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Um trabalho de conclusão de curso sobre o desenvolvimento de um campo de petróleo de óleos pesados e a eficácia da injeção contínua de vapor na recuperação do óleo. O texto discute os parâmetros operacionais, como as vazões de injeção e os modelos de injeção, e os resultados obtidos através de simulações. O objetivo é analisar a influência desses parâmetros na produção acumulada de óleo e no fator de recuperação.
Typology: Essays (university)
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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
Natal/RN, Dezembro de 2013
Natal/RN, Dezembro de 2013
Dedico este trabalho a toda minha família, em especial aos meus pais, Erite Ribeiro da Silva e Dalvina Alves de Sousa , por toda forma de amor e confiança em mim depositado. Essa conquista é de vocês!
A Deus, por todas as bênçãos sobre mim derramadas.
Aos meus pais, seres humanos de corações enormes. Os maiores realizadores de sonhos. Eles nunca mediram esforços e sempre disponibilizaram tudo o que me fosse necessário para meu aprendizado escolar. Além de me apoiarem e me conduzirem para o melhor caminho. Eu os agradeço eternamente.
Ao meu irmão, Raniere. Que apesar da distância sei que torceu muito por mim. E acima de tudo acreditou no meu potencial, sempre deixando meu ego elevado e meus pensamentos positivos. Afinal, positividade é com ele mesmo. Deixo aqui meu agradecimento cheio de saudade.
Aos amigos de curso: Rafael , Juan , Carlos Dyego , Felipe, Lucas, Zé Bruno e Gabriel que sempre me acompanharam e conviveram comigo nos últimos anos. Eu os agradeço por toda forma de aprendizado e pelos inúmeros momentos de descontração.
À minha grande amiga Juli, que o curso Ciências e Tecnologia me deu e a Engenharia de Petróleo concretizou. Pelas mais diversas razões não temos mais convivido tanto como no início do curso, mas sei, no entanto, que posso contar com ela porque é assim que são os verdadeiros amigos, e tenho certeza que somos.
Ás amigas de infância: Lorena , Alexsandra , Rafaela e Mariana por me proporcionaram momentos de descontração e alegria. Agradeço a Deus todos os dias por ter vocês.
Grata à CMG pela licença do simulador de reservatório concedida.
Agradeço a toda equipe de professores, pelo conhecimento passado.
Trabalho de Conclusão de Curso
Silva, Danielle Alves Ribeiro da – “Desenvolvimento de uma área petrolífera com características semelhantes com a do Nordeste Brasileiro de óleos pesados”. Trabalho de Conclusão de Curso, Departamento de Engenharia de Petróleo, Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Natal – RN, Brasil.
Orientadora : Prof. Dra. Jennys Lourdes Meneses Barillas
RESUMO
No Brasil, em especial no Nordeste, há grande ocorrência de reservatório contendo óleos pesados. A injeção contínua de vapor é um método bastante utilizado na recuperação desses óleos muito viscosos. Com base nesse contexto, esta pesquisa objetivou estudar o desenvolvimento de uma área petrolífera de óleo pesado, submetido ao referido método de recuperação. A metodologia do trabalho envolveu a simulação de reservatórios através da utilização de um simulador comercial “STARS” (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), versão 2012.1 da “CMG (Computer Modeling Group)”. Foram realizadas comparações entre os modelos de injeção (“five-spot” normal, “five- spot” invertido, “five-spot” normal mais dois poços injetores nas extremidades e “five- spot” invertido mais dois poços produtores nas extremidades ) e vazões de injeção (0, 50, 100, 150, 200 e 250 m³ std/dia). Uma vez selecionado o modelo que obteve maiores resultados de produção acumulada de óleo e fator de recuperação (“five-spot normal mais dois poços injetores nas extremidades”), testou-se a eficiência deste, mediante modificações nas vazões de injeção, acima listadas. Pôde-se observar que a partir da vazão de 150 m³ std/dia de vapor não há mais aumento nem na produção acumulada de óleo nem no fator de recuperação. Concluindo que a mesma apresentou um resultado mais satisfatório para a produção de óleo
Palavras-Chave : Injeção de vapor, desenvolvimento de um campo de petróleo, óleos pesados, simulação numérica, vazão de injeção.
Trabalho de Conclusão de Curso
Silva, Danielle Alves Ribeiro da – “Desenvolvimento de uma área petrolífera com características semelhantes com a do Nordeste Brasileiro de óleos pesados”. Trabalho de Conclusão de Curso, Departamento de Engenharia de Petróleo, Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Natal – RN, Brasil.
Orientadora : Prof. Dra. Jennys Lourdes Meneses Barillas
In Brazil, especially in the Northeast, there is a high occurrence of reservoir containing heavy oil. Continuous steam injection is a method widely used in the recovery of very viscous oils. Based on this context, this research aimed to study the development of an area of heavy oil, subjected to said recovery method. The methodology involved the work of reservoir simulation using a process simulator "stars" (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), 2012.1 version of “CMG (Computer Modeling Group) “. Comparisons between models were made of injection ( "five - spot " normal , "five - spot" inverted "five - spot " normal two injection wells at the ends and "five - spot" inverted two producing wells at the end) and flow injection (0, 50 , 100, 150 , 200 and 250 std m³ / day). Once you have selected the model that had the highest results accumulated oil production and recovery factor (“normal five- spot two injection wells at the ends " ), we tested the efficiency of this by changes in flow rates of injection, listed above. It was observed that as the flow of 150 std m³ / day of steam no more nor increase in cumulative oil production or the recovery factor. Concluding that it presented a more satisfactory result for the production of oil.
Keywords: Steam injection, development of an oil field, heavy oils, numerical simulation, flow injection.
°API – Grau API do oleo STARS – Steam, Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator CMG – Computer Modelling Group cP – Centipoise IOR – Improved Oil Recovery Kr- Permeabilidade Relativa Krw – Permeabilidade Relativa à água Krow – Permeabilidade Relativa ao óleo no sistema água – óleo Krg – Permeabilidade Relativa ao gás Krog – Permeabilidade Relativa ao gás no sistema gás-óleo. Sw – Saturação de água (%) Sl- Saturação de líquido (%) °C – Grau Celsius m – metros Np – Produção acumulada de óleo (m³ std) Fr – Fator de recuperação do óleo (%) Std – Condição Padrão
efeito da injeção contínua de vapor, através de simulações, visando analisar a influência dos modelos de injeção e vazões de injeção.
As simulações foram feitas com base num modelo de reservatório sintético homogêneo em coordenadas cartesianas. Com isso, utilizou-se o programa Launcher do simulador da empresa Computer Modelling Group LTDA - CMG.
O presente trabalho tem como objetivo geral desenvolver um campo de petróleo com características semelhantes ao do nordeste brasileiro de óleos pesados, utilizando o método de injeção contínua de vapor.
Analisar os parâmetros operacionais, como: as vazões de injeção e os modelos de injeção, para constatar a eficácia do método no aumento da recuperação do óleo.
De acordo com AIRES (2013), é necessária a utilização de processos IOR ( Improved Oil Recovery ) que envolvem a injeção de um ou mais fluidos, de certas características no reservatório. O fluido injetado e o seu processo provocam um acréscimo na pressão do reservatório e interagem com o sistema rocha-reservatório a fim de criar condições favoráveis para uma melhor recuperação de óleo. Essas interações são devidas a mecanismos físicos e químicos, e à injeção de energia térmica pode resultar, por exemplo, em: Baixas tensões interfaciais; Expansão do óleo; Redução da viscosidade do óleo; Modificação da molhabilidade.
A Figura 1 a seguir mostra o fluxograma dos métodos de recuperação avançada de petróleo existente:
Figura 1: Fluxograma dos métodos de recuperação avançada.
INJEÇÃO DE ÁGUA
INJEÇÃO DE GÁS
Em reservatórios com óleos pesados ou extra pesados que são muito viscosos, não é muito apropriada a utilização de métodos convencionais de recuperação, já que a alta viscosidade do óleo pode impedir o movimento do óleo dentro do meio poroso deixando passar só o fluido injetado, resultando em baixas eficiências de varridos. O óleo ao ser aquecido diminui a viscosidade e este é o princípio básico do método térmico de recuperação de óleo. Inicialmente a busca dessa diminuição de viscosidade era feita com o aquecimento do óleo para aumentar a produção. Os processos foram evoluindo no tempo até os métodos atuais. Nos métodos térmicos têm-se duas categorias: a combustão in-situ , no qual o calor é gerado no próprio reservatório a partir da combustão de parte do óleo ali existente e a injeção de fluidos aquecidos, que é a origem de calor na superfície e transferida para um fluido que logo é injetado no poço (BARILLAS, 2005). Na injeção de fluidos aquecidos usa-se água como meio de conduzir o calor desde a superfície até a zona de óleo, e que pode ser injetada na forma de vapor ou a uma temperatura bem elevada, entretanto ainda no estado líquido, tendo-se então dois procedimentos: injeção de vapor e injeção de água quente. Os métodos de recuperação térmica de óleo são na maioria das vezes bem sucedidos já que a viscosidade é diminuída em alta proporção. No entanto não se tem um método excelente de recuperação de óleo. O método selecionado deve ser avaliado com extremo cuidado e vai depender das condições físicas dos reservatórios, dos resultados encontrados em reservatórios análogos, do conhecimento da equipe de trabalho e dos resultados das simulações realizadas.
O método consiste na injeção de vapor superaquecido no reservatório, formando um banco de vapor que se condensa e transfere calor para o óleo, para a água e para a própria rocha, inclusive as das camadas adjacentes. Apresentam dois modos de operação: cíclico e contínuo. O modo cíclico alterna fases de injeção e produção num mesmo poço, enquanto que no modo contínuo a injeção permanece num mesmo poço injetor até os poços
