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LEP01346-2018-1

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INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DE
RESERVATÓRIOS
LEP 01346
Engenharia de Exploração e Produção de Petróleo
LENEP / UENF
Macaé - RJ
Laboratório de Engenharia e Exploração de Petróleo
Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro
2018
Sumário I
Introdução
Engenharia de reservatórios de petróleo
Classificação dos reservatórios de petróleo
Propriedades dos fluidos do reservatório
Propriedades dos gases
Propriedades dos ĺıquidos
Propriedades das rochas do reservatório
Propriedades das rochas
Propriedades dos meios porosos saturados com múltiplas fases
Mecanismos de produção de reservatórios
Introdução
Mecanismos de produção primária ou natural
Métodos de recuperação secundária e avançada
Balanço de materiais
Introdução - Equação de Balanço de Materiais Geral
Balanço de materiais em reservatórios de gás
Balanço de materiais em reservatórios de óleo
Sumário I
Introdução
Engenharia de reservatórios de petróleo
Classificação dos reservatórios de petróleo
Propriedades dos fluidos do reservatório
Propriedades dos gases
Propriedades dos ĺıquidos
Propriedades das rochas do reservatório
Propriedades das rochas
Propriedades dos meios porosos saturados com múltiplas fases
Mecanismos de produção de reservatórios
Introdução
Mecanismos de produção primária ou natural
Métodos de recuperação secundária e avançada
Balanço de materiais
Introdução - Equação de Balanço de Materiais Geral
Balanço de materiais em reservatórios de gás
Balanço de materiais em reservatórios de óleo
Engenharia de
reservatórios de petróleo
Engenharia de reservatórios
Engenharia de reservatórios de petróleo
É a aplicação de prinćıpios cient́ıficos a problemas que resultam do
desenvolvimento e produção de jazidas de hidrocarbonetos, com o
objetivo de maximizar a vazão de produção e/ou a recuperação final.
Engenharia de reservatórios
Engenharia de 
Reservatório
Geologia
Geofísica e
Petrofísica
Engenharia de
Produção
Engenharia de
Poço
Engenharia de reservatórios
63E6
8E8
47E9íE5
7E7
f3E6
f9E5
7E5
8E7
8EÁ
3EÁ 55E9
f6E9
f993
TotalófÁ4fE4
bilhõesódeóbarrisffE6
3E7
5E9
7E5
7E7
Distribuiçãoódasóreservasóprovadasódeóóleoóemóf993SóíÁÁ3óeóíÁf3
Porcentagem
OrienteóMédio
AméricasóCentralóeódoóSul
AméricaódoóNorte
EuropaóeóEurásia
África
ÁsiaóPacífico
íÁÁ3
Totalóf334Ef
bilhõesódeóbarris
íÁf3
Totalóf687E9
bilhõesódeóbarris
BP Statistical Review of World Energy 2014
Engenharia de reservatórios
Consumo per capita 2013
Toneladas
0-0.75
0.75-1.5 
1.5-2.25
2.25-3.0
> 3.0
BP Statistical Review of World Energy 2014
Engenharia de reservatórios
Reservas provadas de petróleo em 2013 (bilhões barris):
1 Venezuela 298.3
2 Arábia Saudita 265.9
3 Canadá 174.3
4 Irã 157.0
5 Iraque 150.0
6 Coveite 101.5
7 Emirados Árabes Unidos 97.8
8 Rússia 93.0
9 Ĺıbia 48.5
10 Estados Unidos 44.2
11 Nigéria 37.1
12 Cazaquistão 30.0
13 Catar 25.1
14 China 18.1
15 Brasil 15.6
Engenharia de reservatórios
Reservas provadas de petróleo na América Central e do Sul
(bilhões barris):
2006 2008 2009 2010 2012 2013 13/12 %
Total 110.8 198.3 237.0 324.2 328.6 329.6 0.32
Argentina 2.6 2.5 2.5 2.5 2.4 2.4 -
Brasil 12.2 12.8 12.9 14.2 15.3 15.6 1.82
Colômbia 1.5 1.4 1.4 1.9 2.2 2.4 8.05
Equador 4.5 6.5 6.3 6.2 8.4 8.2 -2.29
Peru 1.1 1.1 1.1 1.2 1.4 1.4 -
Trinidad e Tobago 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 -
Venezuela 87.3 172.3 211.2 296.5 297.6 298.3 0.26
Outros 0.8 0.8 0.8 0.8 0.5 0.5 0.09
Objetivos da engenharia de reservatórios
Objetivos
I Estimativa das reservas de petróleo
I Desenvolvimento das reservas de petróleo
I Otimização da produção
Conhecimentos necessários
I Propriedades dos fluidos
I Propriedades das rochas
I Propriedades dos sistemas fluido/rocha
I Escoamento em meios porosos
I Mecanismos de recuperação
Sistemas de unidades
ANP (Petrobras) Oilfield SI
Comprimento m ft m
Massa kg lb kg
Tempo h h s
Volume m3 ft3 m3
Permeabilidade md md m2
Pressão kgf/cm2 psi Pa
Compressibilidade (kgf/cm2)−1 psi−1 Pa−1
Viscosidade cp cp Pa× s
Vazão de Óleo m3/d bbl/d m3/s
Vazão de Gás 103 m3/d 103 ft3/d m3/s
Temperatura absoluta K R K
Classificação dos
reservatórios de petróleo
O petróleo
O petróleo (do latim petra = rocha e oleum = óleo) é uma mis-
tura natural de hidrocarbonetos, que pode encontrar-se nos estados
sólido, ĺıquido ou gasoso, dependendo das condições de pressão e
temperatura.
Os hidrocarbonetos são moléculas formadas por carbono e hi-
drogênio, entre outros, classificados em series, das quais as mais
importantes são:
I parafinas (alcanos, CnH2n+2)
I olefinas (alcenos, CnH2n)
I aromáticos
O petróleo
O petróleo está composto de um número extremamente grande de
compostos qúımicos, principalmente hidrocarbonetos, e separá-los
em componentes puros ou misturas de composição conhecida é
praticamente imposśıvel. Usualmente, na análise composicional do
petróleo, seus componentes são divididos em grupos, de acordo com
o numero de átomos de carbono nas suas moléculas.
Dificilmente duas amostras de óleo são idênticas. O petróleo é nor-
malmente separado em frações de acordo com a faixa de tempera-
turas de ebulição dos compostos.
O petróleo
Frações t́ıpicas do petróleo
Fração Temperatura de ebulição oC Composição
Gás residual - C1−C2
GLP até 40 C3−C4
Gasolina 40−175 C5−C10
Querosene 175−235 C11−C12
Gasóleo leve 235−305 C13−C17
Gasóleo pesado 305−400 C18−C25
Lubrificantes 400−510 C26−C38
Reśıduo acima de 510 C38+
Comportamento de fases de uma substância pura
Vaporização a pressão constante
Comportamento de fases de uma substância pura
Diagrama Pressão - Temperatura
I T2 = T3 - Temperatura de ebulição / condensação
p
Comportamento de fases de uma substância pura
Diagrama Pressão - Volume
p
Comportamento de fases de uma substância pura
Superf́ıcie Pressão - Volume - Temperatura (Água)
Comportamento de fases de uma mistura
Vaporização a pressão constante
Comportamento de fases de uma mistura
Diagrama Pressão - Temperatura
I Temp. de ebulição T2 < Temp. de condensação T3
Comportamento de fases de uma mistura
Sistema binário Etano / n-Heptano
0 100 200 300 400 500 600
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
T [ °F ]
p 
 [
 p
si
a 
]
Etano
n−Heptano
Comportamento de fases de uma mistura
Diagrama Pressão - Volume
p
Classificação dos reservatórios de petróleo
Diagrama de fases de uma mistura de hidrocarbonetos
p
Reservatórios de óleo saturado e subsaturado
p
p
Reservatórios de óleo saturado e subsaturado
I Óleos de baixa contração (convencionais):
Se caracterizam por ter linhas de qualidade constante pouco
espaçadas na proximidade da curva dos pontos de orvalho.
Estão compostos, maiormente, por hidrocarbonetos pesados.
Apresentam alta fração de ĺıquido no separador. Em geral são
de cor preta ou marrom escuro.
I Óleos de alta contração (voláteis):
Se caracterizam por ter linhas de qualidade constante pouco
espaçadas na proximidade da curva dos pontos de bolha. Apre-
sentam alta concentração de hidrocarbonetos leves e voláteis,
como metano, etano e propano. A fração de ĺıquido obtido
no separador é pequena e sua coloração é esverdeada ou entre
marrom claro e laranja.
Reservatórios de óleo saturado e subsaturado
Óleo de baixa contração
p
p
Reservatórios de óleo saturado e subsaturado
Óleo de alta contração
p
p
Reservatórios de gás seco
p
p
Reservatórios de gás úmido
p
p
Reservatórios de gás retrogrado
p
Reservatórios de óleo com capa de gás
Capa de gás retrogrado
T
p
R
R
Reservatórios de óleo com capa de gás
Capa de gás seco
R
R
p
Classificação dos reservatórios de petróleo
Reservatório de óleo Reservatório de gás
Líquido
Líquido
+
Vapor
Vapor
Região de
condensação
retrógrada
p T
s s
p T
1 1 p T2 2
p T
3 3
p
T
C
Cu
rva
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