COALBED METHANE

UNIVERSIDADE VILA VELHA

GEOLOGIA DO PETRÓLEO

Gabriela Leal Pinheiro

Antonio Almeida Jr.

• O CBM é uma forma de gás natural encontrado em camadas de carvão;

(CBM)

“METANO ARMAZENADO EM CAMADAS DE CARVÃO”

• Um reservatório de CBM (camadas de carvão), se diferencia de um reservatório convencional de gás natural, por possuir uma imensa quantidade de área superficial e por conter enormes quantidades de metano (na ordem de seis a sete vezes mais gás do que o volume equivalente de rocha em um reservatório de gás convencional).

• É composto predominantemente por metano e outros hidrocarbonetos como propano e/ou butano além de pouca quantidade de dióxido de carbono mas nenhum condensado do gás natural;

• É gerado durante o processo de formação do

carvão;

HISTORIA DO CBM

• As primeiras tentativas de isolar e canalizar o metano ocorreram em 1733, numa mina de carvão na Grã-Bretanha;

• Hoje em dia, os mineiros utilizam métodos modernos de extração com baixos custos operacionais, além disso, estão usando detectores Hand held, lâmpada de segurança de chama e monitores de gás;

• Sua extração já foi considerada um dos maiores perigos para a mineração de

carvão profundo, uma vez que, pela ausência de ventilação na mina, constantemente causava explosões acidentais ou até mesmo asfixia nos mineradores;

C A R V Ã O

MUDANÇAS QUIMICAS

DEVIDO AO AUMENTO DE

TEMPERATURA

AÇÃO DE BACTÉRIAS

ANAERÓBICAS

METANO TERMOGÊNICO

METANO BIOGÊNICO

1) Estágio inicial biogênico : Atividade bacteriana durante a conversão de turfa em carvão; 2) Estágio termogênico: Volatização dos componentes do carvão devido o aumento da temperatura e profundidade; 3) Estágio pós-biogênico: Atividade bacteriana depois que o carvão alcançou sua maturidade térmica.

O CBM PODE SER ORIGINADO POR UMA COMBINAÇÃO QUALQUER

DOS 3 ESTÁGIOS DE MATURAÇÃO DO CARVÃO:

PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CBM

• Durante o processo de formação do carvão é formado o CBM Juntamente com pequenas quantidades de outros gases de hidrocarbonetos e não-hidrocarbonetos;

• Parte deste gás escapa para outras rochas ou para a atmosfera, mas a maioria permanece no carvão (que pode armazenar cerca de 6 a 7 vezes

mais metano do que o volume equivalente de rocha em um reservatório

convencional;

• CBM não migra da rocha de fonte para a reservatório uma vez que o carvão

é a rocha fonte e também a rocha reservatório.

ESTRUTURA DO CARVÃO

Porosidade

• Microporos (matriz) < 2nm

• Macroporos/fraturas naturais (cleats) > 50nm – Face cleats

– Butt cleats

MOVIMENTAÇÃO DO METANO

PELO CARVÃO

Desorção na superfície do

Carvão

Difusão da matriz para

os cleats

Movimento dentro dos

cleats

O volume de gás adsorvido aumenta com o aumento da pressão e diminui com o aumento da temperatura e da umidade.

Assim com a mudança de compactação que ocasiona a mudança de espécie do carvão, ocorre um aumento da capacidade de sorção do gás no carvão.

Ex: Turfa Antracito sorção do gás

Fatores que afetam a capacidade de

sorção ( absorção + adsorção) do CBM

Isoterma de Adsorção Adsorção Vs Temperatura

Adsorção Vs Tipo de carvão

• Profundidade adequada (> 300 m);

• Baixa porosidade dos reservatórios (0,1 a 10%);

• Alta permeabilidade do Carvão que depende da dilatação ou encolhimento do cleat e da pressão efetiva do reservatório;

• Número significativo de camadas por unidade;

• Espessura e continuidade lateral razoáveis;

• Regime tectônico compatível com a retenção e liberação do gás.

CONDIÇÕES GEOLÓGICAS E

ESTRUTURAIS FAVORÁVEIS

Durante o processo de formação do carvão além de haver uma produção de CBM também há uma liberação de água nas fraturas. Assim o gás só é mantido no carvão por meio da pressão hidrostática da água.

Dessa maneira para extrair o metano das camadas de carvão, é necessário 3 fases:

FASES DE PRODUÇÃO

1) Fase de desidratação:

2) Fase estável: 3) Fase de declínio:

• Diminuição na produção e da permeabilidade de água e aumento da taxa de produção e permeabilidade do gás;

• A produção de gás estabilizou-se e começa a experimentar uma tendência típica de declínio.

• A produção de água está no nível baixo ou desprezível, portanto o poço é considerado desidratado;

• A permeabilidade relativa à água e ao gás não se altera

• Remoção da água das fraturas através de um bombeamento da mesma para a superficie, a fim diminuir a pressão hidrostática e extrair o CBM através de dultos.

FASES DE PRODUÇÃO

Obs: Muitas vezes se faz necessário a injeção de fluidos (como N e CO2) para quebrar o acamamento do carvão, tornando mais fácil a subida da água e gás para a superfície

POÇOS DE PRODUÇÃO

Diferença entre a produção de

CBM e Gás natural

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Ne

t-P

rodu

ction

Ne

t-P

rodu

ction

CENÁRIO GLOBAL

• Esses valores são pequenos em comparação com a produção dos EUA que em 2007 que atingiu a marca de 61 bilhões m³ de gás metano (10% à mais da oferta nacional de gás natural dos EUA).

• Nas últimas décadas, a produção de CBM se proliferou rapidamente,

tornando-se uma importante fonte de energia nos Estados Unidos, Canadá, Austrália e outros países;

• Em 2006, A China teve mais de 1,4 milhão m³ de produção de CBM;

• Até 1995, a Austrália não tinha produção de

CBM, mas a partir de 2008, 4 bilhões m³

foram extraídos de suas extensas reservas

de carvão subterrâneo;

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RESERVAS PELO MUNDO

CONCLUSÕES

A produção de CBM apresenta uma alternativa tecnicamente viável e de grande repercussão econômica; A extração do CBM não afeta as propriedades físicas e químicas do carvão; Ainda há um numero significante de bacias inexploradas que contem o CBM; Geração de receita para o estado; Desenvolvimento de novas infra-estruturas de produção do gás e centros de consumo; Se o sistema de cleats é bem desenvolvido e tem água suficiente produzir um abastecimento de água economicamente viável, as camadas de carvão podem ser consideradas um aquífero. Porem, uma vez que essa água possui elevada salinidade, seu aproveitamento fica restrito ao uso industrial.

PONTOS POSITIVOS

Este recurso não possui um efeito ambiental positivo, uma vez que o gás metano contribui para o agravamento dos gases de efeito estufa principalmente quando associado com o dióxido de carbono (CO2); Os furos de produção produzem menos gás do que os furos convencionais.

CONCLUSÕES

PONTOS NEGATIVOS

http://www.adv-res.com/consulting_unconventional_resources.php http://energy.usgs.gov/OilGas/UnconventionalOilGas/CoalbedGas.aspx http://petroleum.nic.in/reports.htm http://www.essarenergy.com/operations/exploration-and-production.aspx http://ibm.gov.in/imyb2011.htm http://en.wikipedia.org/wiki/CBM https://www.globalmethane.org http://www.fekete.com/software/cbm/media/webhelp/Index.htm#c-te-production.htm http://www.nuenergygas.com/about-cbm/ http://www.sgtk.ch/rkuendig/dokumente/CBM.pdf http://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/ri8245.pdf

REFERÊNCIAS