Engenharia de reservatórios - Aula da pós graduação do MBA em Petróleo e Energias da Universidade estácio de sá.

1. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO
RESERVATÓRIO
ESCOAMENTO DE FLUIDOS EM
MEIOS POROSOS

2. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
Engenharia do reservatório é uma ramificação da
engenharia de petróleo aplicada aos processos de
exploração e produção de reservatórios de óleo e gás,
visando maximizar a recuperação.
DEFINIÇÃO

3. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
OBJETIVOS
a) Conhecer o fluido contido no reservatório (viscosidade,
composição da mistura, densidade...);
b) Conhecer as propriedades da rocha-reservatório
(porosidade, permeabilidade, capilaridade, saturação...);
c) Desenvolver um modelo teórico do reservatório que
traduza o comportamento passado e possibilite a previsão
futura do reservatório;
d) Estudar e conhecer os mecanismos de produção do
reservatório (gás em solução, capa de gás, influxo de água,
mecanismo combinado, segregação gravitacional...);
ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO

4. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
OBJETIVOS
e) Gerenciar o reservatório, planejar, desenvolver e
acompanhar os campos;
f) Estudar e propor método de recuperação secundária e/ ou
avançada de petróleo recuperação com injeção de água,
injeção de gás, recuperação térmica com vapor, combustão
“in situ”, com ação de polímeros);
g) Estudar o comportamento do fluido no interior da rocha
reservatório (como se comporta a pressão do reservatório
durante a produção do fluido nele contido).
ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO

5. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
Desenho esquemático de um
reservatório e o acúmulo do petróleo.

6. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
Segundo THOMAS (2001), a caracterização de um
reservatório envolve a definição:
• Rocha Geradora - rocha que gera o petróleo a partir de
matéria orgânica;
• Rocha Reservatório - rocha permoporosa que acumula o
petróleo. Ela é uma rocha porosa e suficientemente
permeável para que o petróleo possa ter chegado a ela;
• Rocha Selante - rocha que mantém o petróleo em
profundidade, dada suas características de porosidade e
permeabilidade, e permite a preservação do óleo;
ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO

7. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
• Soterramento - processo de aprofundamento da rocha
rica em matéria orgânica (> 2%), que vai converter o
querogênio em óleo, condensado ou gás termoquímico,
pelo aumento da temperatura e da pressão;
• Migração - processo que mobiliza o petróleo de sua zona
de geração até a rocha reservatório;
• Armadilha Estrutural ou "trapa" - arranjo estrutural-
geométrico (dobras, falhas ou fraturas) de rochas que
permite a acumulação de petróleo;
• Tempo ou timing - sucessão cronológica dos eventos de
geração, migração e acumulação do petróleo;
ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO

8. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
POROSIDADE
A porosidade φ é a medida do armazenamento nos espaços
vazios numa rocha, a qual pode estar interconectada ou
não.
Equação 1 Φ = Vp/Vt
O volume total da rocha é dado pela soma do volume
poroso Vp e do volume da parte sólida Vs.
Equação 2 Vt = Vp + Vs
PROPRIEDADES DO RESERVATÓRIO

9. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
PERMEABILIDADE
A medida da capacidade de uma rocha permitir o fluxo de
fluidos.
TIPOS
• Permeabilidade absoluta que consiste apenas em um
fluido saturando a rocha;
• Permeabilidade efetiva que é a comparação entre a
facilidade de movimento dos fluidos existentes na rocha
em relação ao fluido considerado;
• Permeabilidade relativa que se dá ao normalizar os dados
de permeabilidade, ou seja, dividir todos os valores de
permeabilidade efetiva por um mesmo valor de
permeabilidade escolhido como base.
PROPRIEDADES DO RESERVATÓRIO

10. INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DO RESERVATÓRIO
- A permeabilidade k é uma constante de
proporcionalidade característica do meio poroso.
- fluxo linear - fluido que tem viscosidade μ e o meio
poroso tem um comprimento L e a seção reta A.
- A vazão q através do meio poroso é diretamente
proporcional à área aberta ao fluxo, ao diferencial de
pressão (P1-P2) e inversamente proporcional ao
comprimento e à viscosidade.
Fluxo Linear

11. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
Um meio poroso como um meio sólido que contém poros.
Poros são espaços "vazios", que podem ser distribuídos de
diversas maneiras no meio.
Um meio ou material poroso é um material contendo poros
(vazios ou espaços ditos ocos). A porção esquelética do
material é frequentemente chamada "matriz" ou "estrutura".
Os poros são tipicamente preenchidos com um fluido. O
material esquelético é normalmente um sólido, mas
estruturas como espumas são frequentemente analisadas
usando-se conceitos de meios porosos.
MEIOS POROSOS

12. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
A lei de Darcy que calcula a vazão Q em um meio poroso é
dada pela relação entre a permeabilidade do meio, a queda
de pressão (pb - pa), a viscosidade do fluido μ, ao longo de
uma distância L e área de seção transversal A.
MEIOS POROSOS
LEI DE DARCY – LEI DO REGIME DE ESCOAMENTO

13. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
O modelo de fluido ideal supõe viscosidade nula. Os
escoamentos onde se desprezam os efeitos da viscosidade
são denominados não-viscosos.
Os regimes de escoamentos viscosos são classificados em
laminar ou turbulento, tendo por base a sua estrutura.
REGIME LAMINAR - a estrutura do escoamento é
caracterizada pelo movimento suave em camadas.
MEIOS POROSOS
REGIME DE ESCOAMENTO

14. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
REGIME TURBULENTO - a estrutura do escoamento no
regime turbulento é caracterizada por movimentos
aleatórios, tridimensionais e transientes, de partículas
fluidas, adicionais ao movimento principal.
MEIOS POROSOS
REGIME DE ESCOAMENTO

15. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
Quando a pressão de um reservatório é suficientemente
elevada para permitir que os fluidos nele contidos alcancem
a superfície, sem o auxílio de nenhum método de elevação
artificial, diz-se que a produção ocorre por elevação natural
ou surgência.
Certa quantidade de energia é exigida para vencer a
resistência do fluxo através da rocha, que se manifesta
numa queda de pressão na direção do fluxo, para o poço.
Pr − Pwf
MEIOS POROSOS
ÍNDICE DE PRODUTIVIDADE

16. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
Onde
q = vazão; / Pe = Pressão estática (ou média) do
reservatório; / PW = Pressão de fluxo do poço.
O IP nos dá a informação de quanto de vazão se pode
conseguir do reservatório, para cada (kgf/cm2) que
consigamos reduzir na contrapressão à formação.
MEIOS POROSOS
ÍNDICE DE PRODUTIVIDADE

17. ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS
q = vazão; / Pe = Pressão estática (ou
média) do reservatório; / PW = Pressão de
fluxo do poço.
MEIOS POROSOS
ÍNDICE DE PRODUTIVIDADE
Curva Disponível da Unidade
Produtiva ou Inflow Performance
Relationship (IPR), representada
por uma reta, que é a relação entre
a pressão de fluxo no fundo do
poço e a vazão de líquido.
FIM