Interação rocha-fluido durante processo de acidificação de matriz em rochas carbonáticas sintéticas

Abstract

Uma das técnicas de estimulação de poços de petróleo é a injeção de fluido ácido a uma pressão inferior à pressão de fraturamento das rochas, chamada acidificação de matriz, que promove sua dissolução pela formação de canais de alta permeabilidade, os wormholes, afetando a injetividade do poço, mas que pode comprometer a resistência e estabilidade da rocha no seu entorno, além de ter sua eficiência afetada pelas heterogeneidades, como as fraturas. Consistindo em um problema de interação rocha-fluido, o presente trabalho tem por objetivo avaliar os efeitos da dissolução química nas propriedades petrofísicas e geomecânicas pela acidificação de matriz, em rochas carbonáticas sintéticas com e sem a presença de fraturas. Empregou-se uma metodologia de confecção das amostras utilizando 90% de pó calcário e 10% de resina epóxi (definidas após dosagem), consolidadas por compactação e posterior tratamento térmico. Para representação das fraturas, utilizou-se tiras de geotêxtil não-tecido inseridos durante a construção da rocha, posicionadas em regiões específicas e perpendiculares à direção de injeção do fluido, para verificação de sua influência no processo dissolutivo. Desenvolveu- se um sistema utilizando uma célula de dissolução química para a realização dos testes de acidificação, cujo fluido reativo utilizado consistiu numa solução de 10% de ácido acético em água destilada, aplicado a uma pressão constante, a fim de observar os efeitos de um ácido orgânico fraco para tempos de ensaios de 36, 72 e 108 horas. Ensaios químicos (FRX e DRX), petrofísicos (porosidade e permeabilidade), petrográficos, geomecânicos (resistência à compressão simples, diametral e triaxial) e análises por imagem utilizando microtomografia computadorizada de Raios-X foram realizados para a caracterização das rochas e verificação dos efeitos da acidificação. Observou-se alterações nas propriedades das amostras com o aumento do tempo de contato rocha-fluido, destacando-se o aumento da porosidade e permeabilidade provocado pelo maior volume de vazios e maior interconectividade entre os poros causado pela dissolução de minerais. Analisando a formação dos wormholes, notou-se padrões do tipo ramificado e uniforme, estando associados à ação retardada da dissociação do ácido acético, às propriedades petrofísicas iniciais da rocha e à baixa taxa de injeção aplicada; as fraturas influenciaram nestes canais, com intensificação da dissolução nas regiões em que estas estavam inseridas, aumentando as ramificações presentes aos longo de sua estrutura, desviando o fluido para a direção perpendicular à direção de injeção, especialmente observado após 72 horas, destacando-se o uso do geossintético como material representativo de fraturas em amostras sintéticas. Houve também a redução de resistência mecânica (UCS) com a acidificação, que passou de 41,32 a 50,80 MPa (moderadamente dura a dura) para até 4,12 MPa (muito branda) após 108 horas de ensaio, com transição do comportamento tensão-deformação de frágil para dúctil, além da redução de sua rigidez. A metodologia de fabricação das rochas carbonáticas sintéticas e o desenvolvimento do sistema utilizando a célula de dissolução química para realização dos testes de acidificação contribuiram para evidenciar os efeitos da dissolução de minerais nas propriedades de rochas carbonáticas após acidificação.