Influência da precipitação de sulfato de bário na permeabilidade de meios porosos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Dornelas, Vitoria Felicio
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Energia
Centro Universitário Norte do Espírito Santo
UFES
Programa de Pós-Graduação em Energia
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/15184
Resumo: Whit intensified and accelerated population growth and increased energy demand, it is necessary to ensure the oil production flow. To do so, the oil sector must overcome some challenges, such as ultra deep waters and extensively pre salt layers, and the problems associated with them. One of the main problems encountered is inorganic scales that can occur throughout the production chain, from the reservoir to surface. In particular, its occurrence in the “near well” region have a more intense impact on fluids production, since the removal or formation inhibition of the salt in this region is more complex. The most commonly inorganic scale founded in this region is barium sulphate. The study of this scale inside the porous medium is important, since it presents the lowest solubility and occurs through incompatibility between ions present in water formation and injection fluids. This experimental work look to monitor the barium sulphate precipitation effects on petrophysical parameters, like porosity and permeability, of sinthetics sandstone samples, kind of Berea Buff, Berea and Zebra.To observe the scale impact, the methodology proposes to use a 250ppm barium chloride solution, to represent water formation and a 2750ppm sodium sulphate solution to represent the injection fluid. The procedure involved porous medium characterization before and after the scale test . Potassium chloride solution was used to characterized the porous medium samples. The flow behavior during characterizations tests were Darcyano, allowing the use of Darcy’s Law to calculate permeability. The behavior of pressure through time was measured throughout the procedure. The scale tests were executed for 4 to 6 porous volumes, where the produced fluid passes through electrical conductivity measurements and chloride titration, which indirectly will be used to estimate the precipitated mass of barium sulphate. However, the cleaning methodology wasn’t efficient to remove all chloride from the characterization fluid of the sample. Was noted that, as the porous medium permeability reduces (Berea Buff > Berea > Zebra) the residual chloride ions and conductivity increased. As the flowing through the sample gets difficult, the cleaning procedure becomes ineffective. With that, was found residual potassium chloride on the samples 1,5% of KCl in mass on Zebra, 0,5% on Berea and < 0,5% on Berea Buff. So, the cleaning procedure shown to be ≅80% efficiency to Berea Buff samples, ≅50% efficiency on Berea samples and between 0 to 50% eficiente on Zebras samples. As the barium sulphate mass quantification would be realized indirectly the chloride presence from the potassium chloride solution made impractical the calculation of barium sulphate mass. The porosity and permeability results showed that the sample were influenced by the scale test, by damage, permeability reduction ou stimulus, permeability increase. The porous medium Berea Buff, presented a tendency to permeability reduction in all samples. The porou medium Berea, shown a increase of permeability on samples 1 and 3. And the porous medium Berea showed damage on samples 2 and 4, and stimulus on samples 1 and 3, those last ones had elevated injection pressure. Anyway, it was noted that the use of potassium chloride solution minimizes the effects of shale swelling and permits that the flow behaves as Darcyan on the porous medium. This study, however, was not appropriate to determine the barium sulphate precipitated mass. The initial concentration of barium ions were low, to make an expressive effect and the barium indirect quantification, by titration of chloride ions, was not appropriated, because of the inefficiency of the cleaning procedure
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The study of this scale inside the porous medium is important, since it presents the lowest solubility and occurs through incompatibility between ions present in water formation and injection fluids. This experimental work look to monitor the barium sulphate precipitation effects on petrophysical parameters, like porosity and permeability, of sinthetics sandstone samples, kind of Berea Buff, Berea and Zebra.To observe the scale impact, the methodology proposes to use a 250ppm barium chloride solution, to represent water formation and a 2750ppm sodium sulphate solution to represent the injection fluid. The procedure involved porous medium characterization before and after the scale test . Potassium chloride solution was used to characterized the porous medium samples. The flow behavior during characterizations tests were Darcyano, allowing the use of Darcy’s Law to calculate permeability. The behavior of pressure through time was measured throughout the procedure. The scale tests were executed for 4 to 6 porous volumes, where the produced fluid passes through electrical conductivity measurements and chloride titration, which indirectly will be used to estimate the precipitated mass of barium sulphate. However, the cleaning methodology wasn’t efficient to remove all chloride from the characterization fluid of the sample. Was noted that, as the porous medium permeability reduces (Berea Buff > Berea > Zebra) the residual chloride ions and conductivity increased. As the flowing through the sample gets difficult, the cleaning procedure becomes ineffective. With that, was found residual potassium chloride on the samples 1,5% of KCl in mass on Zebra, 0,5% on Berea and < 0,5% on Berea Buff. So, the cleaning procedure shown to be ≅80% efficiency to Berea Buff samples, ≅50% efficiency on Berea samples and between 0 to 50% eficiente on Zebras samples. As the barium sulphate mass quantification would be realized indirectly the chloride presence from the potassium chloride solution made impractical the calculation of barium sulphate mass. The porosity and permeability results showed that the sample were influenced by the scale test, by damage, permeability reduction ou stimulus, permeability increase. The porous medium Berea Buff, presented a tendency to permeability reduction in all samples. The porou medium Berea, shown a increase of permeability on samples 1 and 3. And the porous medium Berea showed damage on samples 2 and 4, and stimulus on samples 1 and 3, those last ones had elevated injection pressure. Anyway, it was noted that the use of potassium chloride solution minimizes the effects of shale swelling and permits that the flow behaves as Darcyan on the porous medium. This study, however, was not appropriate to determine the barium sulphate precipitated mass. The initial concentration of barium ions were low, to make an expressive effect and the barium indirect quantification, by titration of chloride ions, was not appropriated, because of the inefficiency of the cleaning procedureCom o crescimento populacional intensificado e acelerado e o respectivo aumento na demanda por energia, se faz cada vez mais necessário garantir o fluxo de produção de petróleo. Para tanto, o setor petrolífero deve superar alguns desafios, tais como lâminas d’água ultra profundas e extensas camadas de pré-sal, assim como os problemas associados a eles. Um dos principais problemas encontrados é a incrustação de sais inorgânicos que podem ocorrer ao longo de toda a cadeia produtiva de petróleo, desde o reservatório até a superfície. Em particular, a sua ocorrência no reservatório, na região “near well” impacta de forma mais intensa a produção de fluidos, uma vez que a remoção e/ou inibição da formação do sal nessa região é mais complexa. Nesta região, uma das incrustações que pode ser encontrada é a de sulfato de bário. O estudo da incrustação formada por este sal em meio poroso é importante, uma vez que ele possui baixa solubilidade e sua ocorrência é devida a incompatibilidade entre os íons presentes nas águas de injeção e formação. Este estudo experimental visou monitorar os efeitos da precipitação do sulfato de bário nas propriedades petrofísicas, tais como porosidade e permeabilidade de meios porosos areníticos, sintéticos, do tipo, Berea Buff, Berea e Zebra. Para observar o impacto da incrustação, a metodologia proposta utiliza uma solução de cloreto de bário à concentração de 250ppm, para representar a água de formação e uma solução de sulfato de sódio à 2750ppm para representar o fluido de injeção. O procedimento de execução do trabalho envolveu a caracterização dos meios porosos, quanto a porosidade e permeabilidade antes e após o teste de incrustação. Utilizou-se uma solução de cloreto de potássio para realizar a caracterização dos meios porosos. O comportamento do fluxo do escoamento durante a caracterização foi Darcyano, permitindo a utilização da Lei de Darcy no cálculo da permeabilidade. O comportamento da pressão ao longo do tempo foi acompanhado por todo procedimento. E o teste de incrustação foi executado por cerca de 4 à 6 volumes porosos, em que o fluido produzido foi acompanhado por medição de condutividade elétrica e titulação de íons de cloro, para de forma indireta determinar a massa de sulfato de bário precipitado. Entretanto, a metodologia de limpeza proposta não foi eficiente para retirar todo o cloreto da amostra proveniente do fluido de caracterização.Observou-se que à medida que a permeabilidade do meio poroso (Berea Buff > Berea > Zebra) é reduzida a quantidade de íons de cloreto residual e condutividade, aumentam. Isto é, a medida que há maior dificuldade de deslocamento dentro do meio poroso, o procedimento de limpeza, foi se tornando cada vez menos eficiente. Com isso, foi encontrado cloreto de potássio residual nos meio porosos cerca de 1,5% de KCl em massa na amostra de Zebra, 0,5% na Berea e >0,5% na Berea Buff. Ou seja, o procedimento de limpeza, apresentou uma eficiência de aproximadamente 80% nas amostras Berea Buff, aproximadamente 50% nas Bereas e entre 0 – 50% nas amostras Zebra. Como a quantificação da massa de sulfato de bário seria realizada de forma indireta a grande presença de íons de cloreto proveniente da solução de cloreto de potássio tornou inviável determinar a massa de sulfato de bário precipitado. Os resultados de porosidade e permeabilidade mostraram que as amostras foram influenciadas pelo teste de incrustação, seja na forma de dano, redução da permeabilidade ou estímulo, aumento na permeabilidade. O meio poroso Berea Buff, apresentou uma tendência a redução de permeabilidade em todas as suas amostras. O meio poroso Berea apresentou aumento de permeabilidade, nas amostras 1 e 3. E o meio poroso Zebra apresentou ambos comportamentos, dano, amostras 2 e 4, e estímulo, amostras 1 e 3, nestes últimos a pressão de injeção foi mais elevada. Enfim, observou-se que a utilização de solução cloreto de potássio minimiza efeitos de inchamento de argila e possibilita um fluxo de escoamento Darcyano no meio poroso. Este estudo, no entanto, não foi apropriado para determinar a massa de sulfato de bário precipitado. Os valores de concentração inicial de íons de bário, foram baixos para sentir um efeito mais expressivo e a quantificação indireta de bário, através da titulação de íons de cloreto, não foi apropriado, devido a ineficiência do procedimento de limpezaFundação Espirito Santense De Tecnologia - FestUniversidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em EnergiaCentro Universitário Norte do Espírito SantoUFESPrograma de Pós-Graduação em EnergiaMeneguelo, Ana Paulahttps://orcid.org/0000000262241139http://lattes.cnpq.br/1800610548349937https://orcid.org/0000-0003-4350-6506http://lattes.cnpq.br/4595783532183540Pereira, Fabio de Assis Resselhttps://orcid.org/0000-0002-1500-2952http://lattes.cnpq.br/5476118728173549Siqueira, Renato do Nascimentohttps://orcid.org/0000-0003-1749-4679http://lattes.cnpq.br/9791817633014124Ribeiro, Daniel da Cunhahttps://orcid.org/0000000336901938http://lattes.cnpq.br/8563308324482367Nariyoshi, Yuri Nascimentohttps://orcid.org/0000-0001-8523-4292http://lattes.cnpq.br/2655730779144916Dornelas, Vitoria Felicio2024-05-30T00:50:06Z2024-05-30T00:50:06Z2020-09-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15184porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2025-05-23T19:09:28Zoai:repositorio.ufes.br:10/15184Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082025-05-23T19:09:28Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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description Whit intensified and accelerated population growth and increased energy demand, it is necessary to ensure the oil production flow. To do so, the oil sector must overcome some challenges, such as ultra deep waters and extensively pre salt layers, and the problems associated with them. One of the main problems encountered is inorganic scales that can occur throughout the production chain, from the reservoir to surface. In particular, its occurrence in the “near well” region have a more intense impact on fluids production, since the removal or formation inhibition of the salt in this region is more complex. The most commonly inorganic scale founded in this region is barium sulphate. The study of this scale inside the porous medium is important, since it presents the lowest solubility and occurs through incompatibility between ions present in water formation and injection fluids. This experimental work look to monitor the barium sulphate precipitation effects on petrophysical parameters, like porosity and permeability, of sinthetics sandstone samples, kind of Berea Buff, Berea and Zebra.To observe the scale impact, the methodology proposes to use a 250ppm barium chloride solution, to represent water formation and a 2750ppm sodium sulphate solution to represent the injection fluid. The procedure involved porous medium characterization before and after the scale test . Potassium chloride solution was used to characterized the porous medium samples. The flow behavior during characterizations tests were Darcyano, allowing the use of Darcy’s Law to calculate permeability. The behavior of pressure through time was measured throughout the procedure. The scale tests were executed for 4 to 6 porous volumes, where the produced fluid passes through electrical conductivity measurements and chloride titration, which indirectly will be used to estimate the precipitated mass of barium sulphate. However, the cleaning methodology wasn’t efficient to remove all chloride from the characterization fluid of the sample. Was noted that, as the porous medium permeability reduces (Berea Buff > Berea > Zebra) the residual chloride ions and conductivity increased. As the flowing through the sample gets difficult, the cleaning procedure becomes ineffective. With that, was found residual potassium chloride on the samples 1,5% of KCl in mass on Zebra, 0,5% on Berea and < 0,5% on Berea Buff. So, the cleaning procedure shown to be ≅80% efficiency to Berea Buff samples, ≅50% efficiency on Berea samples and between 0 to 50% eficiente on Zebras samples. As the barium sulphate mass quantification would be realized indirectly the chloride presence from the potassium chloride solution made impractical the calculation of barium sulphate mass. The porosity and permeability results showed that the sample were influenced by the scale test, by damage, permeability reduction ou stimulus, permeability increase. The porous medium Berea Buff, presented a tendency to permeability reduction in all samples. The porou medium Berea, shown a increase of permeability on samples 1 and 3. And the porous medium Berea showed damage on samples 2 and 4, and stimulus on samples 1 and 3, those last ones had elevated injection pressure. Anyway, it was noted that the use of potassium chloride solution minimizes the effects of shale swelling and permits that the flow behaves as Darcyan on the porous medium. This study, however, was not appropriate to determine the barium sulphate precipitated mass. The initial concentration of barium ions were low, to make an expressive effect and the barium indirect quantification, by titration of chloride ions, was not appropriated, because of the inefficiency of the cleaning procedure
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