Dissolução de rochas carbonáticas : variações petrofísicas e geoquímicas

Abstract

Resumo: Compreender as alterações em microescala que ocorrem em rochas carbonáticas devido a interação com CO2 é fundamental para a caracterização de reservatórios carbonáticos. Estes reservatórios são naturalmente saturados em CO2, devido ao quimismo da rocha. Atualmente, são utilizadas técnicas de recuperação avançada como acidificação da matriz e injeção de CO2, tanto para estocagem de CO2 como para melhorar o potencial do reservatório. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar e modelar computacionalmente as propriedades petrofísicas iniciais da rocha, como tamanho médio de poro e porosidade total e efetiva, bem como suas características geoquímicas, como composição mineral, composição química e cristalinidade, entendendo o ataque contínuo de CO2 em meio aquoso pode modificar as proporiedades permo-porosas das rochas. Foram desenvolvidos dois experimentos envolvendo fluidos saturados em gás carbônico e amostras de estromatólitos. O primeiro experimento se deu a pressão e temperatura ambiente, consistindo em um aquário preenchido com água deionizada, onde gás carbônico era injetado continuamente durante 6 meses. O segundo experimento consistiu na injeção de CO2 a altas pressões e temperaturas em um reator do tipo Parr de aço inoxidável. Para a quantificação das propriedades petrofísicas, processaram-se imagens digitais provenientes de escaneamentos por mircrotomógrafo. Para caracterização mineralógica, possíveis variações na proporção dos minerais e de cristalinidade utilizou-se da técnica de Difratometria de raios-x. As amostras de estromatólito são compostas essencialmente por calcita magnesiana, calcopirita e quartzo. Observaram-se variações na proporção dos minerais constituintes, além de alterações na cristalinidade dos minerais. As análises de imagens provenientes do mircrotomógrafo revelaram que a porosidade da rocha é bastante heterogênea e que o ataque contínuo de gás carbônico a pressão e temperatura ambiente provocam alterações lineares nas propriedades petrofísicas. A aplicação desse tipo de estudo, está na ocorrência de grande quantidade de dióxido de carbono em reservatórios de petróleo da camada pré-sal constitui um dos grandes desafios tecnológicos enfrentados pela indústria. Avaliar as mudanças petrofísicas que ocorrem, associadas a processos de dissolução e precipitação, auxiliam na caracterização de reservatórios carbonáticos e em uma melhor aplicabilidade em técnicas de estocagem de CO2 e reinjeção para recuperações avançadas de óleo, tendo significativa importância econômica e ambiental

Abstract: Understand the microscale changes that take place in carbonate reservoirs due their interaction with CO2 it's key for a prime characterization of carbonate reservoirs that are naturally CO2 saturated or when Enhanced Oil Recovery techniques are applied. Within this context the main goal of this work was to characterize and model the petrophysical properties like mean pore size and porosity and asses the chemical composition, lattice integrity and mineral assemblage and how these properties changed with the continuous injection of CO2 in subaqueous medium. Two dissolution experiments involving CO2 saturated fluids where planned. The first one took place in a standard aquarium were CO2 was injected from a cylinder at surface pressure and temperature conditions. The second one was planned to be performed on a high pressure and temperature chamber. However, the high condition tests could not be performed due technical problems. To quantify the petrophysical properties of the sample X-ray computerized tomography scans were performed. For mineral assemblage characterization and semiquantitative analysis X ray diffraction of sample powder was analyzed. The stromatolites were composed primarily by high magnesium calcite, quartz, and chalcopyrite. Changes in mineral proportion and composition were noticed in addition to lattice structure damages. CT scans revealed that the porosity distribution in the sample in highly heterogeneous and that the continuous injection of CO2 into the medium cause linear alteration in their properties. Natural CO2 occurrence within the pre-salt reservoir constitute one of the challenges faced by the oil industry. Asses the petrophysical and chemical variations related to carbonate acidizing processes is important for a better selection and applicability of EOR techniques and asses of reservoir integrity