Solubilidade de CO2 em aquíferos salinos de reservatórios de petróleo

Abstract

O estudo dos equilíbrios de fases dos sistemas aquosos representativos dos reservatórios de petróleo ou aquíferos salinos são de grande interesse para as indústrias químicas e petroquímicas. Apesar do interesse inerente a estes sistemas, os dados de equilíbrio são escassos e a sua determinação é extremamente importante para o desenvolvimento de correlações preditivas com vista ao projeto de processos de armazenamento de CO2. Os dados medidos experimentalmente e os dados disponíveis na literatura, permitiram desenvolver uma correlação preditiva capaz de descrever o sistema binário CO2+Água, bem como o sistema ternário CO2+Água+sal. A solubilidade do CO2 nos diferentes sistemas foi medida utilizando uma célula de alta pressão operando com base no método sintético. Neste trabalho, a solubilidade do CO2 em água pura e no sistema de água+NaCl foi estudada em função da temperatura, pressão e molalidades de NaCl. A solubilidade do CO2 em água pura foi estudada na gama de temperaturas 283-363 K, pressão até 12 MPa e para fração molar de CO2 até 0,02. A solubilidade do CO2 em água+NaCl foi medida numa gama de temperaturas 293-353 K, para pressões até 29 MPa e molalidade de NaCl de 0,25-2 mol.kg-1. Desenvolveu-se uma correlação baseada na lei de Henry aumentada para o sistema CO2+Água. Esta correlação foi ainda estendida para descrever os sistemas salinos investigados. A correlação desenvolvida mostrou ser capaz de descrever os sistemas estudados para frações molares de CO2 até 0,02 e molalidades de sal até 6 mol.kg-1.

The studies of aqueous systems representative of oil reservoirs or saline aquifers are of great interest for chemical and petrochemical industries. However, in spite of the inherent interest in such systems, the phase equilibrium data are scarce and the determination extremely important to the development of predictive correlations for the design of CO2 storage processes. The data collected in this work, along with those available in the literature, allowed us to develop a predictive correlation able to describe the CO2+water binary system, as well as CO2+water+salt ternary system. In this study, the solubility of CO2 in pure water and in water + NaCl system was studied as a function of temperature, pressure and molalities of NaCl. The solubility of CO2 in the various systems was measured using a high pressure synthetic method. The solubility of CO2 in pure water was studied in the temperature range 283 to 363 K, for compositions of CO2 mole fraction of 0.02 and pressures up to 12 MPa. The solubility of CO2 in water+NaCl system was measured in a temperature range 293 to 353 K, pressures up to 29 MPa and 0.25-2 mol.kg-1 in NaCl. A correlation based on the extended Henry's law was developed to describe the system CO2+water and later extended for the CO2+water+NaCl systems evaluated. The correlation was shown to give good predictions for all the systems studied for molar fractions of CO2 up to 0.02 and salt molalities of 6 mol.kg-1.