ELEVAO

1. INTRODUO ........................................................................................................ 3

2. ELEVAO NATURAL POOS SURGENTES ............................................... 3

2.1. FATORES QUE INFLUEM NA PRODUO ACUMULADA POR SURGNCIA ............................................................................................................... 3

2.2. FLUXO NO MEIO POROSO ........................................................................... 4

2.3. FLUXO NA COLUNA DE PRODUO ........................................................ 6

2.3.1. PADRES DE FLUXO VERTICAL MULTIFSICO ............................. 8

2.3.2. CURVA DE GRADIENTE DE PRESSO ............................................... 9

2.4. FLUXO NA SUPERFCIE .............................................................................. 10

2.4.1. FLUXO ATRAVS DA LINHA DE PRODUO ................................ 10

2.4.2. FLUXO ATRAVS DO REGULADOR DE FLUXO ............................ 11

2.5. RESOLUO DE PROBLEMAS DE FLUXO ............................................. 12

2.5.1. DETERMINAO DA VAZMXIMA POR SURGNCIA DE UM POO 12

2.5.2. DETERMINAO DA ABERTURA DO REGULADOR DE FLUXO PARA PRODUZIA A VAZO DESEJADA ........................................................ 13

3. GAS-LIFT .............................................................................................................. 14

3.1. TIPOS DE GAS-LIFT ..................................................................................... 14

3.1.1. GAS-LIFT CONTNUO .......................................................................... 14

3.1.2. GAS-LIFT INTERMITENTE .................................................................. 15

3.2. SISTEMA DE GAS-LIFT ............................................................................... 16

3.3. TIPOS DE INSTALAES ............................................................................ 16

3.3.1. INSTALAO ABERTA ........................................................................ 17

3.3.2. INSTALAO SEMIFECHADA ........................................................... 17

3.3.3. INSTALAO FECHADA ..................................................................... 17

3.4. DESCARGA DE UM POO DE GAS-LIFT .................................................. 18

4. BOMBEIO CENTRFUGO SUBMERSO ............................................................. 18

4.1. PRINCPIO TERICO .................................................................................... 19

4.2. EQUIPAMENTOS PARA O BOMBEIO CENTRFUGO SUBMERSO ...... 20

4.3. BOMBA ........................................................................................................... 21

4.4. ACOMPANHAMENTO DO POO EM PRODUO ................................. 21

5. BOMBEIO MECNICO COM HASTE ............................................................... 21

5.1. EQUIPAMENTOS PARA O BOMBEIO MECNICO COM HASTE ......... 22

5.2. UNIDADE DE BOMBEIO UB .................................................................... 23

5.3. BOMBA ........................................................................................................... 24

5.4. ACOMPANHAMENTO DO POO EM PRODUO ................................. 24

6. BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS .............................................. 24

6.1. EQUIPAMENTOS PARA BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS

25

6.2. BOMBA ........................................................................................................... 26

6.3. ACOMPANHAMENTO DE UM POO EM PRODUO .......................... 26

FIM ................................................................................................................................. 26

1. INTRODUO

Quando a presso do reservatrio suficientemente elevada, os fluidos nele

contidos so levados superfcie naturalmente, dizemos ento, que ocorreu uma

elevao natural. Os poos que produzem dessa forma so denominados surgentes.

Quando um reservatrio de petrleo no possui presso suficiente para uma

elevao natural ou quando o poo est chegando ao final de sua vida surgente ou que a

vazo na produo est abaixo da esperada, temos que utilizar de alguns mtodos

artificiais para aumentarmos a presso diferencial do reservatrio e consequentemente a

produo.

2. ELEVAO NATURAL POOS SURGENTES

Nos poos surgentes, o fluxo de fluido desde o reservatrio at a superfcie,

ocorre unicamente devido a energia do reservatrio.

Comparados com os poos que produzem com elevao artificial, os surgentes

produzem com menos problemas operacionais e com custos menores por volume

produzido devido a relativa simplicidade do processo. Por isso tem-se procurado

conhecer as diversas variveis que afetam a vazo de um poo surgente buscando, por

meio do controle racional de alguns fatores, manter e incrementar a quantidade de leo

produzido por elevao natural.

2.1. FATORES QUE INFLUEM NA PRODUO ACUMULADA POR SURGNCIA

So eles:

Propriedades dos fluidos;

ndice de produtividade do poo;

Mecanismo de produo do reservatrio;

Dano causado formao produtora durante a perfurao ou durante a completao do poo;

Aplicao de tcnicas de estimulao;

Adequado isolamento das zonas de gua e gs adjacentes zona de leo;

Caractersticas dos equipamentos utilizados no sistema de produo;

Adequado controle de produo dos poos atravs de testes peridicos de produo;

Estudo e acompanhamento da queda de presso do reservatrio.

O caminho percorrido pelos fluidos desde o reservatrio at as facilidades de

produo pode ser dividido em trs etapas distintas que influem decisivamente na

produo acumulada por surgncia:

Fluxo do fluido no reservatrio, denominada fluxo no meio poroso ou recuperao;

Fluxo do fluido no poo, denominado fluxo na coluna de produo ou elevao;

Fluxo do fluido atravs da linha de produo e/ou restries, denominada de fluxo na superfcie ou coleta.

A figura 2.1-1 mostra que as trs etapas de fluxo esto interligadas e, em

consequncia, a vazo a ser obtida do poo funo do fluxo por todo o sistema.

Figura 2.1-1 Etapas de fluxo

2.2. FLUXO NO MEIO POROSO

Reescrevendo a equao para o clculo do ndice de produtividade (IP) temos:

=

(2.2 1)

Presso de fluxo (Presso dinmica) [N/m] Presso esttica [N/m] Vazo [m/s] ndice de produtividade

Observando a equao 2.2-1 podemos perceber que se pudermos considerar a

presso esttica e o ndice de produtividade constante essa equao seria uma funo

linear da presso de fluxo com a vazo. Essa funo denominada IPR (Inflow

Performance Relantionship).

Mas podemos considerar a presso esttica e o ndice de produtividade

constantes?

Devido lenta variao da presso no reservatrio com o tempo, podemos

considerar, em certo intervalo de tempo, a presso esttica do reservatrio constante.

Quando a presso do meio poroso est abaixo da presso de saturao do leo o

gs sai da soluo aumentando a saturao. O aumento da saturao de gs provoca um

aumento em sua permeabilidade relativa, diminuindo em consequncia a

permeabilidade relativa ao leo. Esta variao da permeabilidade relativa ao leo com a

presso faz com que o ndice de produo tambm varie com a presso. Dessa forma

para podermos considerar o IP constante temos que ter no reservatrio a presso do

meio poroso maior que presso de saturao.

Satisfeitas as condies apresentadas podemos representar o fluxo no meio

poroso pelo IPR linear.

Figura 2.2-1 Curva IPR modelo linear

Quanto maior o diferencial de presso maior a vazo, e a vazo mxima seria

atingida quando a presso dinmica fosse a zero, mas esse fato no condiz com a

definio de poo surgente pois necessrio uma presso mnima para que o fluido da

formao atinja os equipamento de separao na superfcie.

Para reservatrios onde a presso menor ou igual a presso de saturao e

considerando apenas fluidos bifsicos, leo e gs (ou trifsicos onde a porcentagem de

gua no seja muito elevada), Vogel (1968) desenvolveu seu modelo, representado pela

equao:

= 1 0,2. (

) 0,8. (

)2

Presso de fluxo (Presso dinmica) [N/m] Presso esttica [N/m]

Vazo [m/s] Vazo mxima [m/s]

Apresentado na curva:

Figura 2.2-2 Curva IPR modelo de Vogel

Existem vrios modelos para diversas situaes de reservatrios e poos, mas a

forma mais precisa de se determinar a curva IPR a medio direta e consiste em

produzir o poo de forma estabilizada em vrias vazes e medir as correspondentes

presses dinmicas de fundo. Quanto maior o nmero de pontos, mais representativa

ser a curva.

2.3. FLUXO NA COLUNA DE PRODUO

Para que os fluidos cheguem at os separadores na superfcie, necessrio que a

presso de fluxo no fundo do poo seja suficiente para vencer a coluna hidrosttica do

fluido na coluna de produo, as perdas por frico, as perdas nas restries (regulador

de fluxo, vlvulas, etc.), as perdas na linha de produo e a presso nos equipamentos

de separao.

Curva de gradiente de presso para fluxo monofsico de lquido

Ao se combinar os fluxos no meio poroso e na coluna de produo verifica-se a

existncia de uma oposio de solicitaes no fundo do poo. Considerando apenas o

fluxo no reservatrio, quanto maior a vazo desejada, menor deve ser a presso de fluxo

no fundo do poo. Considerando apenas o fluxo atravs da coluna de produo, quanto

maior a vazo desejada, maior deve ser esta presso. A figura 2.3-1 mostra a

representao grfica desta oposio de solicitaes, com um nico ponto satisfazendo

as duas etapas de fluxo. Este ponto representa a vazo e a presso de fluxo no fundo,

caso o poo seja colocado em produo nas condies para as quais a coluna de

produo foi projetada.

Figura 2.3-1 Oposio de solicitaes no fundo do poo

2.3.1. PADRES DE FLUXO VERTICAL MULTIFSICO

O fluido que sai do meio poroso, entretanto possui gs em soluo e vem

acompanhado de gs livre e gua. Neste caso, a determinao com preciso do gradiente

de presso na coluna de produo torna-se complicada, uma vez que ocorre um fluxo

multifsico complexo e difcil de analisar, mesmo para condies limitadas.

A diferena de velocidade entre as fazes e a geometria das fases lquida e gasosa

influenciam sobremaneira no gradiente de presso, sendo, portanto, a base para a

classificao dos regimes de fluxo multifsico. Os padres geralmente aceitos para o

fluxo vertical multifsico so: bolha, golfada, transio e anular-nevoeiro.

Padres de fluxo multifsico

2.3.2. CURVA DE GRADIENTE DE PRESSO

Considerando a contnua variao de presso desde o fundo do poo at a

superfcie e, em consequncia, a composio da fase lquida e gasosa em cada ponto,

de supor que a curva que representa o gradiente dinmico de presso na coluna de

produo no seja uma reta, como ocorre no fluxo monofsico.

A figura 2.3.2-1 mostra a curva de gradiente dinmico de presso de um poo

onde, propositadamente, se fez com que a curva de gradiente esttico no atingisse a

superfcie. Neste caso, ativando a surgncia do poo por um mtodo adequado, este

entrar em produo com a presso de fluxo de fundo P1.

Se no houvesse a liberao progressiva de gs, com a consequente reduo da

densidade do fluido da coluna, a presso dinmica de fundo seria insuficiente para

elevar os fluidos e desloc-los at o vaso separador.

Figura 2.3.2-1 Curva de gradiente na coluna de produo

A soluo de problemas de fluxo na coluna de produo inclui o clculo do

gradiente dinmico de presso. As melhores ferramentas disponveis so os simuladores

de fluxo multifsico em tubulaes. Estes simuladores utilizam correlaes

especialmente desenvolvidas para este fim.

2.4. FLUXO NA SUPERFCIE

Esta etapa corresponde ao deslocamento do fluido desde a cabea do poo at o

vaso separador, passando pela linha de produo e pelo regulador de fluxo.

2.4.1. FLUXO ATRAVS DA LINHA DE PRODUO

Considerando a geometria das fases e o grau de escorregamento entre o gs e o

lquido, os padres de fluxo horizontal mais aceitos so:

A determinao do padro de fluxo muito importante no clculo do

gradiente de presso, pois mudando a geometria das fases, altera-se principalmente o

gradiente devido a frico.

2.4.2. FLUXO ATRAVS DO REGULADOR DE FLUXO

O regulador de fluxo tem por finalidade restringir a vazo do fluido, permitindo

que se obtenha uma produo compatvel coma as caractersticas do reservatrio.

Estudos de mecnica e termodinmica mostram que, para no haver influncia

das condies de fluxo a jusante de uma restrio sobre as de montante necessrio que

a velocidade do fluxo seja igual ou superior velocidade do som no meio. Quando isso

ocorre diz-se que est havendo um fluxo crtico atravs do regulador e variaes de

presso a jusante no alteram a presso montante.

2.5. RESOLUO DE PROBLEMAS DE FLUXO

Consiste em determinar as vazes possveis de produo coma as equivalentes

presses de fluxo no fundo do poo, na cabea do poo e a montante e jusante do

regulado de fluxo, considerando todas as variveis envolvidas no deslocamento dos

fluidos, desde o reservatrio at o vaso separador.

2.5.1. DETERMINAO DA VAZO MXIMA POR SURGNCIA DE UM POO

Em resumo traa-se o grfico abaixo:

O ponto de encontro das duas curvas, de presso disponvel e necessria na

cabea do poo, satisfaz as condies de fluxo do problema e indica a vazo mxima a

ser obtida por surgncia, bem como a presso que ir existir na cabea do poo quando

em produo.

2.5.2. DETERMINAO DA ABERTURA DO REGULADOR DE FLUXO PARA PRODUZIA A

VAZO DESEJADA

A vazo mxima por surgncia determinada no item anterior pode ser superior

vazo tima indicada para a produo do reservatrio. Altas vazes podem antecipar a

produo de gua ou gs, produo de areia, dano ao reservatrio, etc., resultando em

menores recuperaes de petrleo. Para evitar estes efeitos indesejveis, restringe-se a

vazo do poo com um regulador de fluxo, cuja abertura determinada por frmulas

empricas de onde os valores de suas variveis so retirados do grfico abaixo.

3. GAS-LIFT

um mtodo de elevao artificial que utiliza a energia contida em um gs

comprimido para elevar fluidos at a superfcie.

3.1. TIPOS DE GAS-LIFT

3.1.1. GAS-LIFT CONTNUO

O gas-litf contnuo similar elevao natural. Baseia-se na injeo contnua de

gs a alta presso na coluna de produo com o objetivo de gaseificar o fluido desde o

ponto de injeo at a superfcie. At certos limites, aumentando-se a quantidade de gs

na coluna de produo diminui-se o gradiente mdio de presso, com a consequente

diminuio da presso de fluxo no fundo e aumento da vazo.

3.1.2. GAS-LIFT INTERMITENTE

Baseia-se no deslocamento de golfadas de fluido para a superfcie atravs da

injeo de gs a alta presso na base das golfadas.

3.2. SISTEMA DE GAS-LIFT

O sistema composto por:

Fonte de gs a alta presso (compressores);

Controlador de injeo de gs na superfcie choke (gas-lift continuo) motor valve (gas-lift intermitente);

Controlado de injeo de gs de subsuperfcie (vlvula de gas-lift);

Equipamentos para separao e armazenamento dos fluidos produzidos (separadores, tanques, etc.).

3.3. TIPOS DE INSTALAES

A escolha do tipo de instalao influenciada principalmente pelo tipo de gas-

lift a ser empregado.

Os tipos mais comuns so:

3.3.1. INSTALAO ABERTA

Neste tipo de instalao a coluna de produo fica suspensa na cabea de

produo, sem packer e sem vlvula de p. Devido a inexistncia de packer, este tipo de

instalao s pode ser utilizada em poos com boa produtividade e elevada presso de

fundo. Desta forma existir um sele de fluido no fundo do poo evitando que o gs

atinja a extremidade da coluna de produo. A utilizao deste tipo de instalao ocorre

quando impossvel descer um packer devido a problemas no revestimento, areia, etc.

3.3.2. INSTALAO SEMIFECHADA

Este tipo da instalao difere da anterior pelo fato de se utilizar um packer para

vedar o espao anular. Pode ser utilizada tanto para gas-lift contnuo como intermitente,

e suas principais vantagens em relao anterior so:

Aps o poo ser descarregado no haver retorno de lquido para o espao anular, uma vez que todas as vlvulas de gas-lift possuem vlvula de reteno

(check-valve);

O nvel de fluido no espao anular permanece estvel, independente de variaes de presso no gs de injeo;

O nvel de fluido no espao anular no pode atingir a extremidade da coluna de produo, situao em que se perderia o controle da injeo de gs na coluna.

3.3.3. INSTALAO FECHADA

semelhante a uma instalao do tipo semifechada, com exceo de uma

vlvula de p que colocada na extremidade inferior da coluna de produo. utilizada

em poos que produzem por gas-lift intermitente. A finalidade da vlvula de p evitar

que, durante a injeo de gs na coluna de produo, a presso do gs injetado empurre

de volta para o reservatrio parte dos fluidos produzidos.

3.4. DESCARGA DE UM POO DE GAS-LIFT

Descarga de um poo de gas-lift significa retirar o fluido de amortecimento que

est na coluna de produo e/ou anular para colocar o poo em produo. um

processo contnuo que consiste na injeo de gs de forma controlada para o anular,

elevando para a superfcie o lquido que est no poo.

4. BOMBEIO CENTRFUGO SUBMERSO

Neste tipo de elevao artificial a energia transmitida ao fluido atravs de uma

bomba, tocada por um motor eltrico no fundo do poo. A energia eltrica chega at o

motor via cabos.

4.1. PRINCPIO TERICO

Assim como os demais mtodos o objetivo do conjunto de fundo suplementar a

energia do reservatrio, de tal forma que o poo produza a vazo desejada para a

superfcie.

Atravs do estudo do grfico montado abaixo possvel determinar a

profundidade em que a bomba dever ficar.

4.2. EQUIPAMENTOS PARA O BOMBEIO CENTRFUGO SUBMERSO

4.3. BOMBA

4.4. ACOMPANHAMENTO DO POO EM PRODUO

O acompanhamento da produo de um poo que produz por BCS feito atravs

de testes de produo, das cartas de registro de amperagem e, no caso de ter sido

instalado, do sensor de presso e temperatura de fundo.

No teste de produo so medidos: vazo, presso dinmica na cabea do poo,

razo gs-lquido, frao de gua, nvel de fluido no anular, amperagem mdia, etc.

Uma anlise destas informaes comparativamente com a curva de performance da

bomba indicar a eficincia de operao do sistema.

5. BOMBEIO MECNICO COM HASTE

Neste mtodo de elevao artificial o movimento rotativo de um motor eltrico

ou de combusto interna transformado em movimento alternado por uma unidade de

bombeio localizada prxima a cabea do poo. Uma coluna de hastes transmite o

movimento para o fundo do poo, acionando uma bomba que eleva os fluidos

produzidos.

5.1. EQUIPAMENTOS PARA O BOMBEIO MECNICO COM HASTE

5.2. UNIDADE DE BOMBEIO UB

5.3. BOMBA

5.4. ACOMPANHAMENTO DO POO EM PRODUO

O acompanhamento de um poo que est produzindo por bombeio mecnico

feito atravs de teste de produo, cartas dinamomtricas e registros de sonolog. A

informao obtida do registro de sonolog refere-se a profundidade em que se encontra o

nvel dinmico e o nvel esttico anular.

6. BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS

O bombeio por cavidades progressivas (BCP) um mtodo de elevao artificial

em que a transferncia de energia ao fluido feita atravs de uma bomba de cavidades

progressivas. uma bomba de deslocamento positivo que trabalha imersa em poos de

petrleo, constituda de rotor e estator. A geometria do conjunto tal que forma uma

srie de cavidades hermticas idnticas. O rotor ao girar no interior do estator origina o

movimento axial das cavidades, progressivamente, no sentido da suco para a

descarga, realizando a ao de bombeio.

6.1. EQUIPAMENTOS PARA BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS

6.2. BOMBA

6.3. ACOMPANHAMENTO DE UM POO EM PRODUO

O acompanhamento de um poo que est produzindo por BCP feito atravs de

testes de produo, verificao de vibraes no cabeote e registro de sonolog.

FIM