Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-18T05:54:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rios_VictordeSouza_M.pdf: 7274961 bytes, checksum: badfe10558862e259afaf6310ddae8f6 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os métodos térmicos de recuperação viabilizaram a produção de óleo pesado em campos considerados não comerciais pelos métodos convencionais de recuperação. A injeção de vapor, em particular, veio a se consagrar ao longo dos anos e é hoje uma das principais alternativas economicamente viáveis para o aumento da recuperação dos óleos pesados. Nesse contexto, destaca-se a drenagem gravitacional assistida por vapor, "Steam Assisted Gravity Drainage" (SAGD). Esse processo caracteriza-se por utilizar dois poços horizontais: um produtor, localizado próximo à base do reservatório e um injetor, situado alguns metros acima. O objetivo desse método é criar uma câmara de vapor, enquanto promove uma melhor varredura dos fluidos do reservatório. A razão do volume de vapor injetado por volume de óleo recuperado é um parâmetro decisivo na economicidade de projetos de injeção de vapor. No presente trabalho um estudo experimental do método SAGD foi desenvolvido para entender melhor o processo de drenagem gravitacional assistida por vapor na recuperação de óleo pesado. Aliando-se a isso, também foi investigada a injeção de nitrogênio combinado com vapor, o que contribui para o mecanismo de recuperação e para a redução em volume do vapor injetado, refletindo na economicidade do projeto. Simulações numéricas utilizando um software comercial foram realizadas visando a dar suporte às análises feitas. Os estudos foram conduzidos em escala de laboratório com óleo pesado da bacia do Espírito Santo. Os resultados obtidos mostram que a injeção de nitrogênio após certo período de injeção contínua de vapor, método conhecido como SAGD - Wind Down, reflete na redução considerável da razão vapor/óleo sem, no entanto, afetar de forma muito sensível a produção de óleo, quando comparado ao SAGD convencional / Abstract: Thermal recovery methods made possible the production of heavy oil fields considered non-commercial with conventional recovery methods. The steam injection, in particular, improved itself over the years and is now a major cost-effective alternative for increasing the heavy oil recovery. In this context, the Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) is the process that uses two horizontal wells with the steam injector above the producer which stays at the base of the reservoir. The purpose of this method is to create a steam chamber, while promoting a better sweep of the fluid reservoir. The steam oil ratio is a decisive parameter in the economic viability of projects with steamflooding. In this paper, an experimental study of a SAGD cell was developed to understand better the steam assisted gravity drainage on the heavy oil recovery. Allied to this, it was also investigated the nitrogen injection combined with steam, which contributes to the recovery mechanism and a possible reduction in volume of steam injected, reflecting on the economy of the project. The studies were conducted in laboratory scale with heavy oil from the Espírito Santo basin. The results show that injection of nitrogen after a period of steamflooding, a method known as SAGD - Wind Down, reflects the considerable reduction in the steam oil ratio without, however, affect significantly the oil production, when compared to conventional SAGD / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-17T03:24:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_RafaelOscardeMoraes_M.pdf: 2702019 bytes, checksum: 2b9e5d6d733bae790360b90f575601e6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A previsão de comportamento de reservatórios submetidos a combustão in-situ é trabalhosa e empírica já que além das complexidades geológicas, é necessário modelar a complexidade do hidrocarboneto de reservatório e das reações químicas que ocorrem no processo. As etapas de projeto de campo costumam envolver 1) seleção de reservatório; 2) experimentos termo-analíticos; 3) experimentos em tubo de combustão; 4) aplicação de métodos analíticos; 5) simulação numérica; 6) calibração dos modelos analíticos e numéricos através de dados de projeto piloto. O escopo de trabalho desta dissertação está concentrado nas Etapas 4 e 5 deste processo e o foco é a previsão de comportamento de projetos de campo. Propõe-se uma metodologia de mudança de escala para tratamento de dados advindos de laboratório para uso em previsão de comportamento. Adapta-se um equacionamento clássico de projeto de campo de Nelson e Mcneil (1961) para agregar o conceito de velocidade mínima de frente de chama. Para avaliar a extensão dos resultados obtidos com os experimentos em células de combustão 3D de Coates et al (1995) e de Greaves e Turta (2003), que foram realizados para testar as configurações de poço top-down e thai respectivamente, realiza-se simulações em escala de laboratório para reproduzir uma célula de combustão 3D, e avalia-se o impacto de diversos parâmetros de modelagem, como a composição dos fluidos e as reações químicas, além de parâmetros operacionais. Nestas simulações foi possível reproduzir maior complexidade do modelo de fluidos e das reações químicas, incluindo reações de adição de oxigênio e de quebra de cadeia. Foi possível ainda reproduzir a dependência entre estas reações, fazendo com que o combustível para as reações de quebra de cadeia fosse gerado nas reações de adição de oxigênio. Utilizou-se uma malha tão refinada quanto as dimensões da frente de chama, de forma que se controlou a evolução das reações pela temperatura. Para exemplificar a metodologia proposta de mudança de escala e de projeto de campo, utilizou-se os experimentos em tubo de combustão de Gonçalves (2010). Os parâmetros projetados foram aplicados em simulações em escala de campo, onde a evolução das reações químicas foi controlada pela velocidade. Definiu-se uma velocidade mínima para avanço da frente de chama através de tratamento dos dados advindos dos experimentos em tubo de combustão e aplicou-se no modelo de simulação, onde se investigou a capacidade de previsão da evolução da frente de chama em um cenário com propriedades geológicas heterogêneas / Abstract: Behavior forecast of reservoirs subjected to in-situ combustion is hard and empirical since besides geological complexities it is necessary to reproduce complex fluid models and several chemical reactions that are part of the process. The work flow for field project usually involves: 1) reservoir screening; 2) thermo-analytical experiments; 3) combustion tube experiments; 4) use of analytical models; 5) numerical simulation and 6) fitting of analytical and numerical models with field pilot data. The present work concerns the fourth and fifth stages of this process and the focus is behavior forecast of field projects. A methodology for upscaling laboratory results for application in behavior forecast is proposed. The classical Nelson and Mcneil (1961) field project equations are adapted to account for the minimum velocity of the combustion front. In order to evaluate the extension of the results obtained by Coates et al (1995) and Greaves and Turta (2003) with 3D combustion cells, wich were carried to test the thai and top-down well configuration respectively, laboratory scale numerical simulation that reproduces a 3D combustion cell is conducted and the influence of several modeling parameters, such as fluid composition and chemical reactions, is tested, along with operational parameters. In this simulations, a greater complexity in the fluid and reaction model is possible with both oxygen addition and bond scission reactions. It is also possible to model the dependency between reactions, making the reactant of high temperature reactions to be formed in low temperature reactions. A grid refinement in the same size of the combustion front is used and chemical reactions continuity is controlled through temperature. Data from the combustion tube experiments from Gonçalves (2010) are used to exemplify and apply the upscaling and field project methodology. The obtained project parameters are used as input for field scale numerical simulation, where the chemical reactions continuity is controlled through velocity. A minimum combustion front velocity is defined and applied in the simulation model, where the capacity of forecast of the combustion front migration in an heterogeneous geological context is evaluated / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo