Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-29T00:17:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yamamoto_Marcio_M.pdf: 8268362 bytes, checksum: d7360bb0a9c0c1aed1900c2637804300 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Para a perfuração de poços de petróleo sob águas ultra-profundas (acima de 1500 m de profundidade), é necessária a instalação na cabeça do poço do equipamento de segurança do poço chamado de Preventor de Erupção, ou BOP. Este equipamento é descido pendurado pelo riser de perfuração, e esta operação é conhecida como Reentrada no Poço. Durante a aproximação do BOP ao poço, o equipamento é mantido suspenso sobre a cabeça do poço através do riser de perfuração, e a extremidade superior do riser fica engastada na plataforma flutuante de perfuração. Nesta dissertação de mestrado, a análise dinâmica dos dois sistemas dinâmicos acoplados (riser e plataforma) é realizada através de simulação numérica no domínio do tempo. Um programa computacional foi desenvolvido, que emprega um modelo não-linear para a dinâmica da plataforma flutuante e outro modelo utilizando o Método dos Elementos Finitos para a dinâmica do riser. O sistema de Posicionamento Dinâmico (DP) da plataforma, que é responsável em manter a posição da plataforma dentro de um raio de tolerância sobre a cabeça do poço, também foi incluído no modelo numérico. Um sistema de controle realimentado para controlar a aproximação do BOP à cabeça do poço é proposto. Discussões a respeito da otimização do controle realimentado a fim de minimizar o tempo gasto para a reentrada do poço são realizadas / Abstract: During the drilling of petroleum wells in ultra-deep water (more than 1500 m of water depth), it is necessary to assembly a piece of safety equipment called Blowout Preventer, or BOP, on the wellhead. The BOP is lowered hung by the drilling riser; this installation operation is called the Reentry Operation. During the well approach, the BOP is kept suspended above the wellhead by the drilling riser, and the upper end of the riser is fixed at the rig floor of the floating platform rig. In this work, the analysis of the dynamics of the coupled system (platform and riser) is carried out using numerical simulation in the time domain; the software was developed using a nonlinear model for the floating platform dynamics and the Finite Element Method for the riser dynamics. The Dynamic Positioning (DP) system, that keeps the platform position into a tolerance radius on the wellhead position, is also included in the numerical simulation. A feedback control system that controls the BOP approach is proposed. Discussions are carried out on the feedback control system which is developed to reduce the operational time of the reentry operation / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: João Andrade de Carvalho Junior / Coorientador: Andreas Nascimento / Banca: Mauro Hugo Mathias / Banca: José Luiz Gonçalves / Abstract: To meet the increasing primary energy demand, more challenging petroleum reserves started being explored, such as the reservoirs from pre-salt formation close to the Brazilian and Angolan coasts. Historically, low penetration rates in drilling the pre-salt carbonates were reported in the literature, resulting in large capital expenditure on well's construction. Since the major part of exploration cost is associated with drilling, optimizing this activity is of major importance. In this context, the main objective of the present thesis is to investigate methods for real-time drilling optimization of oil and natural gas wells. A common way to optimize drilling activities is to determine the optimum operational variables (e.g. weight-on-bit and rotational speed) that maximizes the ROP. However, this may yield a decrease in drilling efficiency. An alternative to reduce problems related to drilling inefficiency, such as excessive bit wear and vibrations, is through the selection of operational variables able to minimize the specific energy (SE) spent to excavate a volumetric unit of rock. For that, it is necessary to employ accurate predictive models able to capture how the operational variables (weight-on-bit, rotational speed, mud flow and so on) influence not only on ROP but also on SE. Therefore, the present thesis employed a well-known machine learning method, called random forest, instead of analytical equations found in drilling engineering books. Thus, it was possible to o... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Para atender à crescente demanda de energia primária, começaram a ser exploradas reservas de petróleo em áreas mais desafiadoras, tais como os reservatórios da formação do pré-sal próximos às costas brasileira e angolana. Historicamente, observa-se baixa taxa de penetração na perfuração dos carbonatos do pré-sal, resultando em altos custos na construção de poços. Como a maior parte dos custos de exploração está associado com perfuração, a otimização desta atividade é de grande importância. Neste contexto, o principal objetivo desta dissertação é investigar métodos de otimização em tempo-real de poços de petróleo e gás natural. Uma forma comum de se otimizar a perfuração é através da determinação dos parâmetros operacionais (peso na broca e rotação) que maximizem a taxa de penetração (rate of penetration, ROP). Contudo, isto pode acarretar na diminuição da eficiência do processo de perfuração. Assim, uma forma de diminuir problemas relacionadas a ineficiências da perfuração, tais como gasto excessivo da broca ou vibrações, é através da seleção dos parâmetros operacionais, minimizando a energia específica (specific energy, SE) gasta para escavar uma unidade volumétrica de rocha. Para tanto, é necessário o emprego de modelos precisos que relacionem como as variáveis operacionais (peso da broca, rotação, vazão do fluido de perfuração entre outros) influenciam, não somente o ROP, mas também a SE. Desde modo, a presente dissertação empregou um método conhecido de aprendizagem de má... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Durante a perfuração de poços de petróleo, a determinação do perfil de temperaturas no poço é importante para tomada de decisões relativas ao processo de cimentação, para a seleção de revestimento do poço e equipamentos e, sobretudo, na identificação de zonas de influxo e perda de circulação. Neste trabalho é proposto um modelo matemático da transferência de calor em regime transitório do escoamento de fluido de perfuração em poços fraturados com perda de circulação. O poço é representado de maneira simplificada através de um cilindro anular concêntrico, cuja parede externa (interface poço-formação) apresenta uma ou mais fraturas discretas. Para a obtenção do modelo térmico é realizado um balanço de energia com foco nas trocas de calor entre a coluna de perfuração, região anular e formação rochosa. A característica principal do modelo proposto é a possibilidade de detecção da posição e número de fraturas a partir do perfil do gradiente térmico da região anular ao longo poço. Para tanto, com o código numérico, obtido via método dos volumes finitos, investiga-se a influência de parâmetros: da fratura (profundidade relativa, perda de circulação, número e distância entre fraturas), físicos (tempo de circulação) e do regime de escoamento (número de Reynolds e viscosidade dos fluidos de perfuração). As variáveis-resposta principais analisadas são a temperatura da região anular e o gradiente térmico. Como variáveis-resposta secundárias são utilizadas as evoluções térmicas da temperatura no fundo do poço e na saída da região anular. É constatado que o aumento da profundidade relativa ou número de fraturas diminui a temperatura do fundo do poço, sem causar variação significativa na temperatura de saída do anular. Para a variação da perda de circulação, o efeito na temperatura do fundo do poço é similar ao da variação do aumento da profundidade relativa da fratura, no entanto são observadas diferenças na temperatura de saída. Além disso, é verificado que, conforme se aumenta o número de fraturas distribuídas ao longo da profundidade do poço, a temperatura do poço tende ao caso de poço não fraturado. De maneira similar é evidenciada a tendência de que a diminuição na distância entre fraturas se aproxima dos resultados para um poço com uma única fratura. Finalmente, o aumento da perda de circulação facilita a detecção de fraturas devido a respectiva mudança na descontinuidade do perfil do gradiente térmico da região anular. / During oil drilling operations, the wellbore temperature profile is used when selecting well casing materials, making cementation related decisions, and, most importantly, to identify loss zones. In this work, a transient heat transfer mathematical model for a fractured wellbore is proposed. The well has its geometry simplified to a concentric annular cylinder which has one or more discrete fracture in its external wall (wellformation interface). In order to obtain the thermal model an energy balance is used, focusing the heat transfer between the pipe, the annular region and the formation. The key characteristic of the model is the fracture detection through thermal gradient graphical analysis. The thermal gradient is an output of the solution of the discretized energy equation in the domains, obtained through the finite volume method. The following parameters are investigated: fracture depth, fracture number, fracture interference, loss circulation, circulation time, Reynolds number and drilling fluid viscosity. The analysis is done through the analysis of the annular region temperature profile and its gradient, along with the thermal evolution of both the bottomhole and outlet temperatures. It is verified that increasing the fracture relative depth or number decreases the bottomhole temperature, while having no significant impact in the outlet temperature. The same bottomhole temperature effect is noted when increasing loss rate, however outlet temperature changes are observed. In a similar way, when decreasing the distance between fractures, the temperature profile in the annular region trends to a wellbore with a single fracture. Finally, increasing loss rate favors fracture detection, since the discontinuity in the annular region thermal gradient profile is intensified.

Durante a perfuração de poços de petróleo, a determinação do perfil de temperaturas no poço é importante para tomada de decisões relativas ao processo de cimentação, para a seleção de revestimento do poço e equipamentos e, sobretudo, na identificação de zonas de influxo e perda de circulação. Neste trabalho é proposto um modelo matemático da transferência de calor em regime transitório do escoamento de fluido de perfuração em poços fraturados com perda de circulação. O poço é representado de maneira simplificada através de um cilindro anular concêntrico, cuja parede externa (interface poço-formação) apresenta uma ou mais fraturas discretas. Para a obtenção do modelo térmico é realizado um balanço de energia com foco nas trocas de calor entre a coluna de perfuração, região anular e formação rochosa. A característica principal do modelo proposto é a possibilidade de detecção da posição e número de fraturas a partir do perfil do gradiente térmico da região anular ao longo poço. Para tanto, com o código numérico, obtido via método dos volumes finitos, investiga-se a influência de parâmetros: da fratura (profundidade relativa, perda de circulação, número e distância entre fraturas), físicos (tempo de circulação) e do regime de escoamento (número de Reynolds e viscosidade dos fluidos de perfuração). As variáveis-resposta principais analisadas são a temperatura da região anular e o gradiente térmico. Como variáveis-resposta secundárias são utilizadas as evoluções térmicas da temperatura no fundo do poço e na saída da região anular. É constatado que o aumento da profundidade relativa ou número de fraturas diminui a temperatura do fundo do poço, sem causar variação significativa na temperatura de saída do anular. Para a variação da perda de circulação, o efeito na temperatura do fundo do poço é similar ao da variação do aumento da profundidade relativa da fratura, no entanto são observadas diferenças na temperatura de saída. Além disso, é verificado que, conforme se aumenta o número de fraturas distribuídas ao longo da profundidade do poço, a temperatura do poço tende ao caso de poço não fraturado. De maneira similar é evidenciada a tendência de que a diminuição na distância entre fraturas se aproxima dos resultados para um poço com uma única fratura. Finalmente, o aumento da perda de circulação facilita a detecção de fraturas devido a respectiva mudança na descontinuidade do perfil do gradiente térmico da região anular. / During oil drilling operations, the wellbore temperature profile is used when selecting well casing materials, making cementation related decisions, and, most importantly, to identify loss zones. In this work, a transient heat transfer mathematical model for a fractured wellbore is proposed. The well has its geometry simplified to a concentric annular cylinder which has one or more discrete fracture in its external wall (wellformation interface). In order to obtain the thermal model an energy balance is used, focusing the heat transfer between the pipe, the annular region and the formation. The key characteristic of the model is the fracture detection through thermal gradient graphical analysis. The thermal gradient is an output of the solution of the discretized energy equation in the domains, obtained through the finite volume method. The following parameters are investigated: fracture depth, fracture number, fracture interference, loss circulation, circulation time, Reynolds number and drilling fluid viscosity. The analysis is done through the analysis of the annular region temperature profile and its gradient, along with the thermal evolution of both the bottomhole and outlet temperatures. It is verified that increasing the fracture relative depth or number decreases the bottomhole temperature, while having no significant impact in the outlet temperature. The same bottomhole temperature effect is noted when increasing loss rate, however outlet temperature changes are observed. In a similar way, when decreasing the distance between fractures, the temperature profile in the annular region trends to a wellbore with a single fracture. Finally, increasing loss rate favors fracture detection, since the discontinuity in the annular region thermal gradient profile is intensified.

Cement slurries are used in oil wells to isolate the production area from the rock formation. An important property of these materials is their durability. Due to the interactions of the cement slurries with aggressive media in the oil wells, the durability can be threatened or lost. Cement slurries modified with polymers are promising materials candidates for cementing oil wells. Thus, it is necessary to evaluate new materials in hostile environments. In this work, new cement slurries were prepared with the Epoxy resin and the ethylenediamine hardener in two different media: distilled water and sea water. The new slurries were tested for their mechanical properties and characterized before and after interaction with the following media: production water, hydrochloric acid solution and mud acid solution. After 365 days of contact with the production water, the modified slurries showed greater chemical and mechanical resistance compared to the slurries without the polymer network (Standard slurries). Moreover, for the modified slurries after contact with the production water, a decrease of 9% in the compressive strength occurred, whereas for the slurries without the polymer network, the reduction reached 40%. Kinetic studies, chemical and thermodynamic equilibrium were carried out in the investigation of the interaction of the cement slurries with the solutions of HCl and mud acid. The results have suggested that the interactions between the modified slurries and the acid media are due to surface reactions with preservation of the hydrated compounds of the cement, causing a mass loss around 25%. For the standard slurries, the mechanism is predominantly diffusion, with structural deterioration of these slurries and mass loss of approximately 46%. Thus, the modified slurries with the polymer network Epoxy-EDA presented good characteristics to be used in the oil well procedures. / Pastas de cimento são utilizadas em poços de petróleo para isolar a zona de produção da formação rochosa. Uma propriedade importante desses materiais é sua durabilidade. Devido suas interações com meios agressivos, essa propriedade pode ser ameaçada ou perdida. Pastas de cimento modificadas com polímeros são materiais promissores candidatos à cimentação de poços de petróleo. Assim, é necessário avaliar novos materiais em meios hostis. Neste trabalho, novas pastas de cimento foram preparadas com a resina Epoxy e o endurecedor Etilenodiamina em dois meios distintos: água destilada e água do mar. As novas pastas foram testadas em relação às suas propriedades mecânicas e caracterizadas antes e após a interação com os seguintes meios: água de produção, solução de ácido clorídrico e solução de mud acid. Após 365 dias de contato com a água de produção, as pastas modificadas apresentaram maior resistência química em comparação com as pastas sem a rede polimérica (pastas padrão). Além disso, para as pastas modificadas após o contato com a água de produção, ocorreu uma diminuição de 9% na resistência à compressão, já para as pastas sem a rede polimérica, a redução atingiu 40%. Estudos cinéticos, equilíbrio químico e termodinâmico foram realizados na investigação da interação das pastas de cimento com as soluções de HCl e mud acid. Os resultaram sugerem que as interações entre as pastas modificadas e os meios ácidos são devido a reações superficiais com preservação dos compostos hidratados do cimento, ocasionando uma perda de massa em torno de 25%. Para as pastas padrão, o mecanismo é predominantemente por difusão, com deterioração estrutural dessas pastas e perda de massa de aproximadamente de 46%. Desta forma, as pastas modificadas com a rede polimérica Epoxy-EDA apresentaram boas características para serem utilizadas em ambientes subterrâneos dos poços de petróleo. / São Cristóvão, SE

O objetivo dessa dissertação é apresentar um problema de otimização do uso de recursos críticos no desenvolvimento de poços de petróleo marítimos e a técnica empregada para a abordagem proposta ao problema. A revisão da técnica de Programação por Restrições é feita analisando aspectos relevantes de modelagem, propagação, busca e paradigmas de programação. A especialização da técnica para problemas de escalonamento, o Escalonamento Baseado em Restrições, é descrita com ênfase nos paradigmas descritivos e nos mecanismos de propagação de restrições. Como subsídio ao uso da técnica em outros problemas, a linguagem comercial de modelagem OPL é apresentada no Apêndice. O objetivo da abordagem ao problema é obter um escalonador para maximizar a produção de óleo obtida no curto prazo. O escalonador proposto baseia-se na declaração de um modelo empregando variáveis de intervalo. Um algoritmo e um modelo de Programação Linear Inteira abordando relaxações do problema são apresentados para que se obtenha um limitante superior ao valor de produção ótimo. Para o cenário real no qual a análise experimental foi feita, foram obtidas soluções a menos de 16% do ótimo após uma hora de execução; e os testes em instâncias de tamanhos variados evidenciaram a robustez do escalonador. Direções para trabalhos futuros são apresentadas ponderando os resultados obtidos. / The aim of this work is to present a problem of optimizing the use of critical resources to develop offshore oil wells and the technique used to approach the problem. The review of the Constraint Programming technique is made by analyzing relevant aspects of modeling, propagation, search and programming paradigms. The specialization of the technique to scheduling problems, known as Constraint-Based Scheduling, is described with emphasis on descriptive paradigms and constraint propagation mechanisms. In order to support the use of the technique to tackle other problems, the commercial modeling language OPL is presented in the appendix. The aim of the approach to the problem is to obtain a scheduler that maximizes the short-term production of oil. The scheduler presented relies on the description of a model using interval variables. An algorithm and an Integer Linear Programming model approaching relaxations of the problem are presented in order to obtain an upper bound for the optimal production value. For the real scenario upon which the experimental analysis was done, there were found solutions within 16% of the optimal after one hour of execution; and the tests on instances of varied sizes gave evidence of the robustness of the scheduler. Directions for future work are presented based on the results achieved.

Os hidrocarbonetos são encontrados sob alta pressão em rochas porosas, denominadas rochas reservatório. A camada pré-sal apresenta rochas reservatório cobertas por uma camada impermeável de sal de grande espessura. Ocorrências de estruturas salinas são favoráveis para o aprisionamento dos hidrocarbonetos e aumentam a probabilidade de sucesso na prospecção de óleo e gás, pois são excelentes rochas capeadoras, de porosidade e permeabilidade praticamente nulas. As rochas salinas apresentam deformação lenta e contínua quando submetidas a tensões constantes, fenômeno conhecido como fluência. Durante a perfuração de poços através de espessas camadas de sal podem ocorrer problemas operacionais, como o aprisionamento da coluna de perfuração e o colapso do poço. Ainda, a fluência pode levar ao colapso os revestimentos de um poço de petróleo revestido. Estes contratempos geram grandes desafios e criam oportunidades de evolução na indústria do petróleo. Neste contexto, este trabalho consiste na análise numérica da escavação de poços em rochas salinas para exploração de petróleo, com o estudo do comportamento geomecânico do sal utilizando o programa de elementos finitos Abaqus®. O efeito da fluência do sal durante e após a perfuração e cimentação dos poços foi verificado utilizando diferentes pesos de fluido de perfuração, simulado como não penetrante. Análises dos deslocamentos, deformações e tensões na parede do poço e em sua vizinhança foram realizadas por meio de análises de deformação plana e análises axissimétricas. Após a instalação do revestimento e cimentação do poço que engloba tanto o processo de endurecimento do cimento, quanto a resposta de fluência da camada de sal, pôde-se analisar os deslocamentos, deformações e o comportamento das tensões na fronteira sal-cimento, evitando possíveis intervenções em poços que acarretam perdas econômicas. Sendo assim, este estudo auxilia no monitoramento e controle do fechamento de poços de petróleo em evaporito, após a escavação e cimentação do poço, evitando os diversos problemas decorrentes do comportamento de fluência do sal. / Hydrocarbons are found under high pressure in porous rocks, called reservoir rocks. The presalt layer shows reservoir rock covered by an impermeable salt thick layer. Occurrences of salt structures are favorable for trapping of hydrocarbons and increase the probability of success in oil and gas prospecting. They are excellent cap rocks with porosity and permeability practically nil. Salt rock present creep when subjected to continuous and constant stress. During well drilling through thick salt layers operational problems may occur like the imprisonment of the drill string and the collapse of the well. Also, creep may cause the collapse of the well casing. These setbacks create great challenges and opportunities for the evolution of the oil industry. In this context, this work proposes the numerical analysis of well excavation in salt rock for oil exploration with the study of the geomechanical behavior of salt using a finite element method (FEM) software Abaqus®. The effect of salt creep during and after drilling and cementing of wells was verified using different weights of the drilling fluid assumed to be non-penetrable with respect to the wellbore formation. Analysis of displacements, strains and stresses on the face of the wellbore and into the salt formation were performed with plane strain and axisymmetric techniques. After installation of the well casing, cementing is simulated encompassing cement hardening as well as salt creep. It was possible to analyze displacements, strains and the behavior of the stress interactions between the existing boundary cement-salt formation, avoiding possible unnecessary workover operations that cause economical losses. Thus, this study assists in the control and monitoring of closing oil wells in evaporite, after excavation and cementing the well, avoiding many problems stemming from the behavior creep of salt.

Made available in DSpace on 2010-04-20T20:15:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1993-07-02T00:00:00Z / Este trabalho tem como objetivo central o crescimento da competividade de uma Companhia de Petróleo. Propõe melhoramentos operacionais continuos através de uma metodologia de gestão integrada das atividades de exploração, perfuração e produção fundamenta-se na teoria das restrições de Eliyahu M. Goldratt, este ilustre físico israelense

Os hidrocarbonetos são encontrados sob alta pressão em rochas porosas, denominadas rochas reservatório. A camada pré-sal apresenta rochas reservatório cobertas por uma camada impermeável de sal de grande espessura. Ocorrências de estruturas salinas são favoráveis para o aprisionamento dos hidrocarbonetos e aumentam a probabilidade de sucesso na prospecção de óleo e gás, pois são excelentes rochas capeadoras, de porosidade e permeabilidade praticamente nulas. As rochas salinas apresentam deformação lenta e contínua quando submetidas a tensões constantes, fenômeno conhecido como fluência. Durante a perfuração de poços através de espessas camadas de sal podem ocorrer problemas operacionais, como o aprisionamento da coluna de perfuração e o colapso do poço. Ainda, a fluência pode levar ao colapso os revestimentos de um poço de petróleo revestido. Estes contratempos geram grandes desafios e criam oportunidades de evolução na indústria do petróleo. Neste contexto, este trabalho consiste na análise numérica da escavação de poços em rochas salinas para exploração de petróleo, com o estudo do comportamento geomecânico do sal utilizando o programa de elementos finitos Abaqus®. O efeito da fluência do sal durante e após a perfuração e cimentação dos poços foi verificado utilizando diferentes pesos de fluido de perfuração, simulado como não penetrante. Análises dos deslocamentos, deformações e tensões na parede do poço e em sua vizinhança foram realizadas por meio de análises de deformação plana e análises axissimétricas. Após a instalação do revestimento e cimentação do poço que engloba tanto o processo de endurecimento do cimento, quanto a resposta de fluência da camada de sal, pôde-se analisar os deslocamentos, deformações e o comportamento das tensões na fronteira sal-cimento, evitando possíveis intervenções em poços que acarretam perdas econômicas. Sendo assim, este estudo auxilia no monitoramento e controle do fechamento de poços de petróleo em evaporito, após a escavação e cimentação do poço, evitando os diversos problemas decorrentes do comportamento de fluência do sal. / Hydrocarbons are found under high pressure in porous rocks, called reservoir rocks. The presalt layer shows reservoir rock covered by an impermeable salt thick layer. Occurrences of salt structures are favorable for trapping of hydrocarbons and increase the probability of success in oil and gas prospecting. They are excellent cap rocks with porosity and permeability practically nil. Salt rock present creep when subjected to continuous and constant stress. During well drilling through thick salt layers operational problems may occur like the imprisonment of the drill string and the collapse of the well. Also, creep may cause the collapse of the well casing. These setbacks create great challenges and opportunities for the evolution of the oil industry. In this context, this work proposes the numerical analysis of well excavation in salt rock for oil exploration with the study of the geomechanical behavior of salt using a finite element method (FEM) software Abaqus®. The effect of salt creep during and after drilling and cementing of wells was verified using different weights of the drilling fluid assumed to be non-penetrable with respect to the wellbore formation. Analysis of displacements, strains and stresses on the face of the wellbore and into the salt formation were performed with plane strain and axisymmetric techniques. After installation of the well casing, cementing is simulated encompassing cement hardening as well as salt creep. It was possible to analyze displacements, strains and the behavior of the stress interactions between the existing boundary cement-salt formation, avoiding possible unnecessary workover operations that cause economical losses. Thus, this study assists in the control and monitoring of closing oil wells in evaporite, after excavation and cementing the well, avoiding many problems stemming from the behavior creep of salt.

Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:24:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_SamuelFerreirade_M.pdf: 5532119 bytes, checksum: bd96341bedac10788b77f2035e64d4b3 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O aumento significativo do volume potencial de petróleo se deve às descobertas recentes de reservatórios de petróleo localizados em profundidades de camada pré-sal que contém CO2, em alguns casos, em quantidade superior a 10% e frações voláteis, em condições de grande desvio do comportamento dos gases ideais. A literatura sugere que nesses casos é necessário o uso de modelos composicionais de simulação de reservatórios. Neste trabalho procurou-se através de estudos do comportamento de fluidos diagnosticar fatores decisivos do tratamento de fluidos para a aplicação confiável da simulação composicional em reservatórios de petróleo similares aos da camada pré-sal. Ênfase especial foi dada ao estudo do comportamento de fases e à simulação de método de recuperação melhorada de óleo baseados na injeção de CO2. Para isto, foram obtidos da literatura um modelo geológico de reservatório heterogêneo, dados de permeabilidade relativa e dados PVT da caracterização de óleos leves (acima de 20º API de densidade) e ricos em CO2 (3% a 20% da fração molar). Foi feita uma modelagem pelo ajuste termodinâmico de equações de estado aplicadas ao petróleo, onde foram testadas diferentes representações termodinâmicas (de 5 a 24 componentes), dois diferentes métodos de ajustes de equações de estado e dois modelos geológicos. Os resultados obtidos foram analisados e comparados em diferentes combinações para o estudo da sensibilidade de parâmetros críticos de fluido para a simulação composicional, como a escolha de pseudocomponentes, a escolha de equações de estado e a escolha de técnicas de ajuste de equações de estado. Os resultados ressaltam a importância não só da qualidade de dados experimentais adequados, como da escolha cautelosa de modelos teóricos termodinâmicos adequados, de técnicas de ajuste de dados experimentais e do uso cuidadoso da pseudoização. O estudo conclui que a alteração indiscriminada em qualquer uma destas variáveis pode comprometer a confiabilidade de um modelo de simulação de reservatórios. O estudo conclui que diferentes técnicas de regressão de equações de estado não são equivalentes e também mostra que a relação entre a pseudoização e a redução do tempo computacional não é direta. Os resultados deste trabalho são importantes para estudos futuros de simulação composicional / Abstract: The Brazilian expected oil potential has increased substantially after the discoveries of subsalt located deep oil reservoirs and they are regarded with huge economic importance for Brazil. Some of these fields contain above 10% molar CO2 and volatile fractions, submitted to conditions that differ greatly from that described by ideal gas models. Compositional reservoir simulation is fundamental for the description of these phenomena. Although this technique improves the reservoir management, the modeling of fluid data is needed due to computational limitation and it adds uncertainties that affect the quality of the compositional simulation and are not studied very often. The objective of this work is to identify key factors in order to allow the reliable application of compositional simulation to petroleum reservoir analogous to the Brazilian subsalt reservoirs. Special highlighting was given to the phase behavior and simulation of enhanced oil recovery methods based on the CO2 injection applied to heterogeneous reservoirs. This required the acquisition from literature of a heterogeneous reservoir geological model, of a singular set of relative permeability data and of several sets of PVT data characterizing light oils (over 20º API gravity) that are also CO2 enriched (from 3% to 20% of molar fraction). From these PVT sets of data it was necessary to perform the thermodynamic match of equations of state applied to complex hydrocarbons mixtures. An oil with different extended and lumped thermodynamic versions was tested with two different equations of state matching methods from literature and two different geological models. The results obtained were analyzed and compared under different combinations for the sensitivity study of critical fluid parameters for the compositional simulation. This work emphasizes the importance not only of experimental data quality, but also of the equation of state choice, regression method choice and the careful use of lumping. The study concludes that the indiscriminate alteration in any of these variables may harm the model reliability of reservoir simulation. The study concludes that different PVT tuning techniques are not equivalent and also shows that the relation between lumping and computational time reduction is not direct. The results of this work are important for future compositional simulation studies / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo