65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 3. Engenharia Civil

COMPORTAMENTO DE ROCHAS CARBONÀTICAS SUBMETIDAS À INJEÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO₂)

Katia Botelho Torres Galindo - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (IFPE).
Luciana Mendes Pessoa de Melo - Departamento de Engenharia civil, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
Cecília Maria Mota Silva Lins - Departamento de Engenharia civil, Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)
Alessandra Lee Barbosa Firmo - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (IFPE)
Leonardo Jose do Nascimento Guimarães - Prof Dr/Orientador- Departamento de Engenharia civil, Universidade Federal de Pe

INTRODUÇÃO:

A emissão de gases de efeito estufa tem sido um agravante nas mudanças climáticas e dinâmica global, uma vez que, as principais tecnologias utilizadas atualmente para a produção de energia resultam na emissão desses gases, em especial o CO₂.
Adicionalmente a recente exploração dos reservatórios pré-sal, podem resultar em uma liberação anual de milhões de toneladas de carbono, devido à presença de hidrocarbonetos com elevado teor de CO₂ nesses reservatórios. Assim, existe a necessidade de estudar e desenvolver novas tecnologias e atividades para a redução de emissões desse gás tais como o uso mais eficiente da energia, substituição dos combustíveis fósseis por outros com menor conteúdo de carbono, utilização de soluções energéticas que façam o emprego de fontes de energia renováveis e até o armazenamento do CO₂ em formações geológicas (IPCC, 2005).
O armazenamento geológico do CO₂ consiste em capturar e imobilizar esse gás em locais que não afetem os ecossistemas e onde não exista a possibilidade de vazamentos.
Entretanto, a injeção em larga escala de CO₂ pode induzir a uma complexa interação rocha-fluido, provocando alterações na estrutura da rocha e comprometendo a segurança e capacidade do armazenamento (Izgec et al., 2007).

OBJETIVO DO TRABALHO:

Avaliar, através de experimentos, as modificações físicas e mineralógicas ocorridas no meio poroso, especificamente rochas carbonáticas, provocadas pela injeção de CO₂ em condição supercrítica.

MÉTODOS:

O desenvolvimento do trabalho consistiu na coleta, caracterização da rocha natural e nos ensaios de injeção de CO₂.
As amostras das rochas carbonáticas foram coletadas a partir de testemunhos de poços perfurados na região de Suape, em Pernambuco. Primeiramente foi selecionado o intervalo de testemunho menos danificado fisicamente, seguido do corte de 5cm de diâmetro e 5cm de altura para obtenção dos corpos de teste utilizados nas análises petrográficas, minerológicas e no ensaio de injeção de CO₂.
Para realização dos ensaios de injeção de CO₂ foi construído um reator de aço inoxidável AISI 304 com volume de 250 ml, sendo também instalado um manômetro e sistema de controle automático de temperatura.
Os corpos de teste de aproximadamente 250g foram colocados na célula de inox juntamente com 100ml de uma solução de hidróxido de cálcio (0,02mol L-1), pressurizados com CO₂ até a pressão de 8,5 MPa e 70ºC. O tempo de duração dos experimentos foi de 10 e 20 dias, objetivando acompanhar a ocorrência dos fenômenos de dissolução e/ou precipitação no meio poroso ao longo do tempo. As amostras antes e após os ensaios foram analisadas utilizando o microscópio de luz transmitida normal e o equipamento de catodoluminescência para observar possíveis modificações nas estruturas originais.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

A amostra original coletada corresponde a um dolomito com minerais siliciclásticos, cristais de quartzo e feldspatos apresentando uma distribuição variável de porosidade entre 8 a 20%, conforme análises petrográficas. Esses minerais também foram constatados nos difratogramas das amostras originais, resultantes das análises mineralógicas, além da identificação de um novo mineral ankerita.
Para a amostra ensaiada após 10 dias da injeção de CO₂, não foram observadas modificações significativas na estrutura da rocha, assim como não foram observadas variações na porosidade em relação à amostra original. Por outo lado, nos ensaios com o intervalo de tempo de 20 dias foi possível visualizar através das lâminas um aumento estimado da porosidade em mais de 10% em relação à rocha original.
Na avaliação dos difratogramas referentes às duas amostras que sofreram a injeção do CO₂, verificou-se uma diminuição do pico correspondente aos compostos dolomita e ankerita, possivelmente devido à dissolução dos minerais carbonáticos ser afetada preferencialmente pelo processo da injeção de CO₂.
Não foram observadas alterações dos minerais silicáticos, o que exigiria uma redução muito maior no pH, e um tempo de reação também mais longo, excedendo os 20 dias utilizados.

CONCLUSÕES:

A injeção de CO₂ causou a dissolução parcial de minerais de carbonato através da acidificação da água contida nos poros em ambos os intervalos de tempo analisados.
Para verificar maiores alterações físicas e mineralógicas na estrutura da rocha submetida à injeção de CO₂, são necessários ensaios com um tempo maior de contato rocha-fluido, preferencialmente acima de 30 dias. Ensaios com uma duração prolongada são importantes para constatar a deteriorização da rocha devido à injeção de CO₂. Além disto, a partir dos resultados de ensaios com diferentes tempos de contato é possível avaliar as modificações no meio poroso e constatar a viabilidade do armazenamento de CO₂ neste tipo de rocha.

Palavras-chave: Armazenamento geológico de CO₂, Injeção de CO₂, Rochas carbonáticas.