BR102015011187B1 - Dispositivo pressurizado para testes de embebição espontânea - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PRESSURIZADO PARA TESTES DE EMBEBIÇÃO ESPONTÂNEA. A presente invenção refere-se a um dispositivo pressurizado para testes de molhabilidade de rochas por embebição espontânea em condições de alta pressão e temperatura. O principal campo de aplicação da presente tecnologia é a Engenharia de Reservatórios, mais especificamente para testes de embebição espontânea em condições de alta pressão e temperatura (condições de reservatório) empregando-se rochas porosas de reservatórios ou de afloramentos.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo pressurizado para testes de molhabilidade de rochas por embebição espontânea em condições de alta pressão e temperatura. Mais especificamente, o dispositivo permite que a molhabilidade seja avaliada em condições de reservatório, ou seja, os fluidos e as fases podem ser testados nas suas condições termodinâmicas do reservatório.

[002] O principal campo de aplicação da presente tecnologia é a Engenharia de Reservatórios, mais especificamente para testes de embebição espontânea em condições de alta pressão e temperatura (condições de reservatório) empregando-se rochas porosas de reservatórios ou de afloramentos.

Fundamentos da Invenção

[003] A molhabilidade é uma propriedade associada à interação entre dois fluidos e uma superfície sólida. A propriedade caracteriza a preferência de um dos fluidos pelo contato com a superfície. É uma das mais importantes para definir a interação entre os fluidos e a rocha na engenharia de reservatórios de petróleo. A molhabilidade de uma rocha reservatório influi de forma definitiva na viabilidade técnica e econômica de projetos de explotação de um campo de petróleo.

[004] A molhabilidade de uma rocha pode ser avaliada através do método da embebição espontânea. Por este método, uma amostra da rocha saturada de um dos fluidos (e.g., óleo) é imersa em um vaso contendo o segundo fluido (e.g., água). A embebição do segundo fluido (água) na rocha faz expelir um volume do primeiro fluido (óleo). O volume expelido ou produzido de óleo é uma medida da preferência da rocha pela água. A literatura é farta na aplicação deste método para avaliação da molhabilidade de rochas. Vide Zhang et al. (2006), Evje & Hiorth (2011), Tripathi & Mohanty (2008), Yu et al. (2009), Nasri & Dabir (2010), Amin et al. (2010) and Graue et al. (1999). O método de embebição espontânea tem sido utilizado somente em pressões e temperaturas ambientes. Assim, é limitado a avaliar a propriedade somente nestas condições. Resta saber se o fenômeno varia com a mudança de pressão e de temperatura. Também, se um dos fluidos existe somente em condições pressurizadas, como, por exemplo, a água carbonatada ou o óleo vivo, só será possível avaliar a molhabilidade a estes fluidos se o teste for realizado sob pressão.

[005] O documento de patente austríaco AU2014208192A refere- se a um método de determinação da molhabilidade por ressonância magnética nuclear (RMN). Em particular, se refere à medida das características de molhabilidade e/ou modificações das mesmas de um meio poroso saturado por um fluido. A técnica de RMN utilizada está baseada na interpretação das medidas dos tempos de relaxação T2 dos fluidos contidos no meio poroso, e envolve o uso de uma ferramenta de RMN. A desvantagem/problema desta tecnologia está no fato da técnica de RMN fornecer uma medida qualitativa da molhabilidade, a partir da interpretação das curvas de T2, podendo levar a interpretações inexatas, a depender dos fluidos (tempo de relaxação dos fluidos) e das rochas (sistema poroso) envolvidas, no sentido de identificar as fases em contato com a rocha e os fluidos livres no interior dos poros. As medidas de RMN em condições de alta pressão e temperatura requerem montagens experimentais sofisticadas com esta técnica em escala de laboratório. Além disso, a técnica de RMN necessita de um equipamento de custo elevado, além de conhecimento técnico avançado para obtenção e interpretação dos resultados, enquanto a tecnologia da patente proposta apresenta o dispositivo de embebição espontânea pressurizado que funciona pelo método de embebição espontânea e tem a vantagem de apresentar um equipamento bastante simples e eficiente para medidas de molhabilidade em altas pressões e temperaturas, que permite a medida direta dos volumes produzidos fornecendo resultados confiáveis e de fácil interpretação.

[006] O documento de patente americano US2013002258 refere- se a um dispositivo para determinar a permissividade e a resistividade de rochas porosas saturadas com fluidos (óleo, água e/ou gás) em condições de reservatório. As curvas de dispersão dielétrica determinadas no equipamento podem ser afetadas pela molhabilidade da rocha em faixas de baixa frequência. No entanto, essa não é uma medida direta do equipamento proposto e sim baseada em medidas relacionadas com a resistividade entre as fases envolvidas. O dispositivo é capaz de medir a molhabilidade de rochas saturadas em condições de alta pressão e temperatura, cujo método está baseado no fenômeno da embebição espontânea. O funcionamento e desenho são completamente diferentes em relação aos componentes, metodologia e variáveis de interesse. A principal vantagem da presente tecnologia é a possibilidade da determinação da molhabilidade e do estudo dos principais mecanismos de alteração da molhabilidade por embebição espontânea, enquanto na patente US2013002258 é possível apenas estimar os efeitos da molhabilidade através das curvas de resistividade. Além disso, o equipamento descrito na patente US2013002258 opera em modo dinâmico, tornando a operação e execução dos ensaios complexa, enquanto o dispositivo de embebição espontânea pressurizado opera no modo estático e é bastante simples e objetivo.

[007] O documento de patente chinês CN102175726A refere-se a um dispositivo para medição de propriedades elétricas de meios porosos quando submetidos à injeção de fluidos em altas temperaturas e pressões. A partir das medidas de resistividade em diferentes seções da amostra obtêm-se a saturação do fluido condutor no interior da rocha. Como já comentado anteriormente, as curvas de resistividade elétrica não fornecem uma medida direta da molhabilidade, no entanto o comportamento anormal destas curvas pode estar relacionado à molhabilidade das rochas. Diferentemente, a presente tecnologia apresenta um dispositivo projetado para avaliar a molhabilidade de meios porosos pelo método de embebição espontânea o que difere as duas tecnologias envolvendo resistividade quanto à área de aplicação, funcionalidade e construção dos dispositivos apresentados.

[008] O documento de patente chinês CN103675452 refere-se a um dispositivo e método para testes de resistividade de rochas, capaz de simular condições de reservatório (alta temperatura e pressão). Como já citado anteriormente, as medias de resistividade são afetadas pela molhabilidade das rochas, entretanto, este método não é utilizado na determinação da molhabilidade e fornece apenas um indicativo desta propriedade. Diferentemente, a patente proposta trata de um dispositivo para avaliar a molhabilidade de rochas saturadas, e cujo mecanismo principal é a embebição espontânea em condições de alta pressão e temperatura. Assim, enquanto o documento CN103675452 permite a realização de medidas de resistividade em rochas com o objetivo de determinar áreas de interesse em reservatórios, o dispositivo de embebição espontânea pressurizado foi projetado para avaliar a molhabilidade do meio poroso e a partir desse resultado estabelecer critérios para projetos de recuperação avançada de petróleo. Cabe ressaltar que as tecnologias possuem objetivos e configurações distintas e não podem ser comparadas em relação às suas performances.

[009] O documento de patente americano US005979223A refere- se se a um dispositivo projetado para determinação de propriedades de meios porosos saturados com diferentes fluidos usando uma membrana semipermeável resistente a alta temperatura. Dentre as propriedades que podem ser determinadas está a molhabilidade, a qual é baseada em medidas de pressão capilar utilizando membranas com características próprias de cada processo de injeção (fase molhante ou não molhante). Além disso, o dispositivo possui eletrodos para realizar medidas físicas do sistema rocha/fluido. A patente proposta se diferencia da tecnologia americana com relação aos componentes do dispositivo e às variáveis medidas para o cálculo da molhabilidade. Enquanto no documento americano a medida da molhabilidade está relacionada a medidas de pressão capilar, na presente tecnologia a medida se refere aos volumes produzidos com a embebição espontânea das amostras de rochas. A principal vantagem do uso da tecnologia proposta está na simplicidade e na competência do dispositivo para obtenção direta da molhabilidade. Além disso, experimentos que envolvem o uso de membranas podem ser problemáticos devido à fragilidade das membranas e da possibilidade de rompimento das mesmas.

[0010] Os documentos de patente chinês CN202339308U e CN102393351A referem-se a um aparato para medir a molhabilidade de rochas em condições de reservatório. O aparato permite duas configurações, a primeira está relacionada com experimentos no modo estático e a segunda, com ajuda de um conjunto de acessórios, realizar o experimento no modo dinâmico. Os documentos descrevem um sistema do tipo Coreholder cujo mecanismo principal é o confinamento de uma amostra (rocha porosa) para efetuar processos de injeção. Os documentos não descrevem suficientemente os componentes resistentes à pressão necessários ao funcionamento do dispositivo em condições de reservatório. A realização de experimentos nos dois modos citados acima utilizando um mesmo equipamento, especialmente no caso de experimentos no modo dinâmico, tornam o aparato experimental e a execução dos experimentos bastante complexas, principalmente com respeito à vedação de pontos críticos sensíveis às altas pressões. Devido ao grande número de componentes internos, quando o sistema opera no modo dinâmico, podemos indicar a possibilidade de vazamentos por desgaste mecânico das uniões e efeitos de corrosão. Ainda, o fluido de embebição não entra em contato com toda a área da amostra, e o mecanismo predominante será a embebição espontânea em contracorrente, sendo um limitante para estudos em sistemas porosos complexos. Diferentemente, o dispositivo pressurizado da patente proposta é composto de partes e materiais diferentes, tais como o visor e o tipo de vedação, e tem características técnicas importantes como simplicidade de construção, portabilidade, estabilidade e eficiência em altas pressões e temperaturas em função da vedação, inclusive possibilitando o uso de fluidos com gases dissolvidos (como salmoura carbonatada e óleo vivo), e ser de fácil manutenção por ser desmontável). Sendo assim, as diferenças entre os dispositivos aparecem principalmente nos componentes mecânicos e acessórios que garantam o funcionamento em condições de alta pressão e temperatura. As principais vantagens da presente tecnologia estão na simplicidade e funcionalidade do dispositivo no estudo dos principais mecanismos de alteração da molhabilidade por embebição espontânea em condições de reservatório.

[0011] O dispositivo pressurizado da presente invenção avalia qualitativamente a molhabilidade de rochas porosas saturadas, através de testes de embebição espontânea. A configuração do dispositivo permite visualizar os volumes produzidos da fase não molhante, enquanto são deslocados pela fase molhante através da embebição. A visualização permite a medição direta dos volumes, sem a necessidade de intervenção ou manipulação do dispositivo pressurizado, e suas alterações com o tempo e evita o cálculo das variações de volume com a pressão e temperatura.

[0012] Para os reservatórios heterogêneos, como é o caso dos carbonatos, a embebição tem um papel fundamental na recuperação do petróleo da rocha. Até hoje esta propriedade foi sempre avaliada em condições atmosféricas. Para os reservatórios profundos, a pressão e a temperatura são muito diferentes das condições atmosféricas. Há, portanto, a necessidade de avaliar a molhabilidade sob estas mais elevadas. E para isso é necessário o desenvolvimento de instrumentos capacitados e procedimentos adequados.

[0013] Por fim, o presente invento trata de um dispositivo pressurizado projetado para reproduzir o fenômeno de embebição espontânea em condições de altas pressões e temperaturas, os quais permitirão o uso de água com gases dissolvidos, tais como CO2, gases supercríticos e petróleo vivo (em condições do reservatório). Este dispositivo permite medir o volume produzido por embebição natural ou espontânea de um meio poroso saturado com petróleo, ou mesmo óleo mineral sintético. Por possuir uma câmera de visualização, o dispositivo pressurizado evita o uso de equipamentos e acessórios para sustentar a pressão e medir os volumes produzidos, assim como evitará cálculos relacionados por compressibilidade dos fluidos associados ao experimento.

[0014] O dispositivo pressurizado da presente invenção permite: i) avaliar de forma qualitativa a molhabilidade de rochas porosas provenientes de afloramento ou de reservatórios de hidrocarboneto por meio de testes de embebição espontânea, ii) estudar a alteração da molhabilidade em rochas com fluidos monofásicos em diferentes proporções de gás, iii) monitorar o processo de embebição e mudanças da molhabilidade em rochas com trocas de fluidos em diferentes concentrações salinas, iônicas e proporções de gás, iv) estudar o processo de embebição espontânea inversa; rochas saturadas com água e usando como fluido de embebição petróleo vivo (com os gases associados no reservatório), e v) estudar o efeito de surfactantes e fluidos que diminuam a tensão interfacial e as alterações da molhabilidade em rochas porosas, vi) estudar a influência da pressão no processo de embebição espontânea, possibilitando a obtenção da curva de pressão capilar.

[0015] Dentro dos dispositivos para medição do processo de embebição, não existe um equipamento para trabalhos em ambientes pressurizados, o que torna o equipamento proposto único e pioneiro na literatura técnica científica. O dispositivo pressurizado proposto permite levantamento da propriedade em condições de reservatório e também o uso de fluidos de embebição em que a pressão deve ser mantida para sustentar a condição monofásica (p.e., água carbonatada, óleo vivo). As condições operacionais são diversas conforme o interesse da engenharia de reservatórios. Os testes de verificação realizados deram resultados em uma ampla faixa de pressão e temperatura (dados anexos). Dentro das faixas testadas de valores, o dispositivo pressurizado mostrou um ótimo funcionamento, sempre e quando seja levado em conta o procedimento de montagem descrito.

Breve Descrição da Invenção

[0016] A presente invenção refere-se a um dispositivo pressurizado para testes de molhabilidade de rochas por embebição espontânea em condições de alta pressão e temperatura.

[0017] A presente invenção refere-se a um dispositivo pressurizado para testes de embebição espontânea que compreende os seguintes elementos: - Corpo superior da célula (1) - local de inserção da câmera de visualização (2); conectado rigidamente ao corpo inferior da célula, preferencialmente, mas não limitante, por uma união rosqueada; - Câmera de visualização (2) - compreende uma escala de medida gravada no corpo da célula e um visor (4), preferencialmente, mas não limitante a ser de safira, coberto por uma luva metálica (3); - Rolha especial (5) - compreende a união de dois anéis de vedação acoplada à parte superior da câmera de visualização (2); - Porca (6) -acoplada ao corpo superior da célula (1); - Anel de vedação (7) com um back-up ring - inserido na parte inferior do corpo superior da célula (1); - Anel de vedação (8) com back-up ring - Dois anéis e dois back-up rings são inseridos na rolha especial (5) e quatro anéis e quatro backup rings são inseridos no bico de vedação (9); - Bico de vedação (9) - localizado na parte inferior da câmera de visualização (2) acoplado entre o corpo da célula e o tubo de safira (4); - Corpo inferior da célula com fundo plano (10) - porta amostra cilíndrico com saída lateral e rosca para encaixe da parte superior da célula; - Válvula inferior (11)- acoplada ao corpo inferior da célula (10); - Válvula superior (12) - acoplada mecanicamente ao corpo superior da célula (1); - Escala para medição (13) - gravada no corpo superior da célula (1); - Esferas de Vidro (14) - inseridas no interior do corpo inferior da célula (10).

Breve Descrição das Figuras

[0018] A Figura 1 traz o detalhamento dos componentes que compõem o dispositivo.

[0019] A Figura 2 mostra como deve ser a montagem final do dispositivo pressurizado.

[0020] A Figura 3 apresenta a vista de seção do dispositivo pressurizado.

[0021] A Figura 4 traz a vista do detalhe G apontado na Figura 3.

[0022] A Figura 5 mostra os resultados do teste de validação dos dispositivos durante o aquecimento.

[0023] A Figura 6 mostra os resultados do teste a pressão constante e temperatura variável nos dispositivos pressurizados.

[0024] A Figura 7 apresenta os resultados dos experimentos de embebição espontânea na célula pressurizada para as rochas de coquina com salmouras carbonatadas com concentração equivalente a água do mar (35.000ppm) e a água de reservatório (200.000ppm).

[0025] A Figura 8 apresenta os resultados dos experimentos de embebição espontânea na célula pressurizada para as rochas de dolomito com salmouras carbonatadas com concentração equivalente a água do mar (35.000ppm) e a água de reservatório (200.000ppm).

Breve Descrição dos Anexos

[0026] O anexo 1 apresenta uma vista geral do dispositivo pressurizado devidamente montado com os acessórios de conexões e válvulas de extremidade.

[0027] O anexo 2 mostra os detalhes do visor da câmara com escala para medição do nível da interface dos fluidos e dos volumes produzidos.

[0028] O anexo 3 apresenta o visor e a escala de medida do dispositivo pressurizado.

[0029] O anexo 4 evidencia a produção de petróleo por embebição espontânea.

[0030] O anexo 5 mostra como deve ser a montagem da amostra dentro do dispositivo, apontando para a necessidade do uso de esferas de vidro de 10 mm para evitar o contato da parte inferior da rocha com o fundo do dispositivo pressurizado.

Descrição Detalhada da Invenção

[0031] A presente invenção refere-se a um dispositivo pressurizado para testes de embebição espontânea que compreende os seguintes elementos: - Corpo superior da célula (1) - local de inserção da câmera de visualização (2); conectado rigidamente ao corpo inferior da célula, preferencialmente, mas não limitante, por uma união rosqueada; - Câmera de visualização (2) - compreende uma escala de medida gravada no corpo da célula e um visor (4), preferencialmente, mas não limitante a ser de safira, coberto por uma luva metálica (3); - Rolha especial (5) - compreende a união de dois anéis de vedação acoplada à parte superior da câmera de visualização (2); - Porca (6) -acoplada ao corpo superior da célula (1); - Anel de vedação (7) com um back-up ring - inserido na parte inferior do corpo superior da célula (1); - Anel de vedação (8) com back-up ring - Dois anéis e dois back-up rings são inseridos na rolha especial (5) e quatro anéis e quatro backup rings são inseridos no bico de vedação (9); - Bico de vedação (9) - localizado na parte inferior da câmera de visualização (2) acoplado entre o corpo da célula e o tubo de safira (4); - Corpo inferior da célula com fundo plano (10) - porta amostra cilíndrico com saída lateral e rosca para encaixe da parte superior da célula; - Válvula inferior (11)- acoplada ao corpo inferior da célula (10); - Válvula superior (12) - acoplada mecanicamente ao corpo superior da célula (1); - Escala para medição (13) - gravada no corpo superior da célula (1); - Esferas de Vidro (14) - inseridas no interior do corpo inferior da célula (10).

[0032] A modalidade construtiva preferencial do dispositivo pressurizado para testes de embebição espontânea compreende os seguintes elementos: - Corpo superior da célula com fundo plano (1) - Porta amostra cilíndrico de aço inox 316L com saída lateral e rosca para encaixe da parte superior da célula; conectado rigidamente ao corpo inferior da célula, preferencialmente, mas não limitante, por uma união rosqueada - Câmera de visualização (2) - Constitui o corpo superior da célula. Fabricado em aço inox 316L, possui escala de medida gravada no corpo da célula e um visor (4), preferencialmente, mas não limitante a ser de safira, coberto por uma luva metálica (3). - Luva metálica (3) - Confeccionada em aço carbono a luva metálica é constituída por um cilindro metálico instalado entre a câmera de visualização e o tubo de safira para evitar acumulação de esforços e ruptura por stress da safira; - Tubo de safira (4) - Tubo de cristal de safira que resiste a altas pressões e temperaturas e possibilita a visualização da produção dos fluidos; - Rolha especial (5) - União constituída por anéis de vedação que vai acoplada à parte superior da câmera de visualização e permite manter a célula pressurizada. Deve ser montada com dois anéis O-ring 2-108 para garantir a estanqueidade da célula pressurizada; - Porca (6) - Componente acoplado à parte superior da câmera de visualização. Mantém a rolha especial submetida à torção; - Anel (7) O-ring 2-224 Viton 90D com um parbak - É colocado na parte inferior da câmera de visualização e é fundamental para a estanqueidade da célula pressurizada; - Anel (8) O-ring 2-108 com um parbak (5 - parbaks) - Dois anéis são colocados na rolha especial e os outros quatro são colocados no bico de vedação. Em ambos os casos são fundamentais para a estanqueidade da célula pressurizada; - Bico de vedação (9) - Componente localizado na parte inferior da câmera de visualização acoplado entre o corpo da célula e o tubo de safira. Deve ser montado com quatro anéis O-ring 2-108 para garantir a vedação no visor; - Corpo inferior da célula com fundo plano (10) - porta amostra cilíndrico com saída lateral e rosca para encaixe da parte superior da célula; - Válvula inferior (11) - acoplada ao corpo inferior da célula (10) permitindo a injeção e drenagem de fluidos; - Válvula superior (12) - acoplada mecanicamente ao corpo superior da célula (1) e permite a injeção e drenagem de fluidos; - Escala para medição (13) - gravada no corpo superior da célula (1) e permite a leitura dos volumes produzidos; - Esferas de Vidro (14) - inseridas no interior do corpo inferior da célula (10) para evitar o contato direto da amostra com o fundo plano e permite a liberação do óleo em toda a área da amostra.

[0033] O dispositivo assegura estanqueidade sob pressão e temperatura por tempos superiores a três meses (Anexo 1). O dispositivo pressurizado de embebição espontânea foi projetado para operar com fluidos pressurizados (petróleo vivo, água carbonatada ou gases) e permitir manter o fluido monofásico durante o tempo do experimento. O dispositivo pressurizado apresenta resistência mecânica capaz de suportar pressão nominal de 5.000 psi e temperaturas de 150°C equivalentes à de reservatórios. Testes realizados em nossos laboratórios atingiram o nível de operação de 2.500 psi e 100°C. Os materiais usados neste dispositivo pressurizado são especificados para oferecer resistência à corrosão (Figura 1).

Procedimento de teste

[0034] O procedimento descrito a seguir é o usado para montar o dispositivo pressurizado para o teste de embebição espontânea utilizando salmoura carbonatada como fluido de embebição e amostras de rocha 100% saturadas com petróleo. Procedimentos similares devem ser usados com outros fluidos.

[0035] Os volumes obtidos devem ser acompanhados até a estabilização da produção no dispositivo pressurizado. a. A amostra de rocha é saturada em 100% com petróleo. b. A salmoura carbonatada é acondicionada em um vaso de transferência e este aquecido até a temperatura de teste. c. O dispositivo pressurizado limpo é devidamente inspecionado nas conexões para a montagem e pressurização inicial. d. O dispositivo pressurizado é aberto e no interior são colocadas esferas de vidro de 10 mm para evitar o contato da parte inferior da rocha com o fundo do dispositivo, como simulado no Anexo 5. Em seguida é colocada a amostra de rocha no interior do dispositivo e este é devidamente fechado em sua parte superior (Figura 2). e. Uma linha de nitrogênio é conectada na válvula inferior (Anexo 1) e a válvula superior é mantida aberta. Nitrogênio é injetado para remover o ar residual do interior do dispositivo (aproximadamente 10 segundos). A válvula superior é fechada e o dispositivo é levado até à pressão de 1500 psi com a injeção de mais nitrogênio. A válvula de entrada de nitrogênio é fechada e a linha de suprimento é desconectada. O dispositivo pressurizado (Anexo 1) é levado a uma estuda pré-aquecida até a temperatura de teste. f. O dispositivo pressurizado é conectado ao vaso de transferência contendo a salmoura carbonatada na temperatura de teste. Uma bomba de deslocamento é usada para injetar a salmoura carbonatada no dispositivo e elevar a pressão até a de teste. Este procedimento é acompanhado da abertura da válvula superior do dispositivo para remoção manual do gás. g. O processo de injeção de salmoura carbonatada continua até o nível da mesma ser observado no visor. Nesse momento, o operador deve parar a injeção de salmoura carbonatada e assim deixar uma porção do visor (superior) com nitrogênio e outra (inferior) com o fluido de embebição (Anexo 3). Assim é possível realizar um controle sobre os fluidos produzidos por embebição e evitar medições incorretas por conta de volumes adicionais localizados nas conexões da válvula superior. h. O dispositivo pressurizado está pronto para a embebição espontânea. Os volumes produzidos de petróleo são monitorados com o tempo e registrados, até estabilizar a produção de petróleo (Anexo 4).

Exemplos

[0036] O teste de validação da presente tecnologia constituiu de duas etapas: a primeira foi um teste de aquecimento e a segunda etapa foi a validação mecânica do dispositivo pressurizado sob pressões elevadas, que foi realizada subsequentemente ao teste de temperatura. Assim, as variáveis avaliadas foram temperatura e pressão, as quais foram medidas em tempo real utilizando medidores conectados aos dispositivos pressurizados, assegurando todas as condições constantes durante o período dos testes. Os resultados obtidos são dois gráficos que mostram o comportamento dos dispositivos pressurizados quando aquecidos por um periodo de 10 dias e pressurizadas mais 10 dias. Assim, o teste completo teve duração de, pelo menos, 20 dias contínuos.

[0037] O teste de aquecimento consistiu em carregar dois dispositivos pressurizados com nitrogênio, até obter-se em torno de 500 psi em cada dispositivo, e submetê-los a um processo de aquecimento em estufa com temperatura controlada. A metodologia empregada foi escolhida com o objetivo de reproduzir as condições de reservatório. Para isso, foram escolhidas duas faixas de aquecimento; na primeira os dispositivos foram aquecidos a uma temperatura inicial de 30°C e aumentada a uma taxa de aquecimento de 5°C cada 8-12 horas até atingir 60 °C, a partir desta temperatura uma nova taxa de aquecimento foi aplicada de 10°C permanecendo por 24 horas, este procedimento foi realizados até os dispositivos atingirem a temperatura de 100°C, garantindo um aquecimento de forma homogênea em todo o dispositivo pressurizado. Os dispositivos foram constantemente monitorados com a finalidade de detectar possíveis vazamentos nas conexões, consideradas pontos críticos do projeto.

[0038] A Erro! A origem da referência não foi encontrada.5 mostra o comportamento de dois dispositivos durante este processo, mostrando que foi possível manter a pressão do sistema e ao mesmo tempo aquecer os dispositivos sem alterar sua integridade e componentes mecânicos. Ainda, foi possível observar a resistência mecânica do sistema de vedação projetado para esta aplicação.

[0039] Para realizar o teste de pressão, inicialmente os dispositivos que estavam a 100°C foram pressurizados a 2.000 psi utilizando uma garrafa com nitrogênio e, em seguida, foram resfriados até a temperatura ambiente. Uma bomba de injeção operando no modo automático foi conectada ao dispositivo e manteve-se a pressão ajustada durante a fase de resfriamento. A Figura 6 mostra o comportamento dos dispositivos pressurizados a 2.000 psi durante o resfriamento.

[0040] Ao final dos testes foi possível validar todo o sistema de vedação dos dispositivos pressurizados, além disso, os materiais utilizados no projeto mostraram ótima resistência a fenômenos de corrosão e degradação por uso de fluidos altamente corrosivos e cujas propriedades físico-químicas podem alteram a integridade do dispositivo.

[0041] Ainda, durante os testes de pressão não foram detectados vazamentos devido à montagem manual nem produzidos por infiltração de gás através do sistema de vedação, inclusive na máxima condição de pressão atingida nos testes.

[0042] Após os testes de validação do dispositivo pressurizado, foram realizados quatro experimentos de embebição espontânea em condições de alta pressão e temperatura moderada, simulando as condições de reservatórios. O objetivo dos experimentos foi avaliar a recuperação de petróleo por medidas de embebição espontânea e assim determinar a molhabilidade das rochas.

[0043] Para isso, foram estudadas quatro rochas (modelos de reservatórios carbonáticos provenientes de afloramentos), sendo elas duas coquinas e dois dolomitos. As amostras foram preparadas na condição de saturação de água irredutível (Swi) com água de formação (salmoura de 200.000 ppm) e petróleo. As amostras foram montadas em quatro células pressurizadas, conforme o procedimento de teste já descrito. Os fluidos de embebição utilizado nestes experimentos foram salmouras carbonatadas com concentração equivalente a água do mar (35.000ppm) e a água de reservatório (200.000ppm) para cada tipo de rocha. Em seguida, as células foram aquecidas a 64°C e então pressurizadas até 2.000 psi. Estas condições de ensaio foram mantidas durante todo o experimento. A produção de óleo foi monitorada até a estabilização dos volumes produzidos.

[0044] Nas Figuras 12 e 13 são apresentados os resultados do processo de embebição espontânea para as amostras de coquinas e dolomitos em contato com água de mar carbonatada e água de reservatório carbonatada. No Anexo 4 observa-se uma tendência dos volumes produzidos nas duas condições estudadas para as amostras de dolomito. Como resultado deste contato, a recuperação, ou seja, a porcentagem de óleo recuperado para a rocha com água do mar atingiu 19,82% enquanto que para a rocha com água de reservatório a recuperação foi de 25%. Estas recuperações indicam que as rochas se comportam como um sistema com molhabilidade neutra ou intermediaria.

[0045] Para as amostras de coquinas (Anexo 3), os fatores de recuperação foram de 18,44% para a amostra com água de mar carbonatada e de 48,02% para a amostra com água de reservatório carbonatada. Ainda, a figura mostra uma tendência com as mesmas características das rochas de dolomito, sendo que, para a coquina com água de reservatório carbonatada a recuperação é consideravelmente maior devido à presença de sítios mais reativos, como áreas cimentadas, que reagem com o CO2 presente no fluido de embebição. Em relação a molhabilidade destas rochas, observa-se duas situações, a rocha avaliada com água de mar carbonatada mostrou uma recuperação correlacionada à molhabilidade neutra ou intermediária, enquanto a rocha com água de reservatório carbonatada apresentou molhabilidade preferencial à água. As diferentes condições de molhabilidade determinadas podem estar relacionas a dois fatores, primeiro a heterogeneidades das rochas que pode levar a produção de volumes adicionais não necessariamente associados à alteração da molhabilidade, e o segundo fator é devido à presença de CO2 que varia a depender da salinidade da solução.

Claims (4)

1. Dispositivo pressurizado para testes de embebição espontânea caracterizado por compreender os seguintes elementos: - Corpo superior da célula (1) - local de inserção da câmera de visualização (2); conectado rigidamente ao corpo inferior da célula, preferencialmente, mas não limitante, por uma união rosqueada; - Câmera de visualização (2) - compreende uma escala de medida gravada no corpo da célula e um visor (4), preferencialmente, mas não limitante a ser de safira, coberto por uma luva metálica (3); - Rolha especial (5) - compreende a união de dois anéis de vedação acoplada à parte superior da câmera de visualização (2); - Porca (6) -acoplada ao corpo superior da célula (1); - Anel de vedação (7) com um back-up ring - inserido na parte inferior do corpo superior da célula (1); - Anel de vedação (8) com back-up ring - Dois anéis e dois back-up rings são inseridos na rolha especial (5) e quatro anéis e quatro back-up rings são inseridos no bico de vedação (9); - Bico de vedação (9) - localizado na parte inferior da câmera de visualização (2) acoplado entre o corpo da célula e o tubo de safira (4); - Corpo inferior da célula com fundo plano (10) - porta amostra cilíndrico com saída lateral e rosca para encaixe da parte superior da célula; - Válvula inferior (11) - acoplada ao corpo inferior da célula (10); - Válvula superior (12) - acoplada mecanicamente ao corpo superior da célula (1); - Escala para medição (13) - gravada no corpo superior da célula (1); e - Esferas de Vidro (14) - inseridas no interior do corpo inferior da célula (10).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da luva metálica (3) ser em aço carbono.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do tubo de safira (4) ser de cristal de safira.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de operar com fluidos pressurizados, permite manter o fluido monofásico durante o tempo de operação, apresenta resistência mecânica capaz de suportar pressão nominal de até 5.000 psi e temperaturas até 150°C.

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