua/gs que minimize a

26

ultrapassagem de gs e garanta uma tima eficincia de varrido. Esse processo

baseado no principio da injeo simultnea de gs e gua no poro da rocha, alternando

slugs de cada uma dessas fases. O volume injetado de cada slug de gua escolhido

para garantir o fluxo bifsico na zona de mistura, onde os fingers de gs adentram o slug

de gua. As razes de WAG podem ser computadas a partir de dados de permeabilidade

relativa para um deslocamento linear, mas tambm podem ser conseguidas

empiricamente em aplicaes de campo a partir da interpretao de dados de campo ou

simulaes.

O processo de WAG pode ser simplificado como a combinao de duas tcnicas

tradicionais de recuperao avanada: influxo de gua e injeo de gs. A primeira

aplicao em campo de WAG atribuda ao campo de North Pembina, em Alberta,

Canad, realizado em 1957 pela Mobil (ROGERS, et al., 2000).

Injees convencionais de gs ou de gua isoladamente costumam deixar uma

parcela significativa de leo residual, na faixa de 20 a 50%, enquanto que o WAG pode

chegar a ter uma eficincia de varrido de 90%, para um sistema utilizando a tcnica de

five-spot. Apesar disso, os custos de completao e outras dificuldades adicionais na

operao ocasionam na dificuldade, ou s vezes impossibilidade, de utilizar esse mtodo

para minimizar as instabilidades de mobilidade associadas com o fluxo de gs.

Geralmente graas aos baixos valores de viscosidade da fase injetada (CO2), a

razo de mobilidade entre o gs injetado e o banco de leo presente do reservatrio

considerada extremamente desfavorvel no processo de injeo de gs carbnico como

mtodo de recuperao avanada. Como exemplo (GREEN, et al., 1998), a viscosidade

do CO2 a 110F (43C) atinge 0,03 cp em uma presso de 1500 psia e 0,06 a 2500 psia.

sabido que baixos valores de razo de mobilidade resultam em reduo na eficincia

volumtrica de varrido e no fenmeno de fingering. Para reverter esse quadro, foi ento

desenvolvida por Caudle e Dyes (em 1957-58) a tcnica de injetar alternadamente

volumes pr-definidos de gua e gs, o que resulta na reduo da mobilidade de cada

fase, e a mobilidade combinada dessas duas fases menor que a do gs sozinho, e assim

a razo de mobilidade aumentada. A esse processo eles deram o nome de WAG. Na

injeo por WAG h um crescimento da razo entre quantidade volumtrica de gua e

de gs nas condies de reservatrio.

Um problema encontrado nessa tcnica proveniente do fato de que o banco de

gua incapacita o contato entre o gs injetado e o leo existente no reservatrio, o que

27

reduz a eficincia de deslocamento. Este efeito fortemente relacionado

molhabilidade da rocha e mais prejudicial em rochas molhveis gua.

3.3.1) Efeito do Bloqueio da gua na eficincia de deslocamento

Em rochas molhveis a gua, a injeo simultnea de gua e gs resulta em uma

significante queda nos valores obtidos de recuperao. Como observado por Tiffin e

Yellig (1983) (GREEN, et al., 1998), o efeito foi muito menos pronunciado em rochas

molhveis ao leo. Assim, um fluxo aquoso no acarreta em nenhuma alterao de

recuperao observada, para um mtodo de recuperao terciria com fluxo de CO2. A

recuperao de leo afetada pela presena de gua livre em rochas molhveis gua,

mas o efeito dessa gua livre pequeno em rochas molhveis ao leo ou neutras.

A correlao do fenmeno de trapeamento dada por:

Para Sor sendo saturao de leo residual do influxo de gua, Sor,wb como

saturao de leo do deslocamento miscvel na presena de gua livre, uma constante

emprica e kro e krw so respectivamente permeabilidade relativa do leo e da gua.

Utiliza-se em geral um valor de =1,0 para trapeamento forte de leo, enquanto que

valores da ordem de 100 representam um trapeamento fraco. Essa correlao no

levada em considerao para recuperao atravs de processos de difuso, que ocorrem

em rochas molhveis ao leo ou neutras.

Percebe-se com clareza que o trapeamento de leo na presena de gua livre,

quando ocorre, um fenmeno que dificulta o processo de WAG. Efeitos que acarretem

no aumento da razo de mobilidade podem ser cancelados pelo trapeamento.

3.3.2) Deslocamento em uma dimenso espacial

Para debater essa questo, o influxo considerado como injeo de gua e

solvente simultaneamente, medida essa que simplifica os clculos em detrenimento ao

modelo real (injeo alternada de volumes discretos). Essa considerao pode ser feita

em virtude do fato de que quando ocorre a injeo de volumes discretos, h a presena

de fingers de gs incrustados nos slugs de gua, em virtude da razo de mobilidade

desfavorvel. Assim, pequenos slugs se dissipam relativamente rpido, aproximando

ento com a simplificao adotada.

Stalkup (1983), tentando descobrir as melhores condies para o fluxo de WAG,

desenvolveu equaes que descrevem as condies de fluxo com iguais velocidades de

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vazo de gua e gs, considerando essa condio como tima, pois a injeo dessa

maneira alcana melhores resultados de mobilidade. Para chegar nessa concluso, ele

utilizou-se de experincias para casos extremos. Se fosse utilizada pouca gua, com

velocidade da fase gs tornando-se maior, resultaria em uma razo de mobilidade

desfavorvel na interface gs/leo, ocorrendo assim o processo de fingering de gs no

banco de leo, o que reduziria a eficincia do processo. J o fenmeno inverso, excesso

de gua em comparao com o volume utilizado de gs, acarretaria na saturao de gua

na interface leo/gs, quadro esse que favoreceria o trapeamento de leo, e assim,

diminuio da capacidade de recuperao de leo (GREEN, et al., 1998).

3.3.3) Otimizao do WAG

A recuperao de leo incrementada ao se adequar apropriadamente a

dimenso dos slugs de gua e gs, tendo cada reservatrio seus valores especficos para

esses bancos de fluido. Gorell (1988) utilizou um modelo simplificado (1-D),

considerando que o WAG poderia ser analisado como se comportasse como uma

injeo simultnea de gua e solvente. A validade disso dependeria dos tamanhos

escolhidos para os ciclos de injeo. A partir desses estudos, pode-se perceber que

razes semelhantes de WAG seriam mais eficientes e mais insensitivas para assumir

nveis de aprisionamento. Injees abaixo da velocidade da razo gua-gs resultaram

em instabilidades na viscosidade, enquanto que se a velocidade de injeo fosse

superior velocidade da razo do WAG, ocorria o aumento no custo de aumentar a

eficincia de deslocamento. Assim, um ciclo de WAG pode ter um efeito prejudicial se

quisermos atingir o mximo de tempo possvel de contato leo-solvente (GREEN, et al.,

1998).

3.3.4) Problemas no WAG

A utilizao das tcnicas de WAG trouxe avanos em alguns casos para a

recuperao avanada, mas como toda tcnica, tem seus problemas. Os problemas

encontrados na combinao de dois processos de recuperao avanada (influxo de

gua, ou waterflooding, e injeo de gs) simultneos so: corroso e aparecimentos de

anormalidades de injetividade durante os ciclos de WAG, o que se torna um fator

limitante crucial em muitos projetos.

Como se sabe, o gs carbnico por si s no corrosivo, no sendo ento motivo

de preocupao para os casos de injeo continua de CO2 puro. Mas, quando se trata de

processos de WAG, deve-se levar em considerao que a gua desse processo, quando

29

em contato com o dixido de carbono, torna esse ltimo extremamente corrosivo.

Felizmente, esse problema j facilmente contornado atravs da escolha de materiais

mais nobres, na confeco dos aparatos utilizados para os processos de WAG.

J os problemas de injetividade no so to simplesmente resolvidos. Baseado

nas propriedades de fluxo do dixido de carbono e da gua espera-se que a injetividade

do gs seja maior que a injetividade da gua de injeo (salmoura). Entretanto, na

prtica nem sempre isso ocorre. Alm disso, a injetividade da gua do processo de

WAG pode ser maior ou menor que a injetividade da salmoura. Outro fator

importantssimo a ser levado em considerao o fato de que certos reservatrios

perdem injetividade quando o primeiro slug de gs alcana a formao, enquanto que

outros, ao contrrio, tm sua injetividade aumentada. Alm do mais, esses dois efeitos

podem ocorrer em uma escala local, ou seja, poos injetores no mesmo campo podem

encontrar comportamentos diferentes significativos.

Atualmente, pode-se dizer que o fator fundamental para determinao da

viabilidade de um projeto de injeo de CO2 a injetividade. Perdas potenciais dessa

injetividade corresponderiam a perdas de presso no reservatrio, fator esse que

restringiria a miscibilidade, resultando em menores valores de recuperao, ou seja, a

perda de injetividade um fator que afeta diretamente na economicidade do processo de

injeo de gs carbnico. Na mdia, cerca de 20% de perda de injetividade da gua

pode ser esperada para processo de WAG. Algumas formas de mitigar esse problema

so:

Diminuir a razo entre gua e gs, ou seja, diminuir o slug de gua e aumentar o

de gs. Essa medida pode resultar um efeito negativo no controle de mobilidade.

Aumentar a presso de injeo, mas isso pode causar fraturamento da formao

e ineficincia de varrido.

Adicionar novos poos injetores.

3.3.5) Anormalidades na injetividade

3.3.5.1) Aumentos na injetividade

Apesar de no ser um fenmeno tpico, pode ocorrer de que, aps um nmero de

ciclos sucessveis de injeo de ciclos de WAG, a injetividade do CO2 seja aumentada.

A injetividade do CO2 muito maior em reservatrios com fluxo cruzado, quando o

comportamento de fases e misturas levado em considerao.

30

A solubilidade do CO2 em companhia da injeo de salmoura tem sido relatada

durante os ciclos de WAG como suficiente para elevar a injetividade da gua de injeo

(salmoura) insaturada em uma quantidade de 3 a 5 vezes maior que a injetividade da

salmoura saturada. Outros efeitos atribudos ao aumento da injetividade da salmoura

aps o primeiro slug de CO2 durante os ciclos de WAG so (ROGERS, et al., 2000):

Alto grau de heterogeneidade

Fluxo cruzado

Reduo da viscosidade do leo

Penetrao de CO2 em zonas de baixa permeabilidade

Canalizao do CO2 atravs de zonas de alta permeabilidade

Compressibilidade e redistribuio de perfis de presso de reservatrio durante

os perodos de fechamento

Solubilidade de CO2 na salmoura prxima ao poo.

O aumento da injetividade no ser to pronunciado onde a permeabilidade for

baixa, ou onde o poo de injeo for estimulado mas o de produo no for. O raio

efetivo do poo reduz a influncia do banco de leo, resultando em valores maiores de

injetividade, mesmo efeito observado pela heterogeneidade nas camadas ou pelo skin do

poo. Os efeitos de mobilidades baixas na zona de disperso prxima ao deslocamento

da frente de CO2 so mais significantes para um poo estimulado por que esses afetam

uma maior parcela da resistncia total quando este menor prximo ao poo.

Adicionalmente, as frentes se movem com velocidade que varia inversamente com a

distncia do poo injetor. Quanto mais prximo esses bancos estiverem do poo injetor,

maior ser o efeito destes na atividade do injetor.

3.3.5.2) Reduo da injetividade

A reduo nos valores de injetividade um fenmeno frequente desde os

primrdios das instalaes de processos de WAG em certos locais. Schneider e Owens

(1976), observando as vazes de gua antes e depois da injeo de gua/gs rico na

regio do oeste do Texas, observaram que a razo das vazes de gua antes e depois do

incio da injeo de gs ficou similar em magnitude reduo observada em alguns

testes de vazo de permeabilidade relativa. Esforos para aprimorar a injetividade em

campo atravs da injeo de gs rico se mostraram fortemente mal-sucedidos. Estes

autores no associaram nenhuma outra indicao de condies de skin dos poos alm

31

dos testes indicando que a injetividade reduzida no era um problema do poo ou de

suas proximidades, ou seja, segundo esses, o problema se estendia no reservatrio

alguma distncia. Essa explicao sugerida foi que os efeitos da permeabilidade relativa

das trs fases causaram a perda de injetividade como resultado de leo abandonado ou

trapeado. Eles propuseram que o leo abandonado causava aumentos de saturao do

gs trapeado e diminuio da saturao atingvel de gua durante a injeo desse,

resultando em baixas mobilidades da salmoura.

Outros estudos realizados na mesma regio reportaram perdas da ordem de 10%

na injetividade de CO2 e 50% de injeo de gua, em comparao com a injeo de

gua pura, anterior ao inicio da utilizao do gs. Como resultado, alguns ciclos de

presso foram observados na composio do poo. A mobilidade tornou-se menor

depois da injeo de CO2, indicando que o controle de mobilidade foi adequado e

sugerindo tambm que a injetividade reduzida um fenmeno que no ocorre

preferencialmente perto do poo, e adentra o reservatrio.

A reduo da injetividade da gua tambm pode ser atribuda a redistribuio

dos perfis de presso. Os ciclos de presso em reservatrios heterogneos criam

condies estveis em zonas de diferentes saturaes de leo. Em reservatrios

molhveis gua a inibio da gua em uma zona de alta saturao de leo acelerada

durante a primeira metade do ciclo por um gradiente positivo de presso. Na segunda

metade do ciclo, a queda da presso causa inibio e reteno de gua, deslocando um

respectivo volume de leo para a zona de permeabilidade mais alta. Em sistemas de

presso constante, a injeo de um gs solvente cria bancos de diferentes mobilidades.

O gs injetado cria o perfil de presso com um pequeno gradiente de presso prximo

ao injetor. Considerando que o gradiente de presso pequeno e assumindo que a vazo

de injeo proporcional ao gradiente de presso local e s mobilidades dos fluidos

injetados, ento a vazo de injeo deve crescer devido reorientao ser muito mais

demorada em um fluido compressvel.

Estratificao outro fator que pode afetar a injetividade em projeto de WAG. A

mobilidade efetiva reduzida no somente nas camadas mais permeveis, mas tambm

em outras camadas no comunicantes. Assim, a camada mais permevel recebe uma

frao maior de gs e o resultado da alta compressibilidade e reorientao dos perfis de

presso quando o fluido injetado trocado causa injetividade reduzida. Entretanto, em

camadas comunicantes a injetividade em zonas ou camadas de diferentes

permeabilidades depende da razo de WAG e do tamanho do ciclo. Aumentar a vazo

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de injeo reduz a diferena entre as injetividades do gs e da gua nas camadas em

questo no inicio da fase de injeo de WAG, pois o processo de trapeamento

proporcional em ambas as camadas. O aumento do banco de gs em cada ciclo pela

diminuio da razo de WAG (por exemplo, de 2:1 para 1:1) incrementa a injetividade

mdia, tanto para o gs quanto para a gua, em camadas de baixa permeabilidade.

Razes de injeo relativamente altas so capazes de trapear o gs, mas no reduzem a

injetividade em camadas de altas permeabilidades, assim, a razo de injetividade em

zonas de baixas permeabilidades continua a cair no inicio do WAG.

Os fatores que afetam a injetividade podem ento ser separados

resumidamente em:

Molhabilidade

Efeitos Qumicos

Trapeamento

Permeabilidade Relativa

Heterogeneidade, Anisotropia e Estratificao

Tenso Interfacial

3.4) Esquemas de Injeo de CO2

Para determinar a estratgia mais adequada de injeo para um determinado

sistema, visando uma maior adequao dessa ao quadro local e tendo em mente a

obteno do maior valor possvel de recuperao alguns tipos de fluxo podem ser

definidos, em funo do tipo de injeo (slug versus WAG), do tipo de recuperao

pretendida (secundria versus terciria), do tipo de leo (morto, leve, pesado, etc.) e da

configurao e arranjo dos poos produtores e injetores (five spot, nine spot, Huff n

Puff) e da miscibilidade (sistema miscvel ou imiscvel).

Obviamente, seria necessrio para tal determinao o cruzamento entre vrios

desses fatores, e nada impediria que diferentes reservatrios carecessem dos mesmos

tratamentos, ou que poos pertencentes ao mesmo reservatrio exigissem tratamentos

diferenciados, seja por motivos tcnicos ou por interesses econmicos.

3.4.1) Huff n Puff ou Injeo Cclica

A tecnologia de Huff n Puff mais comum na recuperao avanada utilizando

processos termais, o que no impede que ocorra a sua implantao para injeo de CO2,

como exemplo nos campos presentes nas florestas tropicais de Trinidad e Tobago, onde

33

tal utilizao j aplicada a mais de 20 anos (MOHAMMED-SINGH, et al., 2006), nos

Estados Unidos e na Turquia. Consiste em 3 etapas, na injeo (em ingls, a fase Huff

ou Injection Phase), fechamento (fase Soak ou Shut-in Phase) e Produo (fase

Puff ou Production Phase) (figura 12). basicamente uma tcnica de estimulao

de poos.

Primeiramente, injeta-se CO2 no reservatrio, provavelmente j produzido

anteriormente, por algum nmero de dias no muito longo (figura 12.a). Nessa fase, no

existe produo, o que acarreta no crescimento da energia do reservatrio por aumento

da presso, em funo da maior quantidade de matria no interior do reservatrio.

Feito isso, fecha-se o poo por algumas semanas (figura 12.b), e enquanto isso,

no reservatrio, o gs carbnico estar atuando ao se miscibilizar com o leo presente,

alterando as suas configuraes, valores de viscosidade, acarretando em inchamento,

vaporizao de leves e com isso aumento da presso, etc. o que aumenta mais ainda a

energia do reservatrio.

Por ltimo, abre-se o poo e coloca-se este em produo atravs do cavalo-de-

pau (figura 12.c). O leo deve fluir com facilidade, devido ao incremento gerado pela

injeo e manuteno do CO2 em seu interior, sendo assim produzido mais facilmente.

Essa fase costuma durar meses ou anos, esse tempo sendo determinado de acordo com o

quanto de energia o reservatrio ainda tem.

Figura 12 - Esquema simplificado de um mecanismo de Huff'n'Puff para CO2 (adaptado de (FLORES, 2004)

disponvel em )

34

Nem todo reservatrio pode ser candidato utilizao dessa tcnica.

Continuando com o exemplo de Trinidad & Tobago, os projetos de maior sucesso foram

conduzidos a condies definidas, como porosidade de 11 at 32%, profundidades no

muito grandes (345 at 3900 metros) e espessuras no muito grandes (de 2 a 67m).

Valores de API (entre 11-38) viscosidades (0,5 at 3000cp) e permeabilidade (indo de

10 at 2500 mD) no pareceram ser eventuais inibidores de aplicao, dado que tem

uma abrangncia bem vasta. Por ser uma tecnologia que depende do cavalo-de-pau,

existem restries quanto profundidade e obviamente a campos on-shore, alm de

geralmente ser preferivelmente utilizada em poos verticais ou levemente inclinados.

O nmero de ciclos tambm definido pela energia do reservatrio, medida

que a produo ocorre cada vez mais a recuperao cai (de ciclo para ciclo) e em

determinado momento no se torna mais interessante economicamente dar continuidade

injeo cclica. A determinao do numero de ciclos, a durao de cada um feita por

engenheiros de campo com experincia no assunto, levando em considerao fatores

econmicos e tcnicos para cada caso especfico.

3.4.2) Injeo Continua

A injeo continua de CO2 consiste, como o prprio nome diz, na injeo

ininterrupta de gs carbnico no reservatrio, atravs de um poo injetor, e conseguida

graas existncia de outro poo, com configurao diferente, sendo esse produtor

(figura 13).

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Figura 13 - Esquema simplificado de injeo contnua de CO2 (adaptado de (FLORES, 2004), disponvel em

)

um mtodo de relativa simplicidade, no necessitando paradas (a no ser por

falhas tcnicas), cada poo tende a ser sempre especializado em seu servio (poos

injetores so sempre injetores, produtores so sempre produtores), exceto o caso de

quando se altera a funo em virtude de interesses tcnicos. Diferente do mtodo de

injeo cclica, a injeo continua capaz de abranger uma maior rea, e em geral o

poo produz desde o inicio e no para de produzir em nenhum momento.

Geralmente, a injeo continua no consiste em somente um poo produtor e um

injetor, e sim por uma malha de poos produtores e injetores, e a configurao dessa

rede depender das caractersticas de cada