Testes de deslocamento

Esta etapa do protocolo de teste tem por objetivo comparar os resultados da injeção de polímero com a injeção convencional de água na recuperação de óleo pesado, ambos sob a temperatura do reservatório (60 °C). Os procedimentos foram realizados através do aparato experimental apresentado na Figura 3.10 (a) e esquematicamente na Figura 3.10 (b), de forma a reproduzir o início da vida produtiva do reservatório, ou seja, amostras de rocha saturadas com óleo na condição de água conata.

A montagem do aparato experimental apresentado pode ser representada por cinco sistemas. O primeiro seria o sistema de injeção de fluidos (Itens 2 e 3 da Figura 3.10 (a)), composto por uma bomba de injeção e garrafas de aço com fluidos para injeção. Neste sistema,

Solução salina

Garrafa de aço com amostras de rochas secas

Pressão de vácuo de 0,1 mbar Válvula fechada Válvula fechada Garrafa de aço com amostras de rochas saturadas Válvula aberta 3 horas Bomba de vácuo Válvula aberta Solução salina

a fase oleica foi injetada diretamente na amostra ou atuou como fluido pistão para a injeção das fases aquosas.

O segundo refere-se ao sistema de confinamento da amostra, composto por um porta- testemunho, transdutores de pressão e válvula de contra-pressão (Itens 1, 4 e 9 da Figura 3.10 (a)). Os transdutores de pressão foram instalados visando medir o diferencial de pressão entre a face de entrada e de saída da amostra de rocha. A válvula de contra-pressão foi utilizada para se obter uma pressão de poro de 400 psi.

O terceiro conjunto pode ser representado pelo sistema de aquecimento, que consistiu em um controlador de temperatura, um banho com sistema de refluxo, um refrigerador (como aquele apresentado na Figura 3.6), bobinas de cobre e isolamentos térmicos (espuma elastomérica) (itens 5, 6, 7 e 8 da Figura 3.10 (a)). O fluido de arrefecimento usado no banho e no trocador de calor foi o etileno glicol diluído com água destilada (50% em proporções volumétricas). O processo de aquecimento correu através da troca de calor entre as bobinas de cobre com os fluidos a serem injetados e o etileno glicol aquecido. A temperatura foi averiguada constantemente através de um termômetro e um termopar acoplados ao trocador de calor e ao porta-testemunho, respectivamente.

O quarto sistema está relacionado à coleta e ao registro volumétrico e mássico dos fluidos produzidos durante as sequencias de injeções. O sistema consistia em provetas graduadas sob uma balança semi analítica (Item 10 da Figura 3.10 (a)).

Por fim, o quinto sistema refere-se à aquisição automática dos dados de diferencial de pressão e massa dos fluidos produzidos (Item 11 da Figura 3.10 (a)).

Legenda: (1) Porta-testemunho com amostra de rocha confinada. (2) Bomba de injeção. (3) Garrafas

com fluidos. (4) Medidores de pressão (5) Sistema de aquecimento. (6) Trocador de calor com termômetro. (7) Tubulação com isolamento térmico. (8) Medidor de temperatura do porta-testemunho.

(9) Válvula de contra-pressão. (10) Provetas e balança. (11) Sistema de aquisição de dados.

Figura 3.10 – Aparato experimental utilizado nos testes de deslocamento. (a) Foto. (b) Estrutura esquemática.

A seguir serão apresentados os detalhes de cada etapa do protocolo de teste.

1 2 4 3 5 6 7 9 10 11 8 (a) (b)

3.4.1. Confinamento e medidas de permeabilidade

Para a execução dos testes de deslocamento, a amostra saturada foi acomodada em porta-testemunho, sob pressão de confinamento (900 psi) para assegurar um escoamento unidirecional (a descrição da banca experimental foi apresentada no item 3.4).

Com a amostra confinada, foi esperado que o sistema (aparato experimental mais amostra) atingisse o regime permanente referente à temperatura (60 °C), à pressão de confinamento e à pressão de poro (400 psi, obtida por meio de uma válvula de contra-pressão). Feito isso, a permeabilidade absoluta à fase aquosa (kw) foi determinada sob diferentes vazões de injeção de solução salina, impostas com o auxílio de uma bomba seringa.

Todos os procedimentos subsequentes (injeções de óleo, recuperação convencional com água, re-injeção de óleo, injeção de polímero e medidas de fator de resistência residual), foram realizados à vazão constante (0,7 cm³/min).

A vazão foi escolhida de acordo com alguns critérios (número capilar, razão capilar- viscosa e razão gravitacional-viscosa) para se evitar possíveis efeitos capilares e gravitacionais no escoamento bifásico no meio poroso (SANTOS et al., 1997).

3.4.2. Sequência de injeções

Com a amostra 100% saturada com água, a injeção de óleo foi realizada de modo a representar a distribuição inicial do fluido no reservatório. Para este fim, a mistura de óleo com querosene (a 60°C) foi injetada na amostra até ser atingida a saturação de água conata (Swi) e o equilíbrio no diferencial de pressão, ou seja, até que fosse atingido o regime permanente. Nesta condição, a permeabilidade efetiva ao óleo (koef) foi determinada.

Com a amostra saturada com óleo, o fluido de injeção foi trocado para a solução salina, de forma a representar o método convencional de recuperação de óleo por injeção de água. A injeção foi realizada até ser atingida a saturação de óleo residual (Sor) e a estabilidade do diferencial da pressão. Sob esta condição, a permeabilidade efetiva à fase aquosa (kwef) foi determinada. Além disso, através deste procedimento, foram obtidas as curvas de fluxo fracionário (fw), os fatores de recuperação (F. Rec), os cortes de água, a razão de fluido injetado por óleo produzido (Wi/Np) e as razões entre os volumes das fases produzidas (Wp/Np).

Na etapa seguinte, a amostra foi submetida novamente à injeção de óleo, com objetivo de reestabelecer a distribuição de fluidos no meio poroso antecedente à injeção de água. Este

procedimento também pode contribuir para complementar os dados de permeabilidade relativa, caso a histerese seja negligenciável (MORENO et al, 2005). Dessa forma, a injeção prosseguiu até que toda a água móvel fosse deslocada, o regime permanente fosse atingido e a condição de saturação de água conata fosse reestabelecida (Swi). Sob esta condição a permeabilidade efetiva ao óleo (koef) foi calculada.

Reestabelecida a saturação de óleo, a injeção de polímero foi realizada na forma secundária, com o intuito de representar a aplicação da técnica especial de recuperação de óleo no início da vida produtiva do reservatório. Além disso, este procedimento permite comparar a eficiência de deslocamento da injeção contínua de polímero em relação à injeção convencional de água na mesma amostra, ou seja, um mesmo meio poroso pode ser utilizado para uma sequência de injeções (ZAMPIERI; MORENO, 2013). De forma similar, no trabalho realizado por Asghari e Nakutnyy (2008), estas sequências de injeções também foram aplicadas nos testes de deslocamento para representar as injeções secundárias de água e de polímero referentes à recuperação de óleo pesado em meio poroso artificial.

O término da injeção de polímero foi considerado ao ser atingido o regime permanente, isto é, estabelecidas a saturação de óleo residual (Sor) e a estabilidade do diferencial de pressão. Através deste procedimento foram calculadas as curvas de fluxo fracionário (fw), fatores de recuperação (F. Rec), os cortes de água, a razão de fluido injetado por óleo produzido (Wi/Np) e as razões entre os volumes das fases produzidas (Wp/Np). Além disso, foi possível determinar o fator de resistência (FR) e a massa de polímero injetada por óleo produzido (m/Np).

Após o término da injeção de polímero foi realizada uma nova injeção de água, com o intuito de se verificar uma possível redução da permeabilidade à água, devido à passagem de polímero no meio poroso. Trata-se do fator de resistência residual (FRR), que foi calculado após o diferencial de pressão ter atingindo o regime permanente.

Os dados referentes ao volume proso injetado, às saturações, FF, FFR e F. Rec são apresentados na Tabela 4.6.