Preparação dos fluidos

3.3.2.1 Preparação da salmoura sintética

A salmoura sintética, como enunciado anteriormente, é quimicamente equilibrada com as amostras de dolomito usadas nos experimentos. Sua composição foi simulada e cedida pelo Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES), e é apresentada na Tabela 3. O procedimento de preparação consistiu nas seguintes etapas:

 Adição dos sais (Tabela 3) em água deionizada;

 Agitação da mistura para homogeneização (Figura 3.9-A);  Filtragem da salmoura com filtro de 0,22 micras (Figura 3.9-B);

Figura 3.9: Procedimento de preparação da salmoura sintética: (A) homogeneização de sais, (B) filtração da

salmoura e (C) desaeramento da salmoura.

Tabela 3: Composição da salmoura sintética.

Composto Massa adicionada em 1

litro de água deionizada

Cloreto de sódio (NaCl) 31,288 g

Cloreto de potássio (KCl) 0,781 g

Cloreto de magnésio hexahidratado (MgCl2. 6H2O) 0,276 g

Cloreto de cálcio dihidratado (CaCl2. 2H2O 5,403 g

Cloreto de estrôncio hexahidratado (SrCl2. 6H2O) 0,018 g

Brometo de potássio (KBr) 0,107 g

Sulfato de sódio (Na2SO4) 0,059 g

Bicarbonato de sódio (NaHCO3) 0,059 g

3.3.2.2 Preparação da salmoura sintética saturada com CO2

A salmoura sintética é preparada conforme descrito na seção anterior. Então, inicia-se o procedimento de saturação com CO2. A Figura 3.10 esquematiza os principais passos

seguidos para a preparação da salmoura sintética carbonatada. Primeiramente, determinou-se o volume de CO2 que deveria ser adicionado à salmoura para que essa se tornasse 100%

saturada em CO2 nas condições de pressão e temperatura dos testes. Para isso, utilizou-se um

modelo de solubilidade de CO2 em água do mar, desenvolvido e disponibilizado por Duan et

al. (2006), que calcula a solubilidade do CO2 na água em função da pressão, temperatura e

salinidade da mistura.

Um volume de salmoura e um volume de CO2 superior ao calculado pelo modelo – para

garantir saturação total – foram transferidos para uma garrafa de aço. Essa garrafa é equipada com um pistão móvel e uma esfera flutuante que pode mover-se livremente no interior da

mistura. A mistura foi, então, aquecida e pressurizada até que as condições do teste fossem atingidas. Com o auxílio de um dispositivo mecânico (Figuras 3.10 e 3.11), a garrafa foi agitada de modo que a esfera móvel fosse mantida em movimento, misturando a salmoura e o CO2 (por aproximadamente 24 horas). Como resultado, foi obtida uma fase de salmoura

carbonatada e uma fase de CO2 (supercrítico nas condições dos testes) que, por ser menos

densa, manteve-se acima da salmoura carbonatada. Sendo assim, não há prejuízo em supersaturar a salmoura com CO2 desde que a garrafa seja mantida na posição vertical, pois o

excesso do gás concentra-se no topo da garrafa e, desde que o volume injetado seja controlado, apenas salmoura carbonatada é injetada no sistema.

Figura 3.10: Esquema mostrando os principais passos utilizados para preparar a salmoura sintética carbonatada.

3.3.2.3 Preparação da salmoura sintética carbonatada simulada

Como mencionado anteriormente, a salmoura sintética de composição simulada visou representar a composição do fluido de injeção a uma distância de 100 metros do poço injetor. O procedimento de simulação da composição da salmoura encontra-se descrito em relatório técnico – Dissolution effects of CO2 Injection (Trevisan et al. 2017). De maneira geral, o

procedimento de simulação envolveu a construção de um modelo geoquímico através do simulador geoquímico PHREEQC. Para a construção e ajuste do modelo, foram utilizadas informações sobre as condições experimentais do teste 1A, a composição mineralógica e a área superficial da rocha, a composição da salmoura sintética e parte dos resultados obtidos no teste 1A – comportamento da porosidade e da concentração de íons na água produzida. Uma vez construído e ajustado o modelo geoquímico, a composição da água foi projetada para uma distância de 100 metros do poço injetor, e o resultado final obtido é apresentado na Tabela 4. O pH da solução resultante foi de 4,68.

Tabela 4: Composição da salmoura sintética simulada projetada a 100 metros do poço injetor.

Composto Massa/quantidade em 1

litro de água deionizada

Cloreto de sódio (NaCl) 24,4945 g

Cloreto de potássio (KCl) 0,781059 g

Cloreto de magnésio hexahidratado (MgCl2. 6H2O) 6,1915 g

Cloreto de cálcio dihidratado (CaCl2. 2H2O) 9,6823 g

Cloreto de estrôncio hexahidratado (SrCl2. 6H2O) 0,0174 g

Brometo de potássio (KBr) 0,107268 g

Sulfato de sódio (Na2SO4) 0,05935 g

Bicarbonato de sódio (NaHCO3) 9,8365 g

CO2 1,3133 mols

De maneira semelhante à salmoura sintética (seção 3.3.2.1), o procedimento de preparação da salmoura sintética carbonatada simulada iniciou com a adição dos sais apresentados na Tabela 4 à água deionizada. A seguir, foram realizados os procedimentos de homogeneização de sais e desaeramento da solução (Figura 3.9 – A e C). Devido à alta concentração de determinados sais na nova salmoura – tais como CaCl2 e NaHCO3 –,

a suportar os sais quando fosse carbonatada e levada às condições de pressão e temperatura do experimento. Dessa forma, não foi possível realizar o procedimento de filtração devido ao risco de alterar drasticamente a composição da salmoura.

O passo seguinte consistiu na definição do volume exato de CO2 a ser adicionado na

solução salina. Primeiramente foi escolhida uma pressão e uma temperatura de referência para realizar a injeção controlada do CO2 na mistura – sendo essas 2500 psi e 20°C,

respectivamente. Através da equação de estado de Peng-Robinson (Elliott et al., 1996), foi calculado o volume molar do CO2, nas condições de pressão e temperatura de referência,

como sendo 48,2202 cm³/mol. Logo, nas condições de referência, o volume ocupado por 1,3133 mols (Tabela 4), a ser introduzido em 1 litro de salmoura, é calculado em 63,33 cm³. A partir desse valor, foi possível obter facilmente o volume de CO2 a ser adicionado a

qualquer volume de salmoura preparada.

Para a injeção controlada do volume de CO2 na mistura, foi necessário utilizar o

aparato experimental ilustrado na Figura 3.12, o qual é composto de uma bomba de deslocamento positivo, uma garrafa contendo CO2, uma válvula de contrapressão e uma

garrafa (idêntica à ilustrada na Figura 3.10) contendo a salmoura preparada anteriormente. O gás presente no compartimento externo da válvula de contrapressão é submetido a uma pressão de 2500 psi. O funcionamento da válvula de contrapressão é explicado com detalhe na seção 3.3.4.1. Primeiramente, injetou-se fluido hidráulico na garrafa contendo CO2 até a

pressão do gás igualar-se à pressão da membrana da válvula de contrapressão. Neste momento, o CO2 começa a atravessar a válvula de contrapressão a uma pressão de 2500 psi

(pressão de referência) e é introduzido na garrafa contendo a salmoura. O volume de CO2

inserido na mistura foi controlado pela bomba. Uma vez atingido o volume de CO2 calculado

anteriormente, a injeção foi cessada. Então, a solução foi levada às condições de pressão e temperatura do experimento e, por último, a garrafa foi acoplada ao agitador mecânico por um período mínimo de 24 horas para homogeneização da mistura, como ilustrado nas Figuras 3.10 e 3.11.

Figura 3.12: Preparação da salmoura sintética carbonatada simulada: injeção controlada do CO2 na salmoura.