65ª Reunião Anual da SBPC

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

ESTUDO DAS ALTERAÇÕES DE ROCHAS CARBONÁTICAS DEVIDO A ENSAIOS DE DISSOLUÇÃO QUÍMICA

Leandro Cesar Santos da Silva - Depto.de Engenharia Civil/ UFPE Analice Lima - Depto.de Engenharia Civil/ UFPE Luciana Mendes Pessoa de Melo - Depto.de Engenharia Civil/ UFPE Cecília Mota Lins - Depto.de Engenharia Civil/ UFPE Leonardo Guimarães - Depto.de Engenharia Civil/ UFPE

INTRODUÇÃO:

O cenário mundial de produção de energia tem sofrido transformações em ritmo acelerado devido às pressões exercidas pela necessidade de preservação das condições ambientais, uma vez que, as principais tecnologias utilizadas atualmente para a produção de energia tem como consequência a emissão de gases de efeito estufa (GEE’s), em especial o dióxido de carbono (CO2). Uma das alternativas que recentemente vem sendo proposta para a redução das emissões de GEE’s consiste na captura e armazenamento de CO2 em formações geológicas profundas. Entretanto, a injeção em larga escala de CO2 em reservatórios geológicos pode induzir a uma complexa interação de fluxo multi-fásico, através de reações químicas. Dependendo da composição e distribuição dos minerais nas rochas, as interações rocha-fluido reativo (como o CO2) podem comprometer a integridade da rocha e consequentemente a segurança e capacidade do armazenamento. Com isso, os estudos experimentais que possam compreender os efeitos da interação rocha- fluidos reativos são de grande importância na análise de viabilidade ambiental e econômica para armazenamento geológico de CO2 em reservatório, uma vez que, os efeitos dessa interação podem provocar variações das propriedades físicas e químicas das rochas-reservatório.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Investigar as possíveis alterações físico-químicas provocadas pela injeção de um fluido reativo ácido (similar ao CO2) em uma amostra de rocha carbonática sintética através de ensaios de laboratório utilizando um permeâmetro com célula modificada. Podendo assim, analisar as alterações físico-químicas da rocha através da variação da porosidade e permeabilidade, antes e após os ensaios.

MÉTODOS:

A amostra de rocha sintética utilizada nos ensaios e preparada em laboratório foi composta de areia quartzosa (50%) artificialmente cimentada com hidróxido de cálcio (25%) e Halimeda (25% de fragmentos calcários de algas marinhas), homogeneizados com 200 ml de água destilada e compactados. Após a compactação, a amostra foi submetida à carbonatação direta através da aplicação de 100 KPa de dióxido de carbono, durante 5 minutos. Depois a amostra foi levada à estufa (60ºC) por 24 horas e em seguida extraída do molde. Para avaliar a variação da porosidade e permeabilidade na amostra, foi utilizada uma célula de acrílico com um sistema de controle e medição da pressão na entrada do fluido reativo e na saída da solução percolada. O fluido usado foi uma solução de HCl (pH de 0,6) para simular o comportamento do CO2 no meio poroso. A amostra foi montada na célula de acrílico e acoplada ao permeâmetro para início do ensaio. Após a etapa de montagem, preencheu-se a célula com água destilada, aplicando uma pressão confinante de 150 kPa e uma pressão de líquido (solução ácida) de 100kPa. Foram coletados 200 ml da solução efluente e registrado o tempo para a percolação deste volume, calculando-se a permeabilidade e porosidade.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Por meio dos experimentos foi possível verificar que o fluido reativo gerou no meio poroso a transferência de minerais existentes na fase sólida para a fase líquida (dissolução) gerando um aumento da permeabilidade de aproximadamente dez vezes a permeabilidade medida no início dos ensaios, além da formação de caminhos preferenciais de fluxo ao longo do tempo para os ensaios 1 e 2. Com relação às estruturas das rochas sintéticas, foi verificado que no ensaio 2, a frente de dissolução se move de forma relativamente uniforme através da amostra nas primeiras 2 horas de ensaio, quando observa-se um aumento contínuo da permeabilidade, possivelmente proveniente de uma maior dissolução do carbonato nessa área, seguido da formação de um canal preferencial de fluxo dominante. Enquanto que no ensaio 1, o aumento contínuo da permeabilidade foi observado já nos primeiros 40 minutos de ensaio, ocasionando a formação de canais mais ramificados e, portanto, atingindo o valor máximo da permeabilidade em um intervalo de tempo 1 hora menor que o alcançado no ensaio 2. A porosidade aumentou após a injeção da solução ácida nas amostras analisadas devido a dissolução dos minerais carbonáticos presentes inicialmente nas rochas sintéticas, aumentando assim o volume de espaços vazios no meio poroso.

CONCLUSÕES:

A injeção da solução de HCl nas rochas carbonáticas sintéticas causou modificações significativas nas propriedades petrofísicas do meio poroso. Nos ensaios de dissolução, foi observada uma variação da permeabilidade do material maior que a permeabilidade inicial, quando submetidos à injeção do fluido ácido. Esse aumento de permeabilidade foi incitado pela formação de canais preferenciais de fluxos, devido à dissolução não uniforme de minerais presentes no meio poroso. A dissolução não uniforme, observada nos ensaios, foi induzida pela heterogeneidade do meio e também por pontos de maior fragilidade das rochas sintéticas, devido à dificuldade do processo de construção dos corpos de prova. Estes parâmetros tiveram grande influência nos diferentes regimes de formação dos canais preferenciais de fluxo.

Palavras-chave: Ensaios de dissolução, Injeção de fluido reativo, Alterações das propriedades da rocha carbonática.