Produção e avaliação de rochas areníticas sintéticas para ensaios de recuperação avançada de petróleo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Costa, Semuel Ebenezer Dantas
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
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: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45433
Resumo: Due to modern society dependence on petroleum derivatives, researches about its exploration and production have become extremely important. Since the natural rocks commonly used in enhanced oil recovery (EOR) laboratorial trials are not always easy to obtain and also may be heterogeneous, the utilization of synthetic similar materials appear as an alternative to analysis and evaluation of EOR methods. Therefore, the present work aims to produce and evaluate synthetic sandstone rocks that may replace natural ones in EOR studies. To achieve that goal, rocks were created by mixing quartz beach sand and ceramic, diatomite and kaolinite clays, using a 23 factorial experimental design and triplicate in the central point. During the making of the rocks, the binder concentration, compaction pressure and sintering temperature were changed, in order to evaluate the petrophysical and mechanical characteristics of the synthetic sandstone rocks. Conventional oil recovery tests were also carried out, varying the clay concentration of the porous medium and the dislocating fluid injection flow rate, in addition to the enhanced oil recovery through the chemical method of nanoemulsion injection. The Analysis of Variance (ANOVA) indicated that the porosity, permeability and uniaxial compressive strength models obtained were both predictive and significant, reaching determination coefficients of at least 0.95276. In addition, the petrophysical properties of the manufactured rocks presented similar values to those from sandstone rocks from the Berea Formation (Appalachian Basin/USA) and the Botucatu Formation (Paraná Basin/Brazil), commonly used in EOR studies, with porosities from 17.89 to 36.78% and water permeabilities from 14.34 to 201.98 mD. The best results were obtained with the ceramic clay rocks, which presented higher amount of funding minerals and, with this clay, it was observed that the oil recovery factors were higher in more porous and permeable rocks, at lower injection rates. Additionally, the nanoemulsion injection achieved a recovery factor 8.6% higher than its respective conventional stage by causing the decrease in interfacial tension and due to its high miscibility capability.
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During the making of the rocks, the binder concentration, compaction pressure and sintering temperature were changed, in order to evaluate the petrophysical and mechanical characteristics of the synthetic sandstone rocks. Conventional oil recovery tests were also carried out, varying the clay concentration of the porous medium and the dislocating fluid injection flow rate, in addition to the enhanced oil recovery through the chemical method of nanoemulsion injection. The Analysis of Variance (ANOVA) indicated that the porosity, permeability and uniaxial compressive strength models obtained were both predictive and significant, reaching determination coefficients of at least 0.95276. In addition, the petrophysical properties of the manufactured rocks presented similar values to those from sandstone rocks from the Berea Formation (Appalachian Basin/USA) and the Botucatu Formation (Paraná Basin/Brazil), commonly used in EOR studies, with porosities from 17.89 to 36.78% and water permeabilities from 14.34 to 201.98 mD. The best results were obtained with the ceramic clay rocks, which presented higher amount of funding minerals and, with this clay, it was observed that the oil recovery factors were higher in more porous and permeable rocks, at lower injection rates. Additionally, the nanoemulsion injection achieved a recovery factor 8.6% higher than its respective conventional stage by causing the decrease in interfacial tension and due to its high miscibility capability.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESPor causa da dependência da sociedade moderna em relação aos derivados de petróleo, pesquisas sobre sua exploração e produção têm se tornado imperativas. Como as rochas naturais usadas em ensaios laboratoriais de recuperação avançada de petróleo (EOR) nem sempre são acessíveis para obtenção e, pelo fato delas poderem apresentar heterogeneidades, ensaios com similares sintéticos mostram-se como uma alternativa para análises e avaliações dos métodos EOR. Assim, este trabalho tem como objetivo produzir e analisar rochas areníticas sintéticas que possam substituir as rochas naturais em ensaios de EOR. Para isso, foram produzidas rochas a partir de misturas de areia da praia quartzosa e argilas cerâmica, diatomita e caulinita, utilizando planejamento fatorial 2 3 com triplicata no ponto central. Na obtenção das rochas areníticas sintéticas, foram variadas a concentração de aglomerante, a pressão de compactação e a temperatura de sinterização para avaliar os comportamentos das propriedades petrofísicas e mecânicas das rochas areníticas sintéticas. Também foram realizados ensaios de recuperação convencional de petróleo variando-se a concentração de argila do meio poroso e a vazão de injeção do fluido deslocante, além da recuperação avançada de petróleo pelo método químico de injeção de nanoemulsão. A análise de variância (ANOVA) mostrou que os modelos obtidos para porosidade, permeabilidade e resistência à compressão uniaxial das rochas areníticas sintéticas foram preditivos e significativos, com coeficientes de determinação de, no mínimo, 0,95276. Além disso, as propriedades petrofísicas das rochas produzidas apresentaram valores similares aos das rochas areníticas da Formação Berea (Bacia Apalachiana/EUA) e Formação Botucatu (Bacia do Paraná/Brasil), comumente usadas em ensaios de EOR, com porosidades de 17,89 a 36,78% e permeabilidades à água de 14,34 a 201,98 mD. Os melhores resultados foram obtidos com as rochas com argila cerâmica, as quais apresentaram maior quantidade de minerais fundentes e, com esta argila, constatou-se que os fatores de recuperação de óleo foram maiores em rochas mais porosas e permeáveis, a vazões de injeção mais baixas. Além disso, verificou-se que a injeção da nanoemulsão obteve um fator de recuperação de 8,60% a mais do que a sua respectiva etapa convencional por provocar a redução da tensão interfacial e por seu alto poder de miscibilidade.2022-04-19Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICADantas, Tereza Neuma de Castrohttp://lattes.cnpq.br/3580773966938015http://lattes.cnpq.br/0676872399141537Rodrigues, Marcos Allyson Felipe04575614408http://lattes.cnpq.br/5453593230706116Gurgel, Antônio Robsonhttp://lattes.cnpq.br/3757236425411868Galvão, Edney Rafael Viana Pinheirohttp://lattes.cnpq.br/3142315953748654Fonseca, José Luís Cardozohttp://lattes.cnpq.br/8143800826985556Souza, Tamyris Thaise Costa dehttp://lattes.cnpq.br/4128199111121827Costa, Semuel Ebenezer Dantas2021-12-16T22:37:07Z2021-08-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCOSTA, Semuel Ebenezer Dantas. Produção e avaliação de rochas areníticas sintéticas para ensaios de recuperação avançada de petróleo. 2021. 87f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45433info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2025-04-30T20:48:50Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/45433Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2025-04-30T20:48:50Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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