Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JofranyaWAP_DISSERT.pdf: 2973696 bytes, checksum: 2de846649570e278d51d0d67ec195c5e (MD5) Previous issue date: 2014-03-06 / After the decline of production from natural energy of the reservoir, the methods of enhanced oil recovery, which methods result from the application of special processes such as chemical injection, miscible gases, thermal and others can be applied. The advanced recovery method with alternating - CO2 injection WAG uses the injection of water and gas, normally miscible that will come in contact with the stock oil. In Brazil with the discovery of pre-salt layer that gas gained prominence. The amount of CO2 present in the oil produced in the pre-salt layer, as well as some reservoirs is one of the challenges to be overcome in relation to sustainable production once this gas needs to be processed in some way. Many targets for CO2 are proposed by researchers to describe some alternatives to the use of CO2 gas produced such as enhanced recovery, storage depleted fields, salt caverns storage and marketing of CO2 even in plants. The largest oil discoveries in Brazil have recently been made by Petrobras in the pre -salt layer located between the states of Santa Catarina and Esp?rito Santo, where he met large volumes of light oil with a density of approximately 28 ? API, low acidity and low sulfur content. This oil that has a large amount of dissolved CO2 and thus a pioneering solution for the fate of this gas comes with an advanced recovery. The objective of this research is to analyze which parameters had the greatest influence on the enhanced recovery process. The simulations were performed using the "GEM" module of the Computer Modelling Group, with the aim of studying the advanced recovery method in question. For this work, semi - synthetic models were used with reservoir and fluid data that can be extrapolated to practical situations in the Brazilian Northeast. The results showed the influence of the alternating injection of water and gas on the recovery factor and flow rate of oil production process, when compared to primary recovery and continuous water injection or continuous gas injection / O m?todo de recupera??o avan?ada com inje??o alternada WAG-CO2 utiliza da inje??o de ?gua e g?s, g?s esse normalmente misc?vel que vai entrar em contato com o banco de ?leo. No Brasil com a descoberta da camada pr?-sal esse g?s ganhou destaque. A quantidade de CO2 presente no ?leo produzido na camada pr?-sal, assim como acontece em alguns reservat?rios ? um dos desafios a serem vencidos com rela??o ? produ??o sustent?vel uma vez que esse g?s precisa ser processado de alguma maneira. Muitos os destinos para o CO2 s?o propostos por estudiosos, que descrevem algumas alternativas para uso do g?s CO2 produzido, tais como, recupera??o avan?ada, armazenamento em campos depletados, armazenamento em cavernas de sal e ainda comercializa??o do CO2 em plantas. As maiores descobertas de petr?leo, no Brasil, foram feitas recentemente pela Petrobras na camada pr?-sal localizada entre os estados de Santa Catarina e Esp?rito Santo, onde se encontrou grandes volumes de ?leo leve com uma densidade em torno de 28? API, baixa acidez e baixo teor de enxofre. ?leo esse que possui uma grande quantidade de CO2 dissolvido e assim uma solu??o pioneira para o destino desse g?s vem sendo a recupera??o avan?ada. O objetivo dessa pesquisa ? analisar quais os par?metros que tiveram maior influ?ncia no processo de recupera??o avan?ada. As simula??es foram realizadas utilizando o m?dulo GEM da Computer Modelling Group, com o objetivo de realizar estudos do m?todo de recupera??o avan?ada em quest?o. Para a realiza??o deste trabalho, modelos semi-sint?ticos foram utilizados com dados de reservat?rio e fluidos que podem ser extrapolados para situa??es pr?ticas do Nordeste brasileiro. Os resultados mostraram a influ?ncia do processo de inje??o alternada de ?gua e g?s sobre o fator de recupera??o e vaz?o de produ??o de ?leo, quando comparados ? recupera??o prim?ria e inje??o cont?nua de ?gua ou inje??o cont?nua de g?s

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-27T11:04:15Z No. of bitstreams: 1 BALBINA RAQUEL DE BRITO CORREIA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 6215965 bytes, checksum: 1bfd34b81d73a0bb406a5054fcdbdd3a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T11:04:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BALBINA RAQUEL DE BRITO CORREIA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 6215965 bytes, checksum: 1bfd34b81d73a0bb406a5054fcdbdd3a (MD5) Previous issue date: 2016-08-16 / CNPq / A simulação numérica é uma ferramenta utilizada para modelar e estudar reservatórios de petróleo de forma a auxiliar na aplicação de métodos de recuperação suplementar. A injeção de água é o método mais utilizado na recuperação de óleo, devido ao baixo custo de processo, a disponibilidade da água e aos mecanismos de manutenção da pressão e deslocamento de óleo. O presente estudo objetivou estudar o escoamento de óleo e água em um reservatório de óleo pesado, homogêneo, com características do Nordeste brasileiro e modelagem do tipo Black oil, de formato irregular, com o intuito de avaliar o comportamento do reservatório e previsão da recuperação de óleo com a aplicação de injeção isotérmica de água. Para tanto, foi utilizado um simulador numérico, em linguagem C++, com solução das equações governantes pelo método dos volumes finitos e uso de coordenadas generalizadas, a partir de 30 anos de injeção de água, para estudar parâmetros de reservatório e operacionais e avaliar sua influência na recuperação de óleo. Foram realizadas simulações para deliberar sobre a malha do reservatório, estudo do passo de tempo mínimo utilizado nas simulações e efeito de diferentes valores de pressão inicial do reservatório. Dessa forma, foi definida uma malha com 100x50 volumes elementares e o modelo five-spot invertido para avaliar a influência de diferentes valores de permeabilidade absoluta da rocha, grau API do óleo e diferentes vazões de injeção de água, na recuperação de óleo. Foram realizadas análises da localização de poços na malha, a partir da distância entre poços injetores e produtores. A partir dos casos estudados e por meio de gráficos de Volume Poroso Injetado (VPI) versus Volume Poroso de Óleo Recuperado (VPOR), gráficos de Corte de água no tempo e mapas de saturação de água e pressão na formação produtora, ao longo tempo, foi identificado que, no processo de injeção de água, o aumento da permeabilidade absoluta influenciou negativamente e o aumento da vazão de injeção influenciou positivamente a recuperação do óleo, enquanto que o grau API não mostrou influência significativa. Em síntese, com o estudo da alocação dos poços na malha, verificou-se que os poços produtores mais distantes dos poços injetores apresentaram melhores resultados de recuperação de óleo e menor produção de água, pois, o aumento da vazão e a proximidade dos poços, aliada a maiores permeabilidades absoluta da rocha reservatório permitem a ocorrência de fingers viscosos e Breakthrough precoce, fenômenos que reduzem a eficiência do processo de injeção de água. / Numerical simulation is a tool used for modeling and studying oil reservoirs in order to aid in applying additional recovery methods. Water injection is the most common method used in oil recovery due to the low cost process, the availability of water and pressure maintenance and oil displacement mechanisms. This study aimed to study the flow of oil and water in a homogeneous heavy oil reservoir, with Brazilian Northeast characteristics and black oil model, of irregularly form, with the purpose of evaluate the reservoir behavior and prediction of oil recovery due to application of the isothermal water injection. Thus, it was used a numerical simulator, in C++ code, with solution of the governing equations by the finite volume method and the use of generalized coordinates, from 30 years of water injection to study reservoir and opertaing parameters to assess into oil recovery influence. Simulations were accomplished to deliberate on the mesh of the reservoir, minimum time step of the study used in simulations and effects of different initial pressure values of the reservoir. A mesh with 100x50 elementary volumes was defined and inverted five-spot model to evaluate the influence of different absolute values of permeability rock, oil API gravity and different flow rates of water injection on the oil recovery. Wells location analyzes were conducted in the mesh, considering the distance between injection and producers wells. Based on the case studies and using graphs Volume Porous Injected (VPI) and Volume Porous Recovered oil (VPOR), water cut graphs, in time, and reservoir pressure and water saturation maps, over time, it was identified that the water injection process, the absolute permeability increasing have influenced negatively and injection flow rate increased have influenced positively on the oil recovery, while the API gravity has not shown significant influence. In conclusion, it was identified, with the study of allocation of wells in the mesh, that most distance form producing wells of injection wells showed better results on the oil recovery and and reduced water production, therefore, with increasing the flow rate and the proximity of the wells, it combined with larger absolute permeabilities of the reservoir rock, has allowed the occurrence of viscous fingers and early Breakthrough, phenomena which reduce the efficiency of the water injection process.

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-15T09:21:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_LuciaInesBonet_M.pdf: 4242860 bytes, checksum: dabd009f0a1e3b92481793ed9e495f64 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Uma das formas de se melhorar o desempenho do processo de recuperação de petróleo conhecido como combustão in situ direta seca, é injetar água simultaneamente ou alternadamente com o ar, o que se denomina de combustão in situ direta molhada. O calor específico do ar seco é consideravelmente menor do que o da água, de tal forma que esta pode realizar um melhor transporte do calor gerado pela frente de combustão, promovendo uma redução na quantidade de ar requerido para varrer um determinado volume do reservatório. O presente trabalho tem como objetivos avaliar, através de ensaios em tubo de combustão, o desempenho da combustão molhada para um óleo pesado (12,88°API) procedente da Bacia do Espírito Santo e obter parâmetros que possam ajudar no balizamento de um futuro projeto piloto. Para isto, foram realizados quatro ensaios em tubo de combustão (um de combustão seca e três de combustão molhada), utilizando o aparato experimental do Laboratório de Métodos Térmicos de Recuperação do Departamento de Engenharia de Petróleo da UNICAMP e também foi elaborado um modelo térmico de simulação para auxiliar na predição dos testes em laboratório, utilizando um simulador comercial. Os resultados experimentais mostram que o processo de combustão molhada apresenta-se estável para o óleo em estudo na medida em que as condições experimentais mantêm-se controladas. Para as razões água-ar estudadas (1,00 x 10-3 m3/m3; 0,56 x 10-3 m3/m3 e 0,33 x 10-3 m3/m3), a presença da água diminui a deposição de combustível, aumentando a velocidade de avanço da frente de combustão e reduzindo a quantidade de ar requerida. É observada uma redução na temperatura média da frente de combustão (de 493 ºC para 460 ºC), mas, ainda assim, mantendo-a na faixa das reações de alta temperatura. Os resultados do modelo de simulação mostram-se próximos aos experimentais, no que diz respeito ao perfil de temperatura / Abstract: One way to improve the performance of the oil recovery method, known as dry forward in situ combustion, is to inject water either simultaneously or intermittently with the air, named as wet forward in situ combustion. The specific heat of the dry air is considerably lower than that of water, such that water may render a better transport of the heat generated by the combustion front, leading to a reduction of the amount of air required to sweep a specified reservoir volume. The objectives of the present work are to evaluate, through combustion tube tests, the wet combustion performance for a heavy oil (12,88°API) from Espírito Santo Basin and to obtain helpful combustion parameters for the design of a future field pilot. For this, four combustion tube tests were performed (one dry combustion and three wet combustions), using the experimental apparatus in the Laboratory of Thermal Methods of Recovery from the Department of Petroleum Engineering at UNICAMP, and it was also developed a thermal simulation model to help on the prediction of the lab tests, using a commercial simulator. The experimental results showed that the wet combustion process is stable for the studied oil, since the experimental conditions are kept under control. For the studied water-air ratios (1,00 x 10-3 m3/m3; 0,56 x 10-3 m3/m3 and 0,33 x 10-3 m3/m3), the presence of water decreases the fuel deposition, increasing the combustion front velocity and decreasing the amout of the air required. A reduction in the average temperature of the combustion front (from 493 ºC to 460 ºC) was observed, but still, in the range of the high temperature oxidation reactions. The results of the simulation model showed an adjustment close to the experimental ones regarding the temperature profile / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-11T00:41:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Okabe_ClarissaPaiva_M.pdf: 2059387 bytes, checksum: 7eca532809c263ddd5b0b3751c823f20 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Campos no Canadá e na Venezuela contendo reservatórios de óleo espumoso apresentaram recuperação primária da ordem de 10 a 15 % maior do que a estimada por simuladores numéricos Black-Oil. Além do alto fator de recuperação, foram observadas outras características não convencionais, como baixa razão gás-óleo e alta manutenção da pressão de reservatório. Esta discrepância entre o fator de recuperação estimado e o real é atribuída ao fato de que os simuladores Black-Oil não descrevem adequadamente o comportamento do gás em óleos espumosos. Nesta pesquisa são descritos e comparados três modelos numéricos de óleo espumoso propostos para o simulador pseudo-composicional CMG Stars. Estes modelos permitem descrever as etapas de evolução do gás, que compreendem desde a nucleação das bolhas de gás, o crescimento das bolhas, até a formação de uma fase conectada de gás, com reações cinéticas. Além disso, admite a presença de diferentes formas de gás ¿ gás em solução, gás preso, gás disperso e gás livre - nas fases gás e óleo. A mobilidade da fase gás é avaliada por uma composição de curvas de permeabilidade relativa ao gás. Com o estudo da influência de alguns parâmetros, algumas características típicas de reservatórios de óleo espumoso são explicadas, como a baixa produção de gás, o escoamento do gás na forma dispersa, a alta saturação crítica de gás e as altas razões de produção de óleo / Abstract: Fields in Canada and Venezuela, which contain foamy oil reservoirs, have exhibited a primary oil recovery on the order of 10 to 15 % greater than the recovery estimated by black-oil simulators. Besides the high oil recovery, other unusual characteristics have been observed, as low gas-oil ratio and high reservoir pressure maintenance. Such discrepancy between estimated and the actual oil recovery factor is attributed to the fact that black-oil simulators do not describe adequately gas behavior in foamy oils. In the present study, three numerical models of foamy oil behavior are described and compared using the pseudo-compositional simulator CMG Stars. These models allow describing the steps of gas evolution, since the nucleation of the gas bubbles, the bubble growing, until its connection to form a free phase, via kinetic reactions. The model admits the presence of different forms of gas ¿ solution gas, entrained gas, dispersed gas and free gas ¿ in the oil and gas phases. The mobility of the gas phase is evaluated by a composition of relative permeability curves. After the study on the influence of some parameters, some typical characteristics of the foamy oil reservoirs are explained, as the low gas production, the dispersed gas flow, the high critical gas saturation and the high oil production rates / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Saul Barisnik Suslick / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-12T11:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaspar_AnaTeresaFerreiradaSilva_D.pdf: 2070944 bytes, checksum: abd840647c52a6c6cf1fc318f0e0a772 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese apresenta um estudo da viabilidade técnica e econômica da Recuperação Avançada de Óleo (EOR) em um pequeno projeto localizado em um campo maduro no Brasil. O estudo considera duas motivações importantes e complementares: (1) a recuperação avançada de óleo por meio da injeção de CO2 - o gás desloca o óleo residual deixado no local após a produção primária e injeção secundária de água (waterflooding); (2) o armazenamento deste gás no reservatório de óleo e, conseqüente contribuição para a mitigação de emissões de CO2. Os aspectos físicos deste projeto são descritos e um modelo de simulação dinâmica foi desenvolvido para modelar o comportamento do sistema seqüestro de CO2 - EOR ao longo do tempo. Este modelo leva em conta os requisitos de energia para todo o processo de seqüestro de CO2 e suas respectivas emissões inerentes ao processo. Adicionalmente, uma metodologia é proposta para estimar os principais determinantes financeiros do projeto de seqüestro de CO2 (custos de compra do CO2, compressão, transporte e armazenamento) por meio de EOR. A avaliação do projeto é derivada de um modelo de fluxo de caixa, levando-se em conta o perfil de produção do reservatório, preço, custos de capital (CAPEX), custos operacionais (OPEX), créditos de CO2, depreciação, premissas fiscais etc. Um estudo de análise de sensibilidade é realizado para identificar as variáveis mais críticas. A viabilidade econômica do projeto, como esperado, é muito sensível ao preço do óleo, produção de óleo e CAPEX. Além disso, há a contribuição para a mitigação do gás de efeito estufa (GEE), armazenando uma quantidade significativa de CO2 no reservatório onde pode permanecer por milhares de anos. / Abstract: This thesis presents a technical and economic feasibility study for CO2 EOR in a small project located in a mature oilfield in Brazil. The present study considers two important and complementary motivations: (1) EOR - CO2 displaces residual oil left in place after primary production and secondary water flooding; (2) storage of this gas in the oil reservoir and hence, contributing to mitigate CO2 emissions. The physical aspects of this project are described and a dynamic simulation model has been developed in order to model the behavior of the CO2 Sequestration - EOR system and its emissions due to the process over time. This model takes into account the energy requirements for the whole CO2 sequestration process. Additionally, a breakdown cost methodology is proposed in order to estimate the main financial determinants of the integrated EOR with CO2 sequestration (costs of CO2 purchase, compression, transportation and storage). Project evaluation is derived from a cash flow model, regarding reservoir production profile, price and costs, capital expenditures (CAPEX), operating expenditures (OPEX), carbon credits, depreciation time, fiscal assumptions etc. A sensitivity analysis study is carried out in order to identify the most critical variables. Project feasibility, as expected, is found to be very sensitive to oil price, oil production, and CAPEX. Moreover, there is the contribution from the mitigation of the Green House Gas (GHG) by storing a significant amount of CO2 in the reservoir where it can remain for thousands of years. / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientadores: Célio Maschio, Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-20T18:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_LuisAugustoNagasaki_M.pdf: 3337483 bytes, checksum: b05ca6a68358b078358ec34ba7f7b07a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O processo de ajuste de histórico consiste em uma das etapas mais importantes envolvendo estudos de reservatórios, pois com o modelo de simulação ajustado pode-se realizar previsões de produção com maior confiabilidade e avaliar diferentes estratégias de produção de forma a obter maior recuperação final com menor custo. Porém, esse processo traz consigo diversas dificuldades, sendo uma delas a não unicidade das soluções, ou seja, vários modelos podem igualmente proporcionar resultados satisfatórios dependendo do objetivo de estudo. Além disso, o reservatório pode possuir diversas heterogeneidades e não linearidades entre atributos do reservatório e valores de produção e pressão, o que também contribui para aumentar a complexidade do problema. Através dos diversos trabalhos já publicados comprovou-se que cada caso possui diferentes características, de forma que uma metodologia aplicada com sucesso a um determinado caso pode não ser aplicável a outro e vice e versa. Dessa maneira, estudos nessa área devem ser realizados e atualizados constantemente. O grande desafio em problemas envolvendo ajuste de histórico está relacionado à redução do número de simulações necessárias para alcançar ajustes satisfatórios de acordo com o objetivo proposto. Entre as diversas técnicas que podem ser encontradas na literatura para tal propósito, uma que chama atenção é a aplicação de metamodelos gerados através de Redes Neurais Artificiais. Os metamodelos, uma vez gerados, são capazes de fornecer os resultados muito mais rápido que o simulador, pois se tratam de modelos simplificados. As RNA, por sua vez, são estruturas capazes de captar com eficiência as não linearidades entre entradas e saídas de um dado problema. Assim, os metamodelos gerados por RNA possuem características que os tornam promissores para serem utilizados como substitutos do simulador em etapas do ajuste que demandam maior esforço computacional. Deste modo, nesse trabalho foi avaliada a aplicação de metamodelos gerados por RNA no processo de ajuste de histórico, principalmente no que se refere à influência que a qualidade do conjunto de entrada exerce sobre o desempenho do metamodelo gerado e com relação à confiabilidade da utilização do metamodelo como substituto do simulador para casos práticos, com características mais próximas da realidade. Os resultados mostraram que a ferramenta, apesar dos erros envolvidos, por se tratar de um modelo simplificado, pode ser utilizada como ferramenta auxiliar ao simulador de escoamento no processo de ajuste de histórico. Não é recomendada a sua utilização como substituta do simulador no processo inteiro, porém, pode contribuir em etapas do processo que não requerem grande precisão dos resultados. Para a confiabilidade dos resultados, é necessário validar a resposta (encontrada por meio do metamodelo) usando o simulador de reservatórios / Abstract: The history matching process is one of the most important stages involving studies of reservoirs, because with the adjusted reservoir model, the production forecasts can be done with higher reliability and different production strategies can be evaluated to obtain greater final recovery associated with less costs. However, this process have several problems associated, one being the multiple solution, meaning that different models provide satisfactory results, depending on the objective of the study. Furthermore, the reservoir in study can have different heterogeneities and nonlinearities between reservoir attributes and values of production and pressure, which also contributes to increase the complexity. Various published work showed that each case has different characteristics, so that a methodology that was applied successfully in one case, may not be efficient in another and vice-versa. Thus, studies in this area should be developed and updated constantly. The great challenge in problems involving history matching is related to reducing the number of simulations required to achieve satisfactory adjustments in accordance with the proposed objective. Among several procedures for this purpose, the application of proxy models generated through artificial neural networks (ANN) can be cited. The proxy models, once generated, are able to calculate the results much faster than the simulator due to the fact that they are simplified models. The ANN are structures capable of efficiently capture nonlinearities between inputs and outputs of a given problem. Thus, these proxy models have characteristics that make them promising for use as substitute of simulator in stages that require greater computational effort. Thereby, in this work the application of proxy models generated through ANN in the history matching process was evaluated, primarily regarding to the influence of the input quality in the proxy performance and the reliability of the use of proxy models as substitutes of the simulator in a realistic reservoir model. The results showed that the tool, despite the errors involved, because it is simplified model, can be used as auxiliary tool to the flow simulator in the process of history matching. It is not recommended to use as a substitute in the whole process, however, can contribute in the process stages that do not require great precision. For reliable results, it is necessary to validate the response (found through the proxy) using the reservoir simulator / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-04T17:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magalhaes_TassoCordeiroBenevidesde_M.pdf: 3378169 bytes, checksum: 1fce57c554e09b19fe2b8796625d7f8b (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Estratégias de produção para campos petrolíferos são escolhidas com o objetivo de obter o melhor desempenho possível dos reservatórios, considerando restrições físicas, operacionais e econômicas. Em vários trabalhos publicados sobre otimização das estratégias de produção considera-se apenas o reservatório, simplificando o processo de definição por não considerar as restrições operacionais das facilidades de produção. Entretanto, as restrições da unidade de processamento e dos equipamentos necessários para o escoamento do petróleo, não só influenciam a produtividade do reservatório e o retorno financeiro do empreendimento, como também podem causar impacto significativo na definição da estratégia de drenagem, influenciando a quantidade e localização de poços produtores e injetores e no gerenciamento das condições de operação. No presente trabalho, duas restrições operacionais são analisadas: a limitação da capacidade de tratamento de líquidos da unidade de produção e a quantidade gás no sistema de elevação, gas-lift. Foram otimizadas estratégias de produção com e sem tais restrições para alguns casos e várias diferenças puderam ser observadas nos valores de indicadores técnicos e financeiros, como valor presente líquido, produção e injeção de fluidos e a quantidade e posicionamento de poços produtores e injetores. Foi possível demonstrar a influência das restrições operacionais e que se as mesmas não forem incluídas no processo de otimização antes da definição da quantidade e posição dos poços, o desempenho do campo pode ser prejudicado / Abstract: Production strategies for petroleum fields are chosen with the objective of achieving the best possible performance of the reservoir, considering physical, operational and economical constraints. In many published papers regarding production strategy optimization, only the reservoir is considered, simplifying the analysis process by not considering the operational constraints of production facilities. However, the restrictions of a production unit and the necessary equipments to guarantee the flow of petroleum not only have influence on the reservoir production and on the enterprise profits, but can also cause significant impact on the definition of the drainage strategy, influencing the number and location of producer and injector wells and the operational conditions management. In this work, two operational constraints are analyzed: the limitation of the capacity for liquid treatment and the amount of available gas for gas-lift operation. Production strategies were optimized with and without these restrictions for some case-studies and many differences were noted in the value of technical and financial indicators, such as the net present value, the production and injection of fluids and the number and location of producer and injector wells. It was possible to demonstrate the influence of operational constraints and how their exclusion from the optimization process, before definition of the number and location of wells, can lead to a wrong assessment of the field performance / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-28T00:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MercadoSierra_DianaPatricia_D.pdf: 5821830 bytes, checksum: 86d0611dd821cb67544d7463dfed3a39 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A combustão in-situ é um processo multiescala, multifísico que envolve simultaneamente o escoamento de fluidos no meio poroso, o equilíbrio de fases e a cinética das reações químicas. A simulação desse processo tem alcançado um elevado grau de desenvolvimento, no entanto, mecanismos básicos ainda são representados de maneira incompleta, impondo inúmeros desafios na modelagem. A dificuldade de modelar fenômenos relacionados com a combustão tem a ver com a representação do efeito da frente de combustão e a modelagem do consumo de combustível. Na combustão in-situ as reações químicas acontecem em uma zona delgada de menos de um metro de espessura, que é pequena quando comparada com a escala do reservatório de centenas ou milhares de metros. Na simulação na escala de campo, o uso de células de tamanho maior do que a zona de reação leva a erros na distribuição da temperatura. Consequentemente, a velocidade das reações não pode ser bem representada. De outro lado, os simuladores não permitem controlar a ocorrência das reações a partir da energia de ativação. Como resultado, o início das reações se torna independente da temperatura. O objetivo desta tese é desenvolver um modelo pseudocinético para a simulação numérica da combustão in-situ na escala de campo. Com o modelo pseudocinético pretende-se representar os fenômenos na zona de combustão, reduzindo o efeito do tamanho de célula. O trabalho foi desenvolvido em etapas. Primeiro foram estabelecidas as condições que o simulador deveria atender e definida a estratégia de abordagem, que foi a de desenvolver um modelo pseudocinético. Depois foi definida a metodologia de obtenção do modelo pseudocinético. Após o modelo pseudocinético concluído, este foi utilizado para a simulação de um campo de óleo pesado brasileiro submetido à combustão in-situ. O modelo pseudocinético proposto consiste em expressar a energia de ativação das reações em função da temperatura. Através do modelo, é possível restringir a ocorrência da reação de craqueamento, de modo que o início da formação do coque aconteça somente para temperaturas acima dos valores observados na zona de craqueamento. Note-se que neste cenário a quantidade de coque depositado pode ser modelada usando a reação de craqueamento, o que se constitui numa das principais contribuições do trabalho. O modelo permite manter a dependência da taxa de reação com a temperatura mediante o uso de valores de energia de ativação apropriados. Além disso, consegue-se reduzir o efeito da distribuição de temperatura mediante o controle da taxa de reação em função dos valores médios de temperatura observados nas células do modelo de simulação na escala de campo. Na simulação do piloto de combustão in-situ, o modelo pseudocinético foi obtido do ajuste progressivo dos parâmetros cinéticos das reações químicas, partindo da simulação do processo na escala de laboratório até a escala de campo. Os dados experimentais utilizados na simulação na escala de laboratório foram obtidos de um ensaio em tubo de combustão seca realizado no Laboratório de Métodos Térmicos de Recuperação do Departamento de Energia da UNICAMP. O fluido utilizado foi um óleo pesado de 15,3 °API proveniente da Bacia do Espírito Santo / Abstract: The in-situ combustion is a multi-scale, multi-physics process, involving fluid flow in porous media, thermodynamic equilibrium of the phases involved and chemical kinetics of reactions. The simulation of this process has achieved a high degree of development, however basic mechanisms are still represented incompletely, imposing numerous challenges in modeling. The issues in the combustion modeling are related with the representation of the combustion front effect and the fuel consumption modeling. Chemical reactions of the in-situ combustion process take place in a thin zone of less than a meter thick, which is small compared to the field scale of hundreds or thousands of meters. Numerical simulations at the field scale typically use grid blocks that are at least two orders of magnitude greater than that. Such divergence leads to improper representations of key aspects of the process, as the temperature distribution and the reaction kinetics. In accordance with that the reaction occurrence is not controlled by the activation energy in the simulation models. The major shortcome is on fuel deposition, a key issue in in-situ combustion, which will happen from the start, since the cracking reaction may proceed even at reservoir temperature. The objective of this thesis is to develop a new pseudokinetic model for field-scale simulation of in-situ combustion. With the pseudokinetic model meant to improve the representation of the combustion zone effects reducing the gridblock size effect. The work was carried out in stages. First establishes the conditions that the simulator should meet and defined the strategy to develop a pseudokinetic model. Then a methodology was defined for obtaining the pseudokinetic model. After the pseudokinetic model is completed, it is applied to the in-situ combustion modeling of a Brazilian heavy oil field. The models pursue the idea of making the activation energy a function of the grid block temperature. The model allows restricting the cracking reaction occurrence by the temperature, so that the beginning of the coke deposition occurs at temperatures greater than the temperature observed in the cracking zone. Note that in this scenario the cracking reaction can be used to represent the coke deposition, which constitutes one of the main contributions of this work. The model allows maintaining the dependence of reaction rate with temperature through the use of appropriate activation energy values. Furthermore, the model reduces the temperature distribution effect by controlling the reaction rate based on average temperature values observed in the field simulation model. In the simulation of the in-situ combustion pilot, the pseudokinetic model was obtained from the progressive tuning of the kinetic parameters of chemical reactions, based on the simulation of the process from the laboratory to field scale. The experimental data used in the laboratory scale simulation were obtained from a dry combustion tube test carried out at the Thermal Recovery Methods Laboratory of the Energy Department at UNICAMP. The fluid used was a 15.3 ° API heavy oil from the Espírito Santo Basin / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutora em Ciências e Engenharia de Petróleo

A new method for the determination of finely-gridded reservoir simulation pressures has been developed. It is estimated to be as much as hundreds to thousands of times faster than other methods for very large reservoir simulation grids. The method extends the work of Weber et al. Weber demonstrated accuracies for the pressure solution normally requiring millions of cells using traditional finite-difference equations with only hundreds of cells. This was accomplished through the use of finite-difference equations that incorporate the physics of the flow. Although these coarse-grid solutions achieve accuracies normally requiring orders of magnitude more resolution, their coarse resolution does not resolve local pressure variations resulting from fine-grid permeability variations. Many oil reservoir simulation models require fine grids to adequately represent the reservoir properties. Weber's coarse grids are of little value. This study takes advantage of the accurate coarse-grid solutions of Weber, by nesting them in the requisite fine grids to achieve much faster solutions of the large systems. Application of the nested-grid method involved calculating an accurate solution on a coarse grid, nesting the coarse-grid solution as fixed points into a finer grid and solving. Best results were obtained when an optimal number of coarse-grid pressure points were nested into the fine grid and when an optimal number of nested-grid systems were used.

"February 2003" / PhD (by publication). / Includes bibliographical references. / vii, 21, [49] leaves : ill. (some col.), maps, photos (some col.) ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, Australian School of Petroleum (ASP), 2004