Monitoramento microbiológico e físico-químico de tanques de armazenamento de óleo e água

A injeção da água do mar nos campos marítimos (offshore), processo este conhecido como recuperação secundária de petróleo, gera muitos resíduos e efluentes. Dentre estes, pode-se destacar a água produzida, que consiste de água de formação, água naturalmente presente na formação geológica do reservatório de petróleo, e água de injeção, aquela normalmente injetada no reservatório para aumento de produção. Sete tanques de armazenamento de água/óleo de um terminal foram monitorados quanto à presença de micro-organismos e teores de sulfato, sulfeto, pH e condutividade. Particularmente, as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que agem às expensas da atividade de outras espécies, reduzindo sulfato à sulfeto, constituindo-se num problema-chave. Os tanques de óleo codificados como Verde, Ciano, Roxo, Cinza, Vermelho, Amarelo e Azul, apresentaram comportamentos distintos quanto aos parâmetros microbiológicos e físico-químicos. Após este monitoramento, de acordo com valores referência adotados, e levando-se em conta como principais parâmetros classificatórios concentrações de BRS, bactérias anaeróbias totais e sulfeto, os dois tanques considerados mais limpos do monitoramento foram os tanques roxo e ciano. Analogamente, por apresentarem os piores desempenhos frente aos três principais parâmetros, os tanques amarelo e cinza foram considerados os mais sujos de todo o monitoramento. Após esta segregação, esses três principais parâmetros, mais a concentração de sulfato, foram inter-relacionados a fim de se corroborar esta classificação. Foi possível observar que o sulfeto instantâneo não foi o parâmetro mais adequado para se avaliar o potencial metabólico de uma amostra. Por este motivo, foram verificados os perfis metabólicos das BRS presentes nas amostras, confirmando a segregação dos tanques, baseada em parâmetros em batelada

Biodegradação dos óleos e sua relação com as fácies sedimentares da região do Anhembi

Este trabalho consistiu em aprimorar o entendimento da rota de migração do óleo no reservatório e verificar a possibilidade de variação da intensidade da biodegradação com as heterogeneidades existentes. Foram utilizadas como base para a dissertação sete amostras coletadas na bacia sedimentar do Paraná, no arenito asfáltico do Anhembi, afloramento da Fazenda Betumita. A Fazenda Betumita é considerada a ocorrência mais expressiva de óleo na região do alto estrutural do Anhembi, apresentando a maior acumulação de arenito asfáltico na borda leste da Bacia do Paraná. A ocorrência dos arenitos asfálticos na área de estudo é predominantemente por arenitos da Formação Pirambóia. Estes arenitos foram preenchidos por hidrocarbonetos relacionados ao sistema Irati-Pirambóia e são caracterizados como imaturo, devido ausência de n-alcanos e abundância de esteranos e terpanos. As amostras coletadas foram analisadas através da cromatografia líquida e gasosa e correlacionadas com a descrição das fácies do afloramento. A biodegradação do óleo apresentou a tendência de aumentar do topo para a base do afloramento, local caracterizado por fácies subaquosas, onde se encontra o contato óleo/água, propício para o crescimento dos microorganismos degradadoras de óleo. Na fácie de interduna, a biodegradação foi menor, pois este ambiente é caracterizado por partículas argilo-minerais e menores permo-porosidade, não propício para o crescimento de microorganismos capazes de degradar o óleo. Foi observada a presença de diasteranos e 25-norhopanos nas amostras coletadas, indicando que o óleo do afloramento está severamente biodegradado. Os esteranos apresentaram maior biodegradação na base do afloramento onde está o contato óleo/água e maior reposição de oxigênio pela infiltração de água meteórica, tornando-se ambiente propício para crescimento das bactérias aeróbicas tendendo a degradar preferencialmente os esteranos. Entretanto os hopanos apresentaram maior biodegradação no topo do afloramento, local com condições propícias para o crescimento das bactérias anaeróbicas, que tenderam a degradar preferencialmente os hopanos. As informações adquiridas nesta pesquisa são de grande relevância para o conhecimento na exploração do petróleo, pois geralmente esses conhecimentos não estão disponíveis nos dados de subsuperfície. Este trabalho servirá de parâmetro para o planejamento da produção e recuperação secundária e terciária de reservatórios com fácies sedimentares semelhantes da área estudada.

Produção biogênica de sulfetos em amostras de água e óleo

Durante a exploração de petróleo offshore (fora da costa), a injeção de água do mar no processo de recuperação secundária de petróleo, ocasiona a produção de sulfeto de hidrogênio (H2S) pela presença das bactérias redutoras de sulfato (BRS), que reduzem o sulfato presente na água em sulfeto. A produção intensiva de H2S tem sido um dos maiores problemas das indústrias petrolíferas, pois constitui-se uma das principais causas de corrosão em linhas de produção (tubulações), equipamentos e tanques metálicos. Os principais micro-organismos presentes em amostras salinas provenientes de tanques de armazenamento de água e óleo da indústria do petróleo são as bactérias anaeróbias heterotróficas totais (BANHT) e as bactérias redutoras de sulfato (BRS). Atualmente, a quantificação desses grupos microbianos é realizada através da técnica do Número Mais Provável (NMP) que estima o resultado em aproximadamente 28 dias. Neste trabalho foi utilizada a metodologia de produção semi-contínua de sulfetos biogênicos por 15 dias, numa tentativa de correlacionar com os resultados de quantificação de BANHT e BRS através da técnica convencional do NMP. Nesse caso, avaliou-se as condições mais adequadas para a produção biogênica de sulfetos em tanques, alterando-se parâmetros tais como salinidade, temperatura e composição do meio de cultura. Verificou-se que os aumentos da salinidade e da temperatura do meio implicaram na diminuição da atividade biogênica semi-contínua de geração de sulfetos. E conforme dilui-se o meio de cultura, o crescimento de bactérias foi reduzido, assim como a geração de sulfetos. A quantificação de BRS e BANHT foi avaliada pela técnica do NMP de acordo com o método do FDA em 2011 e de Harrigan em 1998. Este último subestima a população microbiana, desconsiderando os limites e erros provenientes da técnica

Monitoramento microbiológico e físico-químico de tanques de armazenamento de óleo e água

A injeção da água do mar nos campos marítimos (offshore), processo este conhecido como recuperação secundária de petróleo, gera muitos resíduos e efluentes. Dentre estes, pode-se destacar a água produzida, que consiste de água de formação, água naturalmente presente na formação geológica do reservatório de petróleo, e água de injeção, aquela normalmente injetada no reservatório para aumento de produção. Sete tanques de armazenamento de água/óleo de um terminal foram monitorados quanto à presença de micro-organismos e teores de sulfato, sulfeto, pH e condutividade. Particularmente, as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que agem às expensas da atividade de outras espécies, reduzindo sulfato à sulfeto, constituindo-se num problema-chave. Os tanques de óleo codificados como Verde, Ciano, Roxo, Cinza, Vermelho, Amarelo e Azul, apresentaram comportamentos distintos quanto aos parâmetros microbiológicos e físico-químicos. Após este monitoramento, de acordo com valores referência adotados, e levando-se em conta como principais parâmetros classificatórios concentrações de BRS, bactérias anaeróbias totais e sulfeto, os dois tanques considerados mais limpos do monitoramento foram os tanques roxo e ciano. Analogamente, por apresentarem os piores desempenhos frente aos três principais parâmetros, os tanques amarelo e cinza foram considerados os mais sujos de todo o monitoramento. Após esta segregação, esses três principais parâmetros, mais a concentração de sulfato, foram inter-relacionados a fim de se corroborar esta classificação. Foi possível observar que o sulfeto instantâneo não foi o parâmetro mais adequado para se avaliar o potencial metabólico de uma amostra. Por este motivo, foram verificados os perfis metabólicos das BRS presentes nas amostras, confirmando a segregação dos tanques, baseada em parâmetros em batelada

Análise matemática de soluções descontínuas de leis de conservação hiperbólicas e resoluções numéricas para a captura de ondas de choque em escoamentos multifásicos em meios porosos

O processo de recuperação secundária de petróleo é comumente realizado com a injeção de água ou gás no reservatório a fim de manter a pressão necessária para sua extração. Para que o investimento seja viável, os gastos com a extração precisam ser menores do que o retorno financeiro obtido com a produção de petróleo. Objetivando-se estudar possíveis cenários para o processo de exploração, costuma-se utilizar simulações dos processos de extração. As equações que modelam esse processo de recuperação são de caráter hiperbólico e não lineares, as quais podem ser interpretadas como Leis de Conservação, cujas soluções são complexas por suas naturezas descontínuas. Essas descontinuidades ou saltos são conhecidas como ondas de choque. Neste trabalho foi abordada uma análise matemática para os fenômenos oriundos de leis de conservação, para em seguida utilizá-la no entendimento do referido problema. Foram estudadas soluções fracas que, fisicamente, podem ser interpretadas como ondas de choque ou rarefação, então, para que fossem distinguidas as fisicamente admissíveis, foi considerado o princípio de entropia, nas suas diversas formas. As simulações foram realizadas nos âmbitos dos escoamentos bifásicos e trifásicos, em que os fluidos são imiscíveis e os efeitos gravitacionais e difusivos, devido à pressão capilar, foram desprezados. Inicialmente, foi feito um estudo comparativo de resoluções numéricas na captura de ondas de choque em escoamento bifásico água-óleo. Neste estudo destacam-se o método Composto LWLF-k, o esquema NonStandard e a introdução da nova função de renormalização para o esquema NonStandard, onde obteve resultados satisfatórios, principalmente em regiões onde a viscosidade do óleo é muito maior do que a viscosidade da água. No escoamento bidimensional, um novo método é proposto, partindo de uma generalização do esquema NonStandard unidimensional. Por fim, é feita uma adaptação dos métodos LWLF-4 e NonStandard para a simulação em escoamentos trifásicos em domínios unidimensional. O esquema NonStandard foi considerado mais eficiente nos problemas abordados, uma vez que sua versão bidimensional mostrou-se satisfatória na captura de ondas de choque em escoamentos bifásicos em meios porosos.

Produção biogênica de sulfetos por micro-organismos redutores de sulfato em amostras salinas da indústria do petróleo

A produção de H2S (sulfeto de hidrogênio) é um dos principais problemas na indústria do petróleo, sendo esta uma das causas da corrosão de tanques de estocagem e tubulações. Essa produção é possibilitada devido à injeção de água do mar durante o processo de recuperação secundária do petróleo, onde alguns micro-organismos presentes nessa água, tais como as bactérias anaeróbias heterotróficas totais (BANHT) e as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que promovem a redução do sulfato a sulfeto. Atualmente, o método de quantificação destes micro-organismos é a técnica do Número Mais Provável (NMP) que estima o resultado em aproximadamente 28 dias. No presente trabalho foi utilizada a metodologia da produção semi-contínua de sulfeto biogênico pelo período de 15 dias, com o intuito de correlacionar com os resultados das quantificações de BANHT e BRS através da técnica convencional do NMP. Foram analisadas amostras de diferentes procedências da indústria do petróleo, apresentando variação na salinidade de 0 a 16 g.L-1. O objetivo deste procedimento foi avaliar as velocidades específicas e instantâneas de produção de H2S, sugerindo, desta forma, quais amostras apresentam maior potencial para a produção biogênica de sulfeto e em quais condições essa produção se dá. Observou-se que em todas as amostras a geração do H2S se dá de forma crescente até a estabilização desta produção, sendo esta obtida quase sempre em seis dias (144h) do crescimento microbiano. A produção do sulfeto biogênico se deu de forma mais intensa nas amostras do fundo de tanque de estocagem de óleo e da água de formação. A quantificação das BANHT e das BRS foram avaliadas pelo método do NMP de acordo com a tabela de Harrigan, a qual subestima a população microbiana, desconsiderando erros provenientes da técnica

Adição de vermiculita expandida mícron em pastas de baixa densidade para cimentação de poços de petróleo

The northeastern region of Brazil has a large number of wells producing oil using a method of secondary recovery steam injection, since the oil produced in this region is essentially viscous. This recovery method puts the cement / coating on thermal cycling, due to the difference in coefficient of thermal expansion between cement and metal coating causes the appearance of cracks at this interface, allowing the passage of the annular fluid, which is associated with serious risk socioeconomic and environmental. In view of these cracks, a correction operation is required, resulting in more costs and temporary halt of production of the well. Alternatively, the oil industry has developed technology for adding new materials in cement pastes, oil well, providing high ductility and low density in order to withstand the thermo-mechanical loads generated by the injection of water vapor. In this context, vermiculite, a clay mineral found in abundance in Brazil has been applied in its expanded form in the construction industry for the manufacture of lightweight concrete with excellent insulation and noise due to its high melting point and the presence of air in their layers lamellar. Therefore, the vermiculite is used for the purpose of providing low-density cement paste and withstand high temperatures caused by steam injection. Thus, the present study compared the default folder containing cement and water with the folders with 6%, 8% and 10% vermiculite micron conducting tests of free water, rheology and compressive strength where it obtained the concentration of 8 % with the best results. Subsequently, the selected concentration, was compared with the results recommended by the API standard tests of filtered and stability. And finally, analyzed the results from tests of specific gravity and time of thickening. Before the study we were able to make a folder with a low density that can be used in cementing oil well in order to withstand the thermo-mechanical loads generated by steam injection

Compósitos Portland-biopolímeros para cimentação de poços de petróleo

The oil production in mature areas can be improved by advanced recovery techniques. In special, steam injection reduces the viscosity of heavy oils, thus improving its flow to surrounding wells. On the other hand, the usually high temperatures and pressures involved in the process may lead to cement cracking, negatively affecting both the mechanical stability and zonal isolation provided by the cement sheath of the well. The addition of plastic materials to the cement is an alternative to prevent this scenario. Composite slurries consisting of Portland cement and a natural biopolymer were studied. Samples containing different contents of biopolymer dispersed in a Portland cement matrix were prepared and evaluated by mechanical and rheological tests in order to assess their behavior according to API (American Petroleum Institute) guidelines. FEM was also applied to map the stress distribution encountered by the cement at bottom bole. The slurries were prepared according to a factorial experiment plan by varying three parameters, i.e., cement age, contents of biopolymer and water-to-cement ratio. The results revealed that the addition of the biopolymer reduced the volume of free water and the setting time of the slurry. In addition, tensile strength, compressive strength and toughness improved by 30% comparing hardened composites to plain Portland slurries. FEM results suggested that the stresses developed at bottomhole may be 10 to 100 times higher than the strength of the cement as evaluated in the lab by unconfined mechanical testing. An alternative approach is proposed to adapt the testing methodology used to evaluate the mechanical behavior of oilwell cement slurries by simulating the confined conditions encountered at bottornhole

Simulador de dano à formação, aplicado ao Projeto e à execução da perfuração de poços de petróleo

With the high oil price variability, the petroleum and the reservoir engineers are usually face to face on how they can evaluate the well performance and productivity. They can improve high productivity from the well construction to the secondary recoveries, but they have never tried a measurement in the drilling operations about the lower productivity index. As a rule, frequently the drilling operations hear from the reservoir engineering and geology that, if there is a formation damage, probably some drilling operations practices were not done properly or the good practice in petroleum engineering or mud engineering were not observed. The study in this working search is an attempt of how to measure a formation damage just from the project drilling to the drilling operations, with datum from the fields in Brazilian northeast and putting into practice a Simulator developed from the modeling on the theory offered by different experts and sources in formation damage

Estudos hidroquímicos da água produzida de um determinado campo de petróleo da bacia potiguar

Waste generated during the exploration and production of oil, water stands out due to various factors including the volume generated, the salt content, the presence of oil and chemicals and the water associated with oil is called produced water. The chemical composition of water is complex and depends strongly on the field generator, because it was in contact with the geological formation for thousands of years. This work aims to characterize the hydrochemical water produced in different areas of a field located in the Potiguar Basin. We collected 27 samples from 06 zones (400, 600, 400/600, 400/450/500, 350/400, A) the producing field called S and measured 50 required parameter divided between physical and chemical parameters, cations and anions. In hydrochemical characterization was used as tools of reasons ionic calculations, diagrams and they hydrochemical classification diagram Piper and Stiff diagram and also the statistic that helped in the identification of signature patterns for each production area including the area that supplies water injected this field for secondary oil recovery. The ionic balance error was calculated to assess the quality of the results of the analysis that was considered good, because 89% of the samples were below 5% error. Hydrochemical diagrams classified the waters as sodium chloride, with the exception of samples from Area A, from the injection well, which were classified as sodium bicarbonate. Through descriptive analysis and discriminant analysis was possible to obtain a function that differs chemically production areas, this function had a good hit rate of classification was 85%

Efeito de adições poliméricas na aderência de pastas de cimento a tubos metálicos após ciclagem térmica

Thermal recovery methods, especially steam injection, have been used to produce heavy oils. However, these methods imply that the metallic casing-cement sheath interface is submitted to thermal cycling. As a consequence, cracking may develop due to the thermal expansion mismatch of such materials, which allows the flow of oil and gas through the cement sheath, with environmental and economical consequences. It is therefore important to anticipate interfacial discontinuities that may arise upon Thermal recovery. The present study reports a simple alternative method to measure the shear strength of casing-sheath interfaces using pushthrough geometry, applied to polymer-containing hardened cement slurries. Polyurethane and recycled tire rubber were added to Portland-bases slurries to improve the fracture energy of intrinsically brittle cement. Samples consisting of metallic casing sections surrounded by hardened polymer-cement composites were prepared and mechanically tested. The effect of thermal cycles was investigated to simulate temperature conditions encountered in steam injection recovery. The results showed that the addition of polyurethane significantly improved the shear strength of the casing-sheath interface. The strength values obtained adding 10% BWOC of polyurethane to a Portland-base slurry more than doubled with respect to that of polyurethane-free slurries. Therefore, the use of polyurethane significantly contributes to reduce the damage caused by thermal cycling to cement sheath, improving the safety conditions of oil wells and the recovery of heavy oils

Estudo de simulação de reservatórios para o desenvolvimento de um campo do nordeste brasileiro

In the last 16 years emerged in Brazil a segment of independent producers with focus on onshore basins and shallow waters. Among the challenges of these companies is the development of fields with projects with a low net present value (NPV). The objective of this work was to study the technical-economical best option to develop an oil field in the Brazilian Northeast using reservoir simulation. Real geology, reservoir and production data was used to build the geological and simulation model. Due to not having PVT analysis, distillation method test data known as the true boiling points (TBP) were used to create a fluids model generating the PVT data. After execution of the history match, four development scenarios were simulated: the extrapolation of production without new investments, the conversion of a producing well for immiscible gas injection, the drilling of a vertical well and the drilling of a horizontal well. As a result, from the financial point of view, the gas injection is the alternative with lower added value, but it may be viable if there are environmental or regulatory restrictions to flaring or venting the produced gas into the atmosphere from this field or neighboring accumulations. The recovery factor achieved with the drilling of vertical and horizontal wells is similar, but the horizontal well is a project of production acceleration; therefore, the present incremental cumulative production with a minimum rate of company's attractiveness is higher. Depending on the crude oil Brent price and the drilling cost, this option can be technically and financially viable.

Adição de vermiculita expandida mícron em pastas de baixa densidade para cimentação de poços de petróleo

The northeastern region of Brazil has a large number of wells producing oil using a method of secondary recovery steam injection, since the oil produced in this region is essentially viscous. This recovery method puts the cement / coating on thermal cycling, due to the difference in coefficient of thermal expansion between cement and metal coating causes the appearance of cracks at this interface, allowing the passage of the annular fluid, which is associated with serious risk socioeconomic and environmental. In view of these cracks, a correction operation is required, resulting in more costs and temporary halt of production of the well. Alternatively, the oil industry has developed technology for adding new materials in cement pastes, oil well, providing high ductility and low density in order to withstand the thermo-mechanical loads generated by the injection of water vapor. In this context, vermiculite, a clay mineral found in abundance in Brazil has been applied in its expanded form in the construction industry for the manufacture of lightweight concrete with excellent insulation and noise due to its high melting point and the presence of air in their layers lamellar. Therefore, the vermiculite is used for the purpose of providing low-density cement paste and withstand high temperatures caused by steam injection. Thus, the present study compared the default folder containing cement and water with the folders with 6%, 8% and 10% vermiculite micron conducting tests of free water, rheology and compressive strength where it obtained the concentration of 8 % with the best results. Subsequently, the selected concentration, was compared with the results recommended by the API standard tests of filtered and stability. And finally, analyzed the results from tests of specific gravity and time of thickening. Before the study we were able to make a folder with a low density that can be used in cementing oil well in order to withstand the thermo-mechanical loads generated by steam injection

Compósitos Portland-biopolímeros para cimentação de poços de petróleo

The oil production in mature areas can be improved by advanced recovery techniques. In special, steam injection reduces the viscosity of heavy oils, thus improving its flow to surrounding wells. On the other hand, the usually high temperatures and pressures involved in the process may lead to cement cracking, negatively affecting both the mechanical stability and zonal isolation provided by the cement sheath of the well. The addition of plastic materials to the cement is an alternative to prevent this scenario. Composite slurries consisting of Portland cement and a natural biopolymer were studied. Samples containing different contents of biopolymer dispersed in a Portland cement matrix were prepared and evaluated by mechanical and rheological tests in order to assess their behavior according to API (American Petroleum Institute) guidelines. FEM was also applied to map the stress distribution encountered by the cement at bottom bole. The slurries were prepared according to a factorial experiment plan by varying three parameters, i.e., cement age, contents of biopolymer and water-to-cement ratio. The results revealed that the addition of the biopolymer reduced the volume of free water and the setting time of the slurry. In addition, tensile strength, compressive strength and toughness improved by 30% comparing hardened composites to plain Portland slurries. FEM results suggested that the stresses developed at bottomhole may be 10 to 100 times higher than the strength of the cement as evaluated in the lab by unconfined mechanical testing. An alternative approach is proposed to adapt the testing methodology used to evaluate the mechanical behavior of oilwell cement slurries by simulating the confined conditions encountered at bottornhole

Simulador de dano à formação, aplicado ao Projeto e à execução da perfuração de poços de petróleo

With the high oil price variability, the petroleum and the reservoir engineers are usually face to face on how they can evaluate the well performance and productivity. They can improve high productivity from the well construction to the secondary recoveries, but they have never tried a measurement in the drilling operations about the lower productivity index. As a rule, frequently the drilling operations hear from the reservoir engineering and geology that, if there is a formation damage, probably some drilling operations practices were not done properly or the good practice in petroleum engineering or mud engineering were not observed. The study in this working search is an attempt of how to measure a formation damage just from the project drilling to the drilling operations, with datum from the fields in Brazilian northeast and putting into practice a Simulator developed from the modeling on the theory offered by different experts and sources in formation damage