Estudo experimental e numérico da dissolução ácida em rocha carbonática artificial utilizando cimento
| Autor: | VIEIRA, Karinne do Nascimento |
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| Přispěvatelé: | GUIMARÃES, Leonardo José do Nascimento, AMORIM, Analice França Lima |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2018 |
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| Zdroj: | Repositório Institucional da UFPE Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) instacron:UFPE |
| Popis: | AMORIM, Analice França Lima, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: LIMA, Analice FACEPE Os arenitos, calcarenitos e todas as rochas sedimentares, com de porosidade intergranular, que sejam permeáveis, podem ser caracterizadas como rochas reservatórios. Essa rocha pode estar relacionada a processos de recuperação avançada de petróleo, através da injeção do dióxido de carbono (CO₂), injeção alternada de água e gás (WAG) ou mesmo ao armazenamento geológico de CO₂ . Os efeitos químicos da injeção de um fluido ácido podem afetar drasticamente a injetividade de um poço e propriedades petrofísicas do reservatório. A utilização de rochas carbonáticas sintéticas tem se tornado uma tendência devido aos custos operacionais para extrair plugues de blocos naturais, a logística para se obter acesso aos afloramentos e pelo maior controle de parâmetros e repetibilidade das análises das amostras em laboratório em relação às amostras naturais. O objetivo desse trabalho foi produzir em laboratório uma rocha carbonática artificial, utilizando cimento na sua composição, com características semelhantes às de uma rocha carbonática natural e avaliar a influência da interação rocha-fluido reativo através de ensaios de dissolução e da modelagem geoquímica do problema. Para isso, foi fabricada uma rocha carbonática composta por halimeda, areia quartzosa e Cimento Portland na qual foi injetada ácido clorídrico de pH 3. Foram realizadas caracterizações mineralógica, petrofísica, mecânica, química e elaborado um modelo de transporte reativo no PHREEQC para compreender o processo de dissolução/precipitação. Os minerais carbonáticos presentes na rocha foram a calcita, a aragonita e a portlandita. As amostras de 1,48 e 1,73 g/cm³ de densidade obtiveram permeabilidade média de 630 e 7,49 mD, respectivamente. As permeabilidades das amostras de menor densidade aumentaram em média 3 vezes o valor inicial em menos de 8 horas de ensaio e foram reduzidas em 70% no final do ensaio. A porosidade encontrada na rocha de menor densidade através da tomografia computadorizada foi de 23% antes do ensaio de dissolução e 20% após o ensaio. Com 14 dias de tempo de cura a amostra rompeu no ensaio de resistência à compressão uniaxial com uma tensão de 3,73 MPa, tendo módulo de elasticidade de 3,71 MPa. Após a dissolução a amostra rompeu com 4,36 MPa e 4,91 Mpa de módulo de elasticidade. A queda de permeabilidade, porosidade e aumento da resistência foram provavelmente consequências de fenômenos de obstrução da garganta de poros, da formação de uma camada estável na superfície reativa resultante da dissolução do cimento e da supersaturação de cátions Ca²⁺ ocasionando a precipitação. O modelo geoquímico construído representou bem a dissolução mais severa na entrada do sistema e a precipitação causada pela dispersão proveniente do transporte reativo The sandstones, limestones and all the sedimentary rocks, with intergranular porosity, that are permeable, can be characterized as reservoir rocks. This rock can be related to oil advanced recovery, through the injection of carbon dioxide (CO₂), water alterning gas injection process (WAG) or even the geological storage of CO₂ avoiding environment damages caused by gas release. The chemical effects of acid fluid injection can drastically affect the well injectivity and the reservoir petrophysical properties. The use of synthetic carbonate rocks has become a trend due the operational costs of extracting plugs from natural blocks, the outcrops' access logistics to obtain the samples, and better parameters control and repeatability of laboratory sample analyses when compared to natural samples. The aim of this work was to produce in laboratory an artificial carbonate rock, using cement in its composition, with natural carbonate rock similar characteristics. For this, hydrochloric acid of pH 3 was injected in a carbonate rock composed by halimeda, quartz and Portland Cement. Mineralogical, petrophysical, mechanical and chemical characterization were performed and the reactive transport was modelled in PHREEQC to better understand the dissolution / precipitation process. The carbonate minerals in the rock were calcite, aragonite and portlandite. The samples with 1.48 and 1.73 g/cm³ density obtained average permeability of 630 and 7.49 mD, respectively. The permeabilities increased was 3 times the initial value in less than 8 hours and were reduced by 70% at the end of the test. The porosity found in the lowest density rock through computed tomography was 23% before the dissolution test and 20% after the test. The samples with 14 days drying time had uniaxial compression strength (UCS) of 3.73 MPa and 3.71 MPa Young Modulus. After dissolution, the UCS was 4.36 MPa and Young Modulus was 4.91 MPa. The permeability and porosity decrease and UCS increase were probably due to pore throat obstruction phenomena, the formation of a stable layer on the reactive surface resulting from the cement dissolution and the supersaturation of Ca⁺² cations causing precipitation. The constructed geochemical model represented harder dissolution at the system input and the precipitation caused by the dispersion from the reactive transport at the output. |
| Databáze: | OpenAIRE |
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