Estudo de escoamento reativo em rochas carbonáticas : estudo do efeito da pressão e da salinidade do fluido

Orientador: Prof. Dr. Luiz Fernando de Lima Luz JuniorCoorientador: Prof. Dr. Leonardo Fadel CuryDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa : Curitiba, 30/03/2021Inclui referências: p. 105-110Resumo: As recentes descobertas de grandes acumulações de CO2 nas bacias do pré-sal, e o desafio de descartar esse gás de acordo com as normas ambientais, impulsionam as pesquisas sobre utilização de CO2 para finalidades de recuperação avançada por WAG (Water Alternating Gas) ou aprisionamento geológico de CO2 (CCS) em rochas carbonáticas. A técnica WAG é uma das demais técnicas de recuperação avançada, e consiste na injeção de água e dióxido de carbono com o objetivo de alterar as propriedades petrofísicas da rocha, devido aos fenômenos reativos. Esses fenômenos podem ser de precipitação e/ou dissolução. Todavia os fenômenos reativos em rochas carbonáticas ainda não são completamente entendidos. Sendo assim, o objetivo desse trabalho é investigar experimentalmente os fenômenos gerados a partir do escoamento de fluido reativo, em dois tipos de rochas carbonáticas, uma que não passou por diagênese e uma que passou por processos diagenéticos, análogas aos carbonatos encontrados no pré-sal. Utilizou-se uma amostra que não passou pelos processos diagenéticos, proveniente da Patagonia chilena (TP3 C Base) que se formou em um contexto geológico similar ao contexto geológico de formação dos carbonatos do pré-sal. Além disso, utilizou-se outra amostra, que passou por processos diagenéticos, proveniente do poço Fragata localizado na bacia de Campos (6-DEV-18PARJS 5099.280). Durante os ensaios foram alterados parâmetros como pressão e salinidade do fluido de injeção. Antes e após o escoamento, as amostras foram caracterizadas morfologicamente por microtomografia computadorizada de raios X (micro-CT), difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS), com o objetivo de obter informações sobre as alterações físicas e químicas nas amostras entre os escoamentos. Além disso, também foram feitas análises de fluido por pH e ICP-OES. Os ensaios foram conduzidos em um reator de fluxo contínuo a uma vazão de 1 mL/min e 60 ºC de temperatura. Os resultados demonstraram alterações nas amostras, a partir da variação dos parâmetros de escoamento. Através dos estudos, demonstrouse que além dos fenômenos de dissolução e precipitação, a migração de grãos durante o escoamento causou alterações na estrutura das amostras. Os ensaios demonstraram que a salinidade é um parâmetro importante quando se trata de escoamento reativo, aumentando a porosidade em 4,79% na Amostra TP3 C- Base. Já a amostra 6-DEV-18PA-RJS 5099.280 demonstrou maior estabilidade mineral e menor dissolução. Para essa amostra, o maior aumento na porosidade foi de 0,17%. Os ensaios experimentais de escoamento reativo com as fácies carbonáticas utilizadas neste trabalho são importantes, pois fornecem informações que podem ser aplicadas no entendimento dos fenômenos reativos que podem ocorrer nos carbonatos do pré-sal. Os dados podem ser utilizados para o desenvolvimento de modelos matemáticos que simulem o transporte reativo nesses tipos de rochas para fins de CCS, WAG, ou até mesmo entender o impacto que os fenômenos diagenéticos, sob baixa temperatura e pressão, tiveram sobre a qualidade desses reservatórios.Abstract: The recent discoveries of huge accumulations of CO2 in the pre-salt basins, and the challenge of the disposal of this gas according to the environmental regulations, stimulate researches on the use of CO2 for Enhanced Oil Recovery by WAG (Water Alternating Gas) or CO2 geological trapping (CCS) in carbonate rocks. The WAG technique is one of many Enhanced Oil Recovery techniques, and consists of the injection of water and carbon dioxide in order to change the petrophysical properties in the rock, due to the reactive phenomena. These phenomena could be precipitation and / or dissolution. However, those reactions in carbonate rocks are not yet fully understood. Thus, the aim of this work is to investigate experimentally the reactions generated from the flow of reactive fluid in two types of carbonate rocks, one that hasn't been through any diagenetic process and one that has been through diagenetic processes, samples that fit as analogues to those carbonates found in the pre-salt region. A sample that hasn't been through diagenesis from Chilean Patagonia (TP3 C Base) was used. This sample was generated in a geological context similar to the geological context of formation of the pre-salt carbonates. In addition, another sample was used, a sample that has been through the diagenetic processes, from the Fragata well located in the Campos basin (6-DEV-18PA-RJS 5099.280). During the tests, parameters such as pressure and salinity of the injection fluid were changed. Before and after the flow, the samples were morphologically characterized by X-ray computed microtomography (microCT), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM-EDS) in order to obtain information about the physical and chemicals changes in the samples between tests. In addition, the reactive fluids were analyzed by pH and ICP-OES. The tests were conducted in a continuous flow reactor at a flow rate of 1 mL / min and 60 ºC temperature. The results showed changes in the samples, caused by the variation of the parameters. In this work, it was demonstrated that, in addition to the dissolution and precipitation reactions, the migration of fine grains during the test caused changes in the structure of the samples. The tests showed that salinity is an important parameter when it comes to reactive flow, increasing the porosity by 4.79% in the TP3 C-Base Sample. The sample 6-DEV-18PA-RJS 5099.280 showed higher mineral stability and less dissolution. For this sample, the highest increase in porosity was 0.17%. The experimental tests of reactive flow in the carbonate facies used in this work are important, since they provide information that can be applied to understand the reactive reactions that can occur in the pre-salt carbonates. The data can be used for the development of mathematical models that simulate the reactive transport in these types of rocks for the purposes of CCS, WAG, or even to understand what were the impacts that the diagenetic processes, that occurred at the low temperature and pressure, had over the reservoir's quality