Potencial da jazida de Charqueadas para o armazenamento geológico de CO2 e produção de gás natural utilizando parâmetros petrofísicos e testes de adsorção

Abstract

Coal is one of the most abundant energy resources. The Rio Grande do Sul State has about 90% of all coal in Brazil. This energy source is used in small proportion compared to hydropower plants, for example. But coal is also a strategic resource, it is a complementary source to those used on a larger scale. It is a resource that doesn´t depend on seasonality, and therefore constitutes an important energy security backup. The quest for a greater knowledge and understanding of Brazilian coals situation and its exploitation or in situ use possibilities can contribute to provide an energy resource that today is not considered accessible, especially for the southern region of Brazil. This thesis is focused on the Charqueadas Reservoir, its petrographic characterization, comparison of its theoretical and measured storage capacity for CO2, through sorption tests at the Department of Energy (DOE) laboratories (USA), compared with structural changes in the rock through imaging acquired through computed tomography (CT). These tests will also determine the viability of coalbed production (CBM) and carbon sequestration (CCS). The studied coal has, when taken into account CBM, ECBM and CCS activities, porosities considered normal (in the range of 1 to 5%). As for the permeability for the same activities, it´s considered very low (within the range of hundreds of nanoDarcys).The results of the pre-scans imaging indicate the existence of a high density material in the fractures (cleats), which explains the results of low permeabilities measured on the samples. Imaging using microtomography also showed this feature, indicating high density material filling the microfractures, which consequently reduces the permeability and gas adsorption. The adsorption isotherms indicated a significant amount of CO2 adsorption into the Charqueadas coal micro-structure is possible, but the larger scale results of the core permeability, microtomography, and pre-injection scans (which indicated the existence of a high density material filling fractures) revealed fluid motion within the coal would be difficult. This result was confirmed by the core-scale sorption tests in the coal samples, which indicated that sorption of CO2 in the Charqueadas Deposit would not be easily carried out.

O carvão é um dos recursos energéticos mais abundantes da humanidade. O Rio Grande do Sul contém cerca de 32 bilhões de toneladas de recursos, que representam 90% de todo carvão de nosso País. Esta fonte de energia é utilizada em pequena proporção quando comparada à energia gerada em hidrelétricas, por exemplo. Porém o carvão é um recurso estratégico do qual não se pode abrir mão, por ser uma fonte complementar às utilizadas em maior escala. É o recurso que completa a demanda energética em épocas de sazonalidade dos outros recursos, e por não depender do clima para ser utilizado, constitui-se de um importante fator na segurança energética do País. A busca por um maior conhecimento e entendimento de como os carvões brasileiros se encontram e suas possibilidades de exploração ou utilização in situ e ambientalmente sustentáveis pode contribuir para uma provisão de um recurso energético que hoje não é considerado acessível, principalmente para a Região sul do País. Esta foi focada na Jazida de Charqueadas, sua caracterização petrográfica, comparação entre as capacidades teórica e medida em laboratório de armazenagem de CO2, através de testes de sorção, e comparação de mudanças estruturais na rocha através de imageamento em tomógrafo computadorizado. Através destas análises foi avaliada viabilidade do carvão para produção de gás natural e armazenamento de carbono (CCS). O carvão estudado possui, quando levadas em conta atividades de CBM, ECBM e CCS, porosidades consideradas normais (da ordem de 1 a 5%). Já em relação à permeabilidade, quanto às mesmas atividades mencionadas, esta é considerada muito baixa (centenas de nanoDarcys), principalmente em relação à permeabilidade considerada ideal ou mínima para estas atividades (da ordem de miliDarcys).Os resultados do imageamento prévio ao experimento de sorção de CO2 apontam para a existência de um material de alta densidade nas fraturas (cleats) do carvão, o que explica os resultados de baixas permeabilidades medidos nas amostras. O imageamento através de microtomografia também evidenciou este comportamento, apontando material de alta densidade preenchendo as microfraturas do carvão estudado, o que por consequência diminui a permeabilidade e adsorção de gases. As isotermas de adsorção indicaram uma significativa quantidade de CO2 como possível de ser adsorvida nas amostras estudadas, porém os resultados das análises de permeabilidade, imageamento prévio e microtomografia (que apontaram a existência de um material de alta densidade preenchendo as fraturas) e principalmente os testes de sorção realizados nas amostras indicam ser difícil o fluxo de fluídos, e por consequência a sorção de CO2 nos carvões da Jazida de Charqueadas.