A Fase Oleosa e a Degaseificação do Co2 na Precipitação de Caco3: Implicações. Modelagem, Simulação Numérica, Validação e Desenvolvimento de Protótipo Experimental
Nome: RAFAEL DE PAULA COSMO
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 21/11/2022
Orientador:
| Nome | Papel |
|---|---|
| EDSON JOSE SOARES | Orientador |
Banca:
| Nome | Papel |
|---|---|
| FABIO DE ASSIS RESSEL PEREIRA | Coorientador |
| CLÁUDIO DARIVA | Examinador Externo |
| ROSANE ALVES FONTES | Examinador Externo |
| SILVIO LUIZ DE MELLO JUNQUEIRA | Examinador Externo |
| ANDRÉ LEIBSOHN MARTINS | Examinador Externo |
Páginas
Resumo: Precipitação e incrustação são problemas recorrentes em muitos processos que manejam água. Na produção de petróleo, particularmente, tais ocorrências são críticas devido à inexequibilidade ou à extrema dificuldade de remediação da precipitação ou remoção da incrustação. Isso se deve às condições operacionais adversas: altas pressões e temperaturas, ação de gases corrosivos como CO2 e H2S, salinidade elevada e sistema confinado em meio rochoso. Os reservatórios carbonáticos do Pré-Sal se notabilizam pelo elevado teor de CO2 em seus fluidos, com esse gás ácido sendo uma variável que afeta diversas etapas do processo explotatório. A relação entre CO2 e carbonato de cálcio (CaCO3) é evidente na reação Ca2+(aq) + 2 HCO3(aq) ⇆ H2O + CaCO3(s) + CO2(aq). A perda de carga inerente à produção degaseifica o CO2 (CO2(aq) → CO2(g)), o que desloca o equilíbrio para a direita e implica na formação do CaCO3(s). Uma revisão aplicada do papel do CO2 na precipitação, considerando as fases água, óleo e gás, foi realizada com dados de campo do Pré-Sal. Assim como o CO2 aquoso, o CO2 oleoso degaseifica (CO2(o) → CO2(g)) e também implica em mais CaCO3, com o particionamento do CO2 entre as fases governando o fenômeno. Um procedimento experimental foi desenvolvido para quantificar o CaCO3 que precipita diretamente devido à variação de pressão e temperatura e o que precipita indiretamente devido ao escape do CO2(aq), permitindo estimar o peso da degaseificação do CO2 na precipitação de CaCO3. Um protótipo experimental foi projetado e construído para que esse procedimento possa ser investigado futuramente. Além disso, a unidade permitirá a pesquisa de outros fenômenos relacionados à garantia de escoamento. Foram realizadas simulações do procedimento com um software termodinâmico para o sistema H2OCO2CaCO3, indicando que o escape de CO2 contribui com 55% a 93% da precipitação. O software inclui, além da termodinâmica de solução aquosa, a interação com óleo, gases e diversos outros sólidos, o que permite simular casos reais. Foram investigados cinco ativos de produção de energia geotérmica ao redor do mundo que relatam problemas com a precipitação carbonática. Como resultado, o flash de CO2 contribui com 66% a 93% da precipitação de CaCO3. Em simulações com dados reais de um campo do Pré-Sal os resultados foram semelhantes, mas indicaram comportamentos sui generis da influência do CO2 com a variação do BSW. Tais descobertas correspondem a problemas operacionais enfrentados em muitos campos petrolíferos e podem ajudar a explicar suas causas ainda incógnitas. A fim de validar o protótipo experimental, alguns experimentos qualitativos foram realizados, incluindo a precipitação de CaCO3 na presença de CO2 e óleo do Pré-Sal de 29 °API, com a captura de fotomicrografias in situ dos cristais e de gotas de óleo, a 60 °C e 50 bar.
