aplicação de técnicas analíticas no estudo geoquímico de misturas de Óleos biodegradados e...
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“Aplicação de Técnicas Analíticas no Estudo Geoquímico de Misturas de
Óleos Biodegradados e Não-Biodegradados”
Elizandra Cananéa de SáLuiz Landau, D.Sc (UFRJ/COPPE/LAMCE)
Silvana Maria Barbanti, D.Sc (COPPETEC/CENPES)
COPPE/UFRJRio de Janeiro, RJ
Novembro/2004
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• Estudar o comportamento geoquímico de misturas de óleos;
• Desenvolver um métodométodo para estimar a contribuição de cada um dos óleos em misturas.
Objetivos
Petróleo
Mistura
% óleo biodegradado
% óleo não-biodegradado
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Motivação
• A maioria das acumulações de petróleo das bacias sedimentares brasileiras é formada por misturas de óleos biodegradados e não-biodegradados;
• A qualidade final do petróleo no reservatório é determinada pela proporção relativa entre os óleos;
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Aplicações na Indústria do Petróleo
O método estimativo proposto permite:
• Estimar a qualidade final do petróleo no reservatório;
• Auxiliar nas estratégias para produção e completação mais otimizadas dos campos de petróleo.
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Desafio Intrínseco
Desenvolver um método estimativo :
• Simples;• Rápido;• De baixo custo adicional;• Pequena margem de erro;• Ferramenta útil de rotina no setor de E & P para estimar
a qualidade do petróleo no reservatório.
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• Área de Estudo
Bacia de Campos
Bacia brasileira de maior produção de petróleo;
Responsável por 80% da produção nacional;
A taxa de biodegradação e de mistura de óleos é mais acentuada. • Ao Sul pelo Alto de Cabo Frio
• Ao Norte pelo Alto de Vitória
Guardado et al. (1989)
Introdução
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• Seleção dos Óleos Originais
Foram selecionados 4 amostras de óleo:
• 2 óleos não-biodegradadas
(óleos A e C)• 2 óleos biodegradadas
(óleos B e D)
Premissas:• Origem;• Maturação Térmica. Rooney et al. (1998)
UCM
n-Parafinas
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Metodologia• Preparação das Misturas
ÓLEO A(Não-biodegradado)
ÓLEO B(Biodegradado)
ÓLEO C(Não-biodegradado)
ÓLEO D(Biodegradado)
MISTURA A/B
MISTURAC/D
Proporções10%, 20%, 40%, 50%, 80% e 90%
(relativo ao óleo não-biodegradado)
Triplicata
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Cromatogramas das misturas A/BÓLEO A
(não-biodegradado)ÓLEO B
(biodegradado)
Mistura 10% de A
Mistura 20% de A
Mistura 40% de A
Mistura 50% de A
Mistura 80% de A
Mistura 90% de A
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Cromatogramas das misturas C/DÓLEO C
(não-biodegradado)
ÓLEO D(biodegradado)
Mistura 10% de C
Mistura 20% de C
Mistura 40% de C
Mistura 50% de C
Mistura 80% de C
Mistura 90% de C
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• Procedimentos e Técnicas Analíticas
Misturas de
Óleos
Cromatografia Liquidagravimétrica
Cromatografia em Camada Fina
Cromatografia em Fase Gasosa (CG)
CG-EMBiomarcadores
Grau API
Análise Elementar
Análise Isotópica do Carbono
Saturados
Aromáticos
Resinas e Asfaltenos(NSO)
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Discussão dos Resultados
Dentre os parâmetros geoquímicos analisados, aqueles que expressaram variações frente o aumento da porcentagem do óleo não-biodegradado em misturas foram:
• Grau API;• Teor de Hidrocarbonetos Saturados (%);• Valores de UCM;• Razões de Biomarcadores;• Teor de Ni, S e Va.
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-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Proporção do óleo A (%)
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
Gra
u A
PI
95% confidence
Grau API
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Proporção do óleo A (%)
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
Hid
roc
arb
on
eto
s S
atu
rad
os
(%
)
95% confidence
Teor de Saturados (%)Scatterplot: UCM/(UCM+n-alcanos) vs. Proporção (Casew ise MD deletion)
Proporção = 663.58 - 667.0 * UCM/(UCM+n-alcanos)
Correlation: r = -.9743
0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02
UCM/(UCM+n-alcanos)
-20
0
20
40
60
80
100
120
Pro
po
rçã
o d
o ó
leo
A (
%)
95% confidence
UCM/(UCM+n-alcanos)
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Proporção do óleo A (%)
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Ho
pa
no
s/E
ste
ran
os
95% confidence
Hopanos/Esteranos
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ÓLEOS Ni V S
Óleo não-biodegradado 8 10 3.4
Óleo Biodegradado 19 28 9.3
ANÁLISE ELEMENTAR
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100ó
leo
B
EC
S 1
0 1
1
EC
S 2
0 1
1
EC
S 4
0 1
1
EC
S 5
0 1
1
EC
S 8
0 1
1
EC
S 9
0 1
1
óle
o A
Amostras Analisadas
mg
do
ele
me
nto
/Kg
de
am
os
tra
Ni
V
S
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• Análise Estatística Multivariada
Determinar uma função que permita estimar a porcentagem de contribuição dos óleos biodegradados e não-biodegradados em misturas.
1. Selecionar os parâmetros geoquímicos;
2. Coeficiente de Correlação de Pearson (r);
3. Aplicação do Método de Regressão Linear Múltipla Seqüencial.
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Método de Regressão Linear Múltipla Seqüencial
Y = aX1 + bX2 + cX3 onde:
Y = variável dependente (proporção estimada)
a, b e c = contribuições de cada variável independente X sobre a variável dependente Y
X = variável independente (parâmetros geoquímicos)
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Equações Proposta pelo Regressão Linear Múltipla Seqüencial.
= 102 073 4 470 0 886
0 466 4 817 erros padrões respectivos
. . .
. .
API Saturados(%)
- alcanos Hopanos
EsteranosÁre
Proporção Esti
a to
ada
tal
m
n
Mistura A/B
Mistura C/D
=2 488 10 861 7 597
9 486 0 428 erros padrões respectivos
. . .
. .
API Saturados(%)
- alcanos Hopanos
EsteranosÁ
Proporção Estim
rea
ad
al
a
tot
n
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Erro = ((μ – x)/μ)*100
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REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA SEQÜENCIAL
0
20
40
60
80
100ECS AB 10 11
ECS AB 10 12
ECS AB 10 13
ECS AB 20 11
ECS AB 20 12
ECS AB 20 13
ECS AB 40 11
ECS AB 40 12
ECS AB 40 13
ECS AB 50 11
ECS AB 50 12
ECS AB 50 13
ECS AB 80 11
ECS AB 80 12
ECS AB 80 13
ECS AB 90 11
ECS AB 90 12
ECS AB 90 13
Proporção Experimental Proporção Estimada
Erro Padrão = 8.7%
Mistura A/B
REGRESSÃO LINEAR MÚLTIPLA SEQÜENCIAL
0
20
40
60
80
100
120ECS-CD-10-11
ECS-CD-10-12
ECS-CD-10-13
ECS-CD-20-11
ECS-CD-20-12
ECS-CD-20-13
ECS-CD-40-11
ECS-CD-40-12
ECS-CD-40-13
ECS-CD-50-11
ECS-CD-50-12
ECS-CD-50-13
ECS-CD-80-11
ECS-CD-80-12
ECS-CD-80-13
ECS-CD-90-11
ECS-CD-90-12
ECS-CD-90-13
Proporção Experimental Proporção Estimada
Mistura C/D
Erro Padrão = 6.3%
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Conclusões
• A partir do estudo geoquímico em misturas de óleos mostrou que determinados parâmetros geoquímico apresentam variações expressivas frente o aumento de contribuição do óleo não-biodegradado.
• A aplicação do método de regressão linear múltipla seqüencial mostrou ser uma ferramenta promissora para o estudo da estimativa da porcentagem de contribuição do óleo não-biodegradado e biodegradado em misturas.
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Agradecimentos
• ANP/PRH-02;
• Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia (LAMCE/COPPE/UFRJ);
• Centro de Excelência de Geoquímica Orgânica (CEGEQ/CENPES/PETROBRAS.
FIM