Com Pm (presso mdia de gs na coluna no momento em que a golfada atinge a superfcie) e o dimetro da coluna, possvel obter o volume de gs necessrio por ciclo p/ o GLI atravs da figura abaixo (volume de gs em ft3 para cada 1000ft de coluna).

Volume de Gs fornecido pelo Spread da Vlvula Operadora

-Gs para elevar a golfada vem do anular; -Variao do volume de gs no anular entre a abertura e o fechamento da vlvula operadora igual ao volume de gs injetado na coluna; - Existe grfico para calcular o volume de gs no anular p/ diferentes valores de presso mdia no mesmo; - Pegando os volumes p/ as presses as mdias Pvo e Pvc e fazendo a diferena dos mesmos, tem-se uma estimativa do volume injetado no anular.

Vgas nec

ID cop

Multiplicando esse volume pelo comprimento da coluna, tem-se o volume total necessrio p/ elevar uma golfada. Para calcular a vazo diria necessria, basta multiplicar esse volume pela ciclagem.

Pm

Consideraes-Se V inj ~V nec : durante o tempo em que a vlvula operadora fica aberta, o gs cedido pelo anular suficiente p/ elevar a golfada sem desperdcio de gs;Volume de gs armazenado no anular p/ cada 1000 ft de profundidade

v1

Combinao coluna x revestimento

-Se Vinj > V nec : vlvula operadora aberta por mais tempo que o necessrio, havendo desperdcio de gs; Spread excessivo...Interessante substituir a vlvula por outra com menor spread ou com mesmo spread e menor orifcio... -Se Vinj < V nec : volume de gs injetado no suficiente p/ elevar a golfada; devese regular o intermitor para permanecer aberto enquanto a vlvula operadora est aberta, visando suprir/injetar a diferena de volume...

v2

(v1 v2)*Lvo = Vgs inj cop / ciclo

Pvc

Pvo

Presso mdia de gs no anular em 100 psig

Bombeio Centrfugo Submerso - BCS-Mtodo de elevao artificial em que energia transmitida ao fluido por uma bomba centrfuga posicionada no interior do poo; O acionamento dessa bomba feito atravs de um motor eltrico acoplado mesma.

Bombeio Centrfugo Submersosuperfcie

Energia Eltrica

Fluido

poo

Motor - converte energia eltrica em energia mecnica

Bomba centrfuga converte energia mecnica em energia potencial hidrulica

Bombeio Centrfugo SubmersoSistema como um todo (ordem ascendente): Motor; Protetor ou selo; Admisso da bomba (intake); Bomba (centrfuga de mltiplos estgios); Cabo eltrico; Cabea de produo (mandris e conectores); Caixa de Ventilao; Quadro de comando; VSD; Transformadores;

BCSCaractersticas (vantagens): -Grande range de vazo (15 a 5000 m3/d); -Consegue-se trabalhar perto do potencial terico do poo; -Aplicado a poos desviados, j que no possui hastes (dog leg < 3graus/100ft devido extenso do conjunto 20 40 m); -Aplicado a poos com alta RAO; -Aplicado em poos profundos; -No possui partes mveis na superfcie (SMS); -Vazamentos na superfcie so inexistentes;

BCSCaractersticas (desvantagens / Limitaes): -Custo elevado; -Restrio a areia; -Restrio a RGL; -Problemas com viscosidade elevada; -Requer fonte eltrica estvel e de confiana; -Em caso de necessidade de reparo, necessrio retirar toda a COP (custo elevado de interveno);- Flexibilidade operacional limitada; - Baixa confiabilidade (tempo entre falhas ~ 2 anos);

Poo no surgente - BCS

Poo surgente BCS p/ incremento de vazoPwh Pwh

BCSpresso

E L E V A O

profundidade

'P

RGLF

Pwf

Pe

PR

Pwf

presso

q vazo

IPR

Linguagem da indstria...Completao seca: BCS (bombeio centrfugo submerso); Completao molhada: BCSS (bombeio centrfugo submerso submarino);Fabricantes: Centrilift, Schlumberger, Weatherford, outros...

Instalao Terrestre

Completao Seca x Molhada

Equipamentos de Subsuperfcie- Pig tail superior e inferior; - Emendas; - Cabo redondo; - Cabo chato e pot head; - Motor; - Protetor ou selo; - Admisso da bomba; - Bomba; - Acoplamentos bomba-bomba, bomba- intake, intake-selo, selomotor; - Cabea de descarga;

Bomba do tipo centrfuga de mltiplos estgios, onde cada estgio formado por um impelidor e um difusor. O impelidor o dispositivo mvel que fornece energia cintica ao lquido. O difusor, que envolve o impelidor, estacionrio e tem por finalidade mudar a direo do lquido, transformando parte desta energia em energia de presso.Difusor

BombaImpelidor (estgio): gira deslocando o fluido p/ o estgio seguinte atravs de canais estacionrios (difusor); E cintica!!! Difusor: estacionrio, possui geometria capaz de converter parte da energia cintica do fluido em entalpia (presso + perdas).Impelidor / difusor: -radial: fluido entra axialmente e sai radialmente (ruim p/ gs; risco de gs-lock); - misto: caminho menos tortuoso;

IMPELIDOR E DIFUSOR

Impelidor

Bomba Cada bomba tem sua curva de performance; Ao se avaliar uma curva de performance necessrio que seja informado o tipo de fluido utilizado e o nmero de estgios a que bomba se refere. Alm destas informaes, outras informaes importantes so: Dimetro mnimo do revestimento; Faixa recomendada de vazo; Eficincia da bomba como funo da vazo; Capacidade de elevao (head) em funo da vazo; Potncia necessria do motor como funo da vazo.

Curva de performance da bomba centrfuga

**Curva p/ 1 estgio apenas; **Faixa amarela: faixa tima de trabalho (downtrust estvel); **Nmero de estgios a ser definido em funo do Head e no da vazo... **Quem dita a vazo a frequncia do motor (traduzida em termos de rotao);

Bomba fluido vs Head vs dP-Head vale p/ qq fluido; - X da questo: p/ fluido denso, necessria maior presso de descarga p/ obter o head; - Como Potncia hidrulica = Q . dP, p/ fluido denso, maior potncia consumida, necessidade de motor maior;

Bomba impelidor flutuante vs impelidor fixoImpelidor flutuante: corre no eixo; esforo axial distribudo entre mancal de escora e carcaa; Impelidor fixo: solidrio ao eixo; esforoaxial integralmente transferido p/ o mancal; Requer mancais mais resistentes;

H

Pd1 > pd2

gua Pd1

leo Pd2

Downtrust Instvel e Uptrust (p/ impelidores flutuantes)Downtrust Uptrust

Teste de bomba em bancada-Geralmente feito com gua; -P/ fluido com viscosidade diferente, curva diferente; -Existem frmulas p/ correo da curva (visando estimar comportamento da bomba p/ fluidos especficos a partir da curva obtida p/ gua);

** Downtrust instvel Regio esquerda da faixa amarela - Q baixo e H alto = P alta sobre impelidor, forando-o p/ baixo, roando o anel de desgaste, podendo danific-lo; ** Uptrust Regio direita da faixa amarela; Q alto e H baixo; Impelidor flutuando, sem carga; ** Ideal trabalhar na faixa amarela, de downtrust estvel, ou seja, impelidor tocando levemente o anel de desgaste, sem danific-lo;

Bombeio Centrfugo SubmersoInfluncia da viscosidade no HEAD da bomba40 Data Taken at 45 HZ Performance at 45 HZ Viscosity at Average Temperature at BEP WATER 48 CP 105 CP 260 CP 530 CP 900 CP

Efeito da presena de gs na bomba

30

TDH FEET PER STAGE

20

10

* Com aumento do teor de gs, inicia-se processo de interferncia no bombeio, podendo evoluir p/ o bloqueio por gs (gas lock), com giro a seco da bomba, danificando o equipamento;

0 0 1000

FLOW RATE - BARRELS PER DAY

2000

3000

4000

Bombeio Centrfugo SubmersoInfluncia de gs na bomba

Efeito da presena de areia na bomba- Risco de travamento do equipamento aps desligado o sistema; - Eroso, se considerado o fluxo; - Mximo teor de areia admissvel = 0,005% em volume ; - Ideal simular; Comentar sobre simuladores de eroso; - Observado o problema, pode-se reduzir a rotao;

Incrustaes salinas e parafinao- Ao redor do motor dificulta refrigerao do mesmo (feita com prprio fluido produzido); -Na bomba obstruo;* possvel instalar cabos eltricos encapsulados a linhas de injeo qumica downhole, visando controlar esses problemas;

Admisso da bombaNo existindo gs livre na suco da bomba, a admisso de fluido feita atravs do intake, que uma pequena seo de tubo instalado entre o protetor e a bomba e que permite a entrada de fluido para o interior da bomba atravs de furos existente no seu corpo.

Corroso- Devido presena de contaminantes do leo (H2S, CO2, etc.). -Deve-se selecionar materiais com metalurgia adequada caso a caso; (custo da bomba sobe bastante!!!);

ADMISSO SIMPLES OU INTAKE-Tela p/ evitar passagem de material grosseiro; -Pode formar borra tamponante, razo pela qual seu uso tem sido restringido;

Admisso da bombaSeparador EstacionrioUtilizado quando h pequena quantidade de gs livre na suco da bomba. A separao de gs do lquido se d mediante a simples mudana brusca de direo do fluxo de fluidos ao entrar na bomba.

Bombeio Centrfugo SubmersoSeparador CentrfugoUtilizado quando h uma maior quantidade de gs na suco da bomba. Devido diferena de densidade entre os fluidos, o lquido dirigido para o primeiro estgio da bomba enquanto o gs se mantm prximo ao eixo de onde encaminhado para o espao anular. OBS: A admisso de gs levaria a reduo brusca da eficincia da bomba.Efic ~ 90%SEPARADOR DE GS CENTRFUGO Sada de gs para o anular

O leo, por ser mais denso, segue prximo a carcaa.

Efic ~ 30%

O gs segue prximo ao eixo do separador

Entrada de leo com bolhas de gs livre

Bomba Seleo-Srie modelo; Ex: GN2100 ( 2100 significa vazo na mxima eficincia); -Faixa de Vazo: Q ~ 15 a 5000m3/d (h fontes que citam 15000 m3/d...); -Nmero de estgios;N estgios = Head requerido / Head por estgio H = dP / Gf dP = Pd Ps Pd presso de descarga; Ps presso de suco; Pd = Pcab + Ph + dP fric Gf gradiente do fluido; Ph presso hidrosttica; Ps = Pwf Ph dh diferena de nvel p/ clculo de Ph; Pcab presso cabea; Ph = dh . Gf Pwf presso fluxo fundo; dPfric perda de carga;

Motor Eltrico do tipo trifsico, bipolar, de induo e gira na velocidade de 3.500 rpm a 60 Hz. Consiste basicamente de uma parte estacionria (estator) e outra giratria (rotor) montados sobre um eixo. O motor projetado para trabalhar em condies severas: altas presses e temperaturas acima de 200oC. Ele cheio de um leo mineral com alta resistncia dieltrica e boa condutividade trmica, para a lubrificao dos mancais. Potncia variada (at 2000 HP); Voltagens de 220 a 5000V; Amperagem de 10 a 200A; Resfriado com fluido produzido;

-Dimenses: Comprimento x Dimetro externo: L ~ 20 a 40 m OD ~ 3,38 a 11,25 -Potncia;Pot ou BHP = Pot por estgio x n estgios x SG fluido; [ HP] SG densidade; -Mnimo dimetro do revestimento; (lembrar que deve haver espao p/ cabo eltrico...)

Motor EltricoEstator do Motor

Motor Eltrico Medidas de integridade eltrica do motor: Resistncia de isolao(Ri) medida da resistncia entre condutor e terra (carcaa) deve ser alta (Mega - ohm); Resistncia de continudade (Rc) entre fases; deve ser baixa;

Motor Eltrico Refrigerao do motor Critrio p/ boa refrigerao: Velocidade do fluido em torno do motor > 1 ft / s V = 7,49 x 10-2 x Q / (Dir2 Dem2) [ft/s] Onde: V velocidade do fluido (ft/s); Q Vazo do poo (m3/d); Dir dimetro interno do revestimento (pol); Dem dimetro externo do motor (obtido pela srie do motor. Ex: 540 SK; Dem = 5,4)

Motor Eltrico Refrigerao do motor Em caso de v < 1 ft/s, no necessariamente deve-se trocar o motor; Pode encamisar o mesmo usando a SHROUD;

Velocidades de fluido muito altas podem causar eroso do housing...deve avaliar...

Motor Eltrico Potncia do motor Pot motor = somatrio de todas as potncias Entre elas: Pot bomba, Pot selo, Pot separador de gs, etc. P/ cada srie e range de potncia, existem vrias combinaes I x V a escolher a depender da tenso disponvel da rede, etc. Geralmente opta-se pela maior tenso possvel!!! Pot = VI Raiz (3) Valto = I baixo p/ mesma Pot; Efeito joule menor... Otimizao do cabo eltrico que bastante caro!!!

Motor Eltrico Associao de motoresDependendo da potncia requerida, pode ser necessrio associar dois ou mais motores em srie... A configurao denominada TANDEM.

Dimetro do motorMotores de maior dimetro so preferveis a motores de menor dimetro por: - Serem mais baratos; - Serem mais eficientes; - Proporcionarem maior potncia; - Possurem comprimento menor para mesma potncia; - Descartarem associao TANDEM em alguns casos; - Facilitarem a refrigerao; A questo o dimetro do revestimento... Range de temperatura

~

f(fabricante)... Ex: REDA... 250F (standard) a 500F High Temperature;

Protetor ou SeloO protetor ou selo tem as seguintes funes: - Equalizar a presso interna do motor com a presso dos fluidos produzidos (evitando colapso); - Evitar a entrada de fluidos do poo para o motor; - Prover volume de fluido dieltrico suficiente p/ o motor; - Compensar a variao do volume de leo do motor devido variao de temperatura e; - Absorver, atravs do seu mancal, o esforo axial transmitido pelo eixo da bomba. * Consome de 3 a 6 HP...

Protetor ou SeloTipo LabirintoSegregao e controle de interface p/ evitar contaminao; No aplicvel a poos inclinados ;Selo da Bolsa

Tipo BolsaBolsa deformvel evita a contaminao; * Mas bolsa pode romper...

Cabo Eltrico-Leva potncia eltrica da superfcie ao pot head do motor; -Transmite potncia sinais do sensor de fundo (Pi, Pd, dP, Ti, Tm...)... - Fixado cop por meio de cintas ou clamps... - Redondo onde h espao (mais barato), chato onde no h... -Exige TH, Cabea de produo e packer prprios; Terra: cabea hrcules...(mandraque!!! Risco de gs na sup); Mar: mandril eletrosub...(sagaz!!$$!! Seguro qto a migrao de gs); -Emenda cabo x cabo especial (tape in);clamp

Cabo Eltrico trifsico e geralmente dividido em 2 partes distintas: o cabo redondo e o cabo chato. Estes cabos so projetados para operar nas mais diversas condies de presso, temperatura e ataque de agentes qumicos existentes nos poos. O cabo redondo possui trs condutores paralelos, os quais podem ser slidos ou tranados. Estes condutores so revestidos por um isolamento primrio de material termoplstico (EPDM). Pode haver tb capa de chumbo p/ evitar permeao de gs...

O espao anular entre o conjunto de fundo e o revestimento raramente permite a passagem de um cabo redondo.

Cabo EltricoDimensionamento do cabo eltrico -Queda de tenso deve ser inferior a 30 volts / 1000 ft; -Corrigir dV p/ T... Tm = (Tsup + T fundo) / 2; -V sup = Vmotor + dV cabo (colocar 100 ft de folga p/ cabo, visando cobrir trecho da cab de prod at o quadro de comando); - I x dV baco p/ AWG... AWG ~ padronizao p/ bitola do cabo... AWG alto = dimetro baixo;

Outros equipamentos de subsuperfcie...- Acoplamentos; -Adaptadores de srie; -Cabea de descarga da bomba... -Sensor; -Check valve / standing valve; -Calha p/ cabo chato; -Outros...

Bombeio Centrfugo SubmersoEquipamentos de superfcie:-Fonte de energia; - Transformadores; - Quadro de comando ou gaveta; - Variador de velocidade (VSD); - Cabo eltrico de superfcie p/ alimentao do variador e transformador; - Cabo eltrico de superfcie p/ alimentao do motor; -Sistema de monitoramento e controle; -Caixa de ventilao; -Cabea de produo;

Fonte de EnergiaTerra:- Rede eltrica de 13,8kV;

Mar:-Gerador 460 kV; Entendendo... VSD 460V; BCS 2000 V; Terra: trafo abaixador + trafo elevador; Mar: trafo elevador apenas;

Transformador elevador-Trifsico; -A seco (offshore); -Imerso em leo isolante (onshore); -Vrios taps (eleva de 460V p/ 1 a 2 kV, com regulagem de 50 em 50V variase o nmero de espiras ativas); -Usualmente especificados para operar com VSD; Pot transformador (KVA) (Vsup x Inominal x raiz(3))/1000 Vsup = V superior;

Transformador elevador

Onde: NP, VP, IP nmero espiras, voltagem e corrente no enrolamento primrio NS, VS, IS nmero espiras, voltagem e corrente no enrolamento secundrio

Quadro de ComandoEquipamento de segurana e controle para a operao do sistema de BCS. Consta basicamente de: Chave liga/desliga; Ampermetro registrador; Rel de sobrecarga (BSWalto, dP alto, i alto, visc alta, parafinas, etc.); Setado p/ atuar quando I = 1,2 I nom; Rel de sub-carga (gs lock, eixo partido, etc.); Setado p/ operad quando I = 0,8 I oper; Temporizador (p/ restart do conjunto automaticamente);

Cabo eltrico

Trifsico e circular, similar ao cabo de subsuperfcie.

Variador de Freqncia (Variable Speed Drive - VSD) um equipamento que possibilita a operao do BCS em outras freqncias alm da freqncia usual de 60 Hz (Normalmente de 30 a 90 Hz). Velocidade do motor de induo proporcional frequncia. A vazo, o Head e a Potncia requeridos pela bomba variam na razo direta, quadrtica e cbica da variao da freqncia, respectivamente.Q Q H H P2 P12 1 2 1

Bombeio Centrfugo SubmersoCurvas da Bomba com VSD

f2 f1 f ( 2 )2 f1 ( f2 3 ) f1

Caixa de Ventilao-Situado imediatamente antes da cabea do poo, tem a funo de ventilar eventual gs que tenha migrado pelo cabo eltrico, podendo comprometer a segurana de superfcie; Mais usada em terra por conta da cabea hrcules... - prova de exploso; -Serve tb p/ permitir medio das variveis eltricas do poo (Resisncia de isolao e de continuidade); -Possvel fazer inverso das fases p/ acionamento do conjunto (teste do sentido de giro);

Cabea de produo-Mandril eletrosub no mar perfeita vedao entre o poo e a superfcie; -Cabea hrcules em terra furo p/ passagem do cabo, sem tecnologia de vedao, podendo migrar gs p/ a superfcie;

Bombeio Centrfugo Submerso Para o dimensionamento de um conjunto para bombeio centrfugo submerso deve-se considerar informaes precisas sobre: O poo; O reservatrio; Os fluidos produzidos; O suprimento de energia; Outros...

Bombeio Centrfugo SubmersoVARIVEIS MONITORADAS NO BCS

Corrente e potncia eltrica; Presso e temperatura/Fundo/ANM/Superfcie; Vazo; BSW, Teor de areia; RGO; Freqncia eltrica de operao; Resistncia de isolao do conjunto; Resistncia de continuidade.

Monitorao da corrente eltrica diagnstico do BCS

Bombeio Mecnico de Hastes o mtodo de elevao mais utilizado no mundo, e normalmente aquele mais associado produo de petrleo; Normalmente utilizado para vazes mdias de produo de poos rasos, mas est limitado a baixas vazes em poos profundos; Tem problemas em poos que produzem areia, poos com RGO elevada e poos desviados.

Carta ampermetro:

Bombeio Mecnico de Hastes Trata-se de transformar o movimento rotativo de um motor eltrico ou combusto em movimento alternativo por uma unidade de bombeio localizada na cabea do poo; O movimento alternativo transmitido bomba atravs de uma coluna de hastes.

Bombeio Mecnico de Hastes Os principais componentes do sistema so: Bomba de sub-superfcie; Coluna de hastes; Unidade de bombeio; Motor.

Bombeio Mecnico de Hastes

Bombeio Mecnico de Hastes Bomba de Sub-Superfcie: Est localizada na extremidade inferior da coluna de produo; Tem como partes: Camisa (barrel); Pisto (plunger); Vlvula de p (standing valve); Vlvula de passeio.

Caixa de Reduo