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Comportamento hidro-mecânico de rochas carbonáticas sintéticas submetidas à injeção de um fluido reativoGALINDO, Katia Botelho Torres 21 July 2016 (has links)
Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-23T13:22:39Z
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Previous issue date: 2016-07-21 / CAPES / A injeção e a extração de fluidos em reservatórios de petróleo pode causar dissolução
dos minerais existentes nas rochas, alterações de pressão, temperatura e saturação que
afetam o estado de tensão, resultando em deformações na rocha reservatório, bem como
alterações da permeabilidade e porosidade do meio poroso. Neste contexto, os
mecanismos físicos e químicos na interação rocha-fluido afetam o comportamento
mecânico da rocha, diminuindo sua resistência mecânica quando submetidas às
diferentes condições de carregamento, podendo assim levar ao enfraquecimento pela
perda de rigidez ou resistência mecânica. Desta forma, esta pesquisa tem como o
objetivo estudar as tensões e deformações de uma rocha carbonática sintética durante a
dissolução dos minerais usando ensaios edométricos, a fim de representar e entender o
comportamento geomecânico e geoquímico de rochas carbonáticas durante a dissolução
dos minerais. Com esta finalidade, foram realizados ensaios de dissolução com uma
rocha carbonática sintética usando de uma célula edométrica modificada, permitindo
assim o fluxo controlado de uma solução ácida através da amostra. Os ensaios de
dissolução foram realizados em duas etapas: dissolução parcial e dissolução total. A
partir dos resultados dos ensaios de dissolução dos minerais observou-se que a tensão
horizontal aumenta linearmente, sendo observado também uma deformação volumétrica
de 3,9% e 11,51% para a dissolução parcial e total respectivamente. Por meio dos
ensaios de resistência a compressão simples foi possível verificar que a resistência da
amostra sintética foi de 3530 kPa antes do processo de dissolução. Após a dissolução
dos minerais houve uma diminuição da resistência em 22% e o aumento da porosidade
em 46,4% da rocha, fato este que pode provocar a compactação induzida quimicamente
do reservatório quando submetido à injeção de fluidos que possam interagir
quimicamente com o meio poroso. / The injection and extraction fluid oil reservoir can cause the mineral dissolution,
changes in pressure, temperature and saturation that affect the stress state, resulting in
reservoir rock strain, as well as changes in the permeability and porosity of the porous
medium. In this context, the physical and chemical mechanisms in the rock-fluid
interaction affects the mechanical behavior of the rock, reducing its strength when
subjected to different load conditions and can thus leads to a weakening for the loss of
stiffness and mechanical strength. Thus, the main objective of this research is to study
the stresses and strains of a synthetic carbonate rock during the dissolution of minerals
from oedometer tests in order to represent and understand the geomechanical and
geochemical behavior of the rock during the dissolution of minerals. For this purpose,
dissolution tests were performed using a synthetic carbonate rock by a modified
oedometer cell, allowing a controlled flow of acidic solution through the pores of the
sample. The dissolution tests were carried out in two steps: total dissolution and partial
dissolution. From the results of the mineral dissolution test it was observed that the
horizontal stress increases linearly, also observed a volumetric strain at 3.9% and
11.51% for the total and partial dissolution, respectively. Regarding the results of the
mineral dissolution test it was observed that the horizontal stress increases linearly and
the volumetric strain data were 3.9% and 11.51% for the total and partial dissolution,
respectively. Through the unconfined compression tests it can be seen that the strength
of the synthetic sample reaches a value of 3530 kPa before the dissolution process. On
the other hand, after the mineral dissolution there was a decrease in resistance by 22%
and a increased to 46.4% of the porosity rock. Thus, this fact can lead to chemically
induced compression of the reservoir, when submitted to fluid injection thar can
chemically interact with the porous medium.
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Análise das alterações físico-químicas decorrentes de ensaios de dissolução em rochas carbonáticas sintéticasOLIVEIRA, Aline Dantas de 31 August 2016 (has links)
Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-01-31T18:58:01Z
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Previous issue date: 2016-08-31 / CNPQ / Estudos de reservatórios carbonáticos se fortificaram no Brasil após a descoberta de
depósitos de petróleo do Pré-sal. No Brasil, apesar de existirem várias técnicas para
o aproveitamento e uso do dióxido de carbono contido em formações petrolíferas, a
reinjeção do CO2 emergente das formações dos próprios reservatórios do Pré-sal
vem se mostrando requisitada na indústria, o que incentiva estudos nessa área. Para
isso, o entendimento acerca do comportamento de rochas carbonáticas submetidas
à injeção de fluidos reativos é fundamental, seja através da medição experimental ou
de estudos teóricos. O principal objetivo da presente dissertação foi a investigação
do comportamento provocado pela injeção de uma solução reativa de HCl em
amostras de rochas carbonáticas sintéticas, para um entendimento mais amplo do
processo de dissolução em carbonatos, tanto no âmbito químico, quanto no
geomecânico. Os corpos de prova sintetizados neste trabalho apresentaram
densidade de 1,5 g/cm³, compostos por areia quartzosa, hidróxido de cálcio e
halimeda, na proporção de 50%, 25%, 25%, respectivamente, e os ensaios de
dissolução foram realizados em uma célula de dissolução desenvolvida e
instrumentada na UFPE. A metodologia dos ensaios consistiu na injeção da solução
de HCl nas amostras de rocha sintetizadas através de um fluxo axial descendente,
sob condições controladas de ensaio. Análises de caracterização das rochas foram
realizadas antes e após a injeção do fluido reativo. O valor da resistência à
compressão simples da rocha sintética a classificou como uma rocha carbonática
branda, estando de acordo com o propósito do trabalho. As rochas apresentaram
permeabilidade inicial da ordem de 10-14 m² (10 milidarcy) e após a dissolução
sofreram um aumento de permeabilidade na ordem de cem vezes maior do que a
permeabilidade inicial, para rochas carbonáticas sintéticas submetidas ao fluido de
pH 2 e 3 e um aumento dez vezes maior, para rochas carbonáticas sintéticas
submetidas a um fluido com pH 4. Esse aumento de permeabilidade foi provocado
pela formação de canais de fluxos preferenciais (wormholes), sendo mais atenuados
nas rochas submetidas aos fluidos de pH mais baixos. Na análise qualitativa da
porosidade foram utilizadas tomografias computadorizadas para o entendimento da
estrutura interna das rochas antes e após a dissolução, mostrando que a passagem
da solução causou dissolução dos minerais carbonáticos presente em todas as
amostras, provocando, assim, aumento dos espaços vazios das rochas. Com base
nos resultados apresentados, foi possível concluir que a injeção do fluido reativo nas
rochas carbonáticas causou dissolução do mineral presente no meio poroso,
alterações na resistência da rocha, bem como alterações da permeabilidade e
porosidade, ou seja, modificações significativas nas propriedades petrofísicas do
meio. Esse conjunto de análises resultou no aumento do conhecimento aos
acontecimentos decorrentes do processo de dissolução de rochas carbonáticas
sintéticas, agregando informação à recente tendência da utilização de rochas
preparadas em laboratório nos estudos relacionados à área de petróleo. / Carbonate reservoir studies were fortified in Brazil subsequent to discovery of oil
deposits in the Pre-salt. In Brazil, although there are several techniques for harnessing
and use of carbon dioxide contained in oil formations, a reinjection of CO2 emerging
from the formations of its own Pre-salt reservoirs has been proven requisitioned in the
industry, which encourages studies in this area. For this, the understanding of the
carbonate rocks behavior when submitted to an injection of reactive fluids is crucial,
whether arising from experimental measurement or theoretical studies. The main
objective of this dissertation was the investigation of the behavior provoked by
injecting a reactive solution of HCl in samples of synthetic carbonate rocks, to a wider
understanding of the dissolution process in carbonates, in both context, chemical and
geomechanical. The samples synthesized in this work exhibited density of 1.5 g/cm³
and composition of quartzite sand, calcium hydroxide and halimeda, at a ratio of 50%,
25%, 25%, respectively, and dissolution testing were performed on a dissolution cell
designed and instrumented at UFPE. The methodology of the tests consisted of
injecting the HCl solution into the rock samples synthesized through a descending
axial flow under controlled test conditions. Analysis of characterization of carbonate
rocks were performed before and after the injection of reactive fluid. The value of
compressive strength of the synthetic rock classified as a soft carbonate rock, which
is consistent with the purpose of work. The rocks had initial permeability in order of
10-14 m² (10 milidarcy), and after the dissolution, were increased permeability of the
order of one hundred times more (for the synthetic carbonate rocks subjected to pH 2
and fluid 3) and ten times more (pH 4) compared with the initial permeability. This
permeability increase was caused by the formation of preferential flow channels
(wormholes) being more attenuated in rocks subjected to lower pH fluids. In the
qualitative evaluation of porosity have been used CT scans to understand the internal
structure of the rocks before and after dissolution, showing that the passage of the
reactive fluid caused the dissolution of carbonate minerals present in all samples
synthetic, thereby causing an increase of void spaces of the rock. Based on the
results, it was concluded that the injection of the reactive fluid in synthetic carbonate
rocks caused dissolution of the mineral present in the porous medium, alterations in
rock strength, and changes in the permeability and porosity of the porous medium,
which means significant changes in petrophysical properties of the medium. This
group of analyzes resulted in increased knowledge to the events arising in the process
of dissolution of synthetic carbonate rocks, adding information to the recent trend of
using rocks laboratory prepared in the studies related to the pretroleum sector.
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