5º CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENOLIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS TÍTULO DO TRABALHO: ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DE DESLOCAMENTO COM A INJEÇÃO DE MICROEMULSÃO EM MEIO POROSO COM ÓLEO DE CAMPO MADURO AUTORES: *. C. Santanna 1 ; A. C. M. Silva 2 ; F. D. S. Curbelo 1 ; A. I. C. Garnica 1 ; Loes, H. M. 3 ; Samaio Neto, INSTITUIÇÃO: F. A. 2 1 Deartamento de Tecnologia Química e de Alimentos Universidade Federal da Paraíba Cidade Universitária Camus I João Pessoa PB Brasil Email: vanessa@ct.ufb.br 2 Deartamento de Ciência e Tecnologia dos Materiais Universidade Federal da Bahia Rua Aristides Novis, 2, Federação, Salvador BA Brasil 3 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química Universidade Federal da Bahia Rua Aristides Novis, 2, Federação, Salvador BA Brasil Este Trabalho foi rearado ara aresentação no 5 Congresso Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento em Petróleo e Gás- 5 PDPETRO, realizado ela a Associação Brasileira de P&D em Petróleo e Gás-ABPG, no eríodo de 15 a 22 de outubro de 2009, em Fortaleza-CE. Esse Trabalho foi selecionado elo Comitê Científico do evento ara aresentação, seguindo as informações contidas no documento submetido elo(s) autor(es). O conteúdo do Trabalho, como aresentado, não foi revisado ela ABPG. Os organizadores não irão traduzir ou corrigir os textos recebidos. O material conforme, aresentado, não necessariamente reflete as oiniões da Associação Brasileira de P&D em Petróleo e Gás. O(s) autor(es) tem conhecimento e arovação de que este Trabalho seja ublicado nos Anais do 5 PDPETRO.
ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DE DESLOCAMENTO COM A INJEÇÃO DE MICROEMULSÃO EM MEIO POROSO COM ÓLEO DE CAMPO MADURO Abstract Petroleum recovery methods basically consist on the injection of fluid with the objective of dislacing oil out of the rock ores where it is imregnated. The injected fluid may be known as dislacing fluid and ushes the oil, called as dislaced fluid, out of the rock and at the same time occuies the emty sace left as the dislaced fluid is exelled. Enhanced oil recovery methods are classified in one of three categories: thermal methods, miscible methods and chemical methods. In the resent investigation, we have aimed to focus on the chemical method, which comrises microemulsion systems as temlates. The microemulsions may consist of four comonents: water, vegetable oil, surfactant and cosurfactant (alcohol). Enhanced oil recovery with microemulsion reduces the interfacial tension between the injected fluid (microemulsion) and the dislaced fluid (oil), facilitating the oil extraction. The microemulsion also increases the oil mobility into orous media because resent higher viscosity and induces low interfacial tension, increasing the dislacement efficiency. In this work, injection assays have been carried out with fluids: microemulsion-based commercial anionic surfactant, oil of Quiambina Field (mature field in Bahia) and brine (2% KCl). The exeriments basically consisted on the injection of fluids into cylindrical lug samles from the Botucatu Formation. During microemulsion flooding, samles were collected as a function of time and the volume of oil recovered by the microemulsion was determined. The results showed that microemulsion flooding (recovery tertiary method) the dislacement efficiency was 26.6%, whereas with the brine flooding (recovery secondary method) was only 6.6%. It can be concluded that the use of microemulsion in enhanced oil recovery is efficient to rovide higher levels of extraction. Introdução Os métodos secundários ou convencionais de recueração de etróleo extraem cerca de 30% do óleo resente no reservatório. Para atender a necessidade de surimento de energia quando as reservas elos métodos secundários começarem a se esgotar, surgiram os métodos terciários de recueração ou recueração avançada de etróleo. Logo, os rocessos de recueração avançada de etróleo visam a arcela que corresonde a 70% do óleo original restante nos reservatórios aós a recueração elo método secundário (Thomas, 2004). A recueração avançada de etróleo é comosta basicamente elos métodos térmicos, métodos miscíveis e métodos químicos. Nos métodos químicos de recueração ressuõe-se uma certa interação química entre o fluido injetado e o óleo resente no reservatório. A injeção de microemulsão é um dos métodos químicos utilizados na recueração avançada de etróleo. Para entender como os fluidos comortam-se dentro do meio oroso, admiti-se que inicialmente o meio oroso contenha aenas água e óleo, estando a água na forma de saturação irredutível. Nesse instante, o volume de óleo contido no meio oroso ode ser calculado or (Rosa, 2006): oi = S (1) o
onde: oi é o volume inicial de óleo; é o volume oroso e S o é a saturação de óleo. Se fosse feita uma injeção de água or um temo infinito (método convencional de recueração) restaria no meio oroso um volume residual de óleo, dado ela exressão: or MC = S (2) or MC onde: or MC é o volume de óleo residual obtido elo método convencional e S or é a saturação de óleo residual obtida elo método convencional. Se fosse feita uma injeção de microemulsão (método esecial de recueração), ara recuerar o óleo não extraído elo método convencional, or um temo infinito, restaria no meio oroso um volume residual de óleo, dado ela exressão: or ME = S (3) or ME onde: or ME é o volume de óleo residual obtido elo método esecial e S or ME é a saturação de óleo residual obtida elo método esecial. Devido aos efeitos de cailaridade, aenas uma arte do óleo ode ser deslocada. A essa arte dá-se o nome de volume deslocável ou óleo móvel, dado ela exressão: DL = S S ) (4) ( o or onde: DL é o volume de óleo deslocável. A eficiência de deslocamento é a medida da redução da saturação de óleo na região invadida elo fluido deslocante. Um dos modelos utilizados ara o estudo do deslocamento de fluidos no meio oroso é o modelo do deslocamento comleto ou deslocamento tio istão. Nesse modelo admite-se que somente o fluido deslocante se move na região do reservatório or ele invadida. Desse modo, o fluido deslocante ao enetrar no meio oroso vai deslocando o fluido que aí se encontra como se fosse um istão. Daí, a eficiência de deslocamento é a relação entre o volume de óleo deslocável e o volume oroso: ( S o S ED = or ) = S o S or (5)
onde: ED é a eficiência de deslocamento. Neste trabalho foram realizados ensaios de injeção com microemulsão e salmoura, visando verificar a eficiência de deslocamento da microemulsão (método esecial de recueração) no meio oroso quando comarada com a injeção de salmoura (método convencional de recueração). Metodologia Reagentes Os reagentes utilizados ara rearar a microemulsão foram: tensoativo aniônico comercial (sabão) derivado de ácidos graxos (20 30% em eso de óleo vegetal e 70 80% em eso de óleo animal); álcool iso-amílico (C 5 H 11 OH - Merck); óleo de inho (fase orgânica usada sem urificação révia) e água destilada. O óleo (etróleo) utilizado foi obtido do Camo de Quiambina (camo maduro na Bahia). Microemulsão A região de microemulsão foi determinada a artir de diagrama de fases. O diagrama foi determinado a temeratura ambiente (26 o C) usando sistema seudoternário comosto de água destilada, óleo vegetal e uma razão fixa de cotensoativo/tensoativo igual a 0,5. As regiões do diagrama foram classificadas de acordo com Winsor (Friberg e Bothorel, 1987), onde a fase oleosa foi misturada com a fase cotensoativo/tensoativo e a mistura foi titulada com água até o aarecimento das regiões de Winsor. Foi medido o volume de água ara a obtenção de cada região. O diagrama seudoternário foi construído lotando-se os ontos com as quantidades de água, óleo e razão cotensoativo/tensoativo usadas no exerimento. Deois de obtido o diagrama de fases seudoternário com a região de microemulsão, foi escolhido dentro da região um onto ara a determinação da comosição necessária ara a rearação da microemulsão. A microemulsão foi rearada em um agitador mecânico, onde todos os reagentes foram adicionados ao mesmo temo e ermaneceram em agitação or aroximadamente 30 minutos. Ensaio de injeção de microemulsão Os ensaios de injeção foram realizados em um sistema comosto, basicamente, da injeção de fluidos em testemunhos de arenito da Formação Botucatu, conforme mostra a Figura 1. Figura 1 Sistema de injeção de fluidos.
Os testemunhos (lugs) foram isolados com resina e aresentaram as seguintes dimensões: 3,8 cm de diâmetro e 8,7 cm de comrimento. A salmoura utilizada é comosta de solução de KCl a 2% em eso. Todos os testemunhos, antes de serem resinados, foram calcinados a 700 o C durante 12 horas, com o objetivo de retirar a umidade e aumentar a ermeabilidade. Os ensaios de injeção seguiram as seguintes etaas (Santanna et al., 2009): - 1ª Etaa: Para determinar a ermeabilidade absoluta e a orosidade do testemunho, foi injetada salmoura (solução de KCl a 2% em eso), à vazão constante de 0,2 ml/min, através do testemunho; - 2ª Etaa: Com o testemunho saturado com salmoura, foi injetado óleo, viscosidade 9 cp, à vazão constante de 0,2 ml/min; - 3ª Etaa: Com o objetivo de verificar a recueração de óleo elo método convencional, aós a saturação do testemunho, é injetada salmoura novamente, à vazão constante de 0,2 ml/min; - 4ª Etaa: Com o objetivo de determinar a recueração de óleo, ou seja, o ercentual de óleo exulso de dentro dos oros do testemunho, foi injetado microemulsão no testemunho, viscosidade 32 cp, à vazão constante de 0,2 ml/min. Foram coletadas amostras, que inicialmente aresentaram óleo, até que estas se aresentassem límidas. O volume de óleo das amostras foi lido através da coleta em rovetas. As amostras de microemulsão foram coletadas em determinados intervalos de temo. A ermeabilidade dos testemunhos foi determinada através da equação de Darcy, utilizada ara fluxo de fluidos em meios orosos (Ahmed, 2006). Eficiência de deslocamento Para a determinação da eficiência de deslocamento dos dois métodos de recueração, convencional e esecial, foram realizadas duas etaas, alicando-se o balanço volumétrico: - A rimeira etaa, corresonde ao método convencional de recueração, é obtida ela injeção da salmoura no lug, mostrado na 3ª etaa do ensaio de injeção. Nesta etaa é determinada a S or MC, de acordo com a Equação 2; e a eficiência de deslocamento elo método convencional, de acordo com a Equação 5; - A segunda etaa é utilizada com o objetivo de recuerar o óleo ainda existente no lug, corresonde à utilização de um método esecial de recueração, feita ela injeção de microemulsão, realizada na 4ª etaa do ensaio de injeção. Esta solução tem a função de diminuir as tensões interfaciais existentes entre os fluidos e, conseqüentemente, aumentar o volume de óleo recuerado. Nesta etaa é determinada a S or ME, de acordo com a Equação 3; e a eficiência de deslocamento elo método esecial, de acordo com a Equação 5. Resultados e Discussão Diagrama de fases O diagrama de fases seudoternário foi construído ara determinar a região de microemulsão, conforme mostra a Figura 2. Nesta figura ode-se observar que a região de microemulsão (WI) está bem definida.
Figura 2 Sistema microemulsionado: água destilada, tensoativo comercial, óleo de inho, álcool isoamílico, C/T = 0,5 (26 o C). No diagrama escolheu-se dentro da região de microemulsão um onto, cuja comosição é a seguinte: tensoativo 15,3%, cotensoativo 7,7%, fase orgânica 18%, fase aquosa 59%. Eficiência de deslocamento A Tabela 1 mostra as roriedades do lug utilizado no exerimento de recueração. Tabela 1 Proriedades do lug. Plug Porosidade (%) 11,35 olume oroso (cm 3 ) 9,76 Permeabilidade absoluta (md) 2,59 As saturações de óleo residual obtidas elos métodos convencional e esecial ao longo dos ensaios de injeção estão reresentadas na Figura 3. O lug aresentava inicialmente saturação de óleo (S oi ) igual a 65,57%. Aós a injeção da salmoura, 3 a etaa do rocesso, método convencional, a saturação de óleo (S or MC ) assou ara 59,01%, de acordo com a Figura 3. Passando ara a injeção da microemulsão, 4 a etaa do rocesso, método esecial, a saturação de óleo (S or ME ) assou de 59,01% ara 32,38%, ermanecendo constante a artir de 1,2 P, como observado na Figura 3.
Figura 3 Saturação de óleo versus volume oroso injetado de fluidos elos métodos convencional e esecial. A artir dos resultados de saturação de óleo, ode-se calcular a eficiência de deslocamento elos métodos convencional e esecial, conforme aresentado na Figura 4. Pelo método convencional de injeção obteve-se uma eficiência máxima de deslocamento de 6,6% do óleo, ou seja, recuerando aenas 10% do óleo original, conforme verificado na Figura 4. Esse baixo fator de recueração devese a maior viscosidade do óleo (9 cp) quando comarada a viscosidade da salmoura (1 cp). Dessa forma, a salmoura assa a ter uma mobilidade maior no meio oroso, criando caminhos referenciais e deixando grande arte de óleo no meio oroso. Já elo método esecial de injeção obteve-se uma eficiência máxima de deslocamento de 26,6% do óleo, recuerando mais 45% do óleo original (Figura 4), mostrando com isso a eficiência da microemulsão na recueração do óleo. Fato que ode ser exlicado devido a maior viscosidade da microemulsão (32 cp) em relação ao óleo. Logo, a microemulsão assa a ter menor mobilidade no meio oroso e o óleo maior mobilidade, facilitando o deslocamento do óleo. Figura 4 Eficiência de deslocamento versus volume oroso injetado de fluidos elos métodos convencional e esecial.
Conclusões Considerando que o objetivo rincial deste trabalho é analisar a eficiência de deslocamento da microemulsão na recueração avançada de etróleo, a artir dos resultados obtidos ode-se concluir que com a injeção da microemulsão obteve-se um aumento na eficiência de deslocamento do óleo de 26,6%, quando comarado com a injeção de salmoura (6,6% de eficiência), obtendo uma recueração de 45% do óleo original, mostrando com isso a eficiência da microemulsão na recueração do óleo. Agradecimentos À Fundação de Amaro à Pesquisa do Estado da Bahia FAPESB. Referências Bibliográficas Ahmed, T. Reservoir Engineering Handbook. Gulf Professional Publishing, 1376, 2006. Friberg, S. E., Bothorel, P. Microemulsions: Structure and Dynamics. CRC Press, Boca Raton, 219, 1987. Rosa, A. J. Engenharia de Reservatórios de Petróleo. Ed. Interciência, RJ, 2006. Santanna,. C.; Curbelo, F. D. S.; Castro Dantas, T. N.; Dantas Neto, A. A. Albuquerque, H. S.; Garnica, A. I. C. Microemulsion flooding for enhanced oil recovery. Journal of Petroleum Science & Engineering, 2009. Thomas, J. E. Fundamentos de Engenharia de Petróleo. Ed. Interciência, RJ, 2004.