Acidificacao

Estimulação:

Acidificação / Fraturamento Ácido

Cintia Cassa, Jefferson Emerick Caldeira,

Matheus Lievore.

Engenharia de Completação

Prof. Fabio Ressel

ESTIMULAÇÃO

• Atualmente, os centros de pesquisa têm como um de seus

principais objetivos o desenvolvimento e aplicação de técnicas

capazes de aumentar a economicidade de um campo de petróleo.

• Dentre estas técnicas, destaca-se a estimulação de formações.

• Denomina-se estimulação de uma rocha-reservatório qualquer

operação ou intervenção realizada em uma jazida portadora de

hidrocarboneto, de forma a aumentar sua permeabilidade,

facilitando o escoamento de fluido da rocha para o poço.

DANOS

Vários tipos de danos podem ser observados no poço, vindo

das mais diversas origens, como: perfuração, completação,

workover, produção e da própria estimulação:

• Perfuração – Reboco, invasão do filtrado, incompatibilidade,

presença de finos;

• Compactação – Tensões no poço;

• Cimentação – Invasão do filtrado, incompatibilidade;

• Canhoneio – Compactação, falha, vitrificação;

• Perda de fluido para a formação -incompatibilidade, emulsão, etc.

Fraturamento Ácido

O fraturamento é utilizado para criarcanais condutivos, na maioria dasvezes, em formações de baixapermeabilidade.

Assim como no fraturamento hidráulicoo seu objetivo é aumentar aprodutividade de um poço.

Fraturamento Ácido

Solução ácida é injetada na formação, sobpressão acima da pressão de ruptura daformação, de tal forma que uma fraturahidráulica é iniciada.

A condutividade da fratura é obtida por meioda reação do ácido com a rocha, criandocanalizações irregulares nas faces da fratura,que permanecerão após o fechamento damesma.

Fraturamento Ácido

Ação do acido nas paredes da fratura

Fraturamento Ácido

É amplamente aplicado na estimulaçãode calcários e dolomitas.

O acido mais comumente usado nasaplicações em rochas carbonáticas é oHCl, que apresenta a seguinte reação:

Fraturamento Ácido

Para dolomita, HCl é um ácido menos eficaz:

Fraturamento Ácido

Com ácidos fortes, as reações são completas, o que permite a fácil adoção do conceito de poder de dissolução:

β = massa de rocha dissolvida /massa de ácido

Fraturamento Ácido

Isso nos permite então, definir ovolume de rocha dissolvido por umdado volume de ácido:

X = β ρácido / ρrocha

Fraturamento Ácido

Ácidos Fracos:

CH2O2 e C2H4O2

Mais Caros;

Menos Corrosivos;

Maior tempo de reação;

Maior penetração.

Fraturamento Ácido

Aplicação em arenitos:

HF (ácido fluorídrico)

Nunca usado em reservatórios de carbonato pois produz um precipitado

insolúvel (CaF2 )

Fraturamento Ácido

Bombeamento de ácido abaixo da pressão de fratura irá dissolver a matriz rochosa.

Formação de wormholing

Fraturamento Ácido

Variaçao da forma do wormholes (em função da vazão)

Projetos de Completação com Estimulação Ácida

Existem uma serie escolhas possíveis quanto aos sistemas ácidos disponíveis, destinados a limitar o leak-off e assim promover a penetração acida.


Ball Sealer

Consiste no uso de bolas, com diâmetro aproximadamente duas vezes maior do que o diâmetro dos perfurados dos tubos, que se alojam na entrada desses buracos proporcionando controle de injeção do sistema ácido na formação desejada.


As bolas convencionais utilizadas são elastômeros resistentes ao ácido com um núcleo plástico.

Alternativamente “Biobolas” podem ser utilizadas.


Just-in-timeEsta é uma variação da técnica de desvio de bola que pode ser usado com um número maior de perfurações. O processo é contínuo, se o tratamento parar, as bolas caem e é impossível voltar ao inicio.

RapidFrac-MZSM Service

(Hullburton)

ACIDIFICAÇÃO

• Acidificação de matriz é uma técnica de estimulação na qual se

injeta uma solução ácida na formação a uma pressão abaixo da

pressão de fratura da rocha.

• Tem como objetivo dissolver parte dos minerais presentes na

sua composição mineralógica ou o dano presente, aumentando

ou recuperando a permeabilidade da formação ao redor do

poço.

• É uma técnica de estimulação utilizada para remoção de dano

e/ou aumento de permeabilidade em regiões localizadas a

poucos metros ao redor do poço.

• Porém, à medida que aumenta o raio da região que se pretende

tratar, o volume de ácido necessário para o tratamento aumenta

consideravelmente, tornando a operação economicamente

inviável.

Acidificação em Arenitos

rochas feitas de quartzo e feldspatos, cuja solubilidade em 15% de

acido clorídrico é inferior a 20% são considerados arenitos;

Ácidos utilizados: ácido clorídrico e fluorídrico;

A acidificação de arenitos envolve três etapas que devem ser

realizadas sem parada, uma após a outra:

• Um prefluxo com 5 a 15% de acido clóridrico

• O tratamento principal. Dependendo da composição da

formação, 0.5 a 1.5m³ de acido, uma mistura de acido

clorídrico(12%) e acido fluorídrico(3%), é geralmente usado por

metro de espessura de formação tratada;

• Um pos-fluxo para manter um ambiente acido em volta do poço e

afastar as reações do tratamento principal das proximidades do

poço. Também deve ajudar na limpeza.

Reações Químicas

Reação com Calcita:

CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + H2CO3

• Esta é a primeira reação, que acontece na fase

chamada pré-fluxo. Nesse exemplo, o carbonato é a

calcita, mas o mesmo princípio se aplica a Dolomita.

Tratamento Principal:

• Utilização de uma mistura de Ácido Clorídrico e Fluorídrico

Reação com Sílica

Reação com Silicatos

Acidificação de Arenitos

Sandstone 2000™ Acid System

Sandstone Completion™ Acid – novo padrão de tratamento de arenitos. Garante máxima dissolução de HF;

Fines Control™ Acid – remove os danos causados pela argila;

K-Spar™ Acid – escolhido para formações com muito feldspato potássico e ilita;

Silica Scale™ Acid – escolhido para remover camadas de sílica.

Equilíbrio Químico das Reações

• Um equilíbrio químico é a situação em que proporção entre as

quantidades de reagentes e produtos em uma reação química se

mantém constante ao longo do tempo;

• Porém esse conceito é aplicado somente a reações reversíveis,

ou seja, os reagentes se transformam no produto e é possível os

produtos voltarem a ser reagentes;

• Nesse caso, não se atinge o equilíbrio, visto que o HCl é um

ácido forte reage rapidamente e totalmente, não sendo possível os

produtos reagirem para formar os antigos reagentes.

Pré-fluxo:

• É responsável por prevenir a precipitação de algumas espécies de

fluoreto de cálcio quando o HF entra em contato com a formação;

• Diminuição do pH nas proximidades de poço;

• Em situações onde a injetividade não pode ser estabilizada por HCl, a

mistura de HF/HCl pode ser injetada sem um prefluxo. O objetivo então

passa a ser apenas remover os danos para estabelecer comunicação

com a formação, e não ter uma estimulação ótima.

Pós-fluxo

Uma variedade de fluidos podem ser usados, incluindo

diesel, cloreto de amônio e HCl. O pós-fluxo desloca o

ácido gasto mais longe do poço de modo que qualquer

precipitados que podem se formar será menos prejudicial.

Escolha do Fluido

• O tipo de acido e a concentração de acido usado é

selecionado primeiramente pela experiência com cada tipo de

formação.

• Recentemente, tem se utilizado soluções com menos

concentração de HF. O beneficio disso está na redução de

precipitados prejudiciais vindos da reação do acido e

diminuição do risco de inconsolidação da formação em torno

do poço.

Tabelas com padrões de escolha do ácido

Mecanismo de Ataque Ácido

• Podemos observar duas etapas no ataque ácido nos

arenitos:

- Na primeira etapa há uma diminuição porosidade devido a

desintegração da matriz rochosa;

- A segunda etapa se caracteriza pelo aumento dessa

porosidade e da permeabilidade, pela limpeza dos canais

plugueados, além da expansão dos mesmos pela ação do

ácido.

ACIDIFICAÇÃO DE ARENITOS COM PRE-

CONDICIONAMENTO DE GÁS

ACIDIFICAÇÃO EM CARBONATOS

• Rochas carbonáticas são rochas sedimentares de origem

biológica ou química que podem conter hidrocarbonetos e que

necessitam de tratamentos químicos para maximizar sua

produtividade.

• O principal tratamento matricial empregado em rochas

carbonáticas é a acidificação, na qual ácidos, principalmente o

ácido clorídrico, é injetado na formação, associando produtos

para otimizar a distribuição pelo intervalo tratado.

ESTEQUIOMETRIA E EQUILIBRIO DA REAÇÃO

Reação com Calcita:

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2

Reação com Dolomita:

CaMg(CO3)2 + 4 HCl CaCl2 + MgCl2 +H2O + CO2

• Em relação ao equilíbrio da reação: o ácido

reage com as rochas carbonáticas é sempre

completa, não sendo estabelecido, para todos

os efeitos práticos, um estado de equilíbrio.

• A reação muito rápida, a ponto da difusão do

ácido pelo meio ser a etapa limitante do

processo.

O tipo de ácido, os aditivos utilizados e a sistemática de tratamento

empregada dependem:

- temperatura de tratamento da formação;

- sensibilidade dos equipamentos de poço à corrosão ácida;

- necessidade de distribuição do tratamento ao longo do

trecho de formação exposto;

- necessidade de distribuição do tratamento ao longo do

trecho de formação exposto;

- compatibilidade do óleo com os fluidos de tratamento e a

proximidade de intervalos contendo água ou gás.

Efeito do ácido sobre rocha carbonática

Aditivos

A escolha do Sistema acido é feita a partir das seguintes considerações:

Inibidores de corrosão: a corrosão ocorre de acordo com o tipo do ácido, temperatura, tempo e concentração do ácido;

Prevenção de emulsão e lobo: adição de desemulsificadores;

Aditivos

Ferro-retentores : adição de agentes capturadores de ferro;

Surfactantes: úteis em carbonatos naturalmente fraturados nos casos em que resíduos da perfuração estão bloqueando as fraturas.

Aditivos

Redutores de atrito;

Aditivos de limpeza: são usados quando é previsto problemas no reservatório, causado pelo acido gasto no processo.

Aditivos

Agentes divergentes: agentes divergentes são usados para espalhar o acido ao longo de toda a zona danificada, não apenas nas partes mais permeáveis;

Solventes mútuos: atua como solvente solubilizando água e óleo, além de melhorar a ação dos surfactantes e emulsificadores no contato com a formação.

Aditivos

Vale ressaltar que esses aditivos podem reagir entre si, podendo causar danos aos equipamentos de produção ou nos tanques de separação.

Referencias

BELLARBY,J. Well Completion Desing. Oxford, Elsevier, 2009. pag. 115

PEREIRA, A. Z. I.; FERNANDES, P. D. Estimulação de Carbonatos. III Encontro Nacional de Hidráulica de Poços. Campos do Jordão, 2009.

WILLIANS, B. B.; GIDLEY, J. L.; SCHECHTER, R. S.; Acidizing Fundamentals. Sociaty of Petroleum Engineers of AIME, New York, 1979.

www.halliburton.com

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