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| 1. - INTRODUÇÃO |
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| Neste capítulo é apresentado o panorama introdutório deste trabalho, abrangendo uma descrição geral do tema, a motivação, os objetivos a serem alcançados, as contribuições pretendidas e a estrutura da monografia. |
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| A autossuficiência energética é um desafio que muitos países buscam resolver, é um incentivo que contribui para o desenvolvimento de novas tecnologias. |
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| Com o ramo das indústrias de petróleo não acontece diferente, as empresas buscam cada vez maiores lucros, investindo em novas tecnologias capazes de suprir deficiências existentes ou corrigi-las em seus processos. |
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| As atividades neste setor podem ser analisadas rapidamente em função das abordagens em exploração das reservas e o quanto é produzido de petróleo por dia. |
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| As grandes empresas estão assumindo altos riscos com investimentos em novas descobertas, como o Pré-Sal no Brasil, o que garantirá segurança energética para um longo prazo. |
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| Entretanto, em algumas localidades, as reservas de petróleo, consideradas de campos maduros, ainda possuem valores energéticos disponíveis muito interessantes para a indústria. |
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| Os campos maduros de petróleo, exemplos clássicos de intervenções positivas em tecnologias para a exploração deste recurso, são inevitáveis ao longo dos anos. |
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| Para contornar este problema as indústrias utilizam de métodos de recuperação de petróleo. |
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| Estes reservatórios de petróleo pouco eficientes em produção podem proporcionar um melhor resultado geral da produção, quando utilizados os métodos de recuperação de petróleo, que foram criados basicamente para consolidar maior produção do que se obteria em uma elevação tradicional. |
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| Os métodos de recuperação de petróleo podem ser convencionais ou avançados, basicamente a diferença entre eles é que nos convencionais são utilizados apenas fluidos de injeção, que através da dinâmica dos fluidos, desloca por pressão o petróleo das rochas. |
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| Já os métodos avançados de recuperação, utilizam de propriedades químicas, térmicas ou mecânicas, como meios de recuperação de petróleo. |
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| Dentre as técnicas de recuperação avançada de petróleo, as térmicas estão presentes na maioria dos campos maduros, são utilizadas em casos onde a viscosidade do óleo é fator limitante para elevação do petróleo. |
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| Contudo, existem diversos tipos de recuperação de petróleo por processo térmico, o aquecimento eletromagnético do petróleo é uma das formas utilizadas. |
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| 1.1 MOTIVAÇÃO |
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| Com campos em águas rasas e campos terrestres, a região de Rio Grande do Norte e do Ceará está entre as maiores produtoras de petróleo onshore, e muitos destes campos são caracterizados como campos maduros. |
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| Os campos maduros de petróleo são caracterizados por possuírem baixos níveis de produção, no entanto, muitos destes campos possuem poços que quando aplicados métodos de recuperação mais indicados podem produzir mais. |
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| O aquecimento eletromagnético de poços ou reservatórios é um método de recuperação de petróleo utilizado em campos maduros em muitos países. |
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| Qual o princípio físico do aquecimento eletromagnético em poços de petróleo? |
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| Quais os parâmetros envolvidos e quais os tipos de aquecimento eletromagnético? |
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| É possível implementar esta técnica de recuperação nos campos maduros da bacia potiguar? |
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| O aquecimento eletromagnético tem como fundamento principal a transformação de energia elétrica em térmica através da interação entre o campo eletromagnético de excitação e as partículas sensíveis eletricamente do meio. |
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| As simulações computacionais são ferramentas importantes em um projeto de produção de petróleo. |
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| São através dessas tecnologias que podem ser previamente conhecidas muitas complexidades da produção de petróleo, evitando o desperdício em investimentos. |
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| Para esse estudo será realizado um modelo de duto de campo maduro, para verificação dos comportamentos em função dos parâmetros do aquecimento eletromagnético. |
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| As expectativas são que através do modelo de duto de petróleo em estudo, caracterizado em campo maduro, possa contribuir para a aproximação da academia e a indústria de petróleo, servindo como modelo didático de aprendizagem das variáveis da engenharia de petróleo em universidades. |
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| 1.2 OBJETIVOS |
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| Este estudo tem como objetivo, investigar o comportamento e a influência de campos eletromagnéticos aplicados como técnica de recuperação de petróleo através do aquecimento eletromagnético, mas especificamente o magnético por indução. |
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| Este processo conhecido para a indústria de petróleo tem evitado a desativação de certos campos de petróleo considerados maduros. |
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| 1.2.1 Objetivo Geral |
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| Analisar as particularidades e aspectos constituintes de um sistema de recuperação de petróleo através do aquecimento eletromagnético por indução em simulações computacionais. |
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| 1.2.2 Objetivos Específicos |
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| 1.3 ESTRUTURA DA MONOGRAFIA |
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| Esta monografia contém cinco capítulos. |
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| O Capítulo 2 apresenta a fundamentação teórica acerca dos métodos mais conhecidos de recuperação de petróleo, da relação entre a viscosidade e a temperatura do petróleo e os fundamentos do eletromagnetismo. |
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| O Capítulo 3 é apresenta a metodologia experimental deste trabalho, esclarecendo a preparação e a definição do modelo em estudo. |
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| O Capítulo 4 apresenta os resultados e discussões do trabalho, distinguindo os comportamentos e resultados em cada um dos modelos de estudo. |
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| O Capítulo 5 é dedicado às considerações finais, em que reúne as principais conclusões deste estudo, sugerindo direcionamentos para trabalhos futuros. |
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| 2. - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA |
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| O petróleo é um recurso mineral importante, possui destaque entre as fontes de energia e de matéria-prima. |
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| Seu valor se deve ao fato de possuir uma composição química bastante complexa de alto valor quando refinado e elevado poder calorífico. |
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| Para se obter sucesso na produção de petróleo, são necessárias informações sobre o tipo de petróleo, do reservatório, a quantidade, a pressão, a temperatura, além de outras. |
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| As formações rochosas que possuem grande volume de hidrocarbonetos acumulados em forma de petróleo são denominadas de reservatórios. |
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| O estudo do reservatório é o primeiro passo para a exploração desta matéria-prima, entretanto é na exploração que são obtidas informações mais precisas. |
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| Suas propriedades determinam as quantidades dos fluidos existentes, a sua distribuição, a capacidade de elevação e a quantidade que pode ser extraída. |
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| O histórico da produção é um registro das pressões, vazões, das relações de gás e óleo (RGO), água e óleo (RAO) e basic sedments and water (BSW) e produção acumulada, feito ao longo da exploração no reservatório. |
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| Este histórico é determinante para classificar o campo de petróleo como um campo maduro, que com o passar dos anos em exploração e produção de petróleo, vão se tornando maduros. |
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| Estes poços não possuem mais energia natural suficiente, para elevar o petróleo sem auxílio de uma técnica não convencional de elevação. |
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| Para resolver este problema, as indústrias de petróleo desenvolveram os métodos de recuperação de petróleo. |
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| 2.1 CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE RECUPERAÇÃO |
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| Com o conhecimento da quantidade de petróleo que pode ser extraído de um determinado reservatório, as indústrias de petróleo podem decidir se devem ou não implantar um projeto exploratório ou manter os custos para o projeto em operação. |
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| Essas estimativas são determinadas a partir das relações e cálculos entre o volume original do reservatório, o volume recuperável, o fator de recuperação, a produção acumulada e a fração recuperada prevista para determinado reservatório. |
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| Os métodos de recuperação de petróleo são, segundo Thomas (2001) uma série de processos que visam à obtenção de uma recuperação adicional de petróleo, foram desenvolvidos para obter maior produção quando comparado a produção que seria se fosse utilizada apenas a energia natural do reservatório. |
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| 2.1.1 Métodos Convencionais |
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| A facilidade que o petróleo alcança a superfície está diretamente ligada a pressão existente no reservatório. |
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| Em alguns casos, esta pressão é suficiente para elevar os fluidos contidos no reservatório facilmente à superfície, este processo é conhecido como elevação natural. |
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| Sengundo o Thomas (2001), os poços que possuem a característica de elevação natural são chamados de poços surgentes, no entanto, à medida que são extraídos os fluidos do reservatório, a capacidade de elevação natural nestes poços diminui, o que dificulta a produção econômica do reservatório. |
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| Para contornar este problema, foram investidas tecnologias de elevação. |
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| Conhecidas como elevações artificiais, elas são métodos de produção em poços que não possuem elevação natural. |
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| Tais métodos consistem na utilização de equipamentos que aumentam o diferencial de pressão sobre o reservatório, aumentando assim a vazão. |
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| Os métodos convencionais são caracterizados por terem comportamento puramente mecânico. |
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| Nestes processos são injetados fluidos deslocantes com a finalidade de empurrar o óleo para fora dos poros da rocha, ocupando o espaço anteriormente ocupado pelo fluido deslocado. |
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| 2.1.2 Métodos Especiais |
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| Os métodos especiais ou avançados, por sua vez, são caracterizados pela utilização de meios não puramente mecânicos. |
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| Há processos químicos ou térmicos, são utilizados geralmente quando os métodos convencionais não foram bem sucedidos ou quando a viscosidade do óleo é extremamente alta. |
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| Segundo Manichand (2002), melhora-se o deslocamento microscópico do óleo pela redução nas forças capilares ou tensões interfaciais (métodos químicos e miscíveis) ou pelo decréscimo na viscosidade do óleo (métodos térmicos e miscíveis). |
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| 2.2 RECUPERAÇÃO POR AQUECIMENTO ELETROMAGNÉTICO |
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| As pesquisas envolvendo o aquecimento eletromagnético datam desde a década de 50, entretanto, há poucas publicações em razão dos elevados custos de pesquisa |
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| Essas publicações usualmente se restringem às feitas pelas empresas exploradoras de petróleo. |
| s-71
| US 5621844 |
| s-72
| A Method And Apparatus For Recovery Of Minerals From Sub-Surface Formations Using Electricity . |
| s-73
| US 3547193 |
| s-74
| A RF Applicator For In Situ Heating . |
| s-75
| US 4508168 |
| s-76
| A Single Well Stimulation For The Recovery Of Liquid Hydrocarbons From Subsurface Formations . |
| s-77
| US 4524827 |
| s-78
| A Heating System For Rathole Oil Well. . |
| s-79
| US 4821798 |
| s-80
| A Power Sources For Downhole Electrical Heating US 5099918 |
| s-81
| A Radiofrequency Ground Heating System For Soil Remediation . |
| s-82
| US 5484985 |
| s-83
| A |
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| Segundo Curbelo (2006), as primeiras experiências em recuperação de petróleo buscavam fornecer pressão ao reservatório por meio da injeção de um fluido cuja finalidade era deslocar o fluido residente ocupando o espaço deixado por ele. |
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| Atualmente existem basicamente duas classificações em recuperação de petróleo: os métodos convencionais de recuperação e os especiais. |
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| O aquecimento eletromagnético é baseado na transformação da energia eletromagnética em térmica e segundo Manichand (2002), se deve através da interação direta entre o campo eletromagnético e as partículas eletricamente sensíveis do meio que podem ser íons ou moléculas dipolares dos fluidos. |
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| Ainda conforme Manichand ( 2002 ) , esta técnica pode se dar em três maneiras diferentes : Por condução : é baseado pelo efeito Joule , conhecido também como resistivo , onde se relaciona diretamente com as partículas do meio em desequilíbrio elétrico . |
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| A Figura 1 mostra um esquema de ligação do eletrodo aplicado a um poço de petróleo em meio resistivo. |
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| Fonte : Adaptado de Da Mata ( 1993 ) |
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| Por convecção: a formação contendo o fluido viscoso é atravessado por uma corrente elétrica que se coloca entre dois condutores realizada com potenciais diferentes e colocados em frente das zonas de produção de dois poços adjacentes, ou entre quaisquer dois pontos. |
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| Fonte : Adaptado de Da Mata ( 1993 ) |
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| Por indução: Um campo magnético induzido por uma alta corrente alternada que passa pelas bobinas e aquece o meio não condutor. |
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| A Figura 3 mostra um esquema de ligação das bobinas aplicadas a um poço de petróleo em meio indutivo. |
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| Este método é o objeto de estudo deste trabalho. |
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| Fonte : Adaptado de Da Mata ( 1993 ) |
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| Por rotação ou ondas eletromagnéticas: é ocasionado por uma corrente de rotação devido à interação entre o campo eletromagnético de excitação e as partículas eletricamente sensíveis às variações sofridas pelo campo. |
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| A Figura 4 ilustra o esquema do Sistema. |
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| Fonte: Adaptado de Da Mata (1993) |
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| De forma geral, conforme dito anteriormente, as três maneiras se baseiam na transformação de energia elétrica em energia térmica, e está relacionada diretamente com as características dielétricas, da existência de fluidos de moléculas dipolares, da escolha da frequência ideal a ser utilizada e da distribuição dos eletrodos. |
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| Após a decisão sobre a forma a abordar o aquecimento eletromagnético, deve-se segundo Santos et al.. (2013), estabelecer a análise da transferência da energia eletromagnética que na maioria dos casos, são derivadas equações das Leis de Maxwell e de Hallén. |