Aula 19 Comporta Reservatorio GEO 222

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GEO  222 ‐ Roberto Rosa  1
Comportamento 
dos 
R ó i d P ólReservatórios de Petróleo
Mecanismos de Produção
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Métodos de Recuperação
Aula 19
Prof: Roberto Rosa
Fases – Explotação de um campo
Licitação (BID) Prospectos Exploratórios Pioneiro Avaliação da Descoberta
Delimitação
Análise Econômica - Alternativa " A " (8 poços)
(Vol. Recup.= 12 Mmbbl --- VPL = 72,5 MMUS$)
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Óleo
VPL anual
Análise Econômica - Alternativa " A " (8 poços)
(Vol. Recup.= 12 Mmbbl --- VPL = 72,5 MMUS$)
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Análise Econômica - Alternativa " A " (8 poços)
(Vol. Recup.= 12 Mmbbl --- VPL = 72,5 MMUS$)
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VPL anual
Análise Econômica - Alternativa " A " (8 poços)
(Vol. Recup.= 12 Mmbbl --- VPL = 72,5 MMUS$)
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VPL anual
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Declaração da Comercialidade
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Ano
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Ano
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Plano de Desenvolvimento Desenvolvimento da Produção
RESERVA Planejamento do E&P
(Bosco, 2009)
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Injeção de ÁguaInjeção de ÁguaInjeção de ÁguaInjeção de Água
Injeção de Água
Reservas = (q .t)
FR=(q.t)/VOIP
Hoje 
3
Fração recuperada
(Bosco, 2009)
Terminologia
• Capa de Gás: gás livre trapeado acima do óleo.
• Gás associado e não associado.Gás associado e não associado.
• Depleção: é a diminuição gradativa da pressão
do reservatório.
• Fator de Recuperação (Fr): percentagem do
volume original (in place) que é recuperado.
• Corte de água: proporção de água produzida
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• Corte de água: proporção de água produzida
em relação ao total de líquido produzido.
• Condensação: gás para o líquido.
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Fluidos do Reservatório
• Grau API = 141,5/densidade - 131,5.
• Pressão de Saturação (Ps): acima da Ps, todo o gás
encontra-se em soluçãoencontra se em solução.
• Viscosidade: é a resistência do fluido ao fluxo.
• RGO: Vazão de gás / Vazão de óleo (de produção (R)
ou de solução (Rs)).
• Fator Volume de Formação: mudança de volume
sofrida pelos fluidos do reservatórios devido ao
5
p
processo de produção.
Volume que 1 m3 na superfície ocupa no reservatório.
Reservatórios de Gás
• Gás Seco
Composto basicamente por metano e pequenasComposto basicamente por metano e pequenas
quantidades de etano, propano e butano. Não
condensam quando produzidos.
• Gás Úmido
Quando produzido se torna condensado com API > 60.
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• Gás Condensado Retrogrado
Gases na condição inicial. Pressão no reservatório cai e
inicia a deposição de condensado na formação.
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Mecanismos de Recuperação PrimáriaMecanismos de Recuperação Primária
Mecanismos de Recuperação Secundária
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Mecanismos de Recuperação Terceária
Mecanismos de Recuperação Primária
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Conceitos da ANP
• Gás seco: todo hidrocarboneto ou mistura de hidrocarbonetos
que permaneça inteiramente na fase gasosa em quaisquerque permaneça inteiramente na fase gasosa em quaisquer
condições de reservatório ou de superfície.
• Gás Úmido – todo hidrocarboneto ou mistura de
hidrocarbonetos que, embora originalmente na fase gasosa,
venha a apresentar a formação de líquidos em diferentes
condições de reservatório ou de superfície.
9
ç p
Fonte:
Regulamento Técnico de Reservas de Petróleo e Gás Natural da Agência Nacional do Petróleo, 
Gás Natural e Biocombustíveis, (ANP)
Mecanismos naturais de produção
• Para que ocorra produção dos fluidos contidos nos espaços porosos da
rocha é necessário que outro material venha ocupar o espaço vazio porrocha é necessário que outro material venha ocupar o espaço vazio por
eles deixado.
Produção
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Mecanismo de gás em solução
Poços
• A produção de fluidos provoca redução na pressão, que por sua vez, além
Reservatório
Óleo Óleo
gás
11
A produção de fluidos provoca redução na pressão, que por sua vez, além
de proporcionar a vaporização de mais componentes leves, acarreta a
expansão dos fluidos. Quanto mais a pressão cai, mais o gás se expande e
mais líquido é deslocado.
• Gás em Solução
 d f 
Mecanismo de gás em solução
Sem capa de gás e sem aqüífero, apenas gás 
em solução. 
1 - Pressão cai rapidamente até Ps;
2 - RGO aumenta;
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3 - Fr médio de 15%. Estes reservatórios são 
candidatos a recuperação secundária.
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Mecanismo de Gás em Solução
P 
RGO
Razão Gás-Óleo
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Mecanismo de Gás em Solução
Tempo
Pressão
Mecanismo de capa de gás
Óleo
Capa
de gás
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• A zona de óleo é colocada em produção, o que acarreta uma redução da
sua pressão. Essa queda de pressão é transmitida para a capa de gás, que
se expande, penetrando gradativamente na zona de óleo.
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• Capa de Gás
Gá d t d d d d
Mecanismo de capa de gás
– Gás expande retardando a queda das
vazões, das pressões, mantendo a pressão e
aumentando a recuperação.
– O desempenho deste mecanismo depende
do tamanho da capa em relação ao tamanho
da zona de óleo.
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1 - Fr médio de 35%.
Mecanismo de Capa de Gás
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Mecanismo de capa de gás
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Mecanismo de capa de gás – abaixamento do contato gás/óleo
Mecanismos de produção
Mecanismo de influxo de água
Óleo
Aquífero
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• A redução da pressão do reservatório, causada pela produção de hidrocarbonetos,
após um certo tempo é transmitida e se faz sentir no aqüífero, que responde a
essa queda de pressão através da expansão da água nele contida. Essa invasão,
que recebe o nome de influxo de água, vai, além de manter a pressão elevada na
zona de óleo, deslocar este fluido para os poços de produção.
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• Influxo de Água
Á d l d fl d 
Mecanismo de influxo de água
– Água repõe todo o volume dos fluidos 
produzidos e mantém a pressão;
– 1/3 dos reservatórios do mundo possuem 
este mecanismo.
1 Pressão cai pouco;
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1 - Pressão cai pouco;
2 - RGO mantém estável;
3 - Fr médio de 40%, podendo chegar a 70%.
Mecanismo de influxo de água – subida do contato óleo/água
Mecanismos de produção
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Mecanismo de Influxo de água
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Mecanismos de influxo de água - características
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• Produção  dissipação da energia primária do reservatório
(d é i d ã )(decréscimo da pressão)
– Elevar os fluidos;
– Vencer as resistências viscosas e capilares.
• Consequência: redução da produção
• Formas de melhorar a recuperação:• Formas de melhorar a recuperação:
– Suplementar a energia primária com a injeção de fluidos;
– Reduzir as resistências viscosas e/ou capilares por meio de métodos
especiais, tais como o aquecimento da jazida.
MÉTODOS DE RECUPERAÇÃO
Recuperação primária
Recuperação secundáriaRecuperação secundária
Recuperação terciária19/06/2017
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Recuperação
• Primária: devido o mecanismo natural (capa de 
gás , gás em solução e influxo de água).
S d i di i i i• Secundária: adiciona energia ao reservatório.
Injeção de água, por exemplo.
• Terciária: métodos térmicos (injeção de
vapor, combustão in situ), processos químicos
e deslocamentos miscíveis.
• Manutenção de pressão: processo de
25
• Manutenção de pressão: processo de
recuperação adicional sem esperar pela
depleção primária.
A eficiência de recuperação primária é geralmente baixa. A depender do
mecanismo de produção tal eficiência pode inclusive ser nula Apesar do grandemecanismo de produção, tal eficiência pode inclusive ser nula. Apesar do grande
desenvolvimento tecnológico da indústria do petróleo, a maior parte dos volumes
originais de óleo encontrados no mundo é considerada irrecuperável pelos
métodos atuais de produção, incluindo os de recuperação secundária.
A eficiência de recuperação dos projetos de recuperação secundária bem
sucedidos pode ser superior a 60% embora o valor mais freqüente seja de 30 asucedidos pode ser superior a 60%, embora o valor mais freqüente seja de 30 a
50%, para os métodos convencionais. Esses números chamam a atenção para o
potencial da pesquisa dos métodos de recuperação secundária.
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RECUPERAÇÃO SECUNDÁRIA
 Manutenção da pressão sem interação de natureza Manutenção da pressão sem interação de natureza
química ou termodinâmica entre os fluidos ou entre os fluido
e a rocha
 Injeção de água: água subterrânea; água produzida e
água do mar
 Injeção de gás natural com intuito de descolamento doj ç g
óleo
 Recuperação do reservatório: 30%
RECUPERAÇÃO SECUNDÁRIA
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Efeitos da injeção de água
Razões para o sucesso da injeção de água
• Disponibilidade de água em abundância;
• Baixo custo em comparação com a injeção de outros fluidos;
• Facilidade de injeção de água na formação;
• Alta eficiência com que a água desloca o óleo;
• Tecnologia bem conhecida.
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Injeção de água na Bacia de Campos
Fonte:
SPE 75170
Esquemas de injeção
• Objetivos:
– Maximizar a recuperação minimizando o volume injetado;
– Manter os fluidos injetados no reservatório.
• Poços concentrados em certas regiões do reservatório:
– Injeção Periférica,
– Injeção na Zona de Água,
– Injeção no Flanco, etc.
• Poços regularmente distribuídos pelo reservatório (malhas ç g p (
ou padrão repetido):
– Modelo Linha Direta,
– Modelo “Five‐Spot”,
– Modelo “Seven‐Spot”,
– Modelo “Nine‐Spot”, etc.
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Injeção periférica
Injeção no flanco
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Injeção em malhas
• Injeção na própria zona de óleo;
• Reservatórios de grandes áreas e de pequenas inclinações eReservatórios de grandes áreas e de pequenas inclinações e 
espessuras
Injeção em malha five‐spot
Malha básica Exemplo de distribuiçãop ç
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RECUPERAÇÃO TERCIÁRIA
 Objetivo: recuperar os 70% restante do petróleo.
Necessidade de novos mecanismos para aumentar o fatorNecessidade de novos mecanismos para aumentar o fator
de recuperação
 Fatores que afetam o deslocamento do óleo: alta
viscosidade do óleo, elevadas tensões interfaciais entre o
fluido injetado e o óleofluido injetado e o óleo
Recuperação Terciária
• Objetivo: recuperar parte do óleo cuja produção não é viável por recuperação 
convencional.
• Custos geralmente mais altos e retorno muitas vezes menor.g
• Não ocorre necessariamente após a recuperação primária e convencional
Métodos Especiais de Recuperação
Químicos Térmicos Miscíveis Microbiológicosg
Polímeros
Surfactantes
Álcalis
ASP
Espumas
Vapor
Combustão
Água quente
CO2
Nitrogênio
Solventes orgânicos
Microorganismos
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Reduzindo as resistências viscosas ou capilares por 
meio de métodos especiais
Recuperação especial
Recuperação de Petróleo
meio de métodos especiais
Térmicos
o Injeção cíclica e/ou contínua de vaporo jeção c c ca e/ou co t ua de apo
o Injeção de água quente
o Combustão “in-situ”
39
Recuperação Terciária
Métodos térmicos
• Combustão in Situ
Injeção de ar para fornecer oxigênio para
iniciar a combustão do óleo. Os gases
formados aquecem o óleo, reduzindo sua
viscosidade.
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• Injeção de Vapor
O vapor é injetado na superfície, aquecendo o 
óleo e condensando em água quente.
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Métodos térmicos: injeção contínua de vapor
Lavador de gás 
Gerador de vapor 
Unidade de separação e armazenamento dos fluidos 
produzidos (óleo, água e água) 
Poço 
injetor
 
 
Vapor e água 
condensada 
Água 
quente Banco 
de óleo
Água e óleo 
próximos a 
temperatura de 
reservatório 
Métodos térmicos: combustão in situ
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poço vertical 
injetor de ar
zona de 
combustão
zona de 
óleo mó el
Recuperação de PetróleoCombustão “in-situ”
óleo móvel
poço produtor 
de óleo
poço 
horizontal
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poço vertical 
injetor de ar
zona de 
combustão
zona de 
óleo mó el
Combustão “in-situ”
óleo móvel
poço produtor 
de óleo
poço 
horizontal
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poço vertical 
injetor de arzona de óleo móvel
zona de 
combustão
Combustão “in-situ”
poço produtor 
de óleo
poço 
horizontal
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Reduzindo as resistências viscosas ou capilares por 
Recuperação especial
Recuperação de Petróleo
meio de métodos especiais
Químicos
o Injeção de polímero
o Surfactantes
o ASP (Álcali-Surfactznte-Polímero)
o Microorganismo
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Recuperação Terciária
Processos químicos
• Injeção de Polímeros
A injeção de polímeros adiciona um agente adensante
na água injetada. Reduz o volume de água necessário e
aumenta a eficiência de varrido.
• Produtos cáusticos
M d h d á t d i á id 
47
Muda o ph da água, tornando-a mais ácida e 
permitindo a abertura de poros.
Métodos químicos: injeção de polímeros
Fluidos de 
injeção 
Poço 
injetor 
Bomba Poço d t
Óleo 
Fluido 
deslocante 
(água) 
Água pura 
p/ proteção 
do 
polímero 
Sol. de 
polímero p/ 
controle de 
mobilidade
Recupera
ção de 
óleo 
adicional
Água p/ 
proteção 
do pol. 
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Reduzindo as resistências viscosas ou capilares por 
Recuperação especial
Recuperação de Petróleo
meio de métodos especiais
MÉTODOS MISCÍVEIS
Di i i ã d lt t õ i t f i i
49
o Diminuição de altas tensões interfaciais
o Fluídos utilizados: dióxido de carbono, nitrogênio.
Recuperação Terciária
Deslocamentos miscíveis
A miscibilidade diminui a tensão interfacial e
it ss is fá il d fl idpermite o acesso mais fácil do fluido
deslocante.
• Injeção de CO2
O CO2 combina com o óleo, reduzindo sua
viscosidade e formando uma frente miscível
ól
50
que empurra o óleo.
• Injeção de N2, gás, etc.
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Métodos miscíveis: injeção de CO2
Unidade de separação e armazenamento 
de fluidos produzidos (óleo, gás e água)Gás carbônico 
Poço 
injetor Bomba
Poço produtor 
Bomba 
de água
Água CO2 Água CO2 Zona miscível 
Banco 
de óleo
Recuperação 
de óleo 
adicional