bcs

Elevação e Escoamento de Petróleo

http://www.lenep.uenf.br/~bueno/Disciplina-ElevacaoEscoamento

André Duarte Bueno ([email protected])

Adolfo Puime Pires ([email protected])André Duarte Bueno ([email protected])






mailto:[email protected]








● Bombeio Centrífugo Submerso - BCS● Princípio teórico do método.● Equipamentos de subsuperfície● Equipamentos de superfície● Acompanhamento do poço em produção

• Bombeio Mecânico com Hastes - BMH● Bomba de subsuperfície● Coluna de hastes● Unidade de bombeio● Acompanhamento do poço em produção.

• Bombeio por Cavidades Progressivas - BCP● Sistema de BCP● Bomba de superfície● Coluna de hastes● Equipamento de superfície● Acompanhamento do poço em produção.

Sumário






• Quando ocorre?● Quando a elevação natural não é mais

suficiente para produção● Quando o uso de gas-lift não é possível, ou já

foi usado e não tem mais efeito

• Força motriz?● Utiliza energia elétrica

• Vantagens?● Aumento da vazão● Controle da vazão pela bomba

Bombeio Centrífugo Submerso - BCS






● Características:● Vem se expandindo nos últimos anos● Energia transmitida através de cabos elétricos● Energia elétrica transformada em mecânica

através de um motor de subsuperfície● Motor conectado a uma bomba centrífuga

● Uso:● Poços de alta vazão, sob influência de

influxo de água● Alto teor de água BSW

e baixa razão gás-óleo RGO● Atualmente inclui poços de alta viscosidade e

altas temperaturas








Objetivo: posicionar a bomba e determinar o diferencial de pressão (potência)

Roteiro:

• Traçar a curva de IPR• Determinar Pw para a vazão desejada• Traçar a curva de pressão no anular• A partir de Pwh e para vazão desejada, traçar o gradiente dinâmico na coluna• Determinar a profundidade da bomba• Determinar o diferencial de pressão a ser fornecido ao fluido






Equipamentos de subsuperfície

• Bomba

• Admissão da bomba

• Protetor

• Motor elétrico

• Cabo elétrico







.






Bomba:● Centrífuga de múltiplos estágios(cada estágio: impulsor + difusor)● Impulsor gira a 3500 rpm, etransfere energia cinética ao fluido● Difusor (estacionário) → converte energia cinética em pressão● Forma e tamanho do impulsor e difusor → vazão• Número de estágios → capacidade de elevação • Vazões variam entre 20 e 10mil m³/dia,com capacidade de elevaćão de até 5000m







Cada bomba tem sua curva de performance para bombeio de água, incluindo:● diâmetro mínimo do revestimento do poćo● intervalo recomendado de vazão● eficiência da bomba em funćão da vazão● capacidade de elevação• potência necessária• Intervalo de operaćão ótima







Escolha da bomba:

• Com a potência é diretamente proporcional a densidade, multiplicar a potência necessária pela densidade do fluido a ser elevado;

• Escolha da série ou diâmetro externo da bomba. ● Em função do diâmetro do revestimento, seleciona-se a de maior diâmetro externo que caiba no revestimento, deixando uma folga para a passagem do cabo elétrico que alimenta o motor;● Escolha do tipo de bomba.

● Seleciona-se a bomba em que a vazão desejada esteja aproximadamente no meio da faixa recomendada de vazão para a bomba;

• Determinação do número de estágios. ● A partir da curva de desempenho da bomba escolhida,

calcula-se o número de estágios para fornecer ao fluido o head necessário.







Admissão da bomba:

• Fica localizada na parte inferior da bomba,É o caminho do fluido para abastecimento do primeiro estágio.

• Pode ser encontrada na forma simples ou na forma de separador de gás (separador pode ser: estacionário ou centrífugo)

• A escolha da admissão depende da série da bomba, da vazão de líquido e da RGL







Motor elétrico – Características:

• Trifásico, dipolo, de indução

• Velocidade cte de 3500 rpm na freqüência de 60 Hz

• Eixo do motor conectado ao eixo do protetor, ao sistema de admissão e ao impulsor, formando eixo contínuo que deve estar perfeitamente alinhado

• Projetados para trabalhar sob condićões severas:● Trabalham imersos no fluido, a

altas temperaturas e pressões







Protetor• instalado entre o motor e a admissão da bomba

• conecta o eixo do motor ao eixo da bomba

• previne a entrada do fluido no motor

• equaliza as pressões do fluido produzido e do motor

Cabo elétrico● transmite a energia da superfície para o motor● trifásico com condutores de cobre ou alumínio







Equipamentos de superfície

• Quadro de comandos• Fonte de energia● Transformador • Cabeça de produção• Caixa de ventilaćão• Válvula de retenćão• Válvula de drenagem• Sensor de pressão e temperaturade fundo








● Quadro de comandos: ● controle e operação do

equipamento de fundo(chaves, amperímetros, relês,e temporizador)

● Transformador: ● transforma a tensão da rede

elétrica na tensão nominal do motor

● Cabeça de produção: ● passagem para a coluna de produção e

cabo elétrico (depende do diâmetro do revestimento e da coluna de produćão, da bitola, do tipo de cabo e das pressões envolvidas)







● Caixa de ventilação: ● ventilar o cabo trifásico

(saída para o gás que migroudo poćo para o interior do cabo)

● Válvula de retenção: ● Seu objetivo é manter a coluna

de produção cheia com o motor desligado● Válvula de drenagem ou de alívio:

● Serve para evitar a retirada da colunacom banho de óleo.

● Quando acionada possibilita a drenagem do fluido da coluna para o espaćo anular

● Sensores de pressão e temperatura de fundo






Bombeio Mecânico com Hastes - BMH






● Movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão interna é transformado em movimento alternativo por uma unidade de bombeio localizada próxima à cabeça do poço.

● Uma coluna de hastes transmite o movimento alternativo para o fundo do poço, acionando uma bomba que eleva os fluidos produzidos pelo reservatório para a superfície.

● Método de elevação mais utilizado em todo o mundo.

● Poços rasos → vazões médias● Poços profundos → baixas vazões

● Problemas com produção de areia, poços desviados e presença de muito gás.







Principais componentes:

• bomba de subsuperfície

• coluna de hastes

• unidade de bombeio

• motor







Bomba de subsuperfície:

• fornece energia ao fluido vindo da formação através do aumento de pressão

• tipo alternativo

• ciclo de bombeio: curso ascendente e descendente

• principais partes: camisa, pistão, válvula de passeio e válvula de pé







NSAD PPV210.36,2 −=

Deslocamento volumétrico da bomba

DV – deslocamento volumétrico da bomba (m3/d)AP – área do pistão (pol2)SP – curso efetivo do pistão (pol)N – velocidade de bombeio (cpm)

Eficiência volumétrica – entre 0,7 e 0,8







Coluna de hastes:

• ambientes abrasivos ou corrosivos

• cargas cíclicas

• aço e fibra de vidro (alto custo, corrosão e altas cargas)

• haste polida: primeira haste no topo da coluna, entra e sai do poço







PfFfFacFePhF ++++=Carga medida em dinamômetro (F)

F – carga solicitada pela unidade de bombeio

Ph – peso das hastes. Peso da coluna medido no ar.

Fe – força de empuxo. Peso do fluido deslocado pela coluna de hastes

Fac – força de aceleração. Responsável pela variação da velocidade das hastes

Ff – força de fricção. Atrito das hastes com o fluido e com a coluna de produção

Pf – peso do fluido. Peso da coluna de fluido acima do pistão







Carta dinamométrica:• Linha de carga zero• Carga na válvula de pé• Carga na válvula de passeio








Unidade de bombeio:

• Converte o movimentode rotação do motor em movimento alternativo

• Seleção: máximo torque,máxima carga e máximo cursoda haste polida






Estrutura:• Base: prende tripé, caixa de redução e motor

• Tripé: suporta a carga da haste polida

• Balancim: suporta a carga da haste polida de um lado e a força transmitida pela biela do outro

• Cabeça da UB: reduz esforços e atritos no “T” de surgência

• Biela e manivela: transmitem movimento ao balancim







● Bomba de deslocamento positivo

● Trabalha imersa no fluido

● Constituída de rotor e estator

● Série de cavidades herméticas idênticas

● Método simples

● Poços não muito profundos

● Eficiente para fluidos viscosos e presença de areia

● Consome menos energia que o bombeio mecânico

Bombeio por Cavidades Progressivas - BCP







Sistema de BCP

• Motor elétrico na superfície

• Polias e cabeçote

• Coluna de hastes

• Bomba de subsuperfície

• Camisa estacionária e rotor helicoidal







Bomba de subsuperfície● Rotor (espiral macho) - aço● Estator (espiral fêmea com uma espira a mais) - elastômero● Rotação – deslocamento das cavidades• Acompanhamento do nível de fluido no anular






Tipos de Bombas

• Tubulares ou insertáveis

• Geometria constante ou modificada

Seleção da Bomba

• Vazão desejada

• Profundidade de assentamento

• Dimensões da coluna de produção e do revestimento

• Características do fluido a ser bombeado







Coluna de hastes• Suportar carga axial na haste polida (soma do peso da coluna de haste no fluido mais a carga atuando sobre o rotor referente ao diferencial de pressão sobre a bomba)

• Torque máximo na haste polida (soma do torque hidráulico e de fricção na bomba mais o torque resistente na coluna de hastes

Equipamento de superfície● Cabeçote● Motor elétrico ou combustão interna• Quadro de comandos: equipamentos de proteção








Cabeçotes

• transmitem a rotação domotor para a coluna de hastes

• vedam o espaço anular

• tipo transmissão direta

• verticais ou angulares






Outros tipos de bombas



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