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Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.)--University of Wyoming, 2008. / Title from PDF title page (viewed on June 24, 2009). Includes bibliographical references (p. 120-127).

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Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2008. / Vita. Includes bibliographical references.

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T06:58:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monte-Mor_LucasSoares_M.pdf: 24137724 bytes, checksum: e77cff06c62fba11b775f82eba0fb083 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A injeção de vapor produzido na superfície é o método de recuperação avançada de petróleo mais utilizado para produção de óleo pesado no mundo. No entanto, há grandes limitações no uso no método devido a perdas de calor quando os reservatórios são profundos e no caso de campos offshore. Os geradores de fundo de poço ("Downhole steam generators, DHSG") são uma nova tecnologia que abre caminho para a recuperação de óleo pesado de reservatórios profundos, campos offshore e locais extremamente frios. Os DHSGs eliminam a necessidade dos sistemas de distribuição e geração de vapor na superfície como as linhas de escoamento de vapor. A saída de um DHSG entrega uma mistura de vapor e gases efluentes de combustão. No presente trabalho, um estudo experimental na célula linear de injeção foi desenvolvido para compreender melhor como a injeção combinada de vapor e gases efluentes de combustão contribui no processo de recuperação e para a possível redução na quantidade de vapor injetado. O estudo experimental foi realizado num aparato construído e desenvolvido na Unicamp para a injeção contínua de vapor puro ou vapor combinado com outro fluido. Todo o estudo foi realizado em escala de laboratório utilizando óleo proveniente da bacia Potiguar e do Espírito Santo. Nos experimentos, vapor foi injetado em vazões de 5 ml/min quando puro e de 4,5 ml/min quando em co-injeção com gases efluentes de combustão. As vazões de gás variaram entre 150 e 800 ml/min. Os resultados encontrados mostram que: 1) Há uma aceleração na produção de óleo quando na presença do gás co-injetado com vapor, se comparado com a injeção de vapor puro; 2) O gás ajuda a manter a pressão atrás da frente de vapor mais estável; 3) A melhoria da razão vapor/óleo mostra que a co-injeção do gás efluente de combustão é benéfica para substituir certa quantidade de vapor; 4) Os fatores de recuperação quando se utiliza o gás são maiores do que quando se utiliza apenas vapor puro, havendo uma tendência de aumento do fator de recuperação com o aumento do volume de gás injetado e 5) Ocorre uma variação na qualidade do óleo produzido ao longo do histórico de recuperação com a co-injeção / Abstract: The surface steam injection is the most common enhanced oil recovery (EOR) process used in heavy oil production. Nevertheless, there are limitations due to the heat loss for deep reservoirs and for offshore fields. Downhole steam generators (DHSG) are a new technology that opens new pathways for recovery of heavy oil from deep reservoirs, offshore fields and extreme cold regions. DHSGs eliminate the need for surface steam distribution systems, for flowlines and wellbore steam strings. The outflow of DHSG generators are a mixture of steam and flue gas. In the present work, an experimental study was developed in a linear steam injection cell to better understand how the injection of steam combined with flue gas contributes to the recovery process and to the possible reduction in the required amount of steam injected. The experimental apparatus used in this study was designed and built at Unicamp for flooding of steam or steam combined with other fluid. The entire study was conducted at the lab scale with a heavy oil originated from the Potiguar Basin and from the Espírito Santo Basin. In the experiments, steam was injected at flow rates of 5 ml / min when pure and 4.5 ml / min when co-injected with flue gas. The gas flowrate varied between 150 and 800 ml / min. The results show that: 1) the coinjection of steam with flue gas accelerates the start of oil production when compared with steam injection alone; 2) The gas helps to keep the pressure behind the front and make it more stable; 3) The improvement on the steam/oil ratio shows that co-injection of steam with flue gas is beneficial to replace a significant amount of steam; 4) Recovery factors when co-injecting gas is greater than when using pure steam, with an increasing trend for the recovery factor when the volume of gas injected increases and 5) a favorable variation occurs in the quality of the oil produced during the recovery history with co-injection / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

The decline of oil reserves has been observed in recent years and generates interest in developing new technologies that can make the most of existing wells and reservoirs in order to increase oil recovery. For this purpose, methods and enhanced secondary recovery of oil are used, which consist of injecting fluids targeting a certain pressure increase in the tank or changes in physical properties of oil to a larger and more efficient production. The method of secondary recovery that stands out, and the most common is the water injection. This method has proved effective for recovery of heavy oil, though the challenge of the pre-salt environment has promoted further research aimed at removing light oils. This study, then, aims to make the fluid dynamics simulation of a reservoir of oil quadratic dimensions of 80.4 mx 80.4 mx 20 m with injection model five spots (five points) using as guns fluids primarily water and later natural gas and hot water, to observe the evolution of their volume fractions inside the shell, its oil recovery factor, recovery efficiency as a whole and a qualitative analysis of useful life of the producing wells. The developed model is based on two-phase oilwater model and the simulations were carried out in commercial fluid dynamic packet ICEM CFD and ANSYS CFX 13.0 respectively. Thus, a greater than 65% recovery factor for the process of injection water was observed and an overall efficiency of 38% recovery, allowing the case to the oil basins of the pre-salt. Other methods enabled to validate the model because the profiles and characteristics found are plausible and phenomenologically similar to those in the literature. / O declínio das reservas petrolíferas vem sendo observado nos últimos anos e gera interesse no desenvolvimento de novas tecnologias capazes de aproveitar ao máximo os poços e reservatórios existentes de modo a elevar a recuperação de óleo. Para tanto, são utilizados métodos de recuperação secundária e avançada de petróleo, que consistem em se injetar determinados fluidos visando um aumento do diferencial de pressão no reservatório ou modificações nas propriedades físicas do óleo para uma produção maior e mais eficiente. O método de recuperação secundária que mais se destaca, e também o mais comum é a injeção de água. Tal método já se mostrou eficiente para recuperação de óleos pesados, entretanto o desafio do ambiente pré-sal tem promovido novas pesquisas voltadas para a remoção de óleos leves. O presente trabalho, então, tem como objetivo fazer a simulação fluidodinâmica de um reservatório de petróleo de dimensões quadráticas de 80,4 m x 80,4 m x 20 m com modelo de injeção five spots (cinco pontos) utilizando como fluidos injetores primeiramente a água e posteriormente o gás natural e água quente, para observar a evolução de suas frações volumétricas no interior do reservatório, seu fator de recuperação de óleo, a eficiência da recuperação como um todo e uma análise qualitativa de tempo de vida útil dos poços produtores. A modelagem desenvolvida baseou-se no modelo Água-Óleo bifásico e as simulações foram desenvolvidas nos pacotes fluidodinâmicos comerciais ICEM CFD e ANSYS CFX 13.0 respectivamente. Desse modo, foi constatado um fator de recuperação acima de 65% para o processo de injeção de água, bem como uma eficiência total de recuperação de 38%, viabilizando o processo para o óleo de bacias do pré-sal. Os outros métodos permitiram a validação da modelagem uma vez que os perfis e características encontrados foram fenomenologicamente plausíveis e similares àqueles da literatura.

Much of the world's oil and gas comes from continental platforms today, including the Atlantic marginal basins along the Brazilian coast. Campos Basin is the use of intense injection of seawater for secondary recovery and, as a consequence, there will be a significant increase in the amount of water produced in the coming decades. The injection and formation water are frequently incompatible under the chemical point of view, and hence its mixture may result in the appearance of salt precipitation in the reservoir, in the wellbore-formation interface, surface and subsurface equipments. The salt scales are undesirable sub products of secondary recovery by water injection. Traditionally, the water produced in offshore fields, after a treatment is discharged into the sea or possibly reinjected to maintain reservoir pressure. The aim of this dissertation was, from production/injection pattern, to study the formation of inorganic deposits in oil fields through evaluation of potential losses observed in producing wells, supporting information to aid in the optimization of schedules for future interventions recovery of well productivity. The study was conducted using a numerical simulator called InorscaleTM, with limitations such as: temperature (20 º to 125 º C), pH (5.5 to 8.5) and lower salinity than 200,000 ppm, based on chemicals and thermodynamic concepts from production history from five analyzed wells. The impact of inorganic scale in the productivity of these wells was demonstrated by the behavior of the productivity index (PI) according to the precipitated mass (PM) of the inorganic salts evaluated, as well as the saturation index (SI) as a function of seawater produced (SW). This study demonstrated that, for the same concentration of precipitated inorganic salt, the barite (BaSO4) represented a major damage to production, compared to other evaluated salts. This knowledge becomes imperative with regard to increasing costs and the complexity of the workover operations (recompletion and stimulation) in the producing wells. In this scenario, preventive action, in order to reduce costs of production, gains importance. / Grande parte da produção mundial de petróleo e gás vem hoje de plataformas continentais, incluindo as bacias marginais atlânticas da Costa Brasileira. Na Bacia de Campos é intensa a utilização da injeção de água do mar para recuperação secundária e, como consequência, haverá um significativo incremento da quantidade de água produzida nas próximas décadas. As águas de injeção e de formação são frequentemente incompatíveis sob o ponto de vista químico e, portanto, sua mistura pode causar o surgimento de precipitações salinas no reservatório, na interface poço-formação e nos equipamentos de superfície e de sub-superfície. As incrustações salinas são subprodutos indesejáveis da recuperação secundária por injeção de água. Tradicionalmente, a água produzida em campos marítimos, após algum tratamento, é descartada no mar ou, eventualmente, reinjetada para manutenção da pressão do reservatório. O objetivo geral desta dissertação foi, a partir de malhas de produção/injeção, estudar a formação de depósitos inorgânicos em campos petrolíferos através da avaliação das perdas de potencial observadas nos poços produtores, subsidiando informações que auxiliem na otimização das programações de futuras intervenções para a recuperação da produtividade dos poços. O trabalho foi desenvolvido utilizando um simulador numérico denominado InorscaleTM, com limitações como: faixa de temperatura (20º a 125ºC), pH (5,5 a 8,5) e salinidade menor que 200.000 ppm, baseado em conceitos termodinâmicos e químicos, a partir dos históricos de produção de cinco poços analisados. O impacto da incrustação inorgânica na produtividade destes poços foi demonstrado através do comportamento do índice de produtividade (IP) em função da massa precipitada (MP) dos sais inorgânicos avaliados, assim como pelo índice de saturação (IS) em função da água do mar produzida (AM). Este estudo demonstrou que, para uma mesma concentração de sal inorgânico precipitado, a barita (BaSO4) representou um dano maior à produção, em relação aos demais sais avaliados. Este conhecimento torna-se imperioso no tocante aos custos crescentes e complexos das operações de workover (estimulação e recompletação) nos poços produtores. Neste cenário, a ação preventiva, com o objetivo de reduzir os custos de produção, ganha importância.

Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:15:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_HernaniPetroni_M.pdf: 4091307 bytes, checksum: 9c0f72cc029a22e1f5a96e7587ad9ab5 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A recuperação de petróleo em reservatórios naturalmente fraturados apresenta-se como um risco de projeto, sobretudo em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária, já que a simulação utilizando deslocamento por injeção de água indica significativa redução da recuperação. As fraturas representam descontinuidades do meio poroso e possuem efeito capilar e condutividade hidráulica distintos, o que altera sensivelmente o comportamento do escoamento no reservatório, e também os mecanismos físicos envolvidos no processo de recuperação. A simulação de reservatórios fraturados é geralmente realizada com o modelo de dupla porosidade, que está implementado nos principais simuladores comerciais. Neste modelo os processos físicos envolvidos na recuperação são representados pela função de transferência entre matriz e fratura. No entanto, os simuladores comerciais utilizam diferentes funções de transferências com diferentes modelos para representar o processo de recuperação. Neste trabalho, foi construído um simulador de dupla porosidade no qual foram implementadas as funções de transferência de Kazemi et al. (1976), Sabathier et al. (1998) e Lu et al. (2008) para comparação dos resultados de recuperação utilizando deslocamento por injeção de água em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária. A comparação entre as funções de transferência foi realizada para diferentes combinações de processos físicos, mostrando que há significativo aumento de recuperação em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária, especialmente em reservatórios totalmente descontínuos quando o deslocamento ocorre por embebição concorrente, coerentemente com o resultado experimental de Firoozabadi (2000). As funções de transferência implementadas, associadas ao modelo de dupla porosidade, foram também comparadas a simuladores comerciais e a um modelo de fraturas discretas refinado, obtendo-se, entretanto, resultados distintos, mostrando que os diferentes modelos de função de transferência fornecem diferentes resultados. A injeção de água mostrou-se um método de recuperação efetivo mesmo em reservatórios totalmente descontínuos em sistemas molháveis ao óleo ou com molhabilidade intermediária quando há deslocamento por embebição concorrente com gradientes de pressão nos blocos de matriz suficientemente elevados. Os resultados são sensíveis aos parâmetros de caracterização e variam de acordo com o processo físico utilizado. Portanto, a caracterização de reservatórios naturalmente fraturados deve ser realizada levando-se em consideração os fenômenos físicos e os modelos utilizados para representá-los / Abstract: The naturally fractured reservoir recovery is a project risk specially in oil-wet or intermediate-wet systems because of the simulations results under waterflood displacement. Fractures are porous medium discontinuities with distinct capillarity and hydraulic conductivity properties that change the reservoir flow behaviour as well the physical mechanisms acting in petroleum recovery. Double-porosity models are generally used in fractured reservoir simulation and have been implemented in the major commercial reservoir simulators. The physical processes acting in petroleum recovery are represented in double-porosity models by matrix-fracture transfer functions. Commercial simulators have their own transfer function implementations, and as a result different kinetics and final recoveries are attained. In this work, a double porosity simulator was built with Kazemi et al. (1976), Sabathier et al. (1998) and Lu et al. (2008) transfer function implementations and their recovery results compared using waterflood displacement in oil-wet or intermediate-wet systems. The results of transfer function comparisons show recovery improvements in oil-wet or intermediate-wet systems under different physical processes combination, particularly in fully discontinuous porous medium when concurrent imbibition takes place, coherent with Firoozabadi (2000) experimental results. Furthermore, the implemented transfer functions, related to a double-porosity model, were compared to double-porosity commercial simulators models, as well a discrete fracture model with refined grid, showing differences between them. Waterflood can be an effective recovery method even in fully discontinuous media for oil-wet or intermediate-wet systems where concurrent imbibition takes place with high enough pressure gradients across the matrix blocks. These results are sensitive to reservoir characterization parameters whose sensitiveness depends on the physical process employed. Naturally fractured reservoir characterization must consider the physical phenomena occurring during recovery and the models used to represent them / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo