Combustão in situ

O processo de combustão in situ é baseado na geração do calor dentro do reservatório, diferentemente dos outros métodos térmicos onde o calor é gerado na superfície e então levado através de fluidos aquecidos para o reservatório. A figura 2.16, apresentada a seguir, mostra um esquema desta técnica de recuperação secundária.

Figura 2.15. Processo de combustão in situ. Fonte: GREEN & WILLHITE (1998)

Este método de EOR consiste em colocar em ignição uma pequena parcela do óleo do reservatório, como qualquer outro combustível. O ar, ou oxigênio parcialmente purificado, é comprimido na superfície e então injetado continuamente ou alternadamente com água. Dependendo das condições do reservatório, a combustão pode ocorrer espontaneamente ou requerer aquecimento. Neste caso, o aquecimento pode ser feito através de aquecedores de fundo, preaquecimento do ar de injeção ou injeção de produtos químicos oxidáveis junto com o ar. O óleo entra em combustão, portanto, liberando CO2, água e calor. Esta quantidade de calor liberada é afetada principalmente pela composição do óleo.

36 Com o aquecimento e vapor criados pela combustão, as frações mais leves do óleo vaporizam e seguem adiante. Dependendo da temperatura da combustão, pode ocorrer um craqueamento térmico e o vapor deste também é liberado à frente. Estes gases gerados na combustão e no craqueamento seguem conduzidos adiante até condensar e se dissipar nas regiões mais frias do reservatório. O óleo queimado deixa como resíduo um material pesado, como um tipo de coque, que serve de combustível conforme mais oxigênio é injetado. Assim sendo, o óleo se move em direção ao poço produtor apenas quando todas as queimas são finalizadas. As figuras 2.17 e 2.18, a seguir, ilustram respectivamente o processo e um perfil de temperatura na zona entre os poços injetor e produtor.

Figura 2.16. Processo de combustão in situ. Fonte: ROSA (2006)

Figura 2.17. Perfil de temperatura entre poço injetor e produtor na combustão in situ. Fonte: ROSA (2006)

O mecanismo de recuperação é basicamente a redução de viscosidade através de aquecimento, vaporização de fluidos e craqueamento térmico, como nos outros processos térmicos. À frente do poço injetor, encontra-se uma área queimada, por onde

37 a frente de combustão já passou e todo o líquido da rocha foi removido, deixando apenas poros saturados de ar. Adiante desta zona, vem a área onde está ocorrendo a combustão, com temperaturas entre 315 ºC e 650 ºC.

Após a frente de combustão, tem a zona de vaporização, onde encontram-se os produtos da combustão, do craqueamento, hidrocarbonetos leves vaporizados e vapor d’água. As temperaturas na zona de vaporização são entre a temperatura da combustão e a temperatura necessária para vaporizar a água na pressão do reservatório, normalmente por volta dos 400 ºF. A partir desta área a temperatura começa a decair continuamente.

Adiante da zona de vaporização vem a zona de condensação, onde o óleo se desloca de diversas formas. Os hidrocarbonetos leves deslocam o óleo miscivelmente, o vapor é condensado criando uma camada de água quente e os gases de combustão criam um mecanismo de deslocamento por gás. As temperaturas nessa zona são entre 10 ºC e 95 ºC acima da temperatura inicial do reservatório.

Esse óleo deslocado se acumula no banco de óleo, zona seguinte. Nesta zona, o espaço poroso é ocupado por alguns gases de combustão, água conata e o óleo deslocado. Evidentemente, a temperatura é bem próxima da inicial, já que a zona seguinte é a zona de óleo original, que ainda não foi afetada pelo processo e tem suas condições iniciais mantidas.

Uma variação bastante utilizada da combustão in situ é chamada de combustão

in situ molhada. Este método, conhecido também como COFCAW (Combination of Forward Combustion and Waterflooding) consiste na injeção alternada de oxigênio e

água, para que a água vaporize quando chegue ao reservatório e se sobreponha à frente de combustão, aquecendo o reservatório adiante da mesma. Além disso, ela ajuda a reduzir a temperatura da combustão. Uma outra variante, menos usada, é chamada de combustão in situ reversa. Nesta, o movimento da frente de combustão se dá no sentido contrário da injeção de ar e se mostrou interessante no uso de óleos ainda mais viscosos. A injeção é iniciada em um poço que futuramente se tornará produtor. Após a ignição, o injetor é colocado em produção e um outro poço é usado como injetor de oxigênio. O óleo aquecido na frente de combustão se move pela zona aquecida em direção ao poço produtor, enquanto a frente de combustão se move em direção ao poço injetor. Portanto, é possível a produção de óleos que seriam viscosos demais para fluir sob as condições de reservatório. Contudo, o reservatório precisa ser bem permeável ao ar e essa variante da combustão in situ é de baixa eficiência, devido à queima parcial do óleo que flui e à quantidade de injeção de ar requerida, que é normalmente excessiva. [GREEN, 1998]

38 A aplicação deste tipo de injeção (de ar ou oxigênio para combustão) se estende, então, a óleos de grau API entre 10 e 40. Óleos abaixo dessa faixa depositam coque em excesso para o sucesso comercial da operação, enquanto óleos acima de 40 ºAPI depositam pouco combustível para o sustento da combustão. [ROSA, 2006]

Outros requisitos de extrema importância são a espessura do reservatório, que deve ser de no mínimo três metros para evitar perdas demasiadas de calor, a permeabilidade, que deve ser superior a 100 md para possibilitar o fluxo de óleos de alto ºAPI, profundidade do reservatório, ideal entre 100 e 1200 metros, a quantidade de óleo (preferencialmente maior que 0,1 m3/m3 de formação), entre outros.

Algumas complicações consideráveis são os possíveis danos por calor e corrosão e a ineficiente distribuição de calor, onde a zona aquecida é formada atrás da frente de combustão, trazendo pouco benefício para o projeto. Contudo, a técnica de combustão molhada minimiza este problema. Outra desvantagem é que a quantidade de OOIP necessária para combustão pode chegar a 30%.