Injeção de baixa salinidade em reservatorios de arenito

Resumo

Nos últimos anos, tem sido observado que a injeção de água com baixa salinidade em reservatórios de arenito ocasiona um incremento na recuperação de óleo. Várias teorias foram propostas como explicação da melhoria na recuperação do petróleo, contudo não há consenso sobre qual mecanismo é considerado o principal por trás do efeito da baixa salinidade. É fato que a recuperação é função da composição química da água injetada no reservatório e das características mineralógicas da formação; e a interação destes sistemas ainda está sendo debatida na literatura. O presente estudo baseia-se nas análises teóricas e experimentais apresentando as principais hipóteses propostas ao longo dos últimos anos, as possíveis plantas de processamento para tratamento da água de injeção offshore, e de alguns casos de êxito ou fracasso dos testes realizados em campos de petróleo pelo mundo.

1. Introdução

A injeção de água com baixa salinidade é um mecanismo de EOR emergente na industria de óleo e gás. Diversos experimentos com amostras de reservatório e SWCTT, vem comprovando o alto potencial de melhorar a recuperação de óleo em alguns reservatórios. A injeção de água com baixa salinidade, também conhecida como Low Salinity Waterflooding (LSW), é a injeção de água com uma salinidade inferior a salinidade da água inicial de formação do reservatório. A salinidade média do fluido da LSW está, geralmente, no intervalo de 1000-2000 ppm, mas os efeitos foram observados com salinidades até 5000 ppm.

2. Geração offshore de água com baixa salinidade

A principal fonte de água, numa produção offshore, é o mar. Por consequência, é necessária a dessalinização da água do mar para a aplicação do método LSW. Ayirala (2010) evoluiu o conceito LSW com um novo esquema de dessalinização sob a marca registrada, pela Shell, Designer Water. Enquanto a British Petroleum registrou a marca LoSal como identificador da sua tecnologia para o influxo de salinidade reduzida. Em muitos casos, a baixa salinidade da água pode resultar numa recuperação de óleo mais eficaz em termos de perfil de produção de óleo e os volumes finais recuperados  resultando num aumento na eficiência de recuperação de hidrocarboneto de 2 a 40% dependendo do reservatório e da composição tanto da água de injeção quanto da água de formação.

Segundo Ayirala (2010), dentre os métodos de dessalinização existentes o mais viável é o método de dessalinização por membrana de osmose reversa (MOR) por questões de espaço físico e peso. O fluxo de tratamento para a água do mar proposto associa as tecnologias de nanofiltração e osmose reversa, com anterior redução de dureza da água, incluindo a redução de SO4-2 e por último a redução da salinidade.

Ainda que a salinidade da água do mar precise ser reduzida, a quantidade de sais deverá ser suficientemente alta para provocar os efeitos de baixa salinidade e não ocasionar o inchamento de alguns tipos de argila. Logo, a estabilidade das argilas do reservatório deve ser alvo de estudo para identificar a melhor composição da água. No quesito planta de tratamento de água, deverá ser empregado um valor ótimo entre 2000 e 5000 ppm de TDS. A planta de processo LSW poderia ser incorporada a plataforma offshore ou instalada numa unidade flutuante, o que permitiria um fácil reuso da instalação. Pelo lado econômico, a incorporação da água com baixa salinidade na realidade offshore favorece a utilização de outros processos EOR como a injeção de polímero.

3. Mecanismo sugeridos para a injeção de água com baixa salinidade

A razão pela melhora na produção de óleo com o advento do LSW tem sido objeto de ampla discussão na literatura, todavia ainda não foi completamente aceita e compreendida. Diversas foram as hipóteses propostas ao longo dos

anos pelos pesquisadores e dentre estes mecanismos os mais conhecidos são:

• Expansão da dupla camada elétrica (EDL) - o diferencial de potencial entre a superfície e uma solução ocasiona a formação de duas camadas elétricas: camada Stern (compacta) e camada difusa (com espessura variável dependente da força iônica da solução). A LSW provoca a expansão da EDL potencializando as forças de repulsão e rompendo as ligações do contato óleo rocha;
• Troca iônica de multicomponentes (MIE) - o óleo está retido na rocha devido a ligações químicas entre cátions divalentes e a argila. Com a expansão da EDL é possível a substituição dos cátions divalentes por monovalentes, liberando o óleo;
• Migração dos finos - quando a salinidade é reduzida, a dupla camada elétrica na fase aquosa entre as partículas mistas é expandida e a tendência para a remoção dos finos é ampliada. O deslocamento dos finos induzirá a um aumento na recuperação em razão da alteração da molhabilidade ou pelo desvio do fluxo;
• Aumento do pH - McGuire (2005) sugeriu que o efeito da água com baixa salinidade era similar ao do influxo de alcali. Assim, a LSW reduziria a tensão interfacial água/óleo do reservatório e, ainda, aumentaria a molhabilidade a água do reservatório, resultando num incremento da recuperação do óleo;
• Mecanismo químico -  quando a água com baixa salinidade, com força iônica inferior a da água de formação, é injetada no reservatório, o equilíbrio químico é afetado ocasionando uma dessorção em cadeia dos cátions. Consequentemente, os prótons H+ da água, próxima a superfície da argila, serão adsorvidos.

Os principais mecanismos que justificam a injeção de baixa salinidade são a mudança da molhabilidade de mais molhável ao óleo para mais molhável a água, assim como, a presença de um alto conteúdo de argila.

...