Aulas_1_2_Visão_Geral_Geologia e Engenharia_Reservatórios

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Aulas_1_2_Vis�o_Geral_Geologia e Engenharia_Reservat�rios.ppt
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Visão Geral da Geologia e da Engenharia de Reservatórios
		 TURMA IX
		 (2007)
	 Rogério Schiffer de Souza , Ph. D.
 
 Farid Salomão Shecaira, Ph. D.
 	
	 Jorge Oscar S. Pizarro, Ph. D.
 Adalberto José Rosa, Ph. D.
Eng. Reservatórios I - Aulas 1 e 2
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Questão Fundamental
As ocorrências de petróleo na natureza são predominantemente
localizadas no interior de:
					a) Cavernas subterrâneas
					b) Fraturas 
					c) Rochas porosas		
Planejar o desenvolvimento de um campo de petróleo, prever o seu desempenho durante toda a sua vida produtiva, analisar o seu comportamento e propor correções para otimizar o seu desempenho.
OBJETIVO PRIMORDIAL DA ENGENHARIA DE RESERVATÓRIOS
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Engenharia de Reservatórios
Aula Inicial
1 - Apresentação
2 - Indústria do Petróleo
- Modelagem de Reservatórios
- Recuperação de Petróleo
5 - Ambientes Deposicionais
6 - Origem do Petróleo 
- Fases na Vida de um Campo de Petróleo
- Evolução da Engenharia de Reservatórios
9 - Cálculo de Reservas Petrolíferas
10 - Características dos Reservatórios de Petróleo
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INDÚSTRIA DO PETRÓLEO
Upstream
Downstream
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INDÚSTRIA DO PETRÓLEO
E&P
Abastecimento
 Transporte 
 Refino
 
 Comercialização
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Definições Fundamentais
Reservatório: É formado por uma, ou mais, formações rochosas
que ocorrem em sub-superfície e que contêm hidrocarbonetos 
líquidos e/ou gasosos. 
Nosso ambiente de trabalho : Sistema heterogêneo, complexo, não visível, cujo entendimento é limitado pela escassez de dados e informações.
Rocha reservatório: Possui origem predominantemente sedimentar. 
Para constituir uma acumulação petrolífera necessita ser porosa,
permeável e limitada por outras rochas impermeáveis. 
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Imagem do Reservatório
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Definições de Eng. de Reservatórios
 Ramo da Engenharia de Petróleo que estuda o escoamento de fluidos (hidrocarbonetos) no interior de rochas porosas (reservatórios).
Missão (compartilhada com os Geofísicos, Geólogos, Engenheiros de Poço e Engenheiros de Produção): 
Desenvolver e produzir campos de petróleo de modo a obter a máxima lucratividade das operações, ou, a depender do ambiente econômico-sócio-cultural, o máximo fator de recuperação, ou seja, de modo a obter uma “recuperação ótima”.
Atividades:
 Definição das bases para o Plano de Explotação de um Campo de Petróleo.
 Análise e previsão do(s) desempenho(s) do(s) reservatório(s) durante a(s) sua(s) vida(s) produtiva(s).
 Acompanhamento do seu desempenho.
 Revitalização do campo em sua maturidade.
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Fundamentos da Engenharia de Reservatórios
 Principais Produtos:
Definição: Processo contínuo de análise que se inicia com
 a descoberta e termina quando do abandono de um
 campo/reservatório.
			 Estimativas de Volumes 
 Projeto de Desenvolvimento
 Previsão de Produção
 Cálculo do Fator de Recuperação
 Correção de Desvios
 Implantação de Melhorias 
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Representação do Reservatório
Fonte:Cenpes/GTEGG
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Modelagem de Reservatórios
Insumos:
Resultados: Plano de Explotação
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Plano de Explotação 
Explotar: Tirar proveito econômico dos recursos minerais de uma determinada área. 
 Quantas plataformas serão necessárias?
 Como aproveitar o gás?
 O que fazer com a água produzida?
 
O Plano (Projeto) de Explotação deve ter as respostas para as seguintes perguntas:
 Quantos poços perfurar? 
 Que tipo de poço será utilizado?
 Qual será a posição dos poços?
 Que método de recuperação utilizar?
 Quando iniciá-lo?
 Quais os indicadores econômicos do projeto?
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Ambientes de Explotação onshore
 Fonte:Oilfield review (Schlumberger)
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Fonte:Oilfield review (Schlumberger)
Ambientes de Explotação offshore
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Recuperação de Petróleo 
As acumulações de petróleo no subsolo possuem, na época da sua descoberta, certa quantidade de energia interna denominada de energia primária. A magnitude desta energia é função da pressão reinante no reservatório, da temperatura e das propriedades dos fluidos. 
A eficiência da recuperação do petróleo do reservatório dependerá da 
habilidade do fluido para vencer as resistências associadas às forças 
viscosas, capilares e gravitacionais. 
O consumo de energia primária reflete-se no decréscimo da pressão no
 reservatório durante a sua vida produtiva. 
Para amenizar a queda de pressão e consequentemente prolongar a produção
 recorre-se à ação de métodos de recuperação. 
Produção Acumulada (Np) = Volume Original (N)  ct  P
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Recuperação de Petróleo 
NÃO
 RECUPERÁVEL
MÉT. ESPECIAIS
SECUNDÁRIA
 PRIMÁRIA
Perfil Ilustrativo: OIP (N)  FR  Reservas
 VOLUME
 DE ÓLEO 
DESCOBERTO
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Recuperação Suplementar de Petróleo 
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Gerenciamento de Reservatórios
Definição: A filosofia de Gerenciamento de Reservatórios baseia-se no uso integrado e coordenado das várias especialidades envolvidas na produção de um campo de petróleo, objetivando maximizar o seu resultado econômico. 
Para atingir o objetivo de maximização dos resultados é necessário que sejam otimizados todos os recursos disponíveis (humanos, tecnológicos e financeiros).
Requisitos: 		Postura empreendedora
			Sinergia entre atividades
			Organização por times
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INTRODUÇÃO À GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Tipos: Ígneas (65 %) - Formada pela solidificação do magma
 	 Metamórficas (27 %) - Transformação química por calor
				 e pressão
	 Sedimentares (8%) - Consolidação de minerais, 						 fragmentos de rochas e/ou 						 organismos 
Escala do tempo Geológico: Milhões de anos.
Rochas: Substância natural, de origem orgânica ou inorgânica,
	 formada por minerais sólidos.
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AMBIENTES DEPOSICIONAIS
Fonte: Bureau of Economic Geology of the University of Texas at Austin
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ESCALA DE TEMPO GEOLÓGICO
 63 a 138 Cretáceo
138 a 205 Jurássico
205 a 240 Triássico
240 a 570 Paleozóico Permiano, .....
TEMPO PERÍODO ÉPOCA	EVENTOS
 (Ma)
 Formação do supercontinente Pangea.
Pangea desloca-se para o norte.
 Pangea se divide, formação do 
 oceano Atlântico.
 Nível do mar sobe, formação das
montanhas rochosas.
0 a 2	 Quaternário 	 Aumento de temperatura causa degelo
				 glacial e aumento do nível do mar, e
				 estabelecimento
de formas de vida
				 do presente.
2 a 63	 Terciário	 Plioceno,Mioceno, Continentes se movem para a posição
			 Oligoceno, Eoceno atual.
			 Paleoceno
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Rochas Sedimentares
Clásticas - Formadas por fragmentos provenientes da 
	 quebra de rochas pré-existentes (ex: arenitos)
Químicas - Formadas por precipitação química
	 (ex: carbonatos)
Orgânicas - Precipitação biológica e por acumulação de
	 matéria orgânica (ex: coquinas)
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Bacias Sedimentares do Brasil
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	 Afinal, o que é Petróleo?
 Mistura complexa de origem natural, formada em sua maior parte por hidrocarbonetos, podendo estar no estado sólido, líquido ou gasoso, a depender das condições de pressão e temperatura a que está sujeita.
 Pode conter também outros compostos formados por átomos de enxôfre, oxigênio e/ou nitrogênio. Exemplo destes componentes são o próprio nitrogênio, o dióxido de carbono (CO2) e o ácído sulfídrico (H2S).
Particularidades: Presença de gás em solução. 
 
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	Ocorrência Comercial de Petróleo
Geração: Ambientes Anóxidos 
Temperatura e Pressão: Maturação da matéria orgânica
Migração e Acumulação:
Fonte: Exploring your world (National Geographic Society)
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Maturação dos Hidrocarbonetos
0 probabilidade de ocorrência 1
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Petrofísica
Grãos de Areia
Óleo
Gás 
Água
Cimento
Estudo das propriedades da rocha e sua interação com os fluidos
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Conceitos em Petrofísica
Definição: 
	Vp = Volume Poroso
	Vt = Volume Total
	Vg ou Vs = Volume de Sólidos
 POROSIDADE
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Distribuição dos Fluidos no Reservatório
Arranjo Vertical: Governado pelas forças gravitacionais
Sempre So + Sw + Sg = 1
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 Gerenciamento 
de 
Reservatórios
Geofísica
Reservatório
Geologia
Fonte: Satter and Thakur
Gerenciamento de Reservatórios
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A equação básica do escoamento em meios porosos foi introduzida por Henry Darcy. Em 1856 ele recebeu a incumbência de projetar um filtro para a água que abastecia a cidade de Dijon na França. 
Modelagem Matemática
 constante => permeabilidade
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Engenharia de Reservatórios
Apresenta similaridades com vários ramos das Engenharias Química, Mecânica, Civil e Elétrica.
Exemplos:
Analogia entre o fluxo de corrente e o escoamento de fluido em reservatórios:
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Fases na Vida de um Campo
Fonte: Satter and Thakur
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Fases na Vida de um Campo de Petróleo
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Fases na Vida de um Campo
Fonte: Satter and Thakur
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Fonte: ANP
Blocos para Contrato de Concessão
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EXEMPLO DE SEÇÃO SÍSMICA
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Fases na Vida de um Campo
Exploração
Fonte: Satter and Thakur
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Fases na Vida de um Campo (Cont.)
tempo
 Vazão
 de
Produção
Obs: custos sempre crescentes
 deixar acontecer versus fazer acontecer 
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Perfil da Recuperação
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Evolução dos Métodos de Previsão
Zero D Balanço de materiais, 
 Curvas de Declínio, etc (1930’s)
1 D 	 Métodos Analíticos (Reservatórios Homogêneos)
2 D
	
3 D 	 Simulação Numérica (70’s)
 	 Métodos Geostatísticos e Estocásticos (80’s)
	 Técnicas de Visualização 3D (90’s)
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Modelos de Linhas de Fluxo
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Simulação Numérica
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Técnicas de Visualização
Fonte: XPOSPROC (Petrobras - PUC TECGRAF)
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 Cálculo de Volumes e Reservas 
Reserva: Volume de petróleo que, pela análise dos dados de geologia e engenharia, pode ser estimado, com razoável certeza, como sendo possível de ser recuperado comercialmente de reservatórios conhecidos, e sob condições econômicas, métodos de operação, obrigações contratuais e regulamentações governamentais vigentes na época da avaliação. (fonte: SPE) 
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Características dos reservatórios de petróleo
 1) O petróleo é armazenado no interior de rochas porosa,
 denominadas de reservatórios.
 
Só uma fração do volume original de óleo é recuperado 
 (Reservas). O Fator de Recuperação varia entre 10 e 60 %.
2) Ele ocorre na natureza na fase líquida (óleo com gás em 
 solução) e/ou gasosa. 
 3) Ele escoa pelos poros da rocha reservatório em direção 
 aos poços produtores.
4) A velocidade do escoamento (produção) é função da 
 permeabilidade da rocha e da viscosidade do fluido.
5) O volume da acumulação é função da porosidade da rocha, 
 da saturação de fluidos, da área e da espessura do reservatório.
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Avanços Tecnológicos
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Desconhecimento dos Órgãos de Informação
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Lei de Darcy
Fluxo Radial --->
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Exemplo: Um reservatório horizontal, com formato circular (re = 150 m) produz por um único poço (rw = 15 cm) localizado no centro do reservatório. Dados de perfis indicam uma espessura porosa de 40 m. O método de elevação é o bombeio mecânico, com pressão na parede do poço (pwf) constante e igual a 20 kgf/cm2. Calcule a sua vazão de produção, sabendo que a pressão no limite externo do reservatório é de 120 kgf/cm2, a permeabilidade (k) de 200 mD, a viscosidade () de 10 cp e o fator B de 1,0. Resposta: qo = 609 m3 std/d
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FIM 
da
 Primeira Aula
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