Estudo bidimensional de cavernas em rochas salinas para armazenamento de gás

Abstract

O armazenamento subterrâneo de gás e petróleo têm dois grandes propósitos: o primeiro deles pretende garantir a produção de petróleo de maneira constante e o segundo satisfazer uma relação ótima entre a produção e a demanda, o que é uma forma importante de regular as flutuações de preços. No Brasil, segundo Costa (2013), o papel da atividade de exploração e produção de gás natural até a década de 90 era muito mais de complementar e auxiliar a produção de petróleo do que de suprir o mercado de gás, mas no momento o setor está passando por mudanças significativas. Ao longo das últimas duas décadas, o consumo e a produção de gás natural cresceram e as reservas provadas aumentaram significativamente. Estudos recentes sugerem que as reservas brasileiras conhecidas irão aumentar ainda mais acentuadamente no futuro. Considerando essas variações de consumo, produção, infraestrutura e as reservas, é pertinente questionar a importância do armazenamento de gás no Brasil, pois atualmente, o gás é produzido e diretamente enviado pela rede de gasodutos para as unidades de tratamento de gás para ser especificado e posteriormente distribuído. A partir da necessidade exposta anteriormente e a espessura e continuidade da camada de sal que compõe as reservas de petróleo do pré-sal, estuda-se o comportamento de fluência da rocha salina composta principalmente por halita como local de construção de cavernas abertas por dissolução no mar aberto, para armazenamento de gás. Este estudo baseou-se na simulação no software de elementos finitos Abaqus da convergência de uma caverna de um diâmetro de 60 m e altura de 150 m construída a 3.500 m de profundidade em mar aberto, para um tempo de operação de 30 anos, sob condições diferentes de temperatura do maciço hospedeiro e pressão interna; através da lei potencial de fluência. Estas simulações permitiram encontrar uma combinação de temperatura e pressão interna mínima ótima para redução no volume ao final de tempo de operação próximo a 20%. Além do anterior os resultados mostram que a influência da temperatura na redução do volume da caverna é do tipo linear e as variações de pressão no interior permite concluir um comportamento parabólico de quarta ordem difícil de ajustar a uma só equação matemática.