Precipitação de asfaltenos em petróleo com elevado teor de CO2: determinação experimental e modelagem do comportamento de fases a alta pressão - Pereira, Verônica de Jesus (2019)
Os reservatórios de petróleo do pré-sal da Bacia de Santos, situados em águas ultraprofundas a cerca de 300 km da costa paulista, possuem elevada razão gás-óleo e altas concentrações de dióxido de carbono, em condições de pressão e temperatura não triviais. A solução para evitar que o CO2 seja lançado na atmosfera tem sido a reinjeção do gás no reservatório, que pode ainda aumentar o fator de recuperação de óleo. Porém, a injeção de CO2 pode também induzir a precipitação e deposição de asfaltenos, causando atrasos de produção e caros procedimentos de limpeza, que aumentam os custos de operação. A reinjeção do CO2 em poços do pré-sal é um desafio tecnológico real, que demanda a compreensão adequada do comportamento termodinâmico das fases fluidas e dos asfaltenos em condições de pressão e temperatura do reservatório. É crucial conhecer a quantidade limite de CO2 que pode ser dissolvida no óleo, na pressão de injeção, sem que ocorra a precipitação de asfaltenos. Entretanto, a dificuldade de descrever as propriedades do óleo e das moléculas de asfaltenos, e suas interações intermoleculares, aliada à escassez ou dificuldade para a investigação experimental do comportamento de fases para cada adição de CO2 ao óleo, levou à oportunidade de um estudo experimental e de modelagem e simulação do comportamento de fases do óleo do pré-sal a alta pressão, em presença de elevados teores de CO2, objetivo da presente tese. O estudo experimental do comportamento de fases do óleo recombinado em presença de CO2 mostrou que a pressão de bolha e a densidade, na temperatura de reservatório, aumentam de forma quadrática com a concentração de CO2. Além disso, a pressão mínima de miscibilidade do óleo recombinado com CO2 puro e impuro medida é menor que a pressão do onset (início) superior de precipitação de asfaltenos. A equação de estado de Soave-Redlich-Kwong (SRK) foi usada com êxito para a modelagem e simulação das curvas de pressão de bolha e densidade para misturas de óleo recombinado e CO2, com ajuste de apenas um parâmetro de interação binária. Uma nova correlação foi proposta para o cálculo da pressão mínima de miscibilidade do óleo em função da pressão de bolha e da temperatura, para CO2 puro. O diagrama de fases pressão versus temperatura de precipitação de asfaltenos para o óleo do pré-sal também foi descrito satisfatoriamente pela equação SRK, com o ajuste de apenas dois parâmetros. A predição da quantidade de CO2 que dá início à precipitação de asfaltenos nas condições de reservatório foi maior que o valor determinado experimentalmente. Por fim, o estudo qualitativo dos efeitos da presença de CO2 na precipitação de asfaltenos indicou que abaixo da temperatura de crossover (cruzamento das curvas de onset), o CO2 ajuda a estabilizar os asfaltenos no óleo a partir da redução da pressão do onset superior de precipitação da mistura em relação ao óleo recombinado original.