Descrição

A injeção em larga escala de fluidos reativos em formações geológicas pode induzir uma complexa interação do fluido injetado com o meio poroso, como precipitação e dissolução de minerais, que podem comprometer a integridade geoquímica e geomecânica das rochas. Em particular, o acoplamento do transporte reativo e a simulação de fluxo em meios porosos permite uma abordagem mais precisa e abrangente de problemas de engenharia como sequestro geológico de dióxido de carbono, estimulação ácida de reservatórios de petróleo, diagênese e dissolução de hidratos de metano.

O problema de interesse a ser estudado neste nesta linha de pesquisa é a injeção de fluidos reativos, como o CO2, em aqüíferos salinos (para fins de armazenamento) e reservatórios carbonáticos (para fins de armazenamento ou como método de recuperação avançada). Nestes casos, ao entrar em contato com a água, o fluido reativo a acidifica formando o ácido carbônico que induz alterações de pH na fase aquosa e dissolução/precipitação de minerais. Em carbonatos, esses processos de acidificação podem ser ainda mais intensos. Com isso as interações fisico-químicas que ocorrem entre o CO2, a água e a rocha podem levar ao comprometimento mecânico caracterizado pela perda de resistência/rigidez (enfraquecimento) da rocha, associada também ao aumento de porosidade e permeabilidade. A injeção de CO2 em reservatórios depletados pode induzir, ou intensificar, a compactação por enfraquecimento desse tipo de rocha, cuja solubilidade é fortemente dependente do pH.

Para o problema de compactação por mecanismo capilar será adotado o modelo elasto-plástico para solos não-saturados denominado BBM (Basic Barcelona Model) que descreve o fenômeno de colapso dos poros quando se satura o material com água, levando a pressão capilar a zero. Para o problema de compactação química, será adotado um modelo de desestruturação para rochas e solos cimentados, baseado na mesma idéia de degradação elasto-plástica proposta pelo modelo BBM, porém neste caso usando uma variável de estado geoquímica que depende das concentrações dos minerais cimentantes.

Objetivos

O objetivo estratégico desta linha de pesquisa consiste em avaliar, através de experimentos e modelos numéricos, a integridade geoquímica e geomecânica das rochas reservatório e selantes visando o manejo otimizado da extração de petróleo e gás natural além da capacidade de armazenamento de CO2. Os dados obtidos experimentalmente serão utilizado para a calibração e validação de códigos numéricos (CODE_BRIGHT) assim como na implementação numérica de novos fenômenos para simulação de cenários em escala real constatando a viabilidade e segurança nos processos de extração e injeção de fluidos em formações geológicas.