SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 101
Baixar para ler offline
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CENTRO DE TECNOLOGIA
Disciplina: Introdução à Engenharia de Reservatório
Profª. Débora Assis
Propriedade das rochas
CTEC
UFAL
1
OBJETIVO
• Apresentar as propriedades das rochas do
reservatório.
2
CTEC
UFAL
BIBLIOGRAFIA BÁSICA RECOMENDADA
THOMAS, J. E. Fundamentos de engenharia de petróleo.
Editora Interciência. Rio de Janeiro. 2001.
ROSA, Adalberto José; CARVALHO, Renato de Souza;
XAVIER, José Augusto Daniel. Engenharia de Reservatórios
de Petróleo. Editora Interciência, Rio de Janeiro, 2006.
LUIZ ROCHA & CECILIA AZEVEDO. Projetos De Poços De
Petróleo - 2a. edição , Ed. Interciência, 2009.
https://www.planetseed.com/sites/default/files/images/content
-imgs/flash/science/lab/porosity_exp/pt/porosity_loader.html
Notas de aula.
3
CTEC
UFAL
1. Rocha reservatório;
2. Propriedades das rochas;
a) Porosidade;
b) Compressibilidade;
c) Saturação;
d) Permeabilidade;
e) Capilaridade;
f) Molhabilidade;
g) Ascensão capilar;
h) Função J Leverett;
i) Permeabilidade efetiva e relativa;
j) Mobilidade.
CTEC
UFAL
Propriedade dos fluidos
4
O petróleo ocorre em reservatórios formados por
rochas sedimentares.
Rochas sedimentares resultam da decomposição de
detritos de outras rochas (magmáticas, metamórficas
ou sedimentares) ou do acúmulo de detritos
orgânicos ou, ainda de precipitação química. (Rocha
& Azevedo, 2009)
Rocha reservatório
Propriedade das rochas
5
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
6
CTEC
UFAL
Rochas sedimentares:
a) Arenitos – são as mais freqüentes rochas
reservatórios encontradas em todo o mundo.
• Espessas (centenas de metros);
• Grande continuidade lateral.
Propriedade das rochas
7
CTEC
UFAL
Rochas sedimentares:
a) Arenitos – são as mais freqüentes rochas
reservatórios encontradas em todo o mundo.
• Espessas (centenas de metros);
• Grande continuidade lateral.
Propriedade das rochas
Baixa porosidade
< 30%
Alta porosidade
35 a 40%
8
CTEC
UFAL
fraturas
Rochas sedimentares:
a) Arenitos – são as mais freqüentes rochas
reservatórios encontradas em todo o mundo.
• Espessas (centenas de metros);
• Grande continuidade lateral.
Propriedade das rochas
cimentação
9
CTEC
UFAL
Rochas sedimentares:
b) Carbonatadas:
• Calcários;
• Dolomitas.
Propriedade das rochas
10
CTEC
UFAL
b) Carbonatadas:
Propriedade das rochas
Porosidade
secundária
Porosidade
primária
Diminuição da Ø
Lixiviação da calcita
ou dolomita = poros
a cavernas
11
CTEC
UFAL
Porosidade lateral e vertical, a porosidade pode ser muito maior
do que a dos arenitos
Micrografia de uma rocha reservatório contendo Óleo [Petrobras].
Propriedade das rochas
12
CTEC
UFAL
Propriedades:
Propriedade das rochas
Porosidade: Mede a capacidade de
armazenamento de fluidos.
• Principais fatores que afetam a porosidade:
– Distribuição do tamanho dos grãos;
– Forma dos grãos;
– Empacotamento;
– Cimentação.
13
CTEC
UFAL
14
Exercício
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Informe como estes fatores que afetam a porosidade:
– Distribuição do tamanho dos grãos;
– Forma dos grãos;
– Empacotamento;
–Compactação;
– Cimentação;
–Dissolução.
Propriedade das rochas
– Distribuição do
tamanho dos grãos;
15
CTEC
UFAL
16
– Forma dos grãos;
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Quanto maior o
arredondamento maior a
porosidade.
17
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
–Compactação
Propriedade das rochas
– Empacotamento;
– Cimentação.
Φ =47,6 % Φ =39,5 % Φ=26,1 %
18
CTEC
UFAL
19
Cimentação
Cimentação
20
21
porosity_loader
Propriedade das rochas
Valores da porosidade de solos e rochas
22
CTEC
UFAL
23
Porosidade de reservatórios de óleo
0-5% Insignificante
5-10% Ruim
10-15% Razoável
15-20% Bom
>20% Excelente
Hyne (2001 apud Feijó 2005)
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
• Tipos de porosidade
– Total: poros conectados + poros não-conectados
– Efetiva: poros conectados
T
p
V
V

 volume de vazios da amostra
volume total da rocha
1-Φ
Φ
Porosidade:
24
• Determinação da porosidade
– Direta: Laboratório
– Indireta: Perfis de poço
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Determinação laboratorial: Obriga determinar 2 das 3 variáveis:
Vp, Vt ou Vs
• Volume de sólidos (Vs):
– Porosímetro a gás: Lei de Boyle (PV=cte)
P V=T Constante
PV= nRT
P1V1=n1RT
P2V2=n2RT
25
CTEC
UFAL
26
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Relação entre a porosidade da formação e a pressão da rocha
sobrejacente.
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Exercício
27
1) Calcular a porosidade de uma rocha hipotética
composta por grãos esféricos de mesmo diâmetro
e arranjados em forma cúbica. O cubo possui
aresta de 4R e a esfera raio R, logo o cubo possui
8 esferas.
Dados necessários: volume da esfera: 4/3πR3
4R
CTEC
UFAL
28
Propriedade das rochas
Resposta:
Vp=30,5R³
Vt=64R
Ø=0,476(47,6%)
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Exercício
2) Uma amostra de 1cm³ de uma amostra de rocha-reservatório é
colocada em uma câmara de 10cm³ de um porosímetro de Boyle
(obtenção do Vv), a uma pressão de 750mmHg. A válvula é girada
de modo que o ar pode se expandir para outra câmara cujo volume
também é de 10cm³. A pressão absoluta final do sistema é de
361.4mmHg. Calcular a porosidade efetiva da amostra de rocha.
Dados necessários : PiVi=PfVf
29
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Compressibilidade:
• Para o meio poroso define-se:
– Compressibilidade total da rocha
– Compressibilidade da matriz da rocha
– Compressibilidade dos poros da rocha (cf )
A porosidade das rochas
sedimentares é função do grau de
compactação das mesmas, e as
forças de compactação são
funções da máxima profundidade
em que a rocha já se encontrou.
30
Fonte: Rosa, 2006.
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Compressibilidade:
31
p
V
Vp
c
p




1
p
c f






1
(Hall, 1953)
Fonte: Rosa, 2006.
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Exercício
3) Um reservatório de petróleo possui as características
abaixo. Calcule as variações de volume para o óleo, água e
poro.
32
Dados Valores
Forma Paralelepípedica
Camada Horizontais
Área em planta 3 km²
Espessura 20,0m
Porosidade 16%
Saturação de água (irredutível) 25%
Pressão original 170,0 kgf/cm²
Pressão atual 120,0kgf/cm²
Pressão de bolha 110,0 kgf/cm²
Densidade do óleo a pressão de
bolha
0,75
Temperatura do reservatório 200°F
Coef. de compressib. médio da água 3,0x10-6 psi-1
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Exercício
33
Dados necessários: 1kgf/cm² = 14,2psi
Fonte: Rosa, 2006.
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Saturação:
34
 A saturação é o percentual que cada fluido ocupa no
volume poroso.
 Os poros das rochas reservatórios também contém
água além de hidrocarbonetos. Assim, o conhecido
volume poroso não é suficiente para estabelecer as
quantidades de óleo e/ou gás contida nas formações.
CONDIÇÃO
SATURADA
(TRIFÁSICO)
CTEC
UFAL
35
 Para se estimar estas quantidades, é necessário
estabelecer que percentual de volume poroso é
ocupado por cada fluido.
CONDIÇÃO
SUBSATURADA
(BIFÁSICO)
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
(Água inicial ou água conata)
volume do fluido i
volume poroso da rocha
Saturação:
36
sw 1-sw
matriz
p
i
i
V
V
s 
 
wi
oi
o
p
o s
B
B
N
N
s 









 1
1
1


i
i
s
 
oi
oi
o
p
o s
B
B
N
N
s









 1
Vol. de óleo produzido
Vol. de óleo original
Sat. de óleo inicial
Fator volume-formação
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Saturação:
37
Determinação da saturação
Direta: Laboratório
Amostras da formação.
Indireta: Perfis de poço
Fatores que afetam a saturação
Métodos de medição direta: (Amostra) Falhas
•Manuseio do testemunho;
•Fluido de perfuração;
•Variação da pressão.
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Exercício
4) Calcular a produção acumulada, medida em m³std de um
reservatório com as seguintes características:
38
Dados Valores
Área 4,8km²
Espessura média 10m
Porosidade média 18%
Permeabilidade média 200md
Saturação de água conata média 25%
Pressão original 170 kgf/cm²
Pressão atual 120 kgf/cm²
Pressão de bolha 170 kgf/cm²
Fator volume-formação à pressão original 1,3
Fator volume-formação à pressão atual 1,2
Saturação de óleo média atual 42%
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Permeabilidade:
É a medida de sua capacidade de se deixar atravessar por
fluidos.
Óleo
Água
Rocha
Gás
Fluxo
CTEC
UFAL
39
40
 Mesmo que uma rocha contenha uma quantidade
apreciável de poros e dentro desses poros existam
hidrocarbonetos em quantidade razoável, não há
garantia de que eles possam ser extraídos. Para que
isso ocorra, é necessário que a rocha permita o fluxo
de fluidos através dela.
 Os fluidos percorrem os canais porosos. Quanto mais
cheios de estrangulamentos, mais estreitos e tortuosos
forem esses canais porosos, maior será seu grau de
dificuldade para os fluidos se moverem no seu interior.
 Por outro lado, poros maiores e mais conectados
oferecem menor resistência ao fluxo de fluidos.
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
41
1856 - Lei de Darcy
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
L
h
h
KA
q 2
1 

q= vazão
(h1-h2) = altura ou carga de água-
potencial hidráulico
A= área da seção aberta ao fluxo
L= comprimento
K= (cte de proporcionalidade)
característica do meio poroso e do
fluido)
ΔH
AREIA
L
Q
Q
A
h1
h2
42
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fluxo horizontal:
L
p
KA
q


Outros pesquisadores:

k
K 
Permeabilidade absoluta
Viscosidade
43
Fluxo horizontal:
L
p
kA
q



Propriedade das rochas CTEC
UFAL
q= vazão do fluido (cm³/s)
p= diferencial de pressão (atm)
A= área da seção transversal (cm²)
L= comprimento do meio poroso (cm)
k= permeabilidade do meio poroso (darcy)
μ= viscosidade do fluido (cp)
Unidade
1 Darcy: permeabilidade que permite que um fluido com
viscosidade de 1 centipoise (cp) flua a uma velocidade de 1
m/s sob um gradiente de pressão de 1 atm/cm.
• md=milidarcy
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
44
K=1 D
Q=1 cm3/s
μ=1 cP
L=1 cm
ΔP=1 atm
A=1 cm2
45
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
46
• Premissas:
– Fluxo isotérmico, laminar e permanente;
– Fluido incompressível, homogêneo e de
viscosidade invariável com a pressão;
– Meio poroso homogêneo, que não reage com
o fluido.
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
47
Permeabilidade de reservatórios de óleo
1-10 md Ruim
10-100 md Bom
100-1000 md Excelente
Propriedade das rochas
Hyne (2001 apud Feijó 2005))
CTEC
UFAL
48
Fluxo linear permanente:
dx
dp
k
A
q
vx




Propriedade das rochas CTEC
UFAL
dx
L
A
p1
p2
Fluxo
Separando as variáveis
e Integrando
p
L
k
q 


Fluido incompressível
Porosidade uniforme
Propriedade das rochas
Exercício
5) Uma amostra de testemunho com 2cm de comprimento e
1cm de diâmetro apresentou uma vazão de água (μ=1cp) de
60 cm³/min com pressão a montante de 2,3atm e pressão a
jusante de 1,0 atm. Calcule a permeabilidade da amostra.
49
CTEC
UFAL
50
Fluxo linear permanente:
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
q
p
q
p
q
p
pq 

 2
2
1
1
Fluido compressível
(gás ideal)
Lei de Boyle Mariotte:
p
q
p
q 
2
2
1 p
p
p


Substituindo na eq. de Darcy:
p
x pd
k
d
A
q
p

 Integrando
)
( 2
1 p
p
L
kA
q 


51
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
pe
pw
q
h
re
rw
Fluxo radial permanente:
dr
dp
k
A
q
vx




Sendo: rh
A 
2

Reservatório Poço
dr
dp
k
rh
q




2
Substituindo
Porosidade uniforme
52
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fluido incompressível
dr
dp
k
rh
q




2
Integrando








w
e
r
r
w
e p
p
hk
q
ln
)
(
2


Condições do meio poroso








w
e
r
r
w
e
B
p
p
hk
q
ln
)
(
2


Condições-standard ou padrão
Fator volume-formação
53
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fluido compressível








w
e
r
r
w
e p
p
hk
q
ln
)
(
2


2
2
1 p
p
p


Adotando o mesmo procedimento de fluxo linear
Propriedade das rochas
Exercício
6) Um sistema radial tem raio externo de 300m e um raio de
poço igual a 0,30m. Admitindo que o fluido seja
incompressível, para que valor deve o raio do poço ser
aumentado paras se dobrar a vazão?
54
CTEC
UFAL
Propriedade das rochas CTEC
UFAL



i
i
i
i
i
A
A
K
K
Camadas paralelas com fluxo linear:
L
h1
h2
h3
K1
K2
K3
(média ponderada)
Diferentes permeabilidade:
q1
q3
q2
qt
A1
A3
A2
)
(
1
1
1 p
L
A
k
q 


q1≠q2≠q3
)
(
2 2
2 p
L
A
k
q 


)
(
3
3
3 p
L
A
k
q 


)
( p
L
A
k
q t
t 


camadas
de
,
1



n
n
n
i
w
3
2
1 q
q
q
qt 


Propriedade das rochas CTEC
UFAL





n
i
i
n
i
i
i
h
h
K
K
1
1
Camadas paralelas com fluxo radial:
(média ponderada)
Diferentes permeabilidade:



n
i
i
t q
q
1








w
e
r
r
w
e
i
i p
p
k
h
q
ln
)
(
2


camadas
de
,
1



n
n
n
i








w
e
r
r
w
e
t
t
p
p
k
h
q
ln
)
(
2

 camadas
de
,
1



n
n
n
i
57
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
L1
K1 K2 K3 h
L2 L3
(média harmônica)





n
i
i
i
n
i
i
k
L
L
K
1
1
Diferentes permeabilidade:
Camadas em série com fluxo linear:
q
q
p1 p2 p3
p1=p2=p3
w
A
k
L
q
p
1
1
1



A
k
L
q
p
2
2
2



A
k
L
q
p
3
3
3



A
k
L
q
p t
t


 3
2
1 p
p
p
pt 






58
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
(média harmônica)
















n
i
i
i
i
w
e
r
r
k
r
r
k
1
1
ln
1
ln
Diferentes permeabilidade:
Camadas em série com fluxo radial:
     
1
1
2
2
1
1
/
ln
1
...
/
ln
1
/
ln
1
)
/
ln(





n
e
n
w
w
e
r
r
k
r
r
k
r
r
k
r
r
k








w
e
r
r
w
e p
p
k
h
q
ln
)
(
2


pe
pw
q
h
re
rw
R
k1 k2
Propriedade das rochas
Exercício
7) Uma amostra de rocha-reservatório, com 4cm de comprimento e
composta por três camadas paralelas e horizontais, cujas
características estão apresentadas na tabela abaixo, foi submetida
ao fluxo de água. Admitindo que não haja fluxo cruzado entre as
camadas e que o fluxo ocorra em paralelo nas várias camadas, sob
uma queda de pressão de 0,82 atm, calcular a vazão total através
da amostra.
Dado necessários: μágua=1cp
59
CTEC
UFAL
Camadas K(mD) Largura (cm) Altura (cm)
1 120 1 3
2 270 1 2
3 310 1 5
60
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fatores que afetam a permeabilidade absoluta:
dr
dp
k
A
q
vx




É uma propriedade do meio poroso;
Independe do fluido que o satura.
a) Efeito Klinkenberg:
Efeito de escorregamento do gás nas paredes do meio poroso.
real
lab q
q 
real
lab k
k 
Permeabilidade lab > real
61
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Pressão Líquido Permeabilidade
Klinkenberg (1941): )
/
1
( p
b
k
k 
 
a
experiênci
da
média
pressão
g)
Klinkenber
(fator
constante
absoluta
dade
permeabili
a
experiênci
na
medida
dade
permeabili





p
b
k
k
62
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Klinkenberg tipo do gás e permeabilidade do meio poroso
Fonte: Rosa, 2006.
63
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Único tipo de gás
Fonte: Rosa, 2006.
64
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
dr
dp
k
A
q
vx




b) Efeito da reação rocha-fluido: Este fenômeno ocorre quando o
meio poroso contem argila hidratável e a permeabilidade é medida
com água de salinidade menor que a da formação.
65
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fatores que afetam a permeabilidade absoluta:
dr
dp
k
A
q
vx




c) Efeito da sobrecarga:
66
Propriedade das rochas
Exercício
CTEC
UFAL
8) Os dados mostrados na tabela abaixo referem-se a uma
experimento para medição de permeabilidade de uma amostra de
rocha reservatório, realizado com um permeabilímetro a gás.
Experimento Pressão a montante
pm (atm abs)
Pressão a jusante
pj (atm abs)
Vazão
(cm³ std/s)
1 3,0 1 25,132
2 2,5 1 16,965
67
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Outros dados:
Diâmetro da amostra: 2cm
Comprimento da amostra: 5cm
Porosidade: 17%
Saturação de água conata: 30%
Viscosidade do gás: 0,025cp
Temperatura dos experimentos: 15,6° C
Calcular a permeabilidade absoluta da amostra.
Dica: i
i
i
i q
p
q
p 0
0

68
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Capilaridade:
• Interface entre dois ou mais fluidos imiscíveis:
molécula na superfície
(atração diferenciada)
molécula no interior
(atração equilibrada)
líquido
gás
molécula na superfície
(atração diferenciada)
molécula no interior
(atração equilibrada)
líquido
gás película formada
na interface gás-líquido
Zona de transição Fenômenos capilares
Meio poroso
69
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Energia total livre da superfície (E) – energia necessária para
formar uma superfície;
Energia livre de superfície unitária (Es) – energia de superfície
por unidade de superfície;
Tensão superficial ou interfacial (σ) – força que impede o
rompimento da superfície;
Força capilar (Fc) – força que tende a puxar a superfície para o
centro;
Pressão capilar (pc) – força capilar dividida pela área.
70
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Tensão superficial ou interfacial (σ)
l
Fc
película
l
Fc


.
pelíc
c
c
A
F
P 
– Tensão interfacial (s): surge
quando existem dois fluidos de
diferentes pressões.
– Pressão capilar (Pc):
R
P
c

2

Superfície
esférica
0
p p p
c o w
  
71
Forces due
to capillarity
Resultant force due to capillarity: the
contact force between particles increases
stifness and strenght of the soil
Yellow: force due to
mechanical actions
associated with capillary
phenomena
72
In general, reductions in degree of
saturation (Sw) implies reductions in the
meniscus radii and in the suction
r
r
Saturated soil: No capillary pressure
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Capilaridade:
O deslocamento de fluídos
nos poros de um meio
poroso é auxiliado ou
dificultado pela pressão
capilar.
73
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Molhabilidade: É a tendência de um fluído de aderir
à superfície de um sólido, em presença de
outros fluídos imiscíveis

sólido
líquido
gás
sl
sg
gl
– Ângulo de contato (θ):
)
cos(
. 



 wo
sw
so
A 


wo
sw
so






)
cos(
74
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Molhabilidade
θ → 180° θ → 0
Mais denso molha o
sólido
Molhabilidade
intermediária aos fluidos
Menos denso
molha o sólido
q<900
q~900
q>900
75
Sólido 1 molhável
ao fluido B
Sólido 2 com molhabilidade
intermediária aos fluidos
Sólido 3 molhável
ao fluido A
<900 ~900 >900

sólido 1
fluido A
B

sólido 2
fluido A
B

sólido 3
fluido A
B
Molhabilidade “completa”: θ → 0°
Não-molhabilidade “completa”: θ → 180°
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
76
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Importância → a distribuição dos fluídos no reservatório é função
da molhabilidade.
•Geralmente distingue-se:
Fase molhante (aderida à rocha): usualmente é a
fase aquosa.
Fase não-molhante: usualmente a fase
orgânica(óleo e gás).
Devido às forças atrativas, a fase molhante
tende a ocupar os poros menores,
enquanto a fase não-molhante ocupa os
poros e canais mais abertos.
77
Exercício
9) Um sistema com dois fluidos apresenta uma gota de água,
imersa em óleo, depositada sobre uma superfície de
rocha,como ilustra a figura abaixo. São dadas:
Tensão interfacial entre a água e óleo
Tensão interfacial entre a rocha e o óleo
Tensão interfacial entre a rocha e a água
Determine:
1)O fluido que molha preferencialmente a rocha.
2)A tensão de adesão.
3)O ângulo de contato.
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
cm
dina
wo /
30


cm
dina
so /
80


cm
dina
sw /
65


78
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Ascensão capilar:
Capilar de vidro imerso em água- fluido subiu devido à tensão de
adesão (água subiu, pois molha o vidro preferencialmente ao óleo).
água
óleo
h
água
óleo
h
Balanço de forças

 


 cos
wo
so
sw 



 cos
wo
A 
θ
so

sw

wo

Tensão de adesão
•Sistema em equilíbrio:
Força de adesão equilibra a coluna
de água.
79
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Força de adesão= tensão x perímetro (σa x 2πr)
Força de adesão = Peso da coluna de água= πr2ρgh
r
g
h wo





cos
2
água
óleo
água
óleo
 r2Pc=2 r wo cos
balanço de forças
Pc=
2wocos
r
Pc= gh
80
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
No reservatório:
Água molhante
óleo molhante
Cuidado!!!
81
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Drenagem ou
secagem
Embebição ou
umidecimento
82
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Drenagem: fluído não- molhante desloca fluído molhante
Embebição: fluído molhante desloca o não-molhante
Histerese
83
Curvas de pressão capilar:
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Considerando:
Capilares retilíneos, paralelos e de diâmetros iguais.
água
84
Considerando:
Capilares retilíneos, uniformes, mas com diâmetros
diferentes entre si.
água
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
85
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
– Distribuição dos fluidos no reservatório:
 Contato água-óleo –
nível abaixo do qual a
saturação de água é
100%;
Nível de água livre –
nível onde a pressão
capilar é nula;
Pd – Pressão de
deslocamento (variação
brusca da pressão
capilar).
Pd
Modelo de Tubos Capilares – altura da ascensão da água no capilar
de maior diâmetro;
Meio poroso – pressão mínima necessária para se iniciar o processo
de drenagem.
86
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
– Distribuição dos fluidos no reservatório:
87
– Conversão dos dados de laboratório para campo:
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Motivo: Diferenças entre as propriedades físicas dos fluidos do
reservatório e de laboratório.
88
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Função J
• Curvas de Pc são obtidas em
diversas amostras de diferentes
permeabilidade. A questão que se
coloca é: como obter uma curva
média para o reservatório?
• Leverett propôs o uso de uma
função ADIMENSIONAL,
chamada função J, definida por:



cos
wo
c
k
p
J 
89
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Propriedade das rochas
Permeabilidade efetiva e relativa:
CTEC
UFAL
Permeabilidade efetiva – medida da
transmissão de um fluido quando
uma ou mais fases adicionais estão
presentes. (Facilidade com que cada
fluido se move).
Dependem das saturações
dos fluidos (quantidades)
Processo de Normalização
Permeabilidade Relativa
k
k
k e
r 
Permeabilidade
efetiva
Permeabilidade
absoluta 90
91
–Permeabilidade efetiva (associada a cada fluído):
kg = permeabilidade efetiva de gás
ko= permeabilidade efetiva de óleo
kw= permeabilidade efetiva de água
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
–A soma das permeabilidades efetivas é sempre menor ou
igual que a permeabilidade absoluta.
k
k
k
k w
o
g 


92
A razão entre a permeabilidade efetiva para cada fase a
uma determinada saturação e a permeabilidade absoluta é
denominada permeabilidade relativa:
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
k
k
k o
ro 
k
k
k
g
rg 
k
k
k w
rw 
permeabilidade relativa para o gás
permeabilidade relativa para o óleo
permeabilidade relativa para a água
1
0 


 rw
ro
rg k
k
k
93
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Meio totalmente saturado
por água – injeta-se óleo.
 Saturação insular –
saturação de óleo que não
forma uma fase continua;
 Saturação de funicular –
saturação da água;
 Saturação crítica –
saturação a partir da qual o
óleo começa a fluir;
 Saturação de água
irredutível (Swi) – saturação
a partir da qual a água para
de fluir.
94
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Meio totalmente saturado
por óleo – injeta-se água.
 Saturação pendular –
saturação a partir da qual a
água começa a fluir;
 Máxima saturação
pendular é a saturação de
água irredutível (Swi);
 Saturação de óleo
residual (Sor) – saturação a
partir da qual o óleo para de
fluir.
95
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fatores que afetam a permeabilidade:
 Processo de saturação
 Drenagem – fluido
molhante satura o meio e o
fluido não molhante é
introduzido;
Embebição - fluido não
molhante satura o meio e o
fluido molhante é
introduzido (injeção de
água em um reservatório
com óleo);
oc
or S
S 
96
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fatores que afetam a permeabilidade:
 Molhabilidade
óleo água
Água molhante
óleo molhante
 Água molhante – esta
tende a ocupar os
poros de menor
diâmetro e o óleo flui
pelo centro dos
capilares de maior
diâmetro.
97
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Fatores que afetam a permeabilidade:
 Consolidação do meio poroso
 Sistema água óleo;
A medida que ocorre
a consolidação o fluido
molhante apresenta
uma maior dificuldade
de fluir no meio poroso.
óleo
gás
98
 A Mobilidade é a relação entre sua permeabilidade
efetiva e a sua viscosidade.
 Assim como as permeabilidades efetivas, as
mobilidades também dependem da saturação.
 Quanto maior for a razão de mobilidade menor será a
eficiência do deslocamento de óleo, devido a sua maior
mobilidade, o fluido injetado tenderá a “furar” o banco
de óleo criando caminhos preferenciais entre os poços
injetores e produtores.
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
Mobilidade:
99
Mobilidades e razão de mobilidades:
Mobilidades Razão de mobilidade (M)
Óleo = fluido deslocado
Água = fluido deslocante
o
o
o
k

 
w
w
w
k

 
g
g
g
k

 
Óleo
Água
Gás
o
o
w
w
o
w
k
k
M






1

M
1

M
Favorável
Desfavorável
Propriedade das rochas CTEC
UFAL
100
Apresentação de vídeo
101
CTEC
UFAL
FIM!!!
DÚVIDAS:
debora_assis@lccv.ufal.br

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

PRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃO
PRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃOPRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃO
PRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃOGabriela Leal
 
15 aula torres de perfuração e equipamentos
15 aula torres de perfuração e equipamentos15 aula torres de perfuração e equipamentos
15 aula torres de perfuração e equipamentosHomero Alves de Lima
 
Completação de Petróleo e Gás
Completação de Petróleo e GásCompletação de Petróleo e Gás
Completação de Petróleo e GásAnderson Pontes
 
Introdução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poçosIntrodução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poçosSydney Dias
 
2 fluxo bidimensional novo
2   fluxo bidimensional novo2   fluxo bidimensional novo
2 fluxo bidimensional novoraphaelcava
 
Environmental sustainability of drilling fluids
Environmental sustainability of drilling fluidsEnvironmental sustainability of drilling fluids
Environmental sustainability of drilling fluidssiddharth sharma
 
Aula 4. balanço de massa com reação química
Aula 4. balanço de massa com reação químicaAula 4. balanço de massa com reação química
Aula 4. balanço de massa com reação químicaLéyah Matheus
 
Introduction - Artificial lift
Introduction - Artificial liftIntroduction - Artificial lift
Introduction - Artificial liftAndi Anriansyah
 
Escoamento Laminar e turbulento
Escoamento Laminar e turbulentoEscoamento Laminar e turbulento
Escoamento Laminar e turbulentoDiego Henrique
 
Exercicios resolvidos unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidos
Exercicios resolvidos  unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidosExercicios resolvidos  unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidos
Exercicios resolvidos unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidoszeramento contabil
 
Fundamental Reservoir Fluid Behaviour
Fundamental Reservoir Fluid BehaviourFundamental Reservoir Fluid Behaviour
Fundamental Reservoir Fluid BehaviourM.T.H Group
 
Aula 4 petróleo prof. pedro ibrapeq
Aula 4 petróleo prof. pedro ibrapeqAula 4 petróleo prof. pedro ibrapeq
Aula 4 petróleo prof. pedro ibrapeqPedro Monteiro
 
Aula Hidrologia - Método Racional
Aula Hidrologia - Método RacionalAula Hidrologia - Método Racional
Aula Hidrologia - Método RacionalLucas Sant'ana
 
Dimensionamento fossas sépticas
Dimensionamento fossas sépticasDimensionamento fossas sépticas
Dimensionamento fossas sépticasAna Silva
 
Hidrologia porosidade
Hidrologia   porosidadeHidrologia   porosidade
Hidrologia porosidademarciotecsoma
 

Mais procurados (20)

PRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃO
PRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃOPRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃO
PRÉ-SAL: GEOLOGIA E EXPLORAÇÃO
 
Reservatórios aula 4
Reservatórios   aula 4Reservatórios   aula 4
Reservatórios aula 4
 
15 aula torres de perfuração e equipamentos
15 aula torres de perfuração e equipamentos15 aula torres de perfuração e equipamentos
15 aula torres de perfuração e equipamentos
 
Sedimentacao
SedimentacaoSedimentacao
Sedimentacao
 
Completação de Petróleo e Gás
Completação de Petróleo e GásCompletação de Petróleo e Gás
Completação de Petróleo e Gás
 
Introdução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poçosIntrodução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poços
 
2 fluxo bidimensional novo
2   fluxo bidimensional novo2   fluxo bidimensional novo
2 fluxo bidimensional novo
 
Aula 5 aeração
Aula 5   aeraçãoAula 5   aeração
Aula 5 aeração
 
Environmental sustainability of drilling fluids
Environmental sustainability of drilling fluidsEnvironmental sustainability of drilling fluids
Environmental sustainability of drilling fluids
 
Aula 4. balanço de massa com reação química
Aula 4. balanço de massa com reação químicaAula 4. balanço de massa com reação química
Aula 4. balanço de massa com reação química
 
Introduction - Artificial lift
Introduction - Artificial liftIntroduction - Artificial lift
Introduction - Artificial lift
 
Escoamento Laminar e turbulento
Escoamento Laminar e turbulentoEscoamento Laminar e turbulento
Escoamento Laminar e turbulento
 
RESERVATÓRIOS
RESERVATÓRIOSRESERVATÓRIOS
RESERVATÓRIOS
 
Relatório de ensaio de permeabilidade
Relatório de ensaio de permeabilidadeRelatório de ensaio de permeabilidade
Relatório de ensaio de permeabilidade
 
Exercicios resolvidos unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidos
Exercicios resolvidos  unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidosExercicios resolvidos  unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidos
Exercicios resolvidos unidade 1 curso básico de mecânica dos fluidos
 
Fundamental Reservoir Fluid Behaviour
Fundamental Reservoir Fluid BehaviourFundamental Reservoir Fluid Behaviour
Fundamental Reservoir Fluid Behaviour
 
Aula 4 petróleo prof. pedro ibrapeq
Aula 4 petróleo prof. pedro ibrapeqAula 4 petróleo prof. pedro ibrapeq
Aula 4 petróleo prof. pedro ibrapeq
 
Aula Hidrologia - Método Racional
Aula Hidrologia - Método RacionalAula Hidrologia - Método Racional
Aula Hidrologia - Método Racional
 
Dimensionamento fossas sépticas
Dimensionamento fossas sépticasDimensionamento fossas sépticas
Dimensionamento fossas sépticas
 
Hidrologia porosidade
Hidrologia   porosidadeHidrologia   porosidade
Hidrologia porosidade
 

Semelhante a Prop das rochahhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

Fluidos de perfuração e completação_aula 1.pdf
Fluidos de perfuração e completação_aula 1.pdfFluidos de perfuração e completação_aula 1.pdf
Fluidos de perfuração e completação_aula 1.pdfjackson_lima
 
Mecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdf
Mecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdfMecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdf
Mecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdfPedroGuimaresMuniz
 
estudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdf
estudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdfestudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdf
estudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdfDouglasDiasReisPRMG
 
P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2
P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2
P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2Ariel Roth
 
1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...
1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...
1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...g76j7djf6d
 
Aula 6 -_estabilidade_de_taludes
Aula 6 -_estabilidade_de_taludesAula 6 -_estabilidade_de_taludes
Aula 6 -_estabilidade_de_taludeshomertc
 
Assoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatóriosAssoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatóriosadmilson silva
 
Assoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatóriosAssoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatóriosadmilson silva
 
Relatório visita de estudo lourinhã
Relatório visita de estudo lourinhãRelatório visita de estudo lourinhã
Relatório visita de estudo lourinhãJoão Duarte
 
Pratica 03 - teste de carbonatação do concreto-
Pratica 03 -  teste de carbonatação do concreto-Pratica 03 -  teste de carbonatação do concreto-
Pratica 03 - teste de carbonatação do concreto-cmdantasba
 
Pratica 04 - teste de carbonatação do concreto-
Pratica 04 -  teste de carbonatação do concreto-Pratica 04 -  teste de carbonatação do concreto-
Pratica 04 - teste de carbonatação do concreto-cmdantasba
 
Introdução perfilagem de poços
Introdução   perfilagem de poçosIntrodução   perfilagem de poços
Introdução perfilagem de poçosAdrianPetroser
 
Introdução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poçosIntrodução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poçosSydney Dias
 
01 prospecção e amostragem dos solos
01 prospecção e amostragem dos solos01 prospecção e amostragem dos solos
01 prospecção e amostragem dos solosthiagolf7
 

Semelhante a Prop das rochahhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh (20)

Fluidos de perfuração e completação_aula 1.pdf
Fluidos de perfuração e completação_aula 1.pdfFluidos de perfuração e completação_aula 1.pdf
Fluidos de perfuração e completação_aula 1.pdf
 
Cap8 perfilagem
Cap8 perfilagemCap8 perfilagem
Cap8 perfilagem
 
Mecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdf
Mecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdfMecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdf
Mecânica_dos_Solos_e_suas_Aplicações.pdf
 
1722
17221722
1722
 
Petroleo
PetroleoPetroleo
Petroleo
 
2 acumulacoes e_origens
2 acumulacoes e_origens2 acumulacoes e_origens
2 acumulacoes e_origens
 
estudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdf
estudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdfestudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdf
estudo sobre a constituição de BARRAGENS_REJEITOS.pdf
 
Leito fixo
Leito fixoLeito fixo
Leito fixo
 
P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2
P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2
P8. GRANDES QUESTÕES SOBRE O TEMPO 2
 
1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...
1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...
1 e 2 - INBEC - TÉCNICAS ESPECIAIS EM GEOTECNIA - ALEXANDRE R SCHULER - Solu...
 
Aula 6 -_estabilidade_de_taludes
Aula 6 -_estabilidade_de_taludesAula 6 -_estabilidade_de_taludes
Aula 6 -_estabilidade_de_taludes
 
Permeabilidade do solo
Permeabilidade do soloPermeabilidade do solo
Permeabilidade do solo
 
Assoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatóriosAssoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatórios
 
Assoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatóriosAssoreamento de reservatórios
Assoreamento de reservatórios
 
Relatório visita de estudo lourinhã
Relatório visita de estudo lourinhãRelatório visita de estudo lourinhã
Relatório visita de estudo lourinhã
 
Pratica 03 - teste de carbonatação do concreto-
Pratica 03 -  teste de carbonatação do concreto-Pratica 03 -  teste de carbonatação do concreto-
Pratica 03 - teste de carbonatação do concreto-
 
Pratica 04 - teste de carbonatação do concreto-
Pratica 04 -  teste de carbonatação do concreto-Pratica 04 -  teste de carbonatação do concreto-
Pratica 04 - teste de carbonatação do concreto-
 
Introdução perfilagem de poços
Introdução   perfilagem de poçosIntrodução   perfilagem de poços
Introdução perfilagem de poços
 
Introdução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poçosIntrodução à perfilagem de poços
Introdução à perfilagem de poços
 
01 prospecção e amostragem dos solos
01 prospecção e amostragem dos solos01 prospecção e amostragem dos solos
01 prospecção e amostragem dos solos
 

Prop das rochahhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhh

  • 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS CENTRO DE TECNOLOGIA Disciplina: Introdução à Engenharia de Reservatório Profª. Débora Assis Propriedade das rochas CTEC UFAL 1
  • 2. OBJETIVO • Apresentar as propriedades das rochas do reservatório. 2 CTEC UFAL
  • 3. BIBLIOGRAFIA BÁSICA RECOMENDADA THOMAS, J. E. Fundamentos de engenharia de petróleo. Editora Interciência. Rio de Janeiro. 2001. ROSA, Adalberto José; CARVALHO, Renato de Souza; XAVIER, José Augusto Daniel. Engenharia de Reservatórios de Petróleo. Editora Interciência, Rio de Janeiro, 2006. LUIZ ROCHA & CECILIA AZEVEDO. Projetos De Poços De Petróleo - 2a. edição , Ed. Interciência, 2009. https://www.planetseed.com/sites/default/files/images/content -imgs/flash/science/lab/porosity_exp/pt/porosity_loader.html Notas de aula. 3 CTEC UFAL
  • 4. 1. Rocha reservatório; 2. Propriedades das rochas; a) Porosidade; b) Compressibilidade; c) Saturação; d) Permeabilidade; e) Capilaridade; f) Molhabilidade; g) Ascensão capilar; h) Função J Leverett; i) Permeabilidade efetiva e relativa; j) Mobilidade. CTEC UFAL Propriedade dos fluidos 4
  • 5. O petróleo ocorre em reservatórios formados por rochas sedimentares. Rochas sedimentares resultam da decomposição de detritos de outras rochas (magmáticas, metamórficas ou sedimentares) ou do acúmulo de detritos orgânicos ou, ainda de precipitação química. (Rocha & Azevedo, 2009) Rocha reservatório Propriedade das rochas 5 CTEC UFAL
  • 7. Rochas sedimentares: a) Arenitos – são as mais freqüentes rochas reservatórios encontradas em todo o mundo. • Espessas (centenas de metros); • Grande continuidade lateral. Propriedade das rochas 7 CTEC UFAL
  • 8. Rochas sedimentares: a) Arenitos – são as mais freqüentes rochas reservatórios encontradas em todo o mundo. • Espessas (centenas de metros); • Grande continuidade lateral. Propriedade das rochas Baixa porosidade < 30% Alta porosidade 35 a 40% 8 CTEC UFAL
  • 9. fraturas Rochas sedimentares: a) Arenitos – são as mais freqüentes rochas reservatórios encontradas em todo o mundo. • Espessas (centenas de metros); • Grande continuidade lateral. Propriedade das rochas cimentação 9 CTEC UFAL
  • 10. Rochas sedimentares: b) Carbonatadas: • Calcários; • Dolomitas. Propriedade das rochas 10 CTEC UFAL
  • 11. b) Carbonatadas: Propriedade das rochas Porosidade secundária Porosidade primária Diminuição da Ø Lixiviação da calcita ou dolomita = poros a cavernas 11 CTEC UFAL Porosidade lateral e vertical, a porosidade pode ser muito maior do que a dos arenitos
  • 12. Micrografia de uma rocha reservatório contendo Óleo [Petrobras]. Propriedade das rochas 12 CTEC UFAL
  • 13. Propriedades: Propriedade das rochas Porosidade: Mede a capacidade de armazenamento de fluidos. • Principais fatores que afetam a porosidade: – Distribuição do tamanho dos grãos; – Forma dos grãos; – Empacotamento; – Cimentação. 13 CTEC UFAL
  • 14. 14 Exercício Propriedade das rochas CTEC UFAL Informe como estes fatores que afetam a porosidade: – Distribuição do tamanho dos grãos; – Forma dos grãos; – Empacotamento; –Compactação; – Cimentação; –Dissolução.
  • 15. Propriedade das rochas – Distribuição do tamanho dos grãos; 15 CTEC UFAL
  • 16. 16 – Forma dos grãos; Propriedade das rochas CTEC UFAL Quanto maior o arredondamento maior a porosidade.
  • 17. 17 Propriedade das rochas CTEC UFAL –Compactação
  • 18. Propriedade das rochas – Empacotamento; – Cimentação. Φ =47,6 % Φ =39,5 % Φ=26,1 % 18 CTEC UFAL
  • 22. Propriedade das rochas Valores da porosidade de solos e rochas 22 CTEC UFAL
  • 23. 23 Porosidade de reservatórios de óleo 0-5% Insignificante 5-10% Ruim 10-15% Razoável 15-20% Bom >20% Excelente Hyne (2001 apud Feijó 2005) Propriedade das rochas CTEC UFAL
  • 24. Propriedade das rochas • Tipos de porosidade – Total: poros conectados + poros não-conectados – Efetiva: poros conectados T p V V   volume de vazios da amostra volume total da rocha 1-Φ Φ Porosidade: 24 • Determinação da porosidade – Direta: Laboratório – Indireta: Perfis de poço CTEC UFAL
  • 25. Propriedade das rochas Determinação laboratorial: Obriga determinar 2 das 3 variáveis: Vp, Vt ou Vs • Volume de sólidos (Vs): – Porosímetro a gás: Lei de Boyle (PV=cte) P V=T Constante PV= nRT P1V1=n1RT P2V2=n2RT 25 CTEC UFAL
  • 26. 26 Propriedade das rochas CTEC UFAL Relação entre a porosidade da formação e a pressão da rocha sobrejacente. Propriedade das rochas CTEC UFAL
  • 27. Propriedade das rochas Exercício 27 1) Calcular a porosidade de uma rocha hipotética composta por grãos esféricos de mesmo diâmetro e arranjados em forma cúbica. O cubo possui aresta de 4R e a esfera raio R, logo o cubo possui 8 esferas. Dados necessários: volume da esfera: 4/3πR3 4R CTEC UFAL
  • 29. Propriedade das rochas Exercício 2) Uma amostra de 1cm³ de uma amostra de rocha-reservatório é colocada em uma câmara de 10cm³ de um porosímetro de Boyle (obtenção do Vv), a uma pressão de 750mmHg. A válvula é girada de modo que o ar pode se expandir para outra câmara cujo volume também é de 10cm³. A pressão absoluta final do sistema é de 361.4mmHg. Calcular a porosidade efetiva da amostra de rocha. Dados necessários : PiVi=PfVf 29 CTEC UFAL
  • 30. Propriedade das rochas Compressibilidade: • Para o meio poroso define-se: – Compressibilidade total da rocha – Compressibilidade da matriz da rocha – Compressibilidade dos poros da rocha (cf ) A porosidade das rochas sedimentares é função do grau de compactação das mesmas, e as forças de compactação são funções da máxima profundidade em que a rocha já se encontrou. 30 Fonte: Rosa, 2006. CTEC UFAL
  • 31. Propriedade das rochas Compressibilidade: 31 p V Vp c p     1 p c f       1 (Hall, 1953) Fonte: Rosa, 2006. CTEC UFAL
  • 32. Propriedade das rochas Exercício 3) Um reservatório de petróleo possui as características abaixo. Calcule as variações de volume para o óleo, água e poro. 32 Dados Valores Forma Paralelepípedica Camada Horizontais Área em planta 3 km² Espessura 20,0m Porosidade 16% Saturação de água (irredutível) 25% Pressão original 170,0 kgf/cm² Pressão atual 120,0kgf/cm² Pressão de bolha 110,0 kgf/cm² Densidade do óleo a pressão de bolha 0,75 Temperatura do reservatório 200°F Coef. de compressib. médio da água 3,0x10-6 psi-1 CTEC UFAL
  • 33. Propriedade das rochas Exercício 33 Dados necessários: 1kgf/cm² = 14,2psi Fonte: Rosa, 2006. CTEC UFAL
  • 34. Propriedade das rochas Saturação: 34  A saturação é o percentual que cada fluido ocupa no volume poroso.  Os poros das rochas reservatórios também contém água além de hidrocarbonetos. Assim, o conhecido volume poroso não é suficiente para estabelecer as quantidades de óleo e/ou gás contida nas formações. CONDIÇÃO SATURADA (TRIFÁSICO) CTEC UFAL
  • 35. 35  Para se estimar estas quantidades, é necessário estabelecer que percentual de volume poroso é ocupado por cada fluido. CONDIÇÃO SUBSATURADA (BIFÁSICO) Propriedade das rochas CTEC UFAL
  • 36. Propriedade das rochas (Água inicial ou água conata) volume do fluido i volume poroso da rocha Saturação: 36 sw 1-sw matriz p i i V V s    wi oi o p o s B B N N s            1 1 1   i i s   oi oi o p o s B B N N s           1 Vol. de óleo produzido Vol. de óleo original Sat. de óleo inicial Fator volume-formação CTEC UFAL
  • 37. Propriedade das rochas Saturação: 37 Determinação da saturação Direta: Laboratório Amostras da formação. Indireta: Perfis de poço Fatores que afetam a saturação Métodos de medição direta: (Amostra) Falhas •Manuseio do testemunho; •Fluido de perfuração; •Variação da pressão. CTEC UFAL
  • 38. Propriedade das rochas Exercício 4) Calcular a produção acumulada, medida em m³std de um reservatório com as seguintes características: 38 Dados Valores Área 4,8km² Espessura média 10m Porosidade média 18% Permeabilidade média 200md Saturação de água conata média 25% Pressão original 170 kgf/cm² Pressão atual 120 kgf/cm² Pressão de bolha 170 kgf/cm² Fator volume-formação à pressão original 1,3 Fator volume-formação à pressão atual 1,2 Saturação de óleo média atual 42% CTEC UFAL
  • 39. Propriedade das rochas Permeabilidade: É a medida de sua capacidade de se deixar atravessar por fluidos. Óleo Água Rocha Gás Fluxo CTEC UFAL 39
  • 40. 40  Mesmo que uma rocha contenha uma quantidade apreciável de poros e dentro desses poros existam hidrocarbonetos em quantidade razoável, não há garantia de que eles possam ser extraídos. Para que isso ocorra, é necessário que a rocha permita o fluxo de fluidos através dela.  Os fluidos percorrem os canais porosos. Quanto mais cheios de estrangulamentos, mais estreitos e tortuosos forem esses canais porosos, maior será seu grau de dificuldade para os fluidos se moverem no seu interior.  Por outro lado, poros maiores e mais conectados oferecem menor resistência ao fluxo de fluidos. Propriedade das rochas CTEC UFAL
  • 41. 41 1856 - Lei de Darcy Propriedade das rochas CTEC UFAL L h h KA q 2 1   q= vazão (h1-h2) = altura ou carga de água- potencial hidráulico A= área da seção aberta ao fluxo L= comprimento K= (cte de proporcionalidade) característica do meio poroso e do fluido) ΔH AREIA L Q Q A h1 h2
  • 42. 42 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fluxo horizontal: L p KA q   Outros pesquisadores:  k K  Permeabilidade absoluta Viscosidade
  • 43. 43 Fluxo horizontal: L p kA q    Propriedade das rochas CTEC UFAL q= vazão do fluido (cm³/s) p= diferencial de pressão (atm) A= área da seção transversal (cm²) L= comprimento do meio poroso (cm) k= permeabilidade do meio poroso (darcy) μ= viscosidade do fluido (cp)
  • 44. Unidade 1 Darcy: permeabilidade que permite que um fluido com viscosidade de 1 centipoise (cp) flua a uma velocidade de 1 m/s sob um gradiente de pressão de 1 atm/cm. • md=milidarcy Propriedade das rochas CTEC UFAL 44 K=1 D Q=1 cm3/s μ=1 cP L=1 cm ΔP=1 atm A=1 cm2
  • 46. 46 • Premissas: – Fluxo isotérmico, laminar e permanente; – Fluido incompressível, homogêneo e de viscosidade invariável com a pressão; – Meio poroso homogêneo, que não reage com o fluido. Propriedade das rochas CTEC UFAL
  • 47. 47 Permeabilidade de reservatórios de óleo 1-10 md Ruim 10-100 md Bom 100-1000 md Excelente Propriedade das rochas Hyne (2001 apud Feijó 2005)) CTEC UFAL
  • 48. 48 Fluxo linear permanente: dx dp k A q vx     Propriedade das rochas CTEC UFAL dx L A p1 p2 Fluxo Separando as variáveis e Integrando p L k q    Fluido incompressível Porosidade uniforme
  • 49. Propriedade das rochas Exercício 5) Uma amostra de testemunho com 2cm de comprimento e 1cm de diâmetro apresentou uma vazão de água (μ=1cp) de 60 cm³/min com pressão a montante de 2,3atm e pressão a jusante de 1,0 atm. Calcule a permeabilidade da amostra. 49 CTEC UFAL
  • 50. 50 Fluxo linear permanente: Propriedade das rochas CTEC UFAL q p q p q p pq    2 2 1 1 Fluido compressível (gás ideal) Lei de Boyle Mariotte: p q p q  2 2 1 p p p   Substituindo na eq. de Darcy: p x pd k d A q p   Integrando ) ( 2 1 p p L kA q   
  • 51. 51 Propriedade das rochas CTEC UFAL pe pw q h re rw Fluxo radial permanente: dr dp k A q vx     Sendo: rh A  2  Reservatório Poço dr dp k rh q     2 Substituindo Porosidade uniforme
  • 52. 52 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fluido incompressível dr dp k rh q     2 Integrando         w e r r w e p p hk q ln ) ( 2   Condições do meio poroso         w e r r w e B p p hk q ln ) ( 2   Condições-standard ou padrão Fator volume-formação
  • 53. 53 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fluido compressível         w e r r w e p p hk q ln ) ( 2   2 2 1 p p p   Adotando o mesmo procedimento de fluxo linear
  • 54. Propriedade das rochas Exercício 6) Um sistema radial tem raio externo de 300m e um raio de poço igual a 0,30m. Admitindo que o fluido seja incompressível, para que valor deve o raio do poço ser aumentado paras se dobrar a vazão? 54 CTEC UFAL
  • 55. Propriedade das rochas CTEC UFAL    i i i i i A A K K Camadas paralelas com fluxo linear: L h1 h2 h3 K1 K2 K3 (média ponderada) Diferentes permeabilidade: q1 q3 q2 qt A1 A3 A2 ) ( 1 1 1 p L A k q    q1≠q2≠q3 ) ( 2 2 2 p L A k q    ) ( 3 3 3 p L A k q    ) ( p L A k q t t    camadas de , 1    n n n i w 3 2 1 q q q qt   
  • 56. Propriedade das rochas CTEC UFAL      n i i n i i i h h K K 1 1 Camadas paralelas com fluxo radial: (média ponderada) Diferentes permeabilidade:    n i i t q q 1         w e r r w e i i p p k h q ln ) ( 2   camadas de , 1    n n n i         w e r r w e t t p p k h q ln ) ( 2   camadas de , 1    n n n i
  • 57. 57 Propriedade das rochas CTEC UFAL L1 K1 K2 K3 h L2 L3 (média harmônica)      n i i i n i i k L L K 1 1 Diferentes permeabilidade: Camadas em série com fluxo linear: q q p1 p2 p3 p1=p2=p3 w A k L q p 1 1 1    A k L q p 2 2 2    A k L q p 3 3 3    A k L q p t t    3 2 1 p p p pt       
  • 58. 58 Propriedade das rochas CTEC UFAL (média harmônica)                 n i i i i w e r r k r r k 1 1 ln 1 ln Diferentes permeabilidade: Camadas em série com fluxo radial:       1 1 2 2 1 1 / ln 1 ... / ln 1 / ln 1 ) / ln(      n e n w w e r r k r r k r r k r r k         w e r r w e p p k h q ln ) ( 2   pe pw q h re rw R k1 k2
  • 59. Propriedade das rochas Exercício 7) Uma amostra de rocha-reservatório, com 4cm de comprimento e composta por três camadas paralelas e horizontais, cujas características estão apresentadas na tabela abaixo, foi submetida ao fluxo de água. Admitindo que não haja fluxo cruzado entre as camadas e que o fluxo ocorra em paralelo nas várias camadas, sob uma queda de pressão de 0,82 atm, calcular a vazão total através da amostra. Dado necessários: μágua=1cp 59 CTEC UFAL Camadas K(mD) Largura (cm) Altura (cm) 1 120 1 3 2 270 1 2 3 310 1 5
  • 60. 60 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fatores que afetam a permeabilidade absoluta: dr dp k A q vx     É uma propriedade do meio poroso; Independe do fluido que o satura. a) Efeito Klinkenberg: Efeito de escorregamento do gás nas paredes do meio poroso. real lab q q  real lab k k  Permeabilidade lab > real
  • 61. 61 Propriedade das rochas CTEC UFAL Pressão Líquido Permeabilidade Klinkenberg (1941): ) / 1 ( p b k k    a experiênci da média pressão g) Klinkenber (fator constante absoluta dade permeabili a experiênci na medida dade permeabili      p b k k
  • 62. 62 Propriedade das rochas CTEC UFAL Klinkenberg tipo do gás e permeabilidade do meio poroso Fonte: Rosa, 2006.
  • 63. 63 Propriedade das rochas CTEC UFAL Único tipo de gás Fonte: Rosa, 2006.
  • 64. 64 Propriedade das rochas CTEC UFAL dr dp k A q vx     b) Efeito da reação rocha-fluido: Este fenômeno ocorre quando o meio poroso contem argila hidratável e a permeabilidade é medida com água de salinidade menor que a da formação.
  • 65. 65 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fatores que afetam a permeabilidade absoluta: dr dp k A q vx     c) Efeito da sobrecarga:
  • 66. 66 Propriedade das rochas Exercício CTEC UFAL 8) Os dados mostrados na tabela abaixo referem-se a uma experimento para medição de permeabilidade de uma amostra de rocha reservatório, realizado com um permeabilímetro a gás. Experimento Pressão a montante pm (atm abs) Pressão a jusante pj (atm abs) Vazão (cm³ std/s) 1 3,0 1 25,132 2 2,5 1 16,965
  • 67. 67 Propriedade das rochas CTEC UFAL Outros dados: Diâmetro da amostra: 2cm Comprimento da amostra: 5cm Porosidade: 17% Saturação de água conata: 30% Viscosidade do gás: 0,025cp Temperatura dos experimentos: 15,6° C Calcular a permeabilidade absoluta da amostra. Dica: i i i i q p q p 0 0 
  • 68. 68 Propriedade das rochas CTEC UFAL Capilaridade: • Interface entre dois ou mais fluidos imiscíveis: molécula na superfície (atração diferenciada) molécula no interior (atração equilibrada) líquido gás molécula na superfície (atração diferenciada) molécula no interior (atração equilibrada) líquido gás película formada na interface gás-líquido Zona de transição Fenômenos capilares Meio poroso
  • 69. 69 Propriedade das rochas CTEC UFAL Energia total livre da superfície (E) – energia necessária para formar uma superfície; Energia livre de superfície unitária (Es) – energia de superfície por unidade de superfície; Tensão superficial ou interfacial (σ) – força que impede o rompimento da superfície; Força capilar (Fc) – força que tende a puxar a superfície para o centro; Pressão capilar (pc) – força capilar dividida pela área.
  • 70. 70 Propriedade das rochas CTEC UFAL Tensão superficial ou interfacial (σ) l Fc película l Fc   . pelíc c c A F P  – Tensão interfacial (s): surge quando existem dois fluidos de diferentes pressões. – Pressão capilar (Pc): R P c  2  Superfície esférica 0 p p p c o w   
  • 71. 71 Forces due to capillarity Resultant force due to capillarity: the contact force between particles increases stifness and strenght of the soil Yellow: force due to mechanical actions associated with capillary phenomena
  • 72. 72 In general, reductions in degree of saturation (Sw) implies reductions in the meniscus radii and in the suction r r Saturated soil: No capillary pressure Propriedade das rochas CTEC UFAL Capilaridade: O deslocamento de fluídos nos poros de um meio poroso é auxiliado ou dificultado pela pressão capilar.
  • 73. 73 Propriedade das rochas CTEC UFAL Molhabilidade: É a tendência de um fluído de aderir à superfície de um sólido, em presença de outros fluídos imiscíveis  sólido líquido gás sl sg gl – Ângulo de contato (θ): ) cos( .      wo sw so A    wo sw so       ) cos(
  • 74. 74 Propriedade das rochas CTEC UFAL Molhabilidade θ → 180° θ → 0 Mais denso molha o sólido Molhabilidade intermediária aos fluidos Menos denso molha o sólido q<900 q~900 q>900
  • 75. 75 Sólido 1 molhável ao fluido B Sólido 2 com molhabilidade intermediária aos fluidos Sólido 3 molhável ao fluido A <900 ~900 >900  sólido 1 fluido A B  sólido 2 fluido A B  sólido 3 fluido A B Molhabilidade “completa”: θ → 0° Não-molhabilidade “completa”: θ → 180° Propriedade das rochas CTEC UFAL
  • 76. 76 Propriedade das rochas CTEC UFAL Importância → a distribuição dos fluídos no reservatório é função da molhabilidade. •Geralmente distingue-se: Fase molhante (aderida à rocha): usualmente é a fase aquosa. Fase não-molhante: usualmente a fase orgânica(óleo e gás). Devido às forças atrativas, a fase molhante tende a ocupar os poros menores, enquanto a fase não-molhante ocupa os poros e canais mais abertos.
  • 77. 77 Exercício 9) Um sistema com dois fluidos apresenta uma gota de água, imersa em óleo, depositada sobre uma superfície de rocha,como ilustra a figura abaixo. São dadas: Tensão interfacial entre a água e óleo Tensão interfacial entre a rocha e o óleo Tensão interfacial entre a rocha e a água Determine: 1)O fluido que molha preferencialmente a rocha. 2)A tensão de adesão. 3)O ângulo de contato. Propriedade das rochas CTEC UFAL cm dina wo / 30   cm dina so / 80   cm dina sw / 65  
  • 78. 78 Propriedade das rochas CTEC UFAL Ascensão capilar: Capilar de vidro imerso em água- fluido subiu devido à tensão de adesão (água subiu, pois molha o vidro preferencialmente ao óleo). água óleo h água óleo h Balanço de forças       cos wo so sw      cos wo A  θ so  sw  wo  Tensão de adesão •Sistema em equilíbrio: Força de adesão equilibra a coluna de água.
  • 79. 79 Propriedade das rochas CTEC UFAL Força de adesão= tensão x perímetro (σa x 2πr) Força de adesão = Peso da coluna de água= πr2ρgh r g h wo      cos 2 água óleo água óleo  r2Pc=2 r wo cos balanço de forças Pc= 2wocos r Pc= gh
  • 80. 80 Propriedade das rochas CTEC UFAL No reservatório: Água molhante óleo molhante Cuidado!!!
  • 81. 81 Propriedade das rochas CTEC UFAL Drenagem ou secagem Embebição ou umidecimento
  • 82. 82 Propriedade das rochas CTEC UFAL Drenagem: fluído não- molhante desloca fluído molhante Embebição: fluído molhante desloca o não-molhante Histerese
  • 83. 83 Curvas de pressão capilar: Propriedade das rochas CTEC UFAL Considerando: Capilares retilíneos, paralelos e de diâmetros iguais. água
  • 84. 84 Considerando: Capilares retilíneos, uniformes, mas com diâmetros diferentes entre si. água Propriedade das rochas CTEC UFAL
  • 85. 85 Propriedade das rochas CTEC UFAL – Distribuição dos fluidos no reservatório:  Contato água-óleo – nível abaixo do qual a saturação de água é 100%; Nível de água livre – nível onde a pressão capilar é nula; Pd – Pressão de deslocamento (variação brusca da pressão capilar). Pd Modelo de Tubos Capilares – altura da ascensão da água no capilar de maior diâmetro; Meio poroso – pressão mínima necessária para se iniciar o processo de drenagem.
  • 86. 86 Propriedade das rochas CTEC UFAL – Distribuição dos fluidos no reservatório:
  • 87. 87 – Conversão dos dados de laboratório para campo: Propriedade das rochas CTEC UFAL Motivo: Diferenças entre as propriedades físicas dos fluidos do reservatório e de laboratório.
  • 88. 88 Propriedade das rochas CTEC UFAL Função J • Curvas de Pc são obtidas em diversas amostras de diferentes permeabilidade. A questão que se coloca é: como obter uma curva média para o reservatório? • Leverett propôs o uso de uma função ADIMENSIONAL, chamada função J, definida por:    cos wo c k p J 
  • 90. Propriedade das rochas Permeabilidade efetiva e relativa: CTEC UFAL Permeabilidade efetiva – medida da transmissão de um fluido quando uma ou mais fases adicionais estão presentes. (Facilidade com que cada fluido se move). Dependem das saturações dos fluidos (quantidades) Processo de Normalização Permeabilidade Relativa k k k e r  Permeabilidade efetiva Permeabilidade absoluta 90
  • 91. 91 –Permeabilidade efetiva (associada a cada fluído): kg = permeabilidade efetiva de gás ko= permeabilidade efetiva de óleo kw= permeabilidade efetiva de água Propriedade das rochas CTEC UFAL –A soma das permeabilidades efetivas é sempre menor ou igual que a permeabilidade absoluta. k k k k w o g   
  • 92. 92 A razão entre a permeabilidade efetiva para cada fase a uma determinada saturação e a permeabilidade absoluta é denominada permeabilidade relativa: Propriedade das rochas CTEC UFAL k k k o ro  k k k g rg  k k k w rw  permeabilidade relativa para o gás permeabilidade relativa para o óleo permeabilidade relativa para a água 1 0     rw ro rg k k k
  • 93. 93 Propriedade das rochas CTEC UFAL Meio totalmente saturado por água – injeta-se óleo.  Saturação insular – saturação de óleo que não forma uma fase continua;  Saturação de funicular – saturação da água;  Saturação crítica – saturação a partir da qual o óleo começa a fluir;  Saturação de água irredutível (Swi) – saturação a partir da qual a água para de fluir.
  • 94. 94 Propriedade das rochas CTEC UFAL Meio totalmente saturado por óleo – injeta-se água.  Saturação pendular – saturação a partir da qual a água começa a fluir;  Máxima saturação pendular é a saturação de água irredutível (Swi);  Saturação de óleo residual (Sor) – saturação a partir da qual o óleo para de fluir.
  • 95. 95 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fatores que afetam a permeabilidade:  Processo de saturação  Drenagem – fluido molhante satura o meio e o fluido não molhante é introduzido; Embebição - fluido não molhante satura o meio e o fluido molhante é introduzido (injeção de água em um reservatório com óleo); oc or S S 
  • 96. 96 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fatores que afetam a permeabilidade:  Molhabilidade óleo água Água molhante óleo molhante  Água molhante – esta tende a ocupar os poros de menor diâmetro e o óleo flui pelo centro dos capilares de maior diâmetro.
  • 97. 97 Propriedade das rochas CTEC UFAL Fatores que afetam a permeabilidade:  Consolidação do meio poroso  Sistema água óleo; A medida que ocorre a consolidação o fluido molhante apresenta uma maior dificuldade de fluir no meio poroso. óleo gás
  • 98. 98  A Mobilidade é a relação entre sua permeabilidade efetiva e a sua viscosidade.  Assim como as permeabilidades efetivas, as mobilidades também dependem da saturação.  Quanto maior for a razão de mobilidade menor será a eficiência do deslocamento de óleo, devido a sua maior mobilidade, o fluido injetado tenderá a “furar” o banco de óleo criando caminhos preferenciais entre os poços injetores e produtores. Propriedade das rochas CTEC UFAL Mobilidade:
  • 99. 99 Mobilidades e razão de mobilidades: Mobilidades Razão de mobilidade (M) Óleo = fluido deslocado Água = fluido deslocante o o o k    w w w k    g g g k    Óleo Água Gás o o w w o w k k M       1  M 1  M Favorável Desfavorável Propriedade das rochas CTEC UFAL