Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo

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Uma abordagem utilizando aprendizagem por reforço hierárquica e computação paralela para o problema dos K-Servos
(2017-06-09) Costa, Mademerson Leandro da; Doria Neto, Adrião Duarte; http://lattes.cnpq.br/1987295209521433; http://lattes.cnpq.br/9385856028870726; Lima Júnior, Francisco Chagas de; http://lattes.cnpq.br/9342041276186254; http://lattes.cnpq.br/2413250851590746; Santos, João Paulo Queiroz dos; http://lattes.cnpq.br/7325007451912598; Melo, Jorge Dantas de; http://lattes.cnpq.br/9892239670106361; Souza, Samuel Xavier de
Um sistema de tarefas em espaços métricos é um modelo abstrato para uma classe de problemas de otimização online, incluindo o problema de paginação de memória, listas de acesso, problemas na indústria do petróleo como o gerenciamento de sondas de produção terrestre (workover rigs) e de logística na produção de petróleo offshore, o problema dos K-Servos, dentre outros. A utilização da aprendizagem por reforço na solução destes problemas, embora tenha se mostrado eficiente, está restrita a uma classe simples de problemas, devido à maldição da dimensionalidade inerente ao método. Neste trabalho, apresenta-se uma solução que utiliza a aprendizagem por reforço, baseada em técnicas de decomposição hierárquica e computação paralela para solução de problemas de otimização em espaços métricos, com o objetivo de estender a aplicabilidade do método a problemas complexos na indústria petrolífera, contornando a restrição da sua utilização a problemas teóricos de menor porte. A dimensão da estrutura de armazenamento utilizada pela aprendizagem por reforço para se obter a política ótima cresce em função do número de estados e de ações, sendo diretamente proporcional ao número n de nós e k de servos, fazendo com que o crescimento da complexidade do problema se dê de maneira exponencial (𝐶𝑘𝑛≅𝑂(𝑛𝑘)). Para contorná-lo, o problema foi modelado com um processo de decisão em múltiplas etapas onde inicialmente utilizamos o algoritmo k-means como método de agrupamento visando decompor o problema em subproblemas de menor dimensão. Em seguida foi aplicado o algoritmo Q-learning nos subgrupos buscando-se atingir a melhor política de deslocamento dos servos. Nesta etapa, foram utilizadas técnicas de computação paralela para que os processos de aprendizado e armazenamento nos subgrupos fossem executados de forma paralela. Desta forma, a dimensão do problema e o tempo total de execução do algoritmo foram reduzidos, viabilizando a aplicação do método proposto às grandes instâncias. A abordagem proposta apresentou melhores resultados quando comparada com a aprendizagem por reforço clássica e o método guloso. Além de ter atingido ganhos de speedup e eficiência na avaliação das métricas de desempenho paralelo.
Adição de poliuretana em pastas de cimento para poços de petróleo como agente de correção do filtrado
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2008-07-16) Freitas, Júlio Cezar de Oliveira; Martinelli, Antônio Eduardo; ; http://lattes.cnpq.br/0022988322449627; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; Marinho, érika Pinto; ; http://lattes.cnpq.br/1192938961586608; Melo, Marcus Antônio de Freitas; ; http://lattes.cnpq.br/5840621182000517
Os aditivos químicos, quando devidamente selecionados e quantificados, são importantes aliados na obtenção de sistemas adequados de pastas para cimentações primárias de qualidade, fundamentais para o ciclo de vida útil de um poço, visto que operações de cimentação corretiva geram custos adicionais. Controlar a quantidade perdida por filtração pela pasta de cimento para as zonas permeáveis é um dos requisitos mais importantes em uma operação, comumente controlado por aditivos químicos, como a carboximetilcelulose (CMC). Entretanto, problemas associados à temperatura, tolerância a sais e o efeito secundário como retardador de pega, são comumente reportados na literatura. De acordo com o cenário descrito acima foi proposta a utilização de uma dispersão aquosa não iônica de poliuretana para controle de filtrado, dada sua baixa interação iônica com os íons livres presentes na pasta no estado fresco. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência da poliuretana como redutor de filtrado em diferentes condições de temperatura e pressão, bem como o efeito sinérgico com outros aditivos. As temperaturas e pressões utilizadas nos ensaios em laboratório simulam as mesmas condições de poços de petróleo com profundidades de 500 a 1200 m. A poliuretana apresentou resistência à degradação térmica e estabilidade na presença de sais. Com o aumento da concentração do polímero observou-se uma considerável diminuição do volume perdido por filtração, mantendo-se eficiente mesmo com o incremento da temperatura
Adicionando informação a priori ao formalismo do FWI através da entropia relativa
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-16) Cruz, Danilo Santos; Araújo, João Medeiros de; Silva, Carlos César Nascimento da; https://orcid.org/0000-0001-8462-4280; http://lattes.cnpq.br/3061734732654188; Corso, Gilberto; https://orcid.org/0000-0003-1748-4040; http://lattes.cnpq.br/0274040885278760; Medeiros, Walter Eugênio de; Alves, Gustavo Catão; Cardoso, Cláudio Guerra
A inversão completa da forma de onda é uma técnica utilizada para obter o modelo de velocidade da subsuperfície com alta acurácia. Na indústria de petróleo (principalmente na caracterização de reservatórios), é comum usar informações de poços como informações a priori para diminuir a ambiguidade dos resultados obtidos. Nesse sentido, este trabalho propõe adicionar informações a priori no formalismo da inversão completa da forma de onda através da entropia relativa. A aplicação da entropia em problemas inversos, geralmente, formula o problema para permitir o uso de conceitos estatísticos. Entretanto, existe uma equivalência entre a formulação estatística e “determinística”. Por isso, nesse trabalho, a proposta ´e empregar a entropia relativa de maneira determinística. Serão discutidos alguns aspectos da entropia relativa e mostrados três maneiras diferentes de usá-la para adicionar informações a priori no problema inverso. Nas regiões onde o sal está presente no modelo BP 2004, foram obtidas melhorias significativas adicionando informações a priori através da entropia relativa para dados sintéticos. Serão mostrados que a adição da informação a priori através da entropia relativa, no formalismo da inversão de forma de onda completa, pode ajudar a evitar mínimos locais.
Adsorção de cobre e cromo utilizando fibra de sisal visando o tratamento da água produzida pela indústria petrolífera
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2010-07-19) Borba, Loiva Liana Santos; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/6257147082706067; Dantas, Tereza Neuma de Castro; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783139Z0&dataRevisao=null; Santanna, Vanessa Cristina; ; http://lattes.cnpq.br/9445575768909084; Moura, Maria Carlenise Paiva de Alencar; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4702157Y9
A indústria de petróleo é atualmente uma das principais causadoras da poluição ambiental. O objetivo deste trabalho foi reduzir a concentração de cobre e cromo na água produzida pela indústria petrolífera. Foi usado como adsorvente a fibra de sisal natural, tratada com ácido nítrico e hidróxido de sódio. Todas as fibras vegetais possuem características físicas e morfológicas que possibilitam a adsorção de poluentes. A composição básica do sisal é celulose, hemicelulose e lignina. As características encontradas na caracterização são típicas de fibras vegetais, com exceção da área superficial que foi praticamente zero. Na primeira fase da adsorção foi realizado um estudo a temperatura (30°C, 45°C e 60°C) e tempo para otimizar a realização do planejamento fatorial. Os resultados mostraram que a fibra mais viável para o estudo é a fibra tratada com ácido à 30°C durante 5 horas. A segunda fase foi a do planejamento fatorial, usando a fibra ácida e o tempo de cinco horas determinado na primeira fase. Os ensaios foram efetuados seguindo o planejamento Fatorial 2 3. Os resultados obtidos foram analisados, através de métodos estatísticos, visando a otimização dos principais parâmetros que influenciam no processo: pH, concentração (mol/L) e relação massa de fibra (g)/ volume de solução (mL). Os resultados do planejamento descrevem, o fator concentração e o fator massa/volume apresentam interferência significativa no processo de adsorção do cromo e cobre. Os resultados, após a otimização, demonstraram que os maiores percentuais de extração (98 %) foram obtidos nas seguintes condições operacionais: pH: 5-6, Concentração: 100 ppm e a relação massa /volume: 1grama de fibra/50mL de solução. Observou-se que o processo foi eficiente com relação à adsorção do cromo e cobre, contudo são necessários mais estudos para a otimização do processo.
Algoritmo ultra rápido para calcular propriedades críticas no problema de percolação em redes bidimensionais
(2016-07-29) Ecco, Daniel; Silva, Luciano Rodrigues da; ; ; Medeiros, Elthon John Rodrigues de; ; Freitas, Joaquim Elias de; ; Henriques, Marcos Vinicius Cândido; ; Jácome, Samyr Silva Bezerra;
Através de estudos sobre percolação, pode-se determinar se uma rede bidimensional percola, percorrendo apenas parte das fronteiras dos aglomerados, verificando se existem dois sítios da fronteira conectados em lados opostos da rede, isto é, sem a necessidade de preencher todos os sítios que formam os aglomerados. O objeto desta tese é um algoritmo para tal fim. Diante da velocidade que este algoritmo terá, percorrendo apenas parte das fronteiras dos aglomerados, vimos que seria possível estudar redes de tamanhos jamais alcançados (superiores a um trilhão de sítios), com complexidade menor que 1 e um baixo custo computacional em relação aos algoritmos já desenvolvidos sobre o tema percolação. Passamos, com isso, a querer estudar o comportamento do limiar de percolação e da dimensão fractal da fronteira em redes dos mais diversos tamanhos e com uma grande quantidade de simulações, as quais os resultados permitiram fazer comparações e confirmar as previsões feitas através de leis de escalas já conhecidas na literatura.
Ambiente computacional paradesenvolvimento de aplicações de controladores lógicos programáveis baseado em linguagens SFC e ST
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2009-06-30) Couto, Felipe César Alves do; Oliveira, Luiz Affonso Henderson Guedes de; ; http://lattes.cnpq.br/7987212907837941; ; http://lattes.cnpq.br/2700253734170328; Maitelli, André Laurindo; ; http://lattes.cnpq.br/0477027244297797; Moura, Raimundo Santos;
Este trabalho propõe um ambiente computacional para programação de controladores lógicos programáveis aplicados aos poços de petróleo com método de elevação artificial do tipo BCP. O ambiente terá um editor para programação de PLCs baseado principalmente no diagrama de funções sequenciais (SFC). Esta linguagem foi escolhida por ser considerada de alto nível e por ser aceita pelo padrão internacional IEC 61131-3. O uso destes programas de controle em PLCs reais será possível com a utilização de uma linguagem de nível intermediário baseada na especificação TC6 XML pela organização PLCopen. Para os testes e a validação dos programas de controle, deverá ser disponibilizada uma área para visualização das variáveis obtidas através da comunicação com um PLC real. Desta forma, a principal contribuição deste trabalho é desenvolver um ambiente computacional que permita: modelar, testar e validar os controles representados em SFC e aplicados nos poços petrolíferos com método de elevação artificial do tipo BCP
Ambiente para avaliação de controladores fuzzy aplicados ao método de elevação artificial por bombeio centrífugo submerso
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011-07-22) Barbosa, Tiago de Souza; Maitelli, André Laurindo; ; http://lattes.cnpq.br/0477027244297797; ; http://lattes.cnpq.br/8462513997265359; Assmann, Benno Waldemar; ; Gabriel Filho, Oscar; ; http://lattes.cnpq.br/4171033998524192
Desde a sua concepção, as unidades de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) destacaram- se pelas altas vazões desenvolvidas e pelo bom desempenho em poços com alto BSW, tanto em ambientes onshore como offshore. Em qualquer sistema de elevação, sua vida útil e a frequência das intervenções são de fundamental importância, em virtude dos elevados custos das sondas e dos equipamentos, além dos prejuizos oriundos de uma parada na produção. Na busca por uma maior vida útil do sistema, surge a necessidade de que o mesmo trabalhe com eficiência e dentro dos limites de segurança de seus equipamentos, isso implica na necessidade de periódicos ajustes, monitoramento e controle. Como é crescente a perspectiva de se minimizar as ações humanas diretas, esses ajustes deverão ser feitos cada vez mais via automação. A automação do sistema não só possibilita uma maior vida útil, mas também um maior controle sobre a produção do poço. O controlador é o cérebro da maioria dos sistemas de automação, concentrando lógica e estratégias necessárias a atuação no processo de maneira a levá-lo a trabalhar com eficiência. Tal é a importância do controle para qualquer sistema de automação que se espera que, com o desenvolver das pesquisas e melhor conhecimento do BCS, muitos controladores venham a ser propostos para este método de elevação. Depois que um controlador é proposto, o mesmo deve ser testado e validado antes de se tomá-lo como eficiente e funcional. O uso de um poço produtor ou de um poço de teste poderia viabilizar a realização de testes, mas com o sério risco de que falhas no projeto do controlador viessem a ocasionar danos aos equipamentos do poço, muitos deles de custo elevado. Diante dessa realidade, o objetivo deste trabalho é apresentar um ambiente para avaliação de controladores fuzzy para poços equipados com o método BCS, utilizando-se de um simulador computacional representando um poço virtual, de um software de projeto de controladores fuzzy e de um CLP comercial. O uso do ambiente proposto possibilitará uma redução no tempo requerido para a realização dos testes e ajustes necessários ao controlador avaliado e um diagnóstico rápido de sua eficiência e eficácia. Os algoritmos de controle são implementados tanto em linguagem de alto nível, através do software de projeto de controladores, como em linguagem específica para programação de CLPs, a linguagem de Diagramas Ladder.
Análise comparativa de diferentes configurações de poços no processo de combustão in-situ
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-02-22) Rocha, Mirella Lopes da; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; http://lattes.cnpq.br/4637897380055777; ; http://lattes.cnpq.br/5320043938221082; Medeiros, Elthon John Rodrigues de; ; http://lattes.cnpq.br/6677251131593932; Dutra Júnior, Tarcilio Viana; ; http://lattes.cnpq.br/8753782475740001
Com um número crescente de campos maduros, a recuperação de óleo pesado tem se apresentado um dos grandes desafios do setor petrolífero. O Nordeste Brasileiro, por exemplo, possui inúmeros reservatório de óleo pesado que possam vir a ser explorados com a utilização de métodos térmicos. Dentre os tipos de métodos utilizados para óleos pesados, destaca-se o método da combustão in-situ, uma técnica no qual o calor é produzido dentro do reservatório, diferente da injeção de fluido aquecido em que o calor é gerado na superfície e transportado para o reservatório. Neste tipo de processo, é comum utilizar poços verticais como injetores e produtores. Contudo, métodos que utilizam poços horizontais como produtores de óleo são cada vez mais estudados devido à maior área de contato entre a formação e a frente de combustão. Sendo assim, o objetivo principal do presente trabalho foi estudar as diferentes configurações de poços (CIS, THAITM e CAGD) no processo de combustão in-situ, na recuperação de óleo, utilizando um reservatório semissintético com características do Nordeste Brasileiro. O método “toe-to-heel air injection” (THAITM) é um processo de recuperação de petróleo avançado, que consiste na integração da combustão in-situ com os avanços tecnológicos na perfuração de poços horizontais. Este método utiliza poços horizontais como produtores de óleo, mantendo poços injetores verticais para a injeção de ar. O processo de drenagem de óleo por diferencial gravitacional assistida com combustão (CAGD) é um sistema integrado, nesta configuração o poço injetor horizontal é perfurado na parte superior de formação,com um poço horizontal produtor na seção inferior. As simulações foram realizadas em um programa comercial de processos térmicos, denominado “STARS” (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), da empresa CMG (Computer Modelling Group). Foi realizada uma análise da vazão de injeção de ar e verificou-se que cada método possuía um limite máximo de injeção para o modelo base, mostrando que passando desse limite de injeção de ar, havia redução da produção acumulada de óleo. Foram realizadas análises dos parâmetros operacionais: vazões de injeção, configuração e completação dos poços. Na análise de sensibilidade foi encontrado que a vazão de injeção de ar apresentou maior influência no método THAI, já no método CIS a completação dos poços foi o parâmetro mais influente e no CAGD a configuração de poços foi o que apresentou maior influência na fração recuperada. Os resultados econômicos mostraram que o melhor caso obtido foi o método CAGD,pois, apesar de possuir maior custo inicial, foi o que apresentou melhor retorno financeiro quando comparado com os melhores casos do CIS e THAI.
Análise comparativa entre simuladores de linha de fluxo e diferenças finitas para um reservatório de petróleo submetido a injeção de água
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011-05-27) Alencar Filho, Martinho Quintas de; Dutra Júnior, Tarcilio Viana; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4706483T3; ; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; http://lattes.cnpq.br/4637897380055777; Mata, Wilson da; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781404Z6; Lins Júnior, Abel Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/1051102659037756
A injeção de água é o método de recuperação suplementar mais difundido na maioria dos campos de petróleo, devido a vários motivos, como o fato de a água ser um eficiente agente deslocante de óleos com baixa viscosidade associado ao fato de ser relativamente fácil de injetar e de existir grande disponibilidade de água a um custo relativamente baixo de se obter. Para o dimensionamento de um projeto de injeção de água é necessário efetuar um estudo de reservatório com o objetivo de se definir os vários parâmetros necessários para aumentar a eficácia do método. Para este estudo podem ser utilizados vários modelos matemáticos classificados como analíticos ou numéricos. Este trabalho tem como objetivo efetuar uma análise comparativa entre os resultados apresentados por um simulador de linhas de fluxo e um simulador convencional por diferença finita, que são dois tipos de simuladores de fluxo baseados em métodos numéricos, para um modelo de um reservatório de petróleo leve submetido à injeção de água. Para tanto foram montados dois modelos de reservatório, sendo um modelo heterogêneo e outro homogêneo contendo valores médios das propriedades de rocha do primeiro modelo. Foram realizadas comparações dos resultados destes modelos considerando sempre as mesmas condições de operação. Em seguida foram alterados alguns parâmetros de fluido e de rocha em ambos os modelos e efetuadas novamente comparações de resultados. A partir do planejamento fatorial, realizado para a análise de sensibilidade dos parâmetros de reservatório, foram escolhidos alguns casos para efetuar análise da variação dos parâmetros operacionais escolhidos que foram a vazão de injeção de água e a localização dos canhoneados. Observou-se que os resultados entre os simuladores são bastante similares na maioria dos casos estudados, tendo sido encontrado divergências apenas nos casos em que há aumento na razão de solubilidade de gás do modelo. Desta maneira foi concluído que o simulador convencional por diferenças finitas pode ser substituído por um simulador por linhas de fluxo em reservatórios semelhantes ao estudado, quando a razão de solubilidade possui valores baixos, sem prejuízo aos resultados de produção e com menores tempos de processamento computacional.
Análise da aplicação de ejetores de superfície para o aumento de produção de poços de petróleo
(2017-06-30) Oliveira, Leonardo Asfora de; Santos, Adriano dos; ; ; http://lattes.cnpq.br/0384068417483204; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; ; http://lattes.cnpq.br/6800188552647660; Costa, Rutacio de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/8120964167163666; Assmann, Benno Waldemar; ; http://lattes.cnpq.br/9038214553529222
Quando o reservatório não possui energia suficiente para elevar os fluidos à superfície ou quando a vazão de surgência não é economicamente viável, faz-se necessário a instalação de métodos de elevação artificial. Nestes estão inclusos aqueles denominados de bombeados, que se valem da instalação de uma bomba de subsuperfície no fundo do poço. Devido ao princípio de funcionamento destas bombas, elas apresentam redução de performance quando succionam gás livre advindo do reservatório. Isso justifica a completação destes poços sem a utilização de packer e com separadores de gás na sucção das bombas, de forma a redirecionar parte do gás livre para o espaço anular. O gás separado é então transferido à linha de surgência através de uma válvula de retenção, que permite sua passagem sempre que a pressão de revestimento for maior do que a da linha. No entanto, em muitos casos a pressão de linha é alta, fazendo com que o gás seja aprisionado no anular, elevando a pressão de revestimento e reduzindo a submergência destas bombas. Nos casos mais críticos, quando o reservatório já encontra-se depletado, a pressão de revestimento compreende parcelas significativas da pressão de fluxo de fundo, de forma que o nível de líquido pode atingir a sucção das bombas, tornando a produção instável ou, muitas vezes, inviabilizando-a. Este trabalho, portanto, se propõe a estudar uma possível solução para este problema, advinda de uma colaboração entre Petrobras e UFRN: a instalação de ejetores na linha de surgência. Ejetores são equipamentos que se utilizam da energia de um fluido, denominado de fluido motriz, para aspirar ou succionar outro, denominado de secundário. Nesta aplicação, a própria produção do poço de petróleo seria utilizada para aspirar o gás do anular. Ao longo do texto, é desenvolvida uma modelagem matemática simplificada para fins de análise de performance e dimensionamento destes ejetores, onde foram utilizados os princípios da conservação de massa, momento e energia em cada seção do ejetor. Este modelo foi verificado e ajustado através da fluidodinâmica computacional utilizando o software CFX da empresa ANSYS, versão 16.0. Por fim, a influência de um ejetor na linha de surgência de um poço que opera por Bombeio Centrífugo Submerso é analisada através de análise nodal, onde foi possível demonstrar que sua instalação permite um aumento da vazão de produção do poço quando este é equipado com variador de frequência, mantendo inalterada a submergência.
Análise da coinjeção cíclica de vapor e solvente em reservatório do nordeste brasileiro
(2019-10-02) Andrade, Everton de Lima de; Dutra Júnior, Tarcilio Viana; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; ; ; Galvão, Edney Rafael Viana Pinheiro; ; Araújo, Edson de Andrade;
Um dos principais desafios da indústria petrolífera atualmente é melhorar a recuperação em campos terrestres. Das reservas em terra de hidrocarbonetos, uma porção significativa é composta por óleos pesados e extrapesados. Os métodos térmicos e os miscíveis auxiliam no aumento de produção de hidrocarbonetos pela redução da viscosidade, das forças capilares e da tensão interfacial. Eles podem ser combinados por meio da coinjeção de vapor e solvente. Uma das soluções mais versáteis para a recuperação de óleo pesado é a coinjeção cíclica de vapor e solvente, pois proporciona produção de volumes consideráveis e retorno do valor investido em um curto intervalo de tempo. O potencial de aumento no fator de recuperação pode ser maior que 5% e a redução de gases do efeito estufa de aproximadamente 25%. Por isto, este trabalho tem como objetivo avaliar tecnicamente e economicamente o processo de injeção cíclica de vapor e solvente em um reservatório de óleo pesado com características do nordeste brasileiro. As simulações foram realizadas em um programa comercial de modelagem de reservatórios de petróleo. Para esta análise, foram realizados um planejamento experimental completo 2x34 e outro planejamento 35 , variando fatores tais como: tipo de solvente, porcentagem molar do solvente, temperatura de injeção, vazão de injeção de fluidos (vapor e solvente), compressibilidade da rocha, tempo de injeção, tempo de soaking e duração dos ciclos. Foi realizado um estudo do comportamento da temperatura ao longo do poço (nos blocos) e das perdas de energia. Foi analisado o volume acumulado de óleo produzido. Os resultados obtidos mostraram que as variáveis analisadas que tiveram maior influência na produção acumulada de óleo foram a compressibilidade da formação, vazão de injeção, porcentagem de solvente, intervalo dos ciclos e duração da fase de injeção, sendo a compressibilidade a variável que mais influenciou. E dentre os três solventes utilizados (pentano, heptano e diesel), o heptano apresentou desempenho superior e os outros dois apresentaram desempenhos semelhantes. A temperatura ao longo do poço sofreu mais influência da vazão de injeção e maiores vazões proporcionaram maiores perdas de calor. A temperatura ao longo do poço foi diferente, sendo a parte superior mais aquecida, e ocorreram mudanças quando analisados períodos equivalentes de ciclos diferentes. A análise econômica mostrou que maiores quantidades de vapor e solvente tornam o projeto inviável economicamente.
Análise da eficiência térmica na injeção de vapor em reservatórios de óleo pesado
(2015-12-04) Gurgel, Antonio Robson; Dutra Junior, Tarcilio Viana; ; ; Lins Junior, Abel Gomes; ; Galvao, Edney Rafael Viana Pinheiro; ; Souza Júnior, José Cleodon de; ; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; Mata, Wilson da;
Nos métodos térmicos de recuperação de petróleo, o calor transferido para a rocha-reservatório pode ser proveniente da injeção de fluidos quentes (água quente ou vapor), por meio da combustão in situ ou de aquecimento eletromagnético. Do ponto de vista energético, apenas uma fração do calor injetado irá aquecer efetivamente o meio poroso e assim auxiliar no aumento do fator de recuperação final do óleo, pois parte desse calor se perde nas linhas de injeção, formações adjacentes à zona produtora e nos poços injetores e produtores. Uma das formas de se medir a quantidade de calor presente no meio poroso é através da eficiência térmica, que pode ser definida como a razão entre o calor remanescente do reservatório e o calor líquido injetado. A análise desta variável pode auxiliar no gerenciamento da quantidade de energia necessária e que está sendo gasta para recuperação de óleo. Para a realização deste estudo, foi desenvolvido um modelo numérico, semissintético, em um sistema cartesiano de malhas, com um padrão de ¼ de five spot invertido, utilizando o programa STARS (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), do grupo CMG (Computer Modelling Group Ltd.). Os parâmetros de reservatórios e operacionais analisados neste estudo foram a espessura da zona produtora de óleo, a condutividade térmica da rocha e a capacidade calorífica das formações adjacentes (topo e base), a vazão de injeção de vapor, o título e a completação dos poços injetores e produtores. Já as variáveis avaliadas foram a eficiência térmica, o fator de recuperação e o valor presente líquido, durante o período de 15 anos. A formação portadora de hidrocarbonetos possui características de rocha-reservatório similares às encontradas no Nordeste Brasileiro, mais especificamente da Bacia Potiguar, contendo óleo de alta viscosidade. A partir dos resultados obtidos nas simulações numéricas, verificou-se que o comportamento da eficiência térmica foi fortemente dependente das espessuras da zona produtora, da condutividade térmica e capacidade calorífica das formações adjacentes, das taxas de injeção de vapor, do título e da completação dos poços. Em relação à espessura, maiores valores deste parâmetro melhoraram a fração de calor remanescente do óleo. Por outro lado, o incremento no título do vapor e na vazão de injeção favoreceram o aumento da eficiência térmica apenas antes da ocorrência da erupção de calor no poço produtor, mas passaram a reduzir a eficiência térmica após o referido evento. Isto não havia sido predito nos modelos clássicos encontrados na literatura.
Análise da histerese de permeabilidade relativa em reservatório com características do pré-sal brasileiro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-03-24) Silva, Danielle Alves Ribeiro da; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; http://lattes.cnpq.br/4637897380055777; http://lattes.cnpq.br/0998250162190927; Medeiros, Ana Catarina da Rocha; Galvão, Edney Rafael Viana Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/3142315953748654; Araújo, Edson de Andrade; Dutra Júnior, Tarcilio Viana
A histerese da permeabilidade relativa e da pressão capilar precisam ser mais difundidas nos estudos acadêmicos, de modo a compreender como podem influenciar os reservatórios com óleo leve e alta pressão. Estes fenômenos tornam-se extremamente importantes para se ter uma previsão da produção de óleo, considerando que, em muitos casos, a utilização da histerese nos cálculos pode levar a uma melhor previsão da recuperação do petróleo. Assim, este estudo teve como principal objetivo a análise de dois modelos de histerese (Killough e Larsen e Skauge) amplamente utilizados em software comercial, a fim de investigar o comportamento de um reservatório de petróleo leve utilizando um processo WAG-CO2 miscível. Assim, para atingir este objetivo, foi considerado um reservatório semi-sintético, com características semelhantes às encontradas no pré-sal brasileiro, e foi modelado utilizando um software comercial da Computer Modelling Group (CMG). A histerese é capaz de reduzir a permeabilidade dos fluidos, o que pode gerar dois efeitos: aumento da eficiência de varrido do petróleo e perda de injetividade. O primeiro efeito contribui para o aumento da recuperação de óleo, enquanto que a perda de injetividade pode diminuir a varredura de óleo, assim reduzindo a recuperação de óleo. Além disso, este trabalho encontrou que a histerese pode causar perda de injetividade do gás e da água, no entanto isso não impediu de a histerese aumentar a recuperação de petróleo se comparado ao caso sem histerese.
Análise da injeção alternada de gás e polímeros em um reservatório com características do pré-sal
(2019-12-18) Mathias, Victor Machado; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; ; Araújo, Edson de Andrade; ; Dutra Júnior, Tarcilio Viana;
Apesar de estar ocorrendo uma fase de transição energética no mundo, com o alto crescimento no interesse e no consumo de energias renováveis, o petróleo ainda continua sendo a principal matriz energética mundial. No Brasil, o petróleo corresponde a quase metade da oferta energética disponível o que deixa claro a importância da indústria petrolífera no país. A produção nacional de óleo e gás teve um incremento relevante nos últimos 21 anos e isso aconteceu principalmente pela produção do Pré-sal brasileiro. Devido ao grande potencial de produção do Pré-sal o Brasil é hoje um dos protagonistas na produção de óleo e gás no meio offshore. Uma característica pertinente do óleo produzido nessa província é a alta concentração de gás carbônico (CO2) na sua composição e isso motivou a injeção desse gás nos reservatórios de alguns campos, como o de Lapa. Nesse campo o método de injeção alternada de água e gás (WAG) já é utilizado com o intuito de evitar a emissão do CO2 para a atmosfera como também para facilitar a chegada do óleo nos poços produtores. Um método alternativo à injeção WAG e inovador que vem sendo estudado é a injeção alternada de gás e polímeros (PAG). Nesse contexto este trabalho teve como objetivo a aplicação da injeção PAG em um reservatório com características do Pré-sal através da simulação numérica, como também a comparação dos resultados entre as injeções PAG e WAG. Para simular os métodos em questão foi utilizado o simulador GEM da CMG (Computer Modelling Group). A obtenção dos parâmetros a serem utilizados na injeção PAG veio através da análise dos resultados da injeção contínua de CO2 e injeção contínua de polímeros separadamente. Em seguida as injeções PAG e WAG também foram simuladas tendo seus resultados comparados. Através da observação dos resultados obtidos, a injeção PAG mostrou-se tecnicamente melhor em relação à injeção WAG, aumentando a produção acumulada de óleo em 8,6% para um intervalo de injeção de 10 anos, em 11,1% para um intervalo de injeção de 4 anos e em 10,2% para um intervalo de injeção de 2 anos.
Análise da modelagem experimental da perda de injetividade
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-07-13) Bonato, Adriano José do Amaral Mello; Santos, Adriano dos; ; ; http://lattes.cnpq.br/0811816959729514; Dutra Júnior, Tarcilio Viana; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4706483T3; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; ; http://lattes.cnpq.br/6800188552647660; Vaz Júnior, Alexandre Sérvulo Lima; ; http://lattes.cnpq.br/2162828064470668
A perda de injetividade, que pode ser causada pela retenção de partículas, ocorre geralmente durante a injeção ou reinjeção de água em campos de petróleo. Vários mecanismos, incluindo a exclusão pelo tamanho (straining), são responsáveis pela retenção de partículas e bloqueio dos poros da formação, causando dano e o declínio da injetividade. A previsão para o dano à formação e a queda da injetividade é essencial para o gerenciamento de projetos de injeção de água. O modelo clássico (MC), que incorpora os coeficientes de filtração e de dano à formação, tem sido amplamente utilizado na previsão da perda de injetividade. Esse modelo apresenta bons resultados quando apenas um mecanismo de retenção é atuante. Entretanto, vários autores relataram discrepâncias significativas entre o modelo clássico e os dados experimentais, motivando o desenvolvimento de modelos que consideram múltiplos mecanismos de retenção de partículas, como o modelo de Santos e Barros (MSB, 2010). Neste trabalho, foi estudada a solução do problema inverso para diferentes modelos. A partir deste estudo, foi desenvolvido um software para o tratamento dos dados experimentais. Finalmente, os dados experimentais foram ajustados usando tanto o MC quanto o MSB. Os resultados demonstraram que, dependendo da função dano à formação utilizada, as previsões dos modelos MC e MSB para a perda de injetividade podem ser significativamente diferentes
Análise da produção de óleo e oxigênio na aplicação do processo de combustão in-situ
(2015-12-16) Araújo, Edson de Andrade; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; ; Medeiros, Elthon John Rodrigues de; ; Souza Júnior, José Cleodon de; ; Dutra Junior, Tarcilio Viana; ; Mata, Wilson da;
No mundo, há inúmeros reservatórios de petróleo com um longo histórico de produção, mas sua produção foi interrompida porque atingiu o limite da sua viabilidade econômica, mesmo ainda tendo uma quantidade significativa de óleo. No Brasil destaca-se o Rio Grande do Norte, com uma longa produção de óleo pesado através de poços onshore. Ó óleo contido nesses reservatórios possuem alta viscosidade e uma baixa mobilidade, minimizando a eficiência de deslocamento no meio poroso, que pode ser mitigada pela aplicação de métodos térmicos para tornar possível melhorar a recuperação de óleo nesses locais. Entre os métodos térmicos, o processo de combustão in-situ com poços horizontais pode ser uma alternativa para a recuperação de óleo pesado. No Brasil, o processo de combustão in-situ com poços verticais foi testado em dois projetos pilotos, nos campos de Carmópolis e Buracica. Entretanto, esses projetos foram malsucedidos devido ao alto risco de explosão provenientes da presença de oxigênio no poço produtor. Por isso, a importância de se estudar a aplicabilidade do processo de combustão in-situ com os avanços tecnológicos na perfuração de poços horizontais, verificando sua viabilidade nos campos petrolíferos do estado do Rio Grande do Norte. Assim, esta pesquisa teve como objetivo a avaliação da produção de oxigênio e de petróleo no processo de combustão in-situ através de poços horizontais. Para isto, foi considerado um reservatório semissintético, com características semelhantes àquelas encontradas no Nordeste Brasileiro. Todos os resultados foram obtidos utilizando um software térmico comercial. A injeção de ar foi analisada de forma contínua e intermitente. A taxa de injeção de ar quando injetada de forma contínua apresentou influência sobre a produção acumulada de óleo, e foi identificada uma taxa máxima de injeção de ar, 35.000 m³STD/dia, como maior nível a possibilitar aumento na recuperação de óleo. Para essa taxa máxima de injeção foi observado um incremento na taxa de oxigênio no poço produtor, atingindo até 8,9% sobre o fluxo de gás ao término da produção. Para os casos com injeção intermitente de ar, foi observado, com ciclo de 1 e 2 anos, uma redução no percentual de oxigênio produzido, mostrando que sua aplicação pode vir a ser viável tecnicamente. Ao final, com a aplicação da injeção alternada ar e vapor não foi observado redução no percentual de oxigênio produzido, inviabilizando sua aplicação.
Análise da recuperação em reservatório de gás com baixa permeabilidade (TIGHT GAS) através do fraturamento hidráulico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-02-28) Bessa Junior, Francisco de Paiva; Mata, Wilson da; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781404Z6; ; http://lattes.cnpq.br/9612655460604040; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; http://lattes.cnpq.br/5453593230706116; Galvão, Edney Rafael Viana Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/3142315953748654; Souza Júnior, José Cleodon de;
Com o crescimento do consumo energético em todo o mundo, os reservatórios convencionais, chamados de reservatórios de fácil exploração e produção não estão atendendo à demanda energética mundial, fazendo-se necessário a exploração de reservas não convencionais. Esse tipo de exploração exige o desenvolvimento de tecnologias mais avançadas para a sua explotação. Como exemplo dessas reservas, temos os reservatórios do tipo Tight Gas, onde referem-se aos campos de arenito com baixa porosidade, na faixa de 8%, e permeabilidade na faixa entre 0,1 mD e 0,0001 mD, que acumulam consideráveis reservas de gás natural, podendo apresentar viabilidade econômica para explotação. O gás natural nesse tipo de reservatório só pode ser extraído a partir da aplicação da técnica de faturamento hidráulico, que tem por finalidade estimular o poço, criando um canal de alta condutividade entre o poço e o reservatório alterando e facilitando o fluxo de fluidos, aumentando assim a produtividade do reservatório. Assim, o objetivo desse trabalho é analisar o fator de recuperação do reservatório com a aplicação do fraturamento hidráulico. Os estudos foram realizados através de simulações concretizadas no módulo IMEX do programa da CMG (Computer Modelling Group), versão 2012.10
Análise da trajetória de poços horizontais em reservatório de óleo pesado
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2008-12-01) Brito, Eduardo Eudes Farias de; Dutra Júnior, Tarcilio Viana; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4706483T3; ; Mata, Wilson da; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781404Z6; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; http://lattes.cnpq.br/4637897380055777; Medeiros Júnior, Flávio;
A aplicação de métodos térmicos, para aumentar a recuperação de óleo pesado em campos maduros através da drenagem com poços horizontais e multilaterais, tem sido exaustivamente estudada, teórica e experimentalmente, testando novas ferramentas e novos métodos. A injeção contínua de vapor, através de um poço injetor e de um poço horizontal produtor com o objetivo de proporcionar uma varredura dos fluidos do reservatório, mostra-se um método eficiente. Partindo de um modelo heterogêneo, geologicamente caracterizado por, modelagem geoestatística, ajuste de histórico e identificação do melhor caminho de permeabilidade, com a sísmica 3D, foi montado um modelo para estudo. Foram estudados poços horizontais em várias direções em relação ao injetor de vapor e ao canal de maior permeabilidade, em oito profundidades diferentes. Dentro de uma mesma zona foram estudadas, a sensibilidade das trajetórias de poços horizontais, em função da profundidade de navegação. Com a finalidade de obter a maior produção acumulada de óleo a uma determinada vazão, qualidade, temperatura e período de injeção do vapor. Os poços estudados evidenciam uma melhora significativa na recuperação acumulada de óleo em uma das trajetórias, promovendo uma alternativa de aplicação em campos maduros ou em desenvolvimento com óleo pesado
Análise das emissões gasosas de um veículo flex funcionando com diferentes combustíveis
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011-02-17) Holanda, Raphael Araujo de; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; ; http://lattes.cnpq.br/5632792751894790; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; Souza, Luiz Guilherme Meira de; ; http://lattes.cnpq.br/0801747108308706; Grilo, Marcelo Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/9758227561901031
Nas últimas décadas tem se intensificado os esforços em pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias para redução dos níveis das emissões de gases poluentes na atmosfera. Neste contexto, destacam-se os modernos sistemas de gerenciamento eletrônico do motor, os novos catalisadores automotivos e a utilização de combustíveis renováveis que contribuem para o menor impacto ambiental. A presente pesquisa teve como propósito a análise comparativa das emissões gasosas de um veículo automotivo, funcionando com diferentes combustíveis: gás natural, AECH, ou gasolina. Para execução dos testes experimentais, um veículo flex foi instalado em um dinamômetro de chassi equipado com analisador de gases e demais acessórios complementares ao atendimento das diretrizes das normas de emissão e procedimentos de segurança. Os ensaios foram realizados de acordo com as normas NBR 6601 e NBR 7024, que definem o ciclo de condução urbano e estrada, respectivamente. Além da análise dos gases de escapamento no tubo de descarga, antes e após o catalisador, utilizando a sonda de aspiração do analisador de gases, para simulação do veículo em tráfego urbano e estrada, foram realizados testes de caracterização dos combustíveis. Os resultados finais foram conclusivos em apontar a gasolina aditivada como o combustível que mais contribuiu com as emissões de poluentes na atmosfera e a gasolina comum sendo o combustível que menos contribuiu com as emissões de poluentes na atmosfera
Análise de agrupamentos dos dados de DFA oriundos de perfis elétricos de indução de poços de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2009-07-24) Mata, Maria das Vitórias Medeiros da; Fulco, Umberto Laino; ; http://lattes.cnpq.br/9579151361576173; ; http://lattes.cnpq.br/6154370842530624; Corso, Gilberto; ; http://lattes.cnpq.br/0274040885278760; Freitas, Joaquim Elias de; ; http://lattes.cnpq.br/6051109030233375; Lyra, Marcelo Leite; ; http://lattes.cnpq.br/0907001903528428
O principal objetivo do presente trabalho foi aplicar métodos recentemente desenvolvidos em física-estatística às séries temporais, em especial a dados de perfis elétricos de indução de 54 poços de petróleo localizados no Campo de Namorado Bacia de Campos - RJ, para estudar a similaridade petrofísica dos poços numa distribuição espacial. Para isto, utilizamos o método do DFA com o intuito de saber se podemos, ou não, utilizar esta técnica para caracterizar espacialmente o campo. Depois de obtidos os valores de DFA para todos os poços, fizemos uma análise de agrupamento com relação a estas características; para tanto, utilizamos o método de agrupamento não-hierárquico chamado método K-média. Geralmente baseado na distância euclidiana, o K-média consiste em dividir os elementos de uma matriz n de dados em k grupos bem definidos, de maneira que as semelhanças existentes entre elementos pertencentes a grupos distintos sejam as menores possíveis. Com o objetivo de verificar se um conjunto de dados gerados pelo método do K-média ou gerado aleatoriamente forma padrões espaciais, criamos o parâmetro Ω (índice de vizinhança). Altos valores de Ω implicam em dados mais agregados e baixos valores de Ω em dados dispersos ou sem correlação espacial. Com auxílio do método de Monte Carlo observamos que dados agrupados aleatoriamente apresentam uma distribuição de Ω inferior ao valor empírico. Desta forma concluímos que os dados de DFA obtidos nos 54 poços estão agrupados e podem ser usados na caracterização espacial de campos. Ao cruzar os dados das curvas de nível com os resultados obtidos pelo K-média, confirmamos a eficiência do mesmo para correlacionar poços em distribuição espacial

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