Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2017

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-08-01T21:00:10Z No. of bitstreams: 1 FilipeJohnatanMartinsDantasCosta_DISSERT.pdf: 3631679 bytes, checksum: f966a9073d87ec39442c1ab11717128d (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-08-02T22:41:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FilipeJohnatanMartinsDantasCosta_DISSERT.pdf: 3631679 bytes, checksum: f966a9073d87ec39442c1ab11717128d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-02T22:41:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FilipeJohnatanMartinsDantasCosta_DISSERT.pdf: 3631679 bytes, checksum: f966a9073d87ec39442c1ab11717128d (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / A capacidade produtiva de poços de petróleo está diretamente relacionada à qualidade da cimentação. A cimentação tem como objetivo isolar as zonas indesejáveis, da zona produtora. Em alguns casos, cada vez mais frequente e usual, para atingir a zona desejada durante a perfuração, são necessários desvios de alto ângulo e com grandes extensões horizontais, submetendo o poço à elevada variação de gradiente geotérmico. A operação de cimentação de poços direcionais e horizontais requer condições de pastas de cimento específicas, com maior fluidez e estabilidade e tempos de pega específicos. Outra grande preocupação é o comportamento mecânico da região cimentada em poços submetidos à estimulação da produção de óleo por métodos térmicos de recuperação. Onde, devido à dilatação térmica do revestimento metálico, não acompanhada na mesma proporção pela bainha de cimento, ocorre formação de trincas no material cimentante, comprometendo a integridade mecânica do anular. Compósitos cimentantes contendo polímeros vem sendo estudados para garantir melhor qualidade de cimentação de poços sujeitos a condições de alta temperatura, garantindo maior coeficiente de dilatação térmica ao cimento e maior adesão ao revestimento. Nesse contexto foram desenvolvidos compósitos cimentantes contendo polímeros para operações de cimentação de poços direcionais com grandes extensões horizontais, sujeitos à condição de injeção de vapor. Foram estudadas as influências da adição poliuretana e quitosana nas pastas de cimento no estado fresco e no estado endurecido, por meio de testes laboratoriais normatizados. As pastas contendo poliuretana e quitosana apresentaram boa fluidez, estabilidade de densidade e auxiliam no controle de filtrado. / The productive capacity of oil wells is directly related to the quality of cementing. Cementing has the objective to isolate the undesirable areas of the producing zone. In some cases, increasingly frequent and usual, to achieve the desired zone during drilling, are required angle deviations and large horizontal extension, subjecting the well to the high variation in geothermal gradient. The cementing operation of directional and horizontal wells requires specific conditions of cement slurries with greater fluidity and stability, and grip specific times. Another major concern is the mechanical behavior of cemented wells region undergoing stimulation of oil recovery by thermal methods. Where, because of thermal expansion of the metal coating, not accompanied by the same ratio of cement sheath, crack formation occurs in the cementitious material, compromising the mechanical integrity of the void. Cements composite containing polymers has been studied to ensure a better quality of cementing wells subject to high temperature conditions, ensuring greater coefficient of thermal expansion of the cement and greater adherence to coating. In this context were developed cements composite containing polymers for cementing operations directional wells with large horizontal runs, subject to steam injection condition. The influences of polyurethane addition and chitosan were studied in cement slurries in fresh and hardened state, through standardized laboratory tests. Slurries containing polyurethane and chitosan had good fluidity, density stability and assist in the filtrate control.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-06T18:10:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Ricardo Wanderley de Oliveira.pdf: 4431383 bytes, checksum: 34d530d798037a3666a99e823d7cc733 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-09T22:01:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Ricardo Wanderley de Oliveira.pdf: 4431383 bytes, checksum: 34d530d798037a3666a99e823d7cc733 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Ricardo Wanderley de Oliveira.pdf: 4431383 bytes, checksum: 34d530d798037a3666a99e823d7cc733 (MD5) Previous issue date: 2016-09-26 / A injeção de vapor é uma técnica mundialmente consagrada e melhor empregada em reservatórios de óleo pesado. A elevação da temperatura proporcionada pelos métodos térmicos aumenta a mobilidade do óleo no interior da rocha, mas, somada à pressão utilizada, também gera danos nos poços e formação circunvizinha. O objetivo deste trabalho é analisar, através da técnica de Fragmentação de Malha de Elementos Finitos, o que ocorre no poço e imediações quando submetidos à injeção de vapor. Utilizando simulação acoplada termo-hidro-mecânica, é possível prever a propagação das fraturas e descolamentos que ocorrem na bainha de cimento de poços petrolíferos. Com isso, pode-se antecipar o comportamento do sistema rocha-cimento-revestimento frente às cargas térmicas e mecânicas que são impostas em poços de petróleo nas operações de injeção de vapor. A técnica utilizada, com base na Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes, faz uso de elementos de interface representados por elementos triangulares de alta razão de aspecto, introduzidos em todas as faces que separam os elementos do contínuo. Desta forma, as descontinuidades podem propagar-se através das faces dos elementos sem a necessidade de algoritmos especiais para definir a geometria da fratura. Vários cenários foram simulados no intuito de analisar a influência das principais propriedades dos materiais no sistema revestimento-bainha-formação. Aspectos como: excentricidade do revestimento, aderência, características da rocha, resistência e composição do cimento foram considerados na análise do dano. Os resultados obtidos contribuem para um melhor entendimento de como a estanqueidade e a resistência mecânica da bainha são afetadas quando o poço é submetido aos esforços provocados pelos métodos térmicos de recuperação de óleo. / Steam injection is a technique used worldwide and better applied in heavy oil reservoirs. The rise in temperature provided by thermal methods increases oil mobility inside the rock, but also generates damage to wells and surrounding formation. The objective of this study is to analyze, through the technique of Finite Elemente Mesh Fragmentation, what may happen in the well and its surroundings when subjected to steam injection. Using coupled thermo-hydro-mechanical simulation it is possible to predict the propagation of fractures and displacement that appear in the cement sheath of oil wells. Thus, one can antecipate the rock-cement-casing system behavior face to thermal and mechanical loads that are imposed on oil wells in steam injection operations. The concentration of stresses induced in these operations may compromising the resistance of the cement, leading to the lost of the zonal hydraulic seal. This technique, based on Continuous Approach of Strong Discontinuities, utilizes interface elements represented by triangular elements of high aspect ratio, positioned on all faces that separate the elements of the continuum. Thus, discontinuities can be spread across the faces of the elements without the need of special algorithms to define the geometry of the fracture. Several scenarios were simulated in order to analyze the influence of the components properties on the casing-sheath-formation system. Aspects such as eccentricity of the casing, adherence, strength and cement composition and characteristics of the rock were considered in the damage analysis. The results contribute to a better understanding on how the sealing and mechanical resistance of the cement sheath are affected when the well is subjected to the stresses caused by the thermal enhanced oil recovery.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-06-05T21:59:56Z No. of bitstreams: 1 GlenOliveiraMartinJunior_DISSERT.pdf: 4637902 bytes, checksum: 14d00f87ce12276fabf401d8ecbcf252 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-06-11T21:26:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GlenOliveiraMartinJunior_DISSERT.pdf: 4637902 bytes, checksum: 14d00f87ce12276fabf401d8ecbcf252 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-11T21:26:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GlenOliveiraMartinJunior_DISSERT.pdf: 4637902 bytes, checksum: 14d00f87ce12276fabf401d8ecbcf252 (MD5) Previous issue date: 2018-03-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Os óleos pesados são mais difíceis de serem extraídos, necessitando da aplicação de métodos especiais de recuperação para possibilitar sua produção. A recuperação desse tipo de óleo pode ser incrementada por intermédio de processos térmicos, que consistem basicamente em aumentar a temperatura, reduzindo a viscosidade do óleo e melhorando o seu escoamento. O processo de Drenagem Gravitacional Assistida por Vapor, SAGD (do inglês “Steam-Assisted Gravity Drainage”), é um método já conhecido, provado e utilizado com sucesso em campos ao redor do mundo. A Combustão In-Situ é outro método térmico bastante consolidado. Buscando aperfeiçoar o SAGD, unindo as vantagens deste com os da Combustão In-Situ, foi proposto um novo método denominado “SAGDOX” (do inglês “Steam-Assisted Gravity Drainage with OXygen addition”), patenteado pela Nexen Inc., em 2013. O SAGDOX consiste basicamente em utilizar a estrutura de poços do SAGD, e injetar ar através de um poço injetor vertical, a fim de melhorar a recuperação do óleo. O método está atualmente em estágio de desenvolvimento, com experimentos laboratoriais e em testes de modelos físicos, não contando ainda com testes em campo ou poços-piloto. Nesse trabalho foi realizado um estudo paramétrico do processo SAGDOX aplicado a um reservatório homogêneo contendo óleo pesado, com características do nordeste brasileiro. Os experimentos foram realizados através do simulador computacional STARS, da Computer Modelling Group, considerando-se um tempo de projeto de 20 anos. Foi realizado um planejamento experimental e analisada a produção acumulada de óleo quando submetido a diferentes valores para os seguintes parâmetros operacionais: vazão de injeção de vapor, vazão de injeção de ar, distância entre os poços horizontais, distância do poço injetor de ar e completação do poço injetor de ar. A análise de sensibilidade indicou que todos os parâmetros foram estatisticamente significativos, com a distância entre os poços horizontais sendo o parâmetro mais influente. Injetar oxigênio puro, ao invés de ar, resultou em maiores fatores de recuperação (FR) para os casos analisados. O processo SAGDOX atingiu menores fatores de recuperação quando comparado ao SAGD tradicional, mas mostrou poder antecipar a produção de óleo. / Heavy oil is more difficult to be extracted, it requires the application of enhanced oil recovery (EOR) processes in order to be produced. The recovery of this type of oil can be improved by thermal processes, that consist in elevating the temperature, causing oil viscosity reduction, allowing it to flow better. The Steam-Assisted Gravity Drainage (SAGD) is a well-known method, proved and successfully used around the world. In-situ combustion is another thermal process well consolidated. In order to improve SAGD performance, In-Situ combustion advantages were mixed with SAGD’s, proposing a new process called Steam-Assisted Gravity Drainage with Oxygen addition (SAGDOX), by Nexen Inc., in 2013. SAGDOX basically consists in using the wells structure of SAGD, and add a vertical air injector well, aiming to increase oil recovery. The process is in development stage, with laboratory experimentation and physical model tests, with no field testing or pilots yet. In this paper, it was developed a parametric study of SAGDOX process applied to a heavy oil reservoir, with characteristics from Northeast Region of Brazil. Experiments were conducted using STARS software, a thermal reservoir simulator by Computer Modelling Group, and the project total time was considered 20 years. Experiments were planned using Design of Experiments, and cumulative oil production was analyzed for different values for the following operational parameters: steam injection rate, air injection rate, distance between horizontal wells, distance of air injection well and air injector well completion. Sensibility analysis indicated that all parameters were statistically significant, being the distance between horizontal wells the most influent parameter. Further results indicated that is better to inject pure oxygen, instead of air, leading to higher oil recovery factors. The SAGDOX process reached lower oil recovery factors when compared to traditional SAGD but showed that it can anticipate oil production.