O petróleo, por ser uma das principais fontes primárias de energia e também matéria prima
para uma série de produtos, é hoje um dos recursos naturais não renováveis mais importantes
do mundo. O petróleo encontra-se acumulado no subsolo, e foi produzido pela ação da
natureza, a partir dos restos de animais e vegetais, num processo que levou milhões de anos
para ser concluído. Inicialmente, é possível extrair apenas uma parte do petróleo contido em
um reservatório (cerca de 25%), e por este motivo injeta-se água na jazida para aumentar a
recuperação do restante deste insumo. Com o intuito de otimizar este processo, denominado
Recuperação secundária, traçadores são utilizados para obtenção de informações acerca do
fluxo de água dentro do reservatório. Para que um determinado composto possa ser aplicado
como traçador, ele deve cumprir uma série de requisitos, dependendo da investigação que se
deseja efetuar. No caso de traçadores para estudo do comportamento da água injetada no
reservatório, um dos principais requisitos é que ele não se atrase com relação às moléculas de
água, ou seja, que ele não fique retido nas superfícies rochosas (fenômeno denominado
sorção) nem se particione com a fase orgânica. Existem modelos matemáticos distintos para
representar os processos de sorção, sendo que o mais usado estabelece uma relação linear
entre a concentração do composto sorvido pela rocha e a concentração remanescente em
solução uma vez atingido o equilíbrio, expressa pelo coeficiente Kd. Este coeficiente pode ser
estimado de maneiras diferentes, mas os métodos mais usados são por batelada e por
deslocamento em meio poroso, sendo que o último leva em consideração efeitos
hidrodinâmicos. No presente trabalho foi montado um sistema experimental automatizado
para realização de testes desta natureza, onde as válvulas motorizadas e o software para
controle remoto e aquisição de dados foram desenvolvidos. As amostras rochosas empregadas
nos testes foram arenitos provenientes da Formação Botucatu, similar às rochas constituintes
da maioria dos reservatórios de petróleo. O estudo da dinâmica deste sistema foi conduzido
usando o NaCl como traçador de referência, uma vez confirmado que seu comportamento é
igual ao da água tritiada (considerada o traçador ideal para fases aquosas). A determinação
quantitativa deste composto nos efluentes foi realizada por condutimetria direta, por meio de
uma célula para medidas em fluxo posicionada horizontalmente, visto que na vertical ela provoca mudanças no comportamento hidrodinâmico do analito. Também foi confirmado que
a concentração da solução de NaCl injetada influencia no perfil das curvas de resposta obtidas
em testes de deslocamento em coluna, sugerindo que em concentrações mais baixas as
espécies iônicas Na+ e Cl- sofrem retardo em relação ao fluxo de água. Além disso, a vazão de
operação da bomba deve ser mantida constante em um valor menor que 5 mL/min, pois para
valores maiores a balança demonstrou encontrar dificuldade para estabilizar as medidas,
comprometendo o envio de seus dados para o computador. Por fim, a comparação entre os
resultados obtidos em um teste controlado manualmente e em outro automatizado evidenciou
uma pequena diferença entre ambos, causada pelas formas distintas de se calcular o volume
injetado em cada um dos testes. Entretanto, apesar das pequenas limitações e discrepâncias
apresentadas, a montagem e posterior automatização do sistema para teste de deslocamento
em meio poroso foi bem sucedido. / Petroleum, nowadays, is one of the most important natural resources in the world, since it is
one of the main primary sources of energy and also raw material for many different products.
It can be found accumulated in the subsoil, and was produced from the remaining portions of
animals and vegetables, in a process that took millions of years to be concluded. Initially, only
a small fraction of the oil contained in a reservoir (about 25% or less) can be extracted
(phenomenon named sorption) or partitioned within the organic phase. Distinct mathematical
models may represent the sorption without external help, and for this reason water is injected
in the reservoir to increase the recovery of the remaining quantity. Aiming at optimizing this
process, called Secondary Recovery, tracers are used to provide information concerning the
water flow inside the reservoir. In order to be used as a tracer, a given compound must fulfill
a series of requirements, depending on the desired purpose. Tracers applied to study the water
behavior inside the reservoir, must follow water molecules without being retarded in the
rocky surfaces processes, and the most used model establishes a linear relation between the
sorbed amount of the compound and its remaining concentration in solution at equilibrium,
expressed by the distribution coefficient, Kd. This coefficient can be estimated in different
ways, laboratory methods such as stirring and flow-through being the most used. The latter
has the advantage of incorporating hydrodynamic effects in its results. In the present work an
automatized experimental system for carrying out tests of this nature has been constructed.
Motor driven valves and a software for implementing remote control and acquisition of data
have been developed. Sandstone samples from Botucatu Formations similar to reservoir rocks
are widespreadly distributedand were used in these tests. The dynamics of this system was
also investigated using NaCl as reference tracer, since its behavior is in quite good agreement
with tha of tritiated water (considered the ideal tracer for water phases). Its concentration in
the effluent was determined online by condutimetry, using a flow-through cell at horizontal
position, since it changes the hydrodynamic behavior of the compound when vertically
positioned. It was also confirmed that the NaCl concentration in the injected solution
influences the profies of the tracer breakthrough curves obtained in flow-through experiments,
suggesting that the transport of the ionic species Na+ and Cl- is slower than that of water. Moreover, the pump flowrate, which is is controlled by a balance connected to a computer,
should be less than 5 mL/min. At higher values the balance will not be able to get stabilized
upon fluctuations, thus compromising the transmission of signals to the computer. Finally,
breakthrough curves from automatizated and manually controled experiments were compared,
and a small difference between both could be observed, caused by the different way of
calculating the injected volume in each test. In spite of these small limitations and
discrepancies, the construction and automatization of the system for flow-through tests were
successful.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:51 |
| Date | 29 August 2008 |
| Creators | Bruno Resende Debien |
| Contributors | Rubens Martins Moreira, Vanusa Maria Feliciano Jacomino |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTRA - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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