III Mostra de Pesquisa da
Pós-Graduação
PUCRS
Geoquímica e Integridade Mineralógica de Amostras do Campo de
Buracica, Reservatório Potencial para o Armazenamento
Geológico de CO2
Lia Weigert Bressan, Rodrigo Sebastian Iglesias, João Marcelo Medina Ketzer (orientador)
Programa de Pós Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais, Faculdade de Engenharia, PUCRS,
Introdução
Desequilíbrios ambientais estão cada vez mais evidentes na sociedade moderna. Estes
são causados principalmente pela descarga de gases poluentes na atmosfera. As emissões de
dióxido de carbono (CO2), por exemplo, cresceram num ritmo muito rápido desde a
Revolução Industrial, quando a produção e o consumo de combustíveis fósseis tornaram-se
indispensáveis para o desenvolvimento de máquinas e equipamentos que hoje sustentam o
nosso modelo de desenvolvimento econômico. O dióxido de carbono é o gás antropogênico
mais importante causador do efeito estufa (Alley et al., 2007);sua concentração na atmosfera
cresceu muito desde o período pré-industrial quando esta era de 280 ppm e já em 2005 essa
concentração atingiu 379 ppm3. As previsões mais pessimistas evidenciam que as emissões
destes gases geradores do efeito estufa causarão um aumento de 4°C na temperatura media da
terra até o final do século.
Desde a década de 80 os processos
naturais de captura de CO2 como as trocas de
gasosas que ocorrem durante o ciclo do carbono,
conseguiram remover aproximadamente 50%
dos gases emitidos pelas ações humanas, porém
estes processos, que antes eram suficientes para
manter os níveis de CO2 estáveis, não estão mais
sendo efetivos, pois a atmosfera assim como os
Gráfico 1: Variações dos níveis de CO2 desde 450 mil anos
atrás, demonstrando aumento persistente e concomitante dos
três índices após 1850. (Hansen. Climate Change 68, 269.
2005)
oceanos estão cada vez mais saturados em
dióxido de carbono.
Algumas alternativas estão sendo desenvolvidas para que os níveis de CO2 na
atmosfera sejam reduzidos. Dentre as alternativas mais importantes em termos de capacidade
que podem ser citadas o armazenamento oceânico e geológico de carbono (Ketzer, 2006). O
armazenamento geológico, foco deste trabalho, tem como princípio devolver o carbono ao
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subsolo (Davidson et al., 2001), ou seja, o excesso de CO2 emitido pela queima de
combustíveis fósseis será injetado em reservatórios geológicos. O carbono será estocado nos
poros das rochas destes reservatórios. Basicamente três tipos de reservatórios geológicos
constituem candidatos para esta atividade: 1) aqüíferos salinos; 2) camadas de carvão nãomineráveis; e 3) campos maduros ou depletados de petróleo.
Campos maduros ou depletados de petróleo são alvos promissores para
armazenamento de CO2, porque além de se conseguir estocar grande quantidade de gás,
possuem vantagens econômicas porque através da recuperação terciária ou avançada de
petróleo (EOR, do inglês Enhanced Oil Recovery), é possível recuperar uma quantidade
adicional de óleo retido nos poros. CO2 injetado é dissolvido e desloca o óleo aprisionado nos
poros das rochas para fora e parte deste gás passa a
ocupar este espaço, permanecendo armazenado com
segurança. A parcela de gás que não fica aprisionada e
é produzida com o petróleo pode ser re-injetada a fim
de recuperar uma parcela ainda maior de óleo naquele
campo. A recuperação terciária consegue atingir taxas
de 40% de óleo adicional recuperado, uma quantidade
bastante superior se considerarmos a recuperação
primária e secundária que juntam conseguem recuperar
até 35% da quantidade de óleo presente no reservatório.
No Brasil, a recuperação terciária ocorre
Figura 1: A localização da Bacia do Recôncavo,
essencialmente nos campos que compõe a Bacia do
sua extensão e os campos petrolíferos que fazem
Recôncavo
parte dela. (Rocha, P. S et al., 2007)
(Fig.
1),
com
uma
área
de
aproximadamente 10 mil km2 e possuindo 80 campos
(Rocha, et al., 2007).
Este trabalho versará sobre a análise da integridade mineralógica em reservatórios de
petróleo a partir de reações químicas entre CO2 e rocha. Para este estudo, selecionou-se o
Campo de Buracica, localizado a noroeste da Bacia do Recôncavo. Este campo é um dos
pioneiros em realizar injeções de CO2 a fim de aumentar as taxas de recuperação de óleo.
Desde 1991 a PETROBRAS iniciou um projeto de injeções de CO2 imiscível em sete poços
deste campo e os resultados obtidos foram o aumento da pressão do reservatório com
conseqüente incremento de óleo produzido (Lino, 2005).
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Metodologia
Amostras do Campo de Buracica serão utilizadas para a realização dos experimentos.
Amostras de dois poços diferentes serão utilizadas, quatro amostras serão de poços com préinjeções de CO2 e outras quatro amostras de poços já na fase de pós-injeção de CO2,
totalizando oito amostras. Neste ultimo foram realizadas injeções com CO2 imiscível por 20
anos a fim de recuperar uma quantidade maior de óleo. Os campos estão numa profundidade
entre 500 a 600 m, sob pressão hidrostática e temperaturas em torno de 50ºC. As amostras
serão colocadas em autoclaves sob alta pressão e temperatura, juntamente com água
(deionizada e salina, com composição similar à do campo) e CO2 em condições supercríticas.
O sistema será mantido sob pressão de aproximadamente 150 bar e 100ºC durante um período
de 15 dias. Simultaneamente, serão realizadas simulações numéricas destas reações utilizando
softwares de modelagem geoquímica e transporte reativo. Simulações deste tipo permitem
quantificar as diferentes formas de armazenamento do dióxido de carbono, além de avaliar
possíveis riscos de escape e conseqüentes impactos ambientais (Johnson et al., 2004).
Análises através do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) serão realizadas pré- e pósreação, para verificar as alterações mineralógicas decorrentes da interação com o CO2
supercrítico. Análises da água após as reações também serão realizadas para identificar a
presença de íons resultantes da dissolução dos minerais da amostra.
Discussão
O projeto está em fase inicial, portanto não há ainda dados concretos para conclusões
mais específicas. Porém, espera-se comprovar a formação de carbonatos através das técnicas
utilizadas pela interação rocha/CO2 demonstrando a viabilidade desta técnica.
Referências
Hansen. Climate Change 68, 269, 2005
J. Davidson, P. Freud, A. Smith. Putting Carbon back into the ground. IEA Greenhouse Gas R&D Programme Report, 2001.
J. E. Thomas (org.) Fundamentos da Engenharia do Petróleo. 2ª ed. Iterciência, Rio de Janeiro, 2001.
J. M. Ketzer. Redução das emissões de gases causadores do efeito estufa através da captura e armazenamento geológico de
CO2 in Carbono: Desenvolvimento Tecnológico, Aplicação e Mercado Global, 2006. Ed. UFPR, Ecoplan.
J.W. Johnson., J.J. Nitao, K.G. Knauss. Reactive transport modeling of CO2 in saline aquifers to elucidate fundamental
processes, trapping mechanisms and sequestration partitioning. In Geological Storage of Carbon Dioxide. Baines, S.J. &
Worden, R.H. (eds). Geological Society, London, Special Publications, 233, 107-128. (2004)
P. S. Rocha, A. O. Souza, R. J. Câmara. O futuro da Bacia do Recôncavo, a mais antiga província petrolífera brasileira. Bahia
Análise & Dados, 11 (2002) 32-44.
R. Alley et al. Intergovernmental Panel on Climate Change. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for
Policymakers. 2007.
U. Lino. Case History a Paradigm: Improvement of na Immiscible Gás- Injection Project in Buracica Field by Water
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