Estudo do processo de drenagem gravitacional do óleo assistido com injeção de vapor e solvente

Como os recursos de hidrocarbonetos convencionais estão se esgotando, a crescente demanda mundial por energia impulsiona a indústria do petróleo para desenvolver mais reservatórios não convencionais. Os recursos mundiais de betume e óleo pesado são estimados em 5,6 trilhões de barris, dos quais 80% estão localizados na Venezuela, Canadá e EUA. Um dos métodos para explorar estes hidrocarbonetos é o processo de drenagem gravitacional assistido com injeção de vapor e solvente (ES-SAGD Expanding Solvent Steam Assisted Gravity Drainage). Neste processo são utilizados dois poços horizontais paralelos e situados verticalmente um acima do outro, um produtor na base do reservatório e um injetor de vapor e solvente no topo do reservatório. Este processo é composto por um método térmico (injeção de vapor) e um método miscível (injeção de solvente) com a finalidade de causar a redução das tensões interfaciais e da viscosidade do óleo ou betume. O objetivo deste estudo é analisar a sensibilidade de alguns parâmetros operacionais, tais como: tipo de solvente injetado, qualidade do vapor, distância vertical entre os poços, porcentagem de solvente injetado e vazão de injeção de vapor sobre o fator de recuperação para 5, 10 e 15 anos. Os estudos foram realizados através de simulações concretizadas no módulo STARS (Steam Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator) do programa da CMG (Computer Modelling Group), versão 2010.10, onde as interações entre os parâmetros operacionais, estudados em um modelo homogêneo com características de reservatórios semelhantes aos encontrados no Nordeste Brasileiro, foram observadas. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que os melhores fatores de recuperação ocorreram para níveis máximos do percentual de solvente injetado e da distância vertical entre os poços. Observou-se também que o processo será rentável dependendo do tipo e do valor do solvente injetado

Efeito da perda de carga e calor no poço injetor no processo de drenagem gravitacional assistido com vapor e solvente

Nowadays, most of the hydrocarbon reserves in the world are in the form of heavy oil, ultra - heavy or bitumen. For the extraction and production of this resource is required to implement new technologies. One of the promising processes for the recovery of this oil is the Expanding Solvent Steam Assisted Gravity Drainage (ES-SAGD) which uses two parallel horizontal wells, where the injection well is situated vertically above the production well. The completion of the process occurs upon injection of a hydrocarbon additive at low concentration in conjunction with steam. The steam adds heat to reduce the viscosity of the oil and solvent aids in reducing the interfacial tension between oil/ solvent. The main force acting in this process is the gravitational and the heat transfer takes place by conduction, convection and latent heat of steam. In this study was used the discretized wellbore model, where the well is discretized in the same way that the reservoir and each section of the well treated as a block of grid, with interblock connection with the reservoir. This study aims to analyze the influence of the pressure drop and heat along the injection well in the ES-SAGD process. The model used for the study is a homogeneous reservoir, semi synthetic with characteristics of the Brazilian Northeast and numerical simulations were performed using the STARS thermal simulator from CMG (Computer Modelling Group). The operational parameters analyzed were: percentage of solvent injected, the flow of steam injection, vertical distance between the wells and steam quality. All of them were significant in oil recovery factor positively influencing this. The results showed that, for all cases analyzed, the model considers the pressure drop has cumulative production of oil below its respective model that disregards such loss. This difference is more pronounced the lower the value of the flow of steam injection

Estudo dos parâmetros operacionais do processo de combustão in situ em reservatório de petróleo pesado

The occurrence of heavy oil reservoirs have increased substantially and, due to the high viscosity characteristic of this type of oil, conventional recovery methods can not be applied. Thermal methods have been studied for the recovery of this type of oil, with a main objective to reduce its viscosity, by increasing the reservoir temperature, favoring the mobility of the oil and allowing an increasing in the productivity rate of the fields. In situ combustion (ISC) is a thermal recovery method in which heat is produced inside the reservoir by the combustion of part of the oil with injected oxygen, contrasting with the injection of fluid that is heated in the surface for subsequent injection, which leads to loss heat during the trajectory to the reservoir. The ISC is a favorable method for recovery of heavy oil, but it is still difficult to be field implemented. This work had as an objective the parametric analysis of ISC process applied to a semi-synthetic reservoir with characteristics of the Brazilian Northeast reservoirs using vertical production and vertical injection wells, as the air flow injection and the wells completions. For the analysis, was used a commercial program for simulation of oil reservoirs using thermal processes, called Steam, Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator (STARS) from Computer Modelling Group (CMG). From the results it was possible to analyze the efficiency of the ISC process in heavy oil reservoirs by increasing the reservoir temperature, providing a large decrease in oil viscosity, increasing its mobility inside the reservoir, as well as the improvement in the quality of this oil and therefore increasing significantly its recovered fraction. Among the analyzed parameters, the flow rate of air injection was the one which had greater influence in ISC, obtaining higher recovery factor the higher is the flow rate of injection, due to the greater amount of oxygen while ensuring the maintenance of the combustion front

Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto

The present study provides a methodology that gives a predictive character the computer simulations based on detailed models of the geometry of a porous medium. We using the software FLUENT to investigate the flow of a viscous Newtonian fluid through a random fractal medium which simplifies a two-dimensional disordered porous medium representing a petroleum reservoir. This fractal model is formed by obstacles of various sizes, whose size distribution function follows a power law where exponent is defined as the fractal dimension of fractionation Dff of the model characterizing the process of fragmentation these obstacles. They are randomly disposed in a rectangular channel. The modeling process incorporates modern concepts, scaling laws, to analyze the influence of heterogeneity found in the fields of the porosity and of the permeability in such a way as to characterize the medium in terms of their fractal properties. This procedure allows numerically analyze the measurements of permeability k and the drag coefficient Cd proposed relationships, like power law, for these properties on various modeling schemes. The purpose of this research is to study the variability provided by these heterogeneities where the velocity field and other details of viscous fluid dynamics are obtained by solving numerically the continuity and Navier-Stokes equations at pore level and observe how the fractal dimension of fractionation of the model can affect their hydrodynamic properties. This study were considered two classes of models, models with constant porosity, MPC, and models with varying porosity, MPV. The results have allowed us to find numerical relationship between the permeability, drag coefficient and the fractal dimension of fractionation of the medium. Based on these numerical results we have proposed scaling relations and algebraic expressions involving the relevant parameters of the phenomenon. In this study analytical equations were determined for Dff depending on the geometrical parameters of the models. We also found a relation between the permeability and the drag coefficient which is inversely proportional to one another. As for the difference in behavior it is most striking in the classes of models MPV. That is, the fact that the porosity vary in these models is an additional factor that plays a significant role in flow analysis. Finally, the results proved satisfactory and consistent, which demonstrates the effectiveness of the referred methodology for all applications analyzed in this study.

Análise de viabilidade de injeção de fluidos alternativos ao vapor em reservatórios de óleo pesado

Many of hydrocarbon reserves existing in the world are formed by heavy oils (°API between 10 and 20). Moreover, several heavy oil fields are mature and, thus, offer great challenges for oil industry. Among the thermal methods used to recover these resources, steamflooding has been the main economically viable alternative. Latent heat carried by steam heats the reservoir, reducing oil viscosity and facilitating the production. This method has many variations and has been studied both theoretically and experimentally (in pilot projects and in full field applications). In order to increase oil recovery and reduce steam injection costs, the injection of alternative fluid has been used on three main ways: alternately, co-injected with steam and after steam injection interruption. The main objective of these injection systems is to reduce the amount of heat supplied to the reservoir, using cheaper fluids and maintaining the same oil production levels. This works discusses the use of carbon dioxide, nitrogen, methane and water as an alternative fluid to the steam. The analyzed parameters were oil recoveries and net cumulative oil productions. The reservoir simulation model corresponds to an oil reservoir of 100 m x 100 m x 28 m size, on a Cartesian coordinates system (x, y and z directions). It is a semi synthetic model with some reservoir data similar to those found in Brazilian Potiguar Basin. All studied cases were done using the simulator STARS from CMG (Computer Modelling Group, version 2009.10). It was found that waterflood after steam injection interruption achieved the highest net cumulative oil compared to other fluids injection. Moreover, it was observed that steam and alternative fluids, co-injected and alternately, did not present increase on profitability project compared with steamflooding

Metodologia para avaliação de cinemática de partículas gasosas em fluidos de viscosidade variável com o tempo e sua aplicação na construção de poços de petróleo

Many challenges have been presented in petroleum industry. One of them is the preventing of fluids influx during drilling and cementing. Gas migration can occur as result of pressure imbalance inside the well when well pressure becomes lower than gas zone pressure and in cementing operation this occurs during cement slurry transition period (solid to fluid). In this work it was developed a methodology to evaluate gas migration during drilling and cementing operations. It was considered gel strength concept and through experimental tests determined gas migration initial time. A mechanistic model was developed to obtain equation that evaluates bubble displacement through the fluid while it gels. Being a time-dependant behavior, dynamic rheological measurements were made to evaluate viscosity along the time. For drilling fluids analyzed it was verified that it is desirable fast and non-progressive gelation in order to reduce gas migration without affect operational window (difference between pore and fracture pressure). For cement slurries analyzed, the most appropriate is that remains fluid for more time below critical gel strength, maintaining hydrostatic pressure above gas zone pressure, and after that gels quickly, reducing gas migration. The model developed simulates previously operational conditions and allow changes in operational and fluids design to obtain a safer condition for well construction

Estudo do acoplamento do poço injetor nas simulações de injeção cíclica de vapor

Steam injection is a method usually applied to very viscous oils and consists of injecting heat to reduce the viscosity and, therefore, increase the oil mobility, improving the oil production. For designing a steam injection project it is necessary to have a reservoir simulation in order to define the various parameters necessary for an efficient heat reservoir management, and with this, improve the recovery factor of the reservoir. The purpose of this work is to show the influence of the coupled wellbore/reservoir on the thermal simulation of reservoirs under cyclic steam stimulation. In this study, the methodology used in the solution of the problem involved the development of a wellbore model for the integration of steam flow model in injection wellbores, VapMec, and a blackoil reservoir model for the injection of cyclic steam in oil reservoirs. Thus, case studies were developed for shallow and deep reservoirs, whereas the usual configurations of injector well existing in the oil industry, i.e., conventional tubing without packer, conventional tubing with packer and insulated tubing with packer. A comparative study of the injection and production parameters was performed, always considering the same operational conditions, for the two simulation models, non-coupled and a coupled model. It was observed that the results are very similar for the specified well injection rate, whereas significant differences for the specified well pressure. Finally, on the basis of computational experiments, it was concluded that the influence of the coupled wellbore/reservoir in thermal simulations using cyclic steam injection as an enhanced oil recovery method is greater for the specified well pressure, while for the specified well injection rate, the steam flow model for the injector well and the reservoir may be simulated in a non- coupled way

Avaliação do petróleo por termogravimetria para simulação de curva PEV, fator de caracterização e resíduo de carbono

Petroleum evaluation is analyze it using different methodologies, following international standards to know their chemical and physicochemical properties, contaminant levels, composition and especially their ability to generate derivatives. Many of these analyzes consuming a lot of time, large amount of samples , supplies and need an organized transportation logistics, schedule and professionals involved. Looking for alternatives that optimize the evaluation and enable the use of new technologies, seven samples of different centrifuged Brazilian oils previously characterized by Petrobras were analyzed by thermogravimetry in 25-900° C range using heating rates of 05, 10 and 20ºC per minute. With experimental data obtained, characterizations correlations were performed and provided: generation of true boiling point curves (TBP) simulated; comparing fractions generated with appropriate cut standard in temperature ranges; an approach to obtain Watson characterization factor; and compare micro carbon residue formed. The results showed a good chance of reproducing simulated TBP curve from thermogravimetry taking into account the composition, density and other oil properties. Proposed correlations for experimental characterization factor and carbon residue followed Petrobras characterizations, showing that thermogravimetry can be used as a tool on oil evaluation, because your quick analysis, accuracy, and requires a minimum number of samples and consumables

Análise de impacto de recursos multimídias, simulação virtual e em laboratório na aprendizagem de estudantes de enfermagem

Introdução: Serious games podem viabilizar ambiente simulado virtual transformando a experiência de jogo em aprendizagem significativa (Marsh, 2011). Os recursos multimídias são também interessantes para uso no ensino, enriquecendo, por meio da tecnologia, conteúdo cientificamente estruturado (Fonseca et al., 2013). Outra estratégia bastante utilizada na área da saúde, na qual também temos interesse, é a simulação, que oferece vantagens como segurança do paciente, ética na assistência e oportunidades de aprendizagem clínica (Martins et al., 2012). Objectivos: Avaliar a aprendizagem cognitiva de estudantes de enfermagem sobre avaliação clínica neonatal em um curso semipresencial utilizando simulação virtual e em laboratório; comparar a aprendizagem cognitiva dos estudantes assumindo como intervenção do grupo experimental a simulação em laboratório; e avaliar o curso na perspectiva dos estudantes. Metodologia: Foi conduzido estudo quase-experimental junto a 14 estudantes portugueses incluindo pré-teste, teste intermediário e pós-teste. As tecnologias incluídas no curso oferecido foram serious game e-Baby (jogo educacional com formato de simulação virtual), software instrucional de semiologia e semiotécnica (recursos multimídia e conteúdo embasado cientificamente) e simulação em laboratório, todos no tema avaliação clínica do bebê prematuro. Para a avaliação do curso e caracterização dos estudantes foram utilizados instrumentos de coleta de dados desenvolvidos especificamente para este estudo, e análise descritiva. A análise estatística foi não paramétrica: Mann-Whitney e Wilcoxon. Resultados: O uso de tecnologias digitais e de simulação em laboratório, evidenciou diferença estatisticamente significativa (p=0,001) na aprendizagem dos participantes. O curso foi avaliado como muito satisfatório pelos estudantes, que afirmaram, unanimemente, ter sido esta a primeira vez em que participaram de um curso envolvendo tecnologias educacionais digitais, apesar de já terem participado de outras simulações em laboratório. A simulação em laboratório isoladamente não representou diferença significativa no aprendizado (p=0,845), quando comparado grupo experimental em relação ao controle. Os resultados de avaliação do curso foram majoritariamente positivos variando essencialmente entre "muito bom" e "excelente" em todos os critérios. Sobre avaliação negativa, caracterizada pela opção "insuficiente", verificou-se no quesito: "Tempo reservado às práticas de simulação em laboratório" (n=3/21,5%). Tanto para a simulação em laboratório como a virtual, alguns estudantes sugeriram que fossem inseridos mais casos para estudo, de forma a oferecer mais material de natureza semelhante, reforçando a satisfação em utilizá-los como apoio para o curso oferecido. Conclusões: A aprendizagem cognitiva dos participantes aumentou significativamente ao se comparar os escores no fim do curso em relação ao início. A simulação em laboratório, analisada isoladamente, não representou mudança significativa nas pontuações quando se comparou grupo controle e experimental, o que destaca a importância da associação de ferramentas e estratégias no ensino superior em enfermagem. Considera-se que o uso de tecnologia seja parte do sucesso do mesmo, podendo ser uma importante ferramenta de inovação didática e motivação da aprendizagem na área da saúde. A avaliação dos estudantes sobre o curso reforça o interesse em ferramentas diferenciadas para apoio dos estudos.

Análise de impacto de recursos multimídias, simulação virtual e em laboratório na aprendizagem de estudantes de enfermagem

Introdução: Serious games podem viabilizar ambiente simulado virtual transformando a experiência de jogo em aprendizagem significativa (Marsh, 2011). Os recursos multimídias são também interessantes para uso no ensino, enriquecendo, por meio da tecnologia, conteúdo cientificamente estruturado (Fonseca et al., 2013). Outra estratégia bastante utilizada na área da saúde, na qual também temos interesse, é a simulação, que oferece vantagens como segurança do paciente, ética na assistência e oportunidades de aprendizagem clínica (Martins et al., 2012). Objectivos: Avaliar a aprendizagem cognitiva de estudantes de enfermagem sobre avaliação clínica neonatal em um curso semipresencial utilizando simulação virtual e em laboratório; comparar a aprendizagem cognitiva dos estudantes assumindo como intervenção do grupo experimental a simulação em laboratório; e avaliar o curso na perspectiva dos estudantes. Metodologia: Foi conduzido estudo quase-experimental junto a 14 estudantes portugueses incluindo pré-teste, teste intermediário e pós-teste. As tecnologias incluídas no curso oferecido foram serious game e-Baby (jogo educacional com formato de simulação virtual), software instrucional de semiologia e semiotécnica (recursos multimídia e conteúdo embasado cientificamente) e simulação em laboratório, todos no tema avaliação clínica do bebê prematuro. Para a avaliação do curso e caracterização dos estudantes foram utilizados instrumentos de coleta de dados desenvolvidos especificamente para este estudo, e análise descritiva. A análise estatística foi não paramétrica: Mann-Whitney e Wilcoxon. Resultados: O uso de tecnologias digitais e de simulação em laboratório, evidenciou diferença estatisticamente significativa (p=0,001) na aprendizagem dos participantes. O curso foi avaliado como muito satisfatório pelos estudantes, que afirmaram, unanimemente, ter sido esta a primeira vez em que participaram de um curso envolvendo tecnologias educacionais digitais, apesar de já terem participado de outras simulações em laboratório. A simulação em laboratório isoladamente não representou diferença significativa no aprendizado (p=0,845), quando comparado grupo experimental em relação ao controle. Os resultados de avaliação do curso foram majoritariamente positivos variando essencialmente entre "muito bom" e "excelente" em todos os critérios. Sobre avaliação negativa, caracterizada pela opção "insuficiente", verificou-se no quesito: "Tempo reservado às práticas de simulação em laboratório" (n=3/21,5%). Tanto para a simulação em laboratório como a virtual, alguns estudantes sugeriram que fossem inseridos mais casos para estudo, de forma a oferecer mais material de natureza semelhante, reforçando a satisfação em utilizá-los como apoio para o curso oferecido. Conclusões: A aprendizagem cognitiva dos participantes aumentou significativamente ao se comparar os escores no fim do curso em relação ao início. A simulação em laboratório, analisada isoladamente, não representou mudança significativa nas pontuações quando se comparou grupo controle e experimental, o que destaca a importância da associação de ferramentas e estratégias no ensino superior em enfermagem. Considera-se que o uso de tecnologia seja parte do sucesso do mesmo, podendo ser uma importante ferramenta de inovação didática e motivação da aprendizagem na área da saúde. A avaliação dos estudantes sobre o curso reforça o interesse em ferramentas diferenciadas para apoio dos estudos.

Simulação estocástica da transmissividade em formações graníticas alteradas e fracturadas

Considerando como caso de estudo o do maciço envolvente e subjacente à antiga mina de urânio de Quinta do Bispo (Concelho de Mangualde), composto essencialmente por granitos hercínicos e metasedimentos do Complexo Xisto-Grauváquico, estabeleceu-se uma metodologia que permitiu a construção de modelos 3D de transmissividade, equiprováveis, mediante o cruzamento de propriedades intrínsecas do maciço rochoso – neste caso particular, a litologia, o grau de alteração e a densidade de fracturação - passíveis de modelação estocástica a 3D, com propriedades hidrogeológicas do meio, medidas in situ e avaliadas deterministicamente, por via da realização e interpretação de ensaios de bombagem direcionados. A interpretação dos resultados dos ensaios de bombagem realizou-se por patamares, recorrendo-se aos métodos de “Porosidade Dupla” e de “Theis com correcção de Jacob”, tendo-se processado curvas cumulativas de valores de transmissividade em função da litologia e do grau de alteração, conforme os distintos sectores comportamentais do maciço. A metodologia adoptada levou a que os valores de transmissividade de cada célula dos modelos 3D tenham sido simulados com condicionamento aos valores experimentais dos ensaios de bombagem, ponderados de acordo com as probabilidades dessa mesma célula representar, numa dada localização no espaço, uma certa Litologia, sob um determinado Grau de Alteração que possui, quando aplicável, um certo Número de Fracturas não preenchidas. As variáveis representativas dos atributos geológicos Litologia, Grau de Alteração e Número de Fracturas, foram simuladas em cadeia pelo que os modelos de transmissividades integram a variabilidade e heterogeneidade locais destes atributos, os quais condicionam o fluxo tridimensional da água.

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

O objetivo desse trabalho foi simular o risco de lixiviação de trinta e oito poluentes orgânicos presentes em lodos de esgotos provenientes de estações de tratamentos. Para tanto, foi assumido um cultivo hipotético de milho em um solo Latossolo vermelho distrófico, característico de solos de regiões produtoras de milho, no qual foi aplicada uma dose de lodo de esgoto como fertilizante. Lodos de esgotos são ricos em matéria orgânica e micronutrientes úteis na fertilização de solos para a produção de plantas, mas também podem conter poluentes de importância ambiental. A lixiviação dos poluentes foi simulada utilizando-se o modelo CMLS94 e os dados climáticos de mil anos independentes e igualmente prováveis gerados pelo simulador de clima WGEN, a partir de uma seqüência de quatorze anos consecutivos observados e registrados pela Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas. A análise de risco de lixiviação indicou que os poluentes benzidina > n-nitrosodi-n-propilamina > fenol > 2,4-dinitrofenol > isoforano > nitrobenzeno > p-cresol > o-cresol > m-cresol > 2-clorofenol, nessa ordem, devem ser monitorados em águas subterrâneas de regiões de solos nos quais foram aplicados doses de lodo.

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

2008

Avaliação, empregando simulação, da diferença na produtividade (yield gap) do milho em Minas Gerais.

2016

Modelos screening e simulação de sistemas aplicados à avaliação de risco de contaminação da água por herbicidas em área de cultivo de cana-de-açúcar: estudo de caso na microbacia do córrego do Espraiado.

2008