Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os métodos tradicionais de estimular a produção de petróleo, envolvendo a injeção de água, vapor, gás ou outros produtos, estabeleceram a base conceitual para novos métodos de extração de óleo, utilizando micro-organismos e processos biológicos. As tecnologias que empregam os processos de bioestimulação e bioaumentação já são amplamente utilizadas em inúmeras aplicações industriais, farmacêuticas e agroindustriais, e mais recentemente, na indústria do petróleo. Dada a enorme dimensão econômica da indústria do petróleo, qualquer tecnologia que possa aumentar a produção ou o fator de recuperação de um campo petrolífero gera a expectativa de grandes benefícios técnicos, econômicos e estratégicos. Buscando avaliar o possível impacto de MEOR (microbial enhanced oil recovery) no fator de recuperação das reservas de óleo e gás no Brasil, e quais técnicas poderiam ser mais indicadas, foi feito um amplo estudo dessas técnicas e de diversos aspectos da geologia no Brasil. Também foram realizados estudos preliminares de uma técnica de MEOR (bioacidificação) com possível aplicabilidade em reservatórios brasileiros. Os resultados demonstram que as técnicas de MEOR podem ser eficazes na produção, solubilização, emulsificação ou transformação de diversos compostos, e que podem promover outros efeitos físicos no óleo ou na matriz da rocha reservatório. Também foram identificadas bacias petrolíferas brasileiras e recursos não convencionais com maior potencial para utilização de determinadas técnicas de MEOR. Finalmente, foram identificadas algumas técnicas de MEOR que merecem maiores estudos, entre as técnicas mais consolidadas (como a produção de biossurfatantes e biopolímeros, e o controle da biocorrosão), e as que ainda não foram completamente viabilizadas (como a gaseificação de carvão, óleo e matéria orgânica; a dissociação microbiana de hidratos de gás; a bioconversão de CO2 em metano; e a bioacidificação). Apesar de seu potencial ainda não ser amplamente reconhecido, as técnicas de MEOR representam o limiar de uma nova era na estimulação da produção de recursos petrolíferos existentes, e até mesmo para os planos de desenvolvimento de novas áreas petrolíferas e recursos energéticos. Este trabalho fornece o embasamento técnico para sugerir novas iniciativas, reconhecer o potencial estratégico de MEOR, e para ajudar a realizar seu pleno potencial e seus benefícios. / The traditional methods of stimulating production, involving the injection of water, steam, gas or other products, have established the conceptual basis for new methods of oil extraction, utilizing microorganisms and biological processes. Technologies that employ biostimulation and bioaugmentation processes are widely utilized in numerous industrial, pharmaceutical and agroindustrial applications, and, more recently, in the oil industry. Given the enormous economic dimension of the oil industry, any technology that can increase production or recovery of an oil field creates the expectation of large technical, economic and strategic benefits. In order to assess the possible impact of MEOR (Microbial Enhanced Oil Recovery) on the recovery factor of oil and gas reserves in Brazil, and which techniques might be most indicated, a wide ranging study of those techniques and of various aspects of the geology of Brazil was carried out. Preliminary studies of a MEOR technique (bioacidification) with possible application in Brazilian reservoirs were also carried out. The results demonstrate that MEOR techniques can be effective in the production, solubilization, emulsification or transformation of several compounds, and that they can promote other physical effects in the oil or the reservoir rock matrix. Brazilian oil basins and unconventional resources with potential for utilization of certain MEOR techniques were also identified. Finally, certain MEOR techniques that deserve further studies were identified, involving both more consolidated techniques (such as biosurfactant and biopolymer production, and the control of microbially induced corrosion), as well as those that have not yet fully proven their viability (such as coal, oil and organic matter gasification; microbial dissociation of gas hydrates; bioconversion of CO2 into methane; and bioacidification). Despite the fact that their potential is not yet fully recognized, MEOR techniques represent the dawn of a new era in the stimulation of production of existing oil resources, and even in the production development plans of new oil and other energy resources. This work furnishes the technical basis for suggesting new initiatives, for recognizing the strategic potential of MEOR, and for helping to realize the full potential of MEOR and its benefits.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os métodos tradicionais de estimular a produção de petróleo, envolvendo a injeção de água, vapor, gás ou outros produtos, estabeleceram a base conceitual para novos métodos de extração de óleo, utilizando micro-organismos e processos biológicos. As tecnologias que empregam os processos de bioestimulação e bioaumentação já são amplamente utilizadas em inúmeras aplicações industriais, farmacêuticas e agroindustriais, e mais recentemente, na indústria do petróleo. Dada a enorme dimensão econômica da indústria do petróleo, qualquer tecnologia que possa aumentar a produção ou o fator de recuperação de um campo petrolífero gera a expectativa de grandes benefícios técnicos, econômicos e estratégicos. Buscando avaliar o possível impacto de MEOR (microbial enhanced oil recovery) no fator de recuperação das reservas de óleo e gás no Brasil, e quais técnicas poderiam ser mais indicadas, foi feito um amplo estudo dessas técnicas e de diversos aspectos da geologia no Brasil. Também foram realizados estudos preliminares de uma técnica de MEOR (bioacidificação) com possível aplicabilidade em reservatórios brasileiros. Os resultados demonstram que as técnicas de MEOR podem ser eficazes na produção, solubilização, emulsificação ou transformação de diversos compostos, e que podem promover outros efeitos físicos no óleo ou na matriz da rocha reservatório. Também foram identificadas bacias petrolíferas brasileiras e recursos não convencionais com maior potencial para utilização de determinadas técnicas de MEOR. Finalmente, foram identificadas algumas técnicas de MEOR que merecem maiores estudos, entre as técnicas mais consolidadas (como a produção de biossurfatantes e biopolímeros, e o controle da biocorrosão), e as que ainda não foram completamente viabilizadas (como a gaseificação de carvão, óleo e matéria orgânica; a dissociação microbiana de hidratos de gás; a bioconversão de CO2 em metano; e a bioacidificação). Apesar de seu potencial ainda não ser amplamente reconhecido, as técnicas de MEOR representam o limiar de uma nova era na estimulação da produção de recursos petrolíferos existentes, e até mesmo para os planos de desenvolvimento de novas áreas petrolíferas e recursos energéticos. Este trabalho fornece o embasamento técnico para sugerir novas iniciativas, reconhecer o potencial estratégico de MEOR, e para ajudar a realizar seu pleno potencial e seus benefícios. / The traditional methods of stimulating production, involving the injection of water, steam, gas or other products, have established the conceptual basis for new methods of oil extraction, utilizing microorganisms and biological processes. Technologies that employ biostimulation and bioaugmentation processes are widely utilized in numerous industrial, pharmaceutical and agroindustrial applications, and, more recently, in the oil industry. Given the enormous economic dimension of the oil industry, any technology that can increase production or recovery of an oil field creates the expectation of large technical, economic and strategic benefits. In order to assess the possible impact of MEOR (Microbial Enhanced Oil Recovery) on the recovery factor of oil and gas reserves in Brazil, and which techniques might be most indicated, a wide ranging study of those techniques and of various aspects of the geology of Brazil was carried out. Preliminary studies of a MEOR technique (bioacidification) with possible application in Brazilian reservoirs were also carried out. The results demonstrate that MEOR techniques can be effective in the production, solubilization, emulsification or transformation of several compounds, and that they can promote other physical effects in the oil or the reservoir rock matrix. Brazilian oil basins and unconventional resources with potential for utilization of certain MEOR techniques were also identified. Finally, certain MEOR techniques that deserve further studies were identified, involving both more consolidated techniques (such as biosurfactant and biopolymer production, and the control of microbially induced corrosion), as well as those that have not yet fully proven their viability (such as coal, oil and organic matter gasification; microbial dissociation of gas hydrates; bioconversion of CO2 into methane; and bioacidification). Despite the fact that their potential is not yet fully recognized, MEOR techniques represent the dawn of a new era in the stimulation of production of existing oil resources, and even in the production development plans of new oil and other energy resources. This work furnishes the technical basis for suggesting new initiatives, for recognizing the strategic potential of MEOR, and for helping to realize the full potential of MEOR and its benefits.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-13T13:25:29Z No. of bitstreams: 1 pavelzenonsejaspaz.pdf: 1021401 bytes, checksum: 6c80da770310ced9141a330e3a4d4f9b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:32:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pavelzenonsejaspaz.pdf: 1021401 bytes, checksum: 6c80da770310ced9141a330e3a4d4f9b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:32:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pavelzenonsejaspaz.pdf: 1021401 bytes, checksum: 6c80da770310ced9141a330e3a4d4f9b (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho apresentamos um estudo analítico sobre a recuperação de óleo pesado utilizando injeção de água, que é aquecida por meio de ondas eletromagnéticas de alta freqüência. Recentemente, foi feito um experimento (descrito em [12]), onde a água foi injetada num meio poroso, aquecida por meio de ondas eletromagnéticas. Os resultados do experimento mostram que o aquecimento mediante ondas EM melhora o deslocamento do óleo pela água. Desta maneira, apresenta-se a injeção de água com aquecimento por ondas EM como um método viável na recuperação de óleo. Consideraremos um modelo matemático simples descrevendo o experimento mencionado acima, que consiste de duas leis de balanço, uma para a energia e outra para a massa da água. O objetivo do trabalho é usar o Princípio de Duhamel e a Teoria das Leis de Conservação para encontrar soluções semi-analíticas deste modelo simplificado. Segundo [8], utilizamos o Princípio para achar a solução da equação de balanço de energia do tipo Convecção-Reação-Difusão para o problema de transporte de calor num meio poroso na presença de uma fonte de ondas eletromagnéticas. A equação de balanço para a massa da água é uma equação diferencial parcial não linear de primeira ordem do tipo Buckley-Leverett (Veja [4] e [7]). Ela será resolvida usando a Teoria das Leis de Conservação. Segundo [15], a solução deste problema contém ondas de rarefação e choque. / In this work, we present the results obtained by analytical study of heavy oil recovery by water flooding and electromagnetic (EM) heating of high frequency. Recently, an experiment was made, where water was injected into a porous medium, warmed by means of electromagnetic waves. The experiment results show that EM heating improves the displacement of oil by water. Thus, the water flooding combined with EM heating is a viable method for oil recovery. We consider a simple mathematical model describing this experiment consisting of two balance laws for energy and water mass. The goal is to use Duhamel’s Principle and the Theory of Conservation Laws to find semi-analytical solutions of this simplified model. We use the principle solve the energy balance equation of convection-reaction-diffusion type for heat transport problem in a porous medium in the presence of a source of electromagnetic waves. The balance equation for the mass of water is a nonlinear partial differential equation of first order of Buckley-Leverett type. It is solved using the Theory of Conservation Laws.