cap 5_apostila completação inteligente 0805

7/22/2019 Cap 5_Apostila Completao Inteligente 0805

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Completao Inteligente Valdo F.R. Agosto 2005

Confidencial Uso restrito Petrobras.

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FUNDAMENTOS SOBRE COMPLETAO COM

INSTRUMENTAO E CONTROLE DE SUBSUPERFCIE -

COMPLETAO INTELIGENTE

Apostila para uso em Cursos da UNIVERSIDADE PETROBRAS

Confidencial Uso Interno na Petrobras

Autor: Valdo Ferreira Rodrigues Engo Petrleo

PETROBRAS/E&P-SSE/UN-BC/ST/EP

JUNHO/2005


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FUNDAMENTOS SOBRE COMPLETAO COM INSTRUMENTAO E

CONTROLE DE SUBSUPERFCIE - COMPLETAO INTELIGENTE

NDICE

Item Pgina

Resumo 04

1) Introduo 052) A completao inteligente como sistema 08

3) Benefcios potenciais da completao inteligente 09

4) Os dispositivos de completao inteligente 12

4.1) Vlvulas Inteligentes ou de Acionamento Remoto 12

4.2) Instrumentao de Subsuperfcie 17

4.3) Packers de Completao Inteligente 20

4.4) Linhas Hidrulicas e Eltricas, Flatpacks e Splice sub 21

4.5) Ferramenta de Desconexo Hidrlica (Hydraulic Disconnect Tool) 24

4.6) Interfaces Suspensor de Coluna ANM e Conectores 25

4.7) Acessrios de Completao Inteligente 27

4.8) Equipamentos de Controle de Superfcie 28

5) Complexidade, riscos de falhas e custos adicionais da completao inteligente 29

6) Histria da completao inteligente 32

6.1) Viso Geral da Histria da Completao Inteligente 32

6.2) Os Principais Fornecedores de Completao Inteligente 356.2.1) Welldynamics 35

6.2.2) Schlumberger 38

6.2.3) Baker 40

6.2.4) BJ Services 43

6. 2.5) Weatherford 45

6.2) As operadoras que mais instalam completao inteligente 48


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7) A Tecnologia de Fibra ptica 49

7.1) Introduo 49

7.2) Sensoreamento ptico de Temperatura Distribuda 50

7.3) Sensores extrnsecos de presso e temperatura 52

7.4) Medidor ptico de Vazo de Subsuperfcie (Flowmeter) 52

7.5) Sensores pticos Ssmicos 53

7.6) Novos Sensores pticos em desenvolvimento 53

8) Procedimentos de instalao de completao inteligente 54

9) Gerenciamento de dados de completao inteligente 56

Referncias bibliogrficas 59Anexo 1 Exemplos de colunas de completao inteligente 60


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FUNDAMENTOS SOBRE COMPLETAO COM INSTRUMENTAO E

CONTROLE DE SUBSUPERFCIE - COMPLETAO INTELIGENTE

RESUMO

Esta apostila apresenta um resumo didtico sobre completao com instrumentao

e controle de subsuperfcie, chamada, incorretamente segundo alguns, de completao

inteligente (intelligent ou smart). O texto situa a completao inteligente no contexto dacompletao (hardware) de um poo; apresenta e questiona algumas definies de

completao inteligente; mostra a viso desta como sistema; lista seus potenciais

benefcios; apresenta seus componentes usuais; aborda a complexidade e custos adicionais

desta tecnologia; resume a histria da completao inteligente, com foco nos principais

fornecedores e operadoras mais atuantes; apresenta um resumo sucinto sobre sensores de

fibra ptica; lista algumas recomendaes para a instalao de coluna com completao

inteligente; aborda o gerenciamento de dados de completao inteligente; lista referncias

bibliogrficas e apresenta exemplos de colunas com completao inteligent.

Como esta apostila apresenta informaes de uso da Petrobras e informaes de

diversos fornecedores, a mesma deve ter uso restrito Petrobras.


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1) INTRODUO

Um dos significados da palavra completao, talvez o principal, refere-se aos

equipamentos (hardware) de acabamento de um poo (cabea do poo, revestimentos de

produo, coluna de produo, interface poo-reservatrio, interfaces na superfcie). A

completao pode ser dividida em completao na formao (formation completion) ou

completao inferior (lower completion), completao de isolamento (isolation completion)

e completao superior (upper completion).

A completao inferior (lower completion) varia em funo da trajetria do poo aoatravessar esta (vertical, baixa inclinao, alta inclinao, horizontal) e do tipo de interface

poo-formao (poo aberto, tubos rasgados, revestido-cimentado-canhoneado, com gravel

pack, com frac pack). A completao inferior (lower completion) constituda pelo packer

de produo, packers de isolamento entre zonas e componentes entre estes e a interface

poo-formao.

A completao de isolamento (isolation completion), usada em poos complexos,

constitui uma interface entre a completao inferior e a superior, til durante a construo

do poo e em futuras intervenes. A mesma visa a isolar a formao atravs de vlvulas

que podem ser abertas ou fechadas, ou niples e tampes, de sorte que as manobras acima da

completao de isolamento no levem injeo de fluidos na formao, nem induo de

surgncia indesejada. Este segmento da completao particularmente til quando a

completao superior complexa, com linhas hidrulicas e/ou eltricas para fins de

monitorao de subsuperfcie e/ou operao remota de vlvulas. Nestes casos no se devem

fechar gavetas do BOP sobre a coluna de produo.

A completao superior (upper completion) constituda pela interface entre acompletao inferior ou a de isolamento, quando existente, tubos de produo,

equipamentos de elevao artificial, sensores, vlvulas especiais, vlvulas de segurana de

subsuperfcie, etc, pela interface coluna de produo-cabea do poo e pela prpria cabea

com sua rvore de natal e interface com linhas de produo e de acesso ao anular do poo.

H dcadas, a completao de poos importantes conta com vlvulas de segurana

de subsuperfcie, acionadas da superfcie atravs de linhas hidrulicas, e sensores de


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presso e temperatura ligados subsuperfcie atravs de cabos eltricos, que so

considerados precursores da completao inteligente.

O aumento da importncia (h casos em que pares de poos - produtor e injetor -

so responsveis pela drenagem de grandes volumes de hidrocarbonetos), do custo de

investimento (poos horizontais submarinos tm custo de dezenas de milhes de dlares),

do custo de manuteno (intervenes em poos complexos so carssimas, principalmente

se estes forem submarinos), da complexidade (trajetria complexa, interface poo-formao

complexa, instrumentao de subsuperfcie complexa, etc) e as incertezas de reservatrio,

tm motivado a busca de completaes com maiores recursos. Tais completaes devem

permitir a monitorao do fluxo no meio poroso (movimentao das frentes de fluidos, etc),do fluxo vertical multifsico e do fluxo nas linhas de produo. Deve ainda permitir a

alterao da configurao de fluxo em subsuperfcie remotamente, isto , sem necessidade

de interveno invasiva (Sonda, Unidades de Arame, etc) no poo. Uma completao com

tais recursos permite aos engenheiros de reservatrio e de produo atualizar

continuamente os modelos de drenagem do reservatrio (frentes de leo, gs e gua, etc) e

do escoamento dos fluidos produzidos, identificando e compreendendo diversos

fenmenos. Com isto aumenta-se a capacidade de predio e antecipa-se a identificao de

problemas. Tal completao deve ainda permitir o fechamento, parcial ou total, temporrio

ou permanente de uma ou mais zonas, remotamente. Idealmente, pode-se automatizar o

processo de identificao de alteraes (via sensores) e tomada de ao corretora, em um

processo ciberntico. A este tipo de completao, com recursos de sensoreamento e

mudana remota da configurao de subsuperfcie, a indstria chamou Completao

Inteligente (intelligent, smart).

Apresentamos a seguir algumas definies de completao inteligente ou poo

inteligente.Um poo inteligente um sistema capaz de coletar, transmitir e analisar dados de

completao, produo e reservatrio e tomar aes para melhor controlar os processos de

produo e completao a fim de maximizar o valor do ativo (IWE Europe, 2003,

BHPBilliton).

Completao inteligente um sistema que combina monitorao de um ou mais

parmetros de subsuperfcie com a capacidade de efetuar remotamente sem interveno


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uma mudana de configurao do sistema, a fim de obter melhoria da produo ou injeo

(Encontro Completao Inteligente, Rio, Nov/02, BJ Services).

Completao inteligente definida como uma instalao em mltiplos intervalos,

que pode capturar dadas de cada zona, analis-los e remotamente alterar a configurao de

vlvulas de subsuperfcie para otimizar a produo (SPE 88505).

Alguns autores vm chamando a ateno para a impropriedade da terminologia

completao inteligente. O que tem sido instalado sob este nome seria na verdade

completao remotamente instrumentada e controlada. Na Noruega foi criada a

terminologia mais apropriada DIACS (Downhole Instrumentation And Control System), ou

seja, instrumentao e controle remoto de subsuperfcie. Entretanto, para se comunicar coma indstria estes tambm usam o termo completao inteligente.

Segundo Davies, J, et al (SPE 88505, Outubro 2004), para que a completao se

torne inteligente ser necessrio o desenvolvimento de sensores inteligentes, que possam se

comunicar entre si. Tecnologias em uso ou em desenvolvimento nas indstrias militar,

aeroespacial e telecomunicaes, em particular as sem fio (wireless), podero viabilizar a

instalao de dispositivos inteligentes a baixo custo. Avanos recentes em wireless, como

nas reas eletro-magntica e pseudo-wire, podem permitir o uso de coluna e revestimento

como cabo coaxial. Tecnologias acsticas, eletromagnticas e ssmicas podero levar

criao de computadores simples (MOTES). Protocolos em processadores embutidos nos

prprios dispositivos inteligentes permitiriam a tomada de decises simples

automaticamente.


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2) A COMPLETAO INTELIGENTE COMO SISTEMA

A completao inteligente pode ser vista como um sistema aberto, complexo, com

tendncia entrpica e potencial ciberntico.

aberto porque se relaciona com o ambiente das jazidas, com as rochas adjacentes,

com o ambiente da cabea de poo e com as interfaces jusante.

complexo porque pertence ao sistema maior, sistema de produo, e porque

constitudo por subsistemas: sensores, vlvulas, linhas de comunicao e controle, linhas de

fora motriz e apresenta muitas interfaces, incluindo conectores linhas-vlvulas, linhas-

sensores, linhas-suspensor de coluna-rvore de natal-capa da rvore-umbilicais. Nainstalao h diversas interfaces com as ferramentas de instalao.

A caracterstica entrpica significa que partes do sistema tendem a perder sua

integridade e a comunicao entre si, perdendo energia e informao, tendendo

degenerao. Assim, para fazer face entropia (rudos, distoro de comunicao, driftde

sensores, etc), a completao inteligente deve possuir componentes de alta qualidade e

redundncias (back upsde sensores, linhas e comandos; repeties de comandos, etc).

Possui potencial ciberntico porquanto pode tomar aes automticas a partir de

comandos deflagrados por informaes dos sensores. Como exemplo, pode-se calcular a

submergncia de uma bomba, a partir da leitura de sensores de presso, e determinar a

acelerao da bomba, buscando-se um nvel timo de submergncia, otimizando a

produo.


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3) BENEFCIOS POTENCIAIS DA COMPLETAO INTELIGENTE

A completao inteligente oferece aos engenheiros de reservatrio e de produo

informaes de subsuperfcie do poo, como presso, temperatura, viscosidade, pH, vazo

total ou de cada fase. Pode ainda oferecer informaes entre poos, por exemplo, atravs de

ssmica passiva (houve uma instalao recente no Mar do Norte). Com estas informaes os

engenheiros de reservatrio e de produo e os gelogos de desenvolvimento podem traar

mapas precisos das frentes de fluidos, estimar, com maior preciso, as propriedades do

reservatrio e efetuar anlises nodais. Alm disto, a CI permite a reconfigurao remota da

completao (abertura/fechamento de vlvulas) com o fim de restringir ou obstar aproduo/injeo de determinada zona. Pode alterar parmetros de equipamentos de

elevao artificial (controlar vazo de gs em sistema de gs lift, promover variao de

freqncia em BCS, etc).

Dezenas de textos abordam os benefcios potenciais da completao. Tomando

como referncia o paper SPE 81107, Reservoir aspectos of smart wells, listamos as 15

oportunidades de poo/reservatrio levantadas pela Shell analisando 80 projetos em 3 anos

de trabalho:

1) Seqenciamento timo de produo em poos atravessando mltiplos reservatrios,

atravs de vlvulas de controle remoto, ao invs de intervenes com Sondas ou outro

tipo de unidade. Exemplo: Campo de Tern no Mar do Norte (SPE 71822).

2) Produo simultnea (commingled) controlada de mltiplas zonas. Com

completao inteligente pode-se otimizar o fluxo de leo ou gs e atender exigncias de

medio de agncias reguladoras. Exemplo: poo Fourier-3 em Na Kika.

3) Trasferncia controlada de fluido de uma zona para outra para fins de varrido ou

pressurizao. Completao inteligente com sensores e vlvulas de controle remotopermitem dumpfloodcontrolado de gs ou gua. Exemplo: campo de Ampa em Brunei

(SPE 72108).

4) Poo horizontal longo em camada de pequena espessura. O uso de completao

inteligente com coluna concntrica (stinger) permite o controle de breakthrough de

gua e gs. Os papers SPE 77942, 37464, 68635 abordam esta aplicao.


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5) Poo horizontal longo em reservatrios compartimentados. Quanto maior o

contraste entre as propriedades dos vrios blocos, maior o potencial de benefcios da

completao inteligente. Exemplo: um poo no campo de Iron Duke, que atravessa 5

zonas.

6) Poos produtores e injetores em sistema com injeo de gua ou gs. A

completao inteligente apresenta alto potencial de ganho nestes sistemas,

especialmente em poos submarinos em face de incertezas geolgicos (baixa densidade

de poos) e alto custo de interveno. Exemplo: campo de Oseberg (SPE 62953).

7) Monitorao de fluxo ao longo da (s) zona (s) produtoras. Esta monitorao,

fundamental para o gerenciamento de reservatrio, pode ser obtida pelo uso de fibraptica com a tcnica de DTS (Distributed Temperature Sensing). Apresenta os

exemplos do campo de Marmul em Oman e Wytch Farm.

8) Poos multilaterais com completao inteligente. A associao entre MLL e CI

uma prtica bem sucedida ilustrada por vrios casos concretos. Apresenta os exemplos

do campo de Saih Rawl em Oman e de outro campo na Indonsia (um MLL nvel 6).

9) Poo horizontal injetor de gua em carbonatos parcialmente fraturados.

Completao inteligente com vrios segmentos controlados por vlvulas de controle

remoto podem evitar o curto circuito entre os segmentos fraturados natural ou

artificialmente.

10)Produtores alternantes (swing producers). So poos produtores de um tipo de fluido

(leo, por exemplo) que podem temporariamente produzir outro tipo de fluido (gs, por

exemplo). Apresenta o exemplo do poo Brent Charlie BC32S1 operado pela Shell no

Mar do Norte. O poo produtor de leo da zona S3. No inverno abre-se a vlvula de

controle remoto da zona S1 (capa de gs) aumentado a produo de gs.

11)Poos Conectores. Trata-se de um conceito ainda no aplicado para drenagem deacumulaes muito distantes da plataforma hospedeira. Constri-se um poo submarino

ligado a um poo em produo, ao invs de ligado plataforma. A tecnologia de

sensoriamento remoto (dados coletados com barcos de ROV) e controle remoto

viabilizar este conceito.


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12)Teste de produo em subsuperfcie. Trata-se da aplicao de sensores e vlvulas

para controle e monitorao do fluxo de um reservatrio fonte (alta presso) para um

reservatrio depletado.

13)Abandono inteligente. Sensores podem ser instalados em poos abandonados,

temporria ou definitivamente, fornecendo valiosas informaes sobre o campo. Relata

que um poo submarino no Mar do Norte foi abandonado em 1998 com 132 pontos de

sensoreamento em subsuperfcie, todos ainda funcionando. Os dados so recuperados

atravs de elo hidro-acstico em LA de 350 m. O objetivo monitorar o movimento

vertical dos contatos no reservatrio.

14)Auto gas lift. Trata-se do uso de gs de uma zona para auxiliar a elevao de leo deoutra zona. H muitas aplicaes de vlvulas de controle remoto para controlar este

mtodo de elevao. O paper apresenta o exemplo do campo de Troll no Mar do Norte,

que faz uso de vlvulas eltricas.

15)Imageamento de reservatrio em subsuperfcie. Esta tem sido apontada como a nova

onda em monitorao de reservatrio. A monitorao em subsuperfcie resulta em

repetidos levantamentos ssmicos, sem distores de superfcie. Apresenta o exmplo do

monitoramento de injeo de gua em um carbonato (campo de Fahud) em Oman. A

aplicao permitiu prever que o breakthrough de gua em alguns produtores ocorreria

bem antes do esperado.

Podemos acrescentar ou enfatizar:

Evitar ou postergar intervenes de manuteno de produo alterando remotamente a

configurao da completao;

Agilizar e otimizar o processo de limpeza inicial (clean up) de poos com mltiplos

intervalos; Compreender melhor o comportamento do reservatrio;

Auxiliar o projeto de novos poos entre locaes existentes;

Em elevao e escoamento pode otimizar o consumo de energia, maximizar a

produtividade do poo e reduzir o desgaste dos equipamentos.

Em ltima anlise aumentar o valor do ativo.


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4) OS DISPOSITIVOS DE COMPLETAO INTELIGENTE

A completao inteligente se concretiza atravs de sensores e vlvulas de

subsuperfcie com comando e recebimento de informaes remotas. Em termos de

instrumentao de subsuperfcie, os sensores permanentes de presso e temperatura

(antigos DPTT e atuais PDGs Permanent Downhole Gauge) so precursores da

completao de inteligente. Quanto s vlvulas inteligentes a maioria se origina das sliding

sleevesmecnicas com acionamento atravs de arame. As vlvulas de gs lift inteligentes

se originaram das VGLs convencionais.

4.1) Vlvulas Inteligentes ou de Acionamento Remoto

A Welldynamics denomina suas vlvulas inteligentes de vlvulas controladoras de

intervalos (Interval Control Valve). A Schlumberger de vlvulas de Controle de Fluxo. A

Baker de IPR (Interval Production Regulator). A BJ de HMSV, Hydraulic Multi Service

Valves. A Weatherford de Sliding Sleeve de Controle Remoto (ROSS: Remote Operated

Sliding Sleeve).

A fora motriz pode ser hidrulica ou eltrica. No sistema hidrulico volumes

discretos de fluido podem permitir a abertura/fechamento da vlvula em estgios (mltiplas

posies de choke) ou total (vlvulas on-off). No sistema eltrico um motor eltrico aciona

um parafuso sem fim que desloca a camisa da vlvula infinitesimalmente.

O comando das vlvulas tambm pode ser hidrulico ou eltrico.

Os sistemas hidrulicos podem ser diretos ou com circuitos lgicos hidrulicos desubsuperfcie. Tomando como exemplo a Welldynamics, esta possui os sistemas direct

hydraulics,Accu-Pulsee digital hydraulics.

No sistema hidrulico diretouma linha de controle acessa o lado do fechamento

da vlvula e outra o lado de abertura. Para mltiplas vlvulas em uma coluna usa-se uma

linha comum para o lado de fechamento dos pistes das vlvulas inteligentes e uma linha


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para cada vlvula no lado de abertura. Assim, para n vlvulas so necessrias n + 1 linhas

de controle.

O sistema Accu-Pulseusa um dispositivo hidrulico de subsuperfcie que acumula

volume fixo de fluido. A cada atuao na superfcie este dispositivo envia o volume de

fluido ao pisto da vlvula selecionada. Ao final de cada atuao o dispositivo preenchido

com o volume fixo de fluido. Assim, pode-se repetir o processo. Este controle permite

movimentar a vlvula em at 12 posies desde totalmente aberta at totalmente fechada.

No sistema digital um decodificador hidrulico digital se comunica com cada

vlvula na coluna de produo. Para cada seqncia de pulsos de presso pr-determinada,

o decodificador alinha (coloca em comunicao em tubo em U) o bombeio de fluido, via alinha hidrulica de fora motriz para determinada vlvula. A presso aplicada em um lado

do pisto movimentar este com conseqente retorno de fluido na superfcie (tubo em U).

O deslocamento total da camisa da vlvula verificado monitorando o volume retornado e

a presso na linha de retorno. O movimento atinge o curso total quando novas aplicaes de

presso no geram mais retorno. A presso de retorno na superfcie deve ser controlada

para no cair alm do limite de envio de sinal para o decodificador. Este sistema

balanceado, no sendo afetado pelas presses de coluna e anular. Um sistema digital com

trs linhas hidrulicas capaz de controlar independentemente at seis vlvulas. Com

quatro linhas pode controlar 24 vlvulas.

Fig 1 Decodificador do sistema digital hidrulico.

Fonte: Welldynamics.


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No sistema eletro-hidrulico o comando, emitido atravs de um micro

computador, segue por um cabo eltrico (i-wire) at um mdulo eletrnico de atuao

(geralmente dois para redundncia). Este mdulo processa o sinal e atua vlvulas

solenides direcionando o fluido hidrulico (fora motriz) para a respectiva vlvula. Alm

disto o mdulo eletrnico envia informaes sobre o poo e sobre a vlvula (posio de

abertura) para a superfcie.

A tendncia atual aponta os sistemas hidrulicos como mais econmicos e mais

confiveis, em relao aos eltricos e eletro-hidrulicos (comando eltrico e fora motriz

hidrulica). Quanto aos estgios de abertura/fechamento das vlvulas estas podem ser dotipo on-off (abertura total-fechamento total), com 4 posies (primeiras instalaes), 8, 10

ou 12 posies de choke ou com variao infinitesimal.

Apresentamos abaixo o desenho esquemtico de duas vlvulas integradas. A da

esquerda possui um shroud e um plug que obriga o desvio do fluxo em direo camisa

deslizante. A da direita uma camisa deslizante normal.

Figura 2a Vlvulas integradas em posio aberta nas duas vlvulas.

Figura 2b Vlvulas integradas em posio fechada nas duas vlvulas.


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O item 6 Histria da Completao Inteligente - apresenta mais informaes sobre

vlvulas inteligentes, abordando as vlvulas de gs lift inteligentes, as lubricator valves, as

On-Offhidrulicas, as de multi posies hidrulicas, as de infinitas posies hidrulicas,

as de infinitas posies eltricas e as eltro-hidralicas.

Exemplo de especificao de vlvula inteligente:

Sliding sleeve5 operada hidraulicamente;

Dimetro externo compatvel com revestimento de produo 10 ;

Dimetro interno compatvel com coluna de produo 5 ;

Conexes 5 Vam Top compatveis com os outros componentes da coluna; Material: Cr 13% ou melhor;

Presso de trabalho de 7500 psi para o corpo da vlvula e 10.000 psi para as cmaras

hidrulicas;

Resistncia trao igual ou superior ao tubing 5 ;

Presso de atuao mxima no FPSO de 5000 psi;

Fluido hidrulico para acionamento da vlvula tipo XYZ;

Camisa com no mnimo 8 posies de choke; em abertura plena a rea de fluxo deve ser

equivalente rea de fluxo da coluna;

Conexes das linhas de controle com: sistema de travamento para resistir a vibrao,

selo metal-metal, possibilidade de testar o selamento e todo o material em Incoloy 825

com as linhas de controle;

Vlvula resistente a areia.


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4.2) Instrumentao de Subsuperfcie

Os sensores de presso e temperatura tm sido usados com muita freqncia e h

muito tempo. Novos sensores como de vazo, temperatura distribuda, pH, densidade,

detectores de slidos, ssmicos e outros vm sendo introduzidos com o advento da

completao inteligente.

Sensores de Presso e Temperatura

A monitorao contnua de presso e temperatura em subsuperfcie permite melhor

compreenso do reservatrio, podendo-se fazer melhor uso da completao inteligente.

Estas medidas em conjunto com medidas no nvel da cabea do poo (TPT) e na chegada

na unidade de produo permite a realizao de anlise nodal e da a reconfigurao remota

da completao acionando-se as vlvulas inteligentes.

O sistema de registro contnuo de P e T em subsuperfcie conhecido como PDG

(Permanent Dowhole Gauges). Pode-se usar mandris de PDG contendo at trs

registradores de quartzo, para monitorar a presso e temperatura de fluxo e tambm de

crescimento de presso, quando se fecha a vlvula inteligente para este fim.O transdutor de quartzo emite dois sinais de baixa freqncia e um de alta para

referncia. Computa-se a presso usando os dois sinais de baixa freqncia, os coeficientes

de calibrao e um algoritmo de clculo, contido no mdulo eletrnico de registro. O sinal

de alta usado para fazer a contagem dos sinais de baixa.

Os transdutores de quartzo so especificados em termos de tipo de sensor, protocolo

de telemetria, taxa de amostragem de registros, faixa de presso registrvel, limites de

presso e temperatura, faixa de presso de calibrao, estabilidade (drift) de presso em

longo prazo (ex: +/- 3 psi/ano a 15 psi e 25 C), resoluo, preciso, tolerncia a vibrao,

tolerncia a choques, sensibilidade a acelerao.

Em poos submarinos a comunicao do PDG se d atravs de interfaces TH-ANM-

UEH-interface na UEP.

A interface submarina para PDG prov potncia e recebe os dados dos sensores,

monitorando e controlando os sensores em subsuperfcie e disponibilizando os dados no

sistema supervisrio da unidade de produo.


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No Golfo do Mxico, Oeste da frica e outras reas do mundo faz-se uso de um

Mdulo de Controle Submarino (SCM: Subsea Control Module), no qual se acopla um

Mdulo Eletrnico Submarino (SEM: Subsea Electronics Module), o qual constitui a

interface para os sensores de subsuperfcie. Cartes (cards) so introduzidos no SEM para

monitoramento e controle dos sensores de subsuperfcie, disponibilizando os dados para o

sistema supervisrio da UEP. O carto recebe potncia de 24 VDC do SCM.

Estas interfaces devem atender s especificaes padronizadas pela IWIS

(Intelligent Well Interface Standardization).

A Schlumberger reporta (maio 2005) 1109 instalaes de PDG. Seu novo sistema

EDMC Fully Sealed Electric System, com conexes soldadas, conta com 300 instalaes.

Este desenvolvimento buscou solucionar uma das principais causas de falha, qual seja

vazamento em conexes. Para sistemas abaixo de 100 C a Schlumberger reporta 94% dos

Limites do PDG:

Diferencial de presso: 7500 psiPresso absoluta: 12500 psiTrao: 160.000 lbCom resso: 100.000 lb

Figura 3- Sensores de P e TFonte: Welldynamics


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sistemas em funcionamento aps 5 anos de uso, reduzindo para 85% em toda a

amostragem. A instalao mais antiga tem mais de 20 anos e a em maior temperatura (155

C) funciona h 4 anos.

Na sute de sensores WellWatcher consta o FWF Flow Watcher Densitometer, o

qual faz uso de raios gama. Ver SPE 62955 e 84326.

Para o fornecimento de PDG a Baker associada QUANTX.

Sensores Medidores de Vazo

Os primeiros e mais simples medidores usados foram do tipo Venturi. Estes medem

a vazo monofsica (lquido) ao passar atravs de um orifcio do Venturi insertvel. Omedidor de vazo possui dois sensores integrados de P&T montante e no

estrangulamento.

Os sensores de fibra ptica (temperatura distribuda, presso, temperatura, medidor

de vazo, ssmicos e outros) so apresentados no item 7.

4.3) Packers de Completao Inteligente

Os Packers de produo para completao inteligente apresentam orifcios de

passagem nos quais so instalados conectores, abaixo e acima, para as linhas de controle.

Possuem ainda outras caractersticas especficas como possibilidade de assentamento

atravs de linha de controle, no movimentao de componentes durante o assentamento,

etc. um componente caro, muitas vezes com custo em torno de US$ 100 mil.

A Weatherford oferece o packer de completao inteligente Hellcat 2 com 8

orifcios de passagem de linhas. O packer de completao inteligente da Schlumberger oXMP 9 5/8ou 10 . O packer padro da Welldynamics possui 5 penetraes, sendo

possvel ampliar este nmero.

Exemplo de especificao de um packer de completao inteligente:

Packer recupervel com coluna com back-uppara corte;

Passagem para 3 linhas hidrulicas e uma linha eltrica, 10.000 psi;


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Compatvel com tubing 5 , 10 lb/p, L80 CR13, Vam Opt, drift 4,653 e ID: 4,778;

Assentado sem o uso de ferramentas de arame;

Desenhado com roscas Premium e ID prximo do ID do tubing;

Resistncia presso interna equivalente do tubing;

13% Cr nas partes molhadas;

Elemento de vedao compatvel com todos os produtos qumicos que possam estar

presentes no poo: petrleo, gs, H2S, CO2, HCl, salmouras, leo desel gelificado,

metanol;

Faixa se temperatura de 4 C a 112 C;

Facilmente perfurvel (para retirada ou destruio do mesmo).

4.4) Linhas Hidrulicas e Eltricas, Flatpacks, Clamps e Splice Sub

Cabos e Flatpacks:o flatpack um cabo umbilical chato com linhas encapsuladas

e proteo mecnica, que prov a comunicao entre os dispositivos de subsuperfcie e as

fontes de comando e fora motriz na superfcie.

Exemplo de flatpack:

Fig. 4- Flatpack

Tubo Tubo comfio de cobre

Protetores decabo de ao


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20

Fig 5 Exemplos de flat packs Welldynamics

Figura 6 Flat pack com uma linha hidrulica e um par de fios eltricos (20 AWG)

As conexes das linhas de controle devero ser NPT com liga Incoloy 825. A liga

316 SS susceptvel a fissuras e corroso devido s condies de alta temperatura,

presena de oxignio e cloretos no fluido de completao.

Para prevenir entupimentos das linhas deve-se aperfeioar a limpeza do fluido

hidrulico: i) adotar fluido hidrulico filtrado nas especificaes NAS-6 (National

Aerospace Standard); ii) Filtrar o fluido hidrulico na Sonda com as mesmas exigncias

NAS-6.

As deformaes sofridas pelas linhas com as variaes de temperatura no poo

devem ser consideradas.


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Clamps

Os clamps sero desenhados para cada transio da completao superior a fim de

evitar danos na descida e queda de clamps em caso de retirada da coluna. So constituintes

importantes de uma completao inteligente durante sua instalao, sua vida produtiva

(longevidade) e em possvel retirada desta.

Figura 7 Foto de clamps sobre flat pack em um tubo

Splice sub

um componente usado logo acima de componentes chave como packer e vlvulas

de completao inteligente. O mesmo facilita a conexo das linhas de controle nestes

componentes e, caso seja necessrio efetuar um corte na coluna de produo (upper

completion), este ser feito no splice sub, obtendo-se um corte limpo, fora do umbilical de

linhas hidrulicas. Caso haja algum dano nas linhas de controle durante a instalao, pode-se usar um splice sub neste ponto, evitando-se a retirada do trecho de coluna descido.

O splice sub deve ter vedao metal-metal e material Incoloy 825. Sua

especificao deve incluir o nmero de linhas hidrulicas passantes (a linha eltrica passa

direto, fora do splice sub), a resistncia mecnica (trao, compresso, presso interna e de

colapso), que deve ser similar aos tubos de produo, o tipo de selamento e material, o


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dimetro externo compatvel com o revestimento e o dimetro interno compatvel com a

coluna de produo.

Exemplo de especificao desplice sub:

Splice para 3 linhas hidrulica para sliding sleeves de acionamento remoto;

O corpo do sub deve ter a mesma resistncia trao do tubing 5 , 20 lb/p;

Deve ter as mesmas conexes do tubing usado na coluna de produo;

Presso de trabalho de 10.000 psi, burst de 12.500 psi e colapso de 14.000 psi;

Material do corpo do sub 13% cromo e para os canais de split Incoloy 825;

Selo metal-metal nos conectores do split; Compatvel com revestimento 10 , 65 lb/p e tubing 5 , 20 lb/p.


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4.5) Ferramenta de Desconexo Hidrlica (Hydraulic Disconnect Tool)

Permite a retirada da parte superior da coluna de produo, acima do desconector

hidrulico, e posterior reconexo molhada. Trata-se de ferramenta muito til, em particular

em coluna com BCS, pois, permite a substituio do equipamento de fundo de BCS

mantendo as vlvulas, sensores e packers de completao inteligente no poo.

Figura 8 Desenho de desconector hidrulico eltrico

Snap-In / Snap-Out

ElectricWet

Locking

Seals

Honed


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4.6) Interfaces Suspensor de Coluna ANM e Conectores

Os conectores eltricos e hidrulicos e as penetraes (orifcios) atravs de packers,

tubing hanger, ANM e interfaces montante so aspectos crticos de uma completao

inteligente.

O suspensor de coluna de produo (TH: Tubing Hanger) deve possuir orifcios

para a passagem das linhas hidrulicas e eltricas necessrias ao sensoreamento de

subsuperfcie e ao acionamento das vlvulas de subsuperfcie de acionamento remoto.

Para os sistemas TH-ANM-Tree Cap verticais usados na grande maioria dos poos

submarinos da Bacia de Campos estes constituem uma restrio instalao decompletao inteligente. O TH usado nestes poos possui apenas dois orifcios para linhas

hidrulicas e um para linha eltrica.

Figura 9 Conectores CI Fonte: E&P-SERV/US-SUB/ EQSB

Desenho esquemtico de Conectores de Completao Inteligente todaEltrica para ANM e TH na Bacia de Campos

Conector plug da ANM

Conector receptculodo Tubing Hanger

Tubo Encapsulado 1 / 4

Coluna de Produ o

Sada da ANM parao Umbilical E/Hsubmarino


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Figura 10 Conectores CI em ferramentas Fonte: E&P-SERV/US-SUB/ EQSB

Figura 11 Foto conectores CI em TH

Desenho esquemtico de Conectores de Completao Inteligentetoda Eltrica ara as Ferramentas de Workover

Junta Cisalhamento

Conector molhado plug no topo daJunta de Cisalhamento

Conector receptculo no TH

Idem receptculo

Conector molhado plug na base daJunta de Cisalhamento

Tubing HangerRunni n Tool

Conector mol hado receptculo no topoda THRT

Conector molhado receptculo na baseda THRT

Tubo encapsulado 1 / 4

Se ue ara o Umbilical E/H do Drill Pi e Riser

Coluna de Produo


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4.7) Acessrios de Completao Inteligente

Junta de expanso

Figura 12 Desenho de junta de expanso

4.8) Equipamentos de Controle de Superfcie

Unidades de potncia hidrulica (HPU: Hydraulic Power Units), manifolds

hidrulicos e linhas hidrulicas so equipamentos de superfcie obrigatrios para sistemas

hidrulicos. Estes equipamentos podem ser controlados a partir da sala de controle da

unidade de produo. Os sistemas de controle de completao inteligente so compatveis

com sistemas SCADA (Sistema de Controle e Aquisio de Dados).


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5) COMPLEXIDADE, RISCOS DE FALHAS E CUSTOS ADICIONAIS DA

COMPLETAO INTELIGENTE

A completao inteligente faz uso de sensores e vlvulas de atuao remota que,

alm de sua complexidade intrnseca, ainda exigem a instalao, ao longo da coluna de

produo de linhas de controle e de transmisso de fora motriz, a incluso de packers de

produo com orifcios de passagem para as referidas linhas e o uso de conectores em

vrias interfaces. Para acomodar vlvulas de grande dimetro com linhas e clamps a

geometria do poo deve ser aumentada. Modificaes tm que ser feitas na rvore de natal

e tubing hanger para permitir a passagem de muitas linhas.Alm disto, para controlar mais de uma zona em poos horizontais fazem uso da

tcnica de coluna concntrica, com fluxo por dentro desta da zona inferior e externamente a

esta para a zona superior. A coluna concntrica introduz perdas de carga adicionais e

complica a instalao da completao em sua interface com a completao inferior,

particularmente em poos com conteno de areia. As experincias na Bacia de Campos,

em Roncador e Marlim Sul, cujas instalaes foram particularmente infelizes, no que se

refere a problemas operacionais, ilustram, em cores excessivamente fortes, a complexidade

adicional da completao inteligente.

Os riscos de falhas durante a instalao devem ser mitigados atravs de

planejamento detalhado, controle de qualidade ao longo de todo o projeto, uso de

equipamentos de manobra especficos e atuao de tcnicos especializados experientes.

Tem havido absoluto sucesso nas instalaes realizadas nos ltimos anos. O item 9 aborda

os procedimentos de instalao.

Os riscos de falha durante a operao esto associados correta instalao e

operao dos sistemas hidrulico, eltrico, agressividade dos fluidos produzidos, produode slidos, ocorrncia de scale. A eficincia dos sistemas hidrulicos passa pelo uso de

conectores e fluido hidrulico adequados. A agressividade dos fluidos contornada pelo

uso de materiais nobres (Cr13%, etc). A produo de slidos e riscos de eroso tratada em

pontos crticos, como nas sliding sleeves inteligentes, atravs de geometria e materiais

adequados. A ciclagem peridica das vlvulas, por exemplo, pode resolver o problema de

scale.


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Quanto aos custos adicionais estes decorrem de equipamentos adicionais (vlvulas,

sensores, linhas, conectores, upgrades em umbilicais, unidades hidrulicas, hardware e

software de comunicao com salas de controle de plataforma de produo) e de mo-de-

obra especializada na instalao. Anormalidades operacionais e especificaes incompletas

ou mal feitas podem levar a custos adicionais traumticos. Da a importncia de cuidadoso

planejamento e de harmonioso trabalho em equipe.

Apresentamos a seguir alguns exemplos de custos.

Para completaes em terra, poos com profundidade em torno de 1000 m, temos os

seguintes custos:

ORAMENTO DE COMPLETAO INTELIGENTE, POO SUBMARINOFORNECEDOR A Fevereiro 2004 Preo (US$)

Quantidade Descrio Unitrio Total

1Mandril 3 1/2" para sensores duplos de P&T

25,500 5,500

1Mandril 4 1/2" para sensores duplos de P&T

25,500 5,500

3Sensores eltricos permanente de quartzo

35,000 35,000

1

Conector em bloco Y

8,000 8,000

1Cabo eltrico gauge

25,000 25,000

1WHO 5.000 psi 1/2" Line Pipe

2,000 2,000

1Cabo eltrico para uso na superfcie - ANIXTER (500 ft)

1,110 1,110

1Rack de superfcie autnomo

10,000 10,000

3Linhas de controle em Alloy 825 (3809 Mt)

18,000 4,000

250Clamps para conexes 4 1/2"

80 20,000

100 Clamps para conexes 3 1/2" 65 6,500

20Clamps especiais

1,200 24,000

1Conexo 4 1/2" x 3 1/2"

2,500 2,500

1 Packer Multiport (orifcios mltiplos) 100,000 100,000

1 Vlvula Inteligente instalada na coluna 54.000 54.000

1 Sliding Sleeve convencional (back-up) 6.000 6.0001 Pacote materiais para instalao 50.000


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50.000

1 Vlvula Inteligente com shroud instalada na coluna 104.000 54.000

32 Suporte Tcnico embarcado (4 pessoas / 8 dias) 1.200 38.400

30 Engenheiro de projeto em terra 1.200 36.000

TOTAL US$ 697.510

Um exemplo de projeto de dezenas de poos submarinos, em guas ultraprofundas,

completaes com duas vlvulas hidrulicas de mltiplas posies e sensores de P, T,

vazo e densidade, apresentou custo de US$ 1,200,000 por poo para as vlvulas e US$300,000 para o conjunto de sensores. Aps negociaes, todo o pacote estava orado em

torno de US$ 1,0 milho. Deve-se acrescentar o custo de instalao de 3,0 dias de Sonda e

suporte tcnico do fornecedor.


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6) HISTRIA DA COMPLETAO INTELIGENTE

6.1) Viso Geral da Histria da Completao Inteligente

A primeira completao denominada inteligente foi instalada em agosto de 1997 na

Noruega, em um poo produtor em plataforma fixa do campo de Snorre. Tratou-se de uma

vlvula de 4 posies de choke (ICV4P), sistema eltrico e hidrulico (WellDynamics, 28

January 2004). Este tipo de sistema foi instalado em 12 poos, em 4 campos, todos no Mar

do Norte. As instalaes compreenderam poos produtores e injetores, completao seca(plataformas) e molhada (poos submarinos), poos direcionais e horizontal, vlvulas de 5

e de 3 . A instalao mais recente desta vlvula de 4 posies ocorreu em setembro

de 2003. As operadoras que mais instalaram ICV4P foram a Saga com 6 poos no campo

de Snorre e a Norsk Hydro com 4 poos no campo de Oseberg

.

VGL Inteligente. Logo aps a instalao da primeira ICV4P ocorreu a instalao

de vlvulas de gs lift inteligentes em dois poos submarinos produtores no campo de

Aquilla na Itlia. Atravs de acionamento hidrulico estas vlvulas permitem variar a

abertura do orifcio da vlvula, controlando a passagem de gs de uma zona superior para

dentro da coluna de produo, em um processo de auto gs lift. A Welldynamics reporta a

instalao de VGL inteligente em 02 poos, a Baker em 01, a Schlumberger em 29 poos.

Lubricator Valves (LV). Foram tambm desenvolvidas vlvulas de obstruo da

coluna acionadas por uma linha hidrulica (lubricator valves). A Welldynamics instalou

estas vlvulas em 35 poos, sendo apenas a LV em 12 poos e associadas com vlvulasinteligentes de controle de zona em 23 poos. A primeira instalao ocorreu em setembro

de 1998, no campo de SIRI na Dinamarca. A mais recente, aqui registrada, foi em

dezembro de 2003, no campo de Champion West, Brunei. Nesta fase, em termos de

operadoras, destacam-se a BSP que instalou LV em 14 poos, a BP em 7 poos e a Statoil

em 4 poos (WellDynamics, 28 January 2004).


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On-Off Hidrulicas. Em janeiro de 1999 a Welldynamics instalou a primeira

vlvula inteligente do tipo on-off (abertura plena-fechamento pleno) com sistema mini

hidrulico. S a Welldynamics instalou vlvulas on-off hidrulicas (vrios sistemas

hidrulicos) em 54 poos. A Maersk instalou tais vlvulas em 25 poos, sendo que em 15

poos do campo de Al Shaheen no Qatar, estas foram instaladas em janeiro de 1998 e

retiradas em maio de 1998, em uma aplicao especfica. A BSP tambm se destaca com a

utilizao destas vlvulas em 12 poos e a Shell em 7 poos. A instalao mais recente de

on-off da Welldynamics, aqui registrada, ocorreu em junho de 2003no campo de Foinaven,

no Reino Unido, sendo a nica instalao em poo submarino (WellDynamics, 28 January

2004).

Figura 13 Desenho esquemtico vlvula on-off

Fonte: Apresentao Baker.

Multi posies Hidrulicas. A Welldynamics instalou, de outubro de 2002 a

dezembro de 2003, vlvulas de multi posies com sistema hidrulico digital, 2 7/8, em 5

poos (4 direcionais e 1 horizontal, sendo dois submarinos). A Schlumberger instalou, de

2000 ao incio de 2004, vlvulas de mltiplas posies em 19 poos, sendo 14 deplataformas e 05 submarinos. Exclumos desta relao as vlvulas WRFC-H em mandris

de gs lift.

Infinitas posies Hidrulicas. Estas vlvulas com sistema hidrulico direto

podem apresentar infinitas posies em termos, pois so acionadas por volumes discretos

de fluidos. A Welldynamics instalou este tipo de vlvula (CVICV e CVSICV), de fevereiro

abertafechada


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de 2001 a dezembro de 2003, em 16 poos, todos submarinos, no Golfo do Mxico, todas

as vlvulas de 3 , profundidade mxima de 6877 m (medida), sendo na maioria dos casos

usadas 3 vlvulas por poo, uma das trs com shroud.

Infinitas posies, sistema Eltrico-Hidralico. A Welldynamics instalou este tipo de

sistema SCRAMS, vlvulas de 3 de infinitas posies de choke, em 7 poos. As duas

primeiras instalaes foram em terra na Nigria, em outubro e novembro de 2000. As cinco

instalaes seguintes, de maro de 2002 a setembro de 2003, foram em poos submarinos,

sendo a mais recente no poo 8-RO-35D-RJS. Em 4 poos foram instaladas 4 vlvulas por

poo. A instalao em Roncador constituiu um teste de campo em um processo deintroduo de nova tecnologia atravs de acordo de cooperao tecnolgica.

Infinitas posies, sistema Eltrico

Figura 14 Foto vlvula 5 IPR da Baker sendo descida no poo de Varginha - RN.


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6.2) Os Principais Fornecedores de Completao Inteligente

6.2.1) Welldynamics

A histria da Welldynamicsremonta fundao da PES, em 1985. Neste mesmo

ano esta empresa lanou um JIP para desenvolver um sistema eletro-hidrulico denominado

SCRAMS. Em 1996 foi firmada uma aliana entre a PES e a Halliburton em completaco

inteligente (Smart wells). Em 1997 a HALL adquiriu 26% da PES, completando a

aquisio em 2000. Em 2001, ocorreu a fuso do SmartWell da Halliburton com o iWell da

Shell, criando-se a Welldynamics, com participao igualitria de Shell e Hall.Atualmente, a Welldynamics dispe de 5 sistemas, sendo 4 hidrulicos e um eletro-

hidralico. Os sistemas hidralicos usam fora motriz hidrulica em ambos os sentidos

abrir e fechar com vlvulas on-off ou de mltiplas posies (AccuPulse). O sistema

eletro-hidralico, com mdulo de comando eletrnico (SAM) e foa motriz hidrulica,

possue mltiplas posies do tipo choke infinitesimal.

A Welldynamics desenvolve em parceria com a Petrobras o sistema MC de menor

custo. Possui ainda, em conjunto com a Halliburton, um sistema integrado de completao

inteligente com controle de produo de areia, para at 6 intervalos.

A Welldynamics oferece uma ferramenta de desconexo hidrulica (Hydraulic

Disconnect Tool), que permite a retirada da parte superior da completao. Este muito til

para aplicaes com elevao artificial, com potencial de aplicao em leos pesados.

A tabela a seguir, resume o nmero de poos com instalao de completao

inteligente realizados pela Welldynamics por ano.


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Quadro de instalaes de completao inteligente Welldynamics

ANO TERRA PLATA

FORMA

SUBMARI

NO

TOTAL PRODUTOR INJETOR

1997 00 01 00 00 01 00

1998 00 06 02 08 07 01

1999 01 19 02 22 21 01

2000 02 08 00 10 09 01

2001 00 15 04 19 19 00

2002 01 07 15 23 18 05

2003 01 09 06 16 11 052004 05 07 06 18 13 05

Total 10 72 / 89 35 117 / 134 99 / 112 18

A previso para 2005 de um total de 70 instalaes.

A primeira instalao de completao inteligente da Welldynamics data de agosto

de 1997 (herana da PES). Tratou-se de um sistema SCRAMS, com apenas uma vlvula de

4 posies, instalada em uma plataforma no campo de Snorre na Noruega, operado pela

Saga.

A 1 instalao com mltiplas vlvulas inteligentes ocorreu em agosto de 1998, com

uma vlvula de 4 posies, sistema SCRAMS, em um poo horizontal no campo de

Oseberg, na Noruega, operado pela Norsk Hydro.

A 1 instalao com sistema hidrulico ocorreu em janeiro de 1999 com duas

vlvulas de 3 1/2, sistema mini hidrulico, no campo de Magpie, em Brunei, operado pela

BSP.

O 1 sistema Digital Hidrulico foi instalado em maro de 1991, com 4 vlvulas

inteligentes de 3 , em um poo horizontal, no campo de Statfjord, Noruega, operado pela

Statoil.

O 1 sistema com vlvula de infinita posies foi instalado em abril de 2000,

sistema SCRAMS com 4 vlvulas de 3 , em um poo injetor horizontal, em uma

plataforma do campo de Sleipner na Noruega, operado pela Statoil.


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Em termos de sistemas hidrulicos, at o final de 2003 a Welldynamics fez as

seguintes instalaes;

Hidrulico Direto: 24 poos, sendo 8 com duas vlvulas, 15 com 3 vlvulas e 1 com

4 vlvulas;

Mini Hidrulico: 4 poos, todos com 2 vlvulas;

Hidrulico Digital: 6 poos, sendo 1 com 3 vlvulas, 4 com 4 vlvulas e 1 com 5

vlvulas

Focalizando os poos submarinos com sistema hidrulico de mltiplas posies a

Welldynamics realizou 15 poos, todos com vlvulas 3 . A ltima instalao foi emmaro de 2003. Adota-se o sistema hidrulico direto com a tecnologia Accu-Pulse (permite

10 a 12 posies incrementais).

Em termos de SCRAMS significativos podemos contar 09, incluindo o de

Roncador.

Em termos de sensores permanentes de presso e temperatura (permanent gauges

installations) a Welldynamics possui grande nmero de instalaes.


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6.2.2) Schlumberger

A histria da Schlumberger remete aquisio da Camco International pela

Schlumberger. A partir da tecnologia de vlvulas de segurana de subsuperfcie da Camco,

a Schlumberger desenvolveu sua primeira vlvula inteligente (WRFC-H). Tratou-se de uma

adaptao de vlvula de gs lift, ainda em um mandril de gs lift, a qual recebeu um choke

de 5 posies controlado por uma linha hidrulica. A Schlumberger instalou este sistema

em 04 poos submarinos da Norsk Hydro em 1998 e prosseguiu com este tipo de

instalao.

A Schlumberger oferece atualmente as seguintes vlvulas de controle de fluxo; WRFC-H: Wire Line retrievable Flow Control-Hydraulic, apresentada acima.

TRFC-H: Tubing Retrievable Flow Control-Hydraulic: faz uso de uma linha de controle

por vlvula e de mola com cmara de N2, tecnologia provada pela Camco.

TRFC-HB: o B refere-se a binria, isto , on-off.

TRFC-E: uma TRFC totalmente eltrica. A primeira e nica destas vlvulas foi

instalada no segundo semestre de 2000, em um poo do campo de Wytch Farm da BP,

a qual encontra-se no operacional (SPE 71531).

WRFC-E: trata-se de WRFC eltrica. No segundo semestre de 2001 a Schlumberger

instalou trs destas vlvulas, em mandris de gs lift, em um poo em terra para a Team

Energy.

Recentemente, a Schlumberger desenvolveu um sistema simples para vlvulas on-

off (Multi-Drop On/Off Design Simplicity), o qual com 01 LC opera 03 vlvulas on-off ou

vlvulas com 3 e 4 posies. O primeiro destes sistemas dever ser instalado em junho de

2005 na Noruega.

O packer de completao inteligente da Schlumberger o XMP 9 5/8ou 10 .Conforme a tabela a seguir at maio de 2005 a Schlumberger havia instalado 118

vlvulas inteligentes em 70 poos, sendo registradas falhas em 08 vlvulas (4 falhas de

fabricao).


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Quadro de instalaes de completao inteligente Schlumberger Maio/2005

ANO TERRA PLATA

FORMA

SUBMARI

NO

TOTAL PRODU

TOR

INJE

TOR

1998 00 00 04 04 04 00

1999 01 00 01 02 02 00

2000 01 02 01 04 04 00

2001 01 03 06 10 10 00

2002 00 05 09 14 14 00

2003 00 07 02

10 GL *1

09

10 * 1

19 00

2004 02 07 04

04 GL *2

05

04

05

04 GL

00

Total 05 24 41 70 70 00

Analisando as informaes da tabela verifica-se que 59% das instalaes (41) foram

em poos submarinos, 34% (24) em poos de plataformas e 7% (05) em terra.

As vlvulas mais instaladas foram as WRFC-H, com 48 unidades, como segue:

7: 35 na Noruega;

5 : 06 na Noruega e 03 no Reino Unido;

3 : 03 nos EUA.

Dos 41 poos submarinos, 33 foram de apenas uma vlvula do tipo WRFC-H,

instaladas em mandris de gs lift, por poo. Apenas 08 foram de vlvulas hidrulicas de

mltiplas (onze) posies. Destas ltimas, 04 foram com duas vlvulas de 3 (duas para

a AGIP e duas para a Statoil), duas com apenas uma vlvula de 3 (uma para a AGIP e

uma para a Norsk Hydro) e duas ... .Em termos de sensores permanentes de presso e temperatura (permanent gauges

installations) a Schlumberger reporta (maio 2005) 1109 instalaes de PDG. Seu novo

sistema EDMC Fully Sealed Electric System, com conexes soldadas, conta com 300

instalaes. Este desenvolvimento buscou solucionar uma das principais causas de falha,

qual seja vazamento em conexes.


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Para sistemas abaixo de 100 C a Schlumberger reporta 94% dos sistemas em

funcionamento aps 5 anos de uso, reduzindo para 85% em toda a amostragem. A

instalao mais antiga tem mais de 20 anos e a em maior temperatura (155 C) funciona h 4

anos.

Na sute de sensores WellWatcher consta o FWF Flow Watcher Densitometer, o

qual faz uso de raios gama. Ver SPE 62955 e 84326.

6.2.3) Baker

A histria da Baker remonta a maio de 1998 quando instalou vlvula de gs lift

inteligente no campo de Wytchfarm em terra no Reino Unido, com seu sistema hidrulico

denominado InForce. Atravs de Acordo de Cooperao Tecnolgica com a Petrobras, a

Baker desenvolveu um sistema totalmente eltrico o InCharge. Aps uma instalao como

teste piloto em um poo terrestre (8-VRG-04-RN) a completao inteligente foi retirada,

recebeu manuteno e foi finalmente instalada no 8-MLS-67H-RJS, constituindo a primeira

completao inteligente totalmente eltrica em um poo submarino. Tratou-se de um

grande feito se considerarmos que alm da primazia (um first) a CI foi instalada em um

poo em guas ultra profundas (1168 m), horizontal, com conteno de areia atravs de

gravel pack em poo aberto. Entretanto, problemas ocorridos na instalao em Varginha

comprometeram a qualidade (corroso, incrustao) dos equipamentos instalados

posteriormente no 8-MLS-67H-RJS.

Conforme se verifica na tabela a seguir a Baker realizou 28 instalaes de

completao inteligente at o incio de 2004. Deste total 11 foram em terra, 12 em

plataformas (completao seca) e 05 em poos submarinos.Focalizando as instalaes submarinas, a 1 foi em 12/07/02, no Golfo do Mxico,

sistema hidrulico com duas vlvulas on-off; a 2 foi em 12/06/03, tambm no Golfo do

Mxico, sistema similar ao anterior; a 3 instalao foi a Totalmente Eltrica no 8-MLS-

67-RJS e a 4 instalao foi a no 7-BI-21HA-RJS, hidrulico com apenas uma vlvula on-

off.


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A Baker instalou apenas duas vlvulas inteligentes com Multiposies (6 posies),

em Terra, no Equador.

Alm do ACT que resultou na instalao de seu primeiro sistema eltrico, a Baker

realizou mais duas completaes em Upanema (terra) e em Bicudo (submarino, horizontal).

Quadro de instalaes de completao inteligente Baker, Dez/2005

ANO TERRA PLATA

FORMA

SUBMARI

NO

TOTAL PRODUTOR INJETOR

1998 01 00 00 01 01 00

1999 02 00 00 02 02 012000 00 01 00 01 01 00

2001 04 01 00 05 04 01

2002 00 03 01 04 03 01

2003 03 05 02

01 VGL

11 07

01 VGL

03

2004 01 05 03

02 VGL

09

02

06

02 VGL 03Total 11 15 06

03 VGL

32

03 VGL

24

03 VGL

09

Houve duas falhas com sistemas hidrulicos: uma na Noruega devido a inverso LC

no TH, comprometendo uma vlvula e outra em Oman por uso de LC no encapsulada (a

vibrao do BCS destruiu a LC).


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40

Figura 15 Desenho vlvula de infinitas posies InCharge Foto da vlvula aberta.Fonte: Apresentao Baker.

Em termos de sensores permanentes de presso e temperatura (permanent gauges

installations) a Baker associada QUANTX.


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41

6.2.4) BJ Services

A BJ Servicesentrou no mercado de CI defendendo a idia de sistemas hidrulicos

simples. Realizou duas instalaes no Golfo do Mxico em 2000. Realizou mais 05 em

2001. Repetiu o feito em 2002 e cresceu para 12 instalaes em 2003. Em 2004 huve uma

reduo para apenas 03 instalaes. Assim, ao final de 2004 apresentava um total de 27

instalaes.

A primeira vlvula inteligente instalada em junho de 2000 foi ciclada em junho de

2003, com sucesso. Em breve este poo sofrer workover o que permitir a inspeo do

sistema.A BJ Service realizou instalaes em 19 poos com a Kerr-McGee (7 em East

Breaks, 6 em Garden Banks e 6 em Ewing Banks), duas com a Anadarko (East Cameron),

uma com a BP, uma com a Pure e uma com a Amerada Hess.

Muitos dos sistemas instalados s entraram em produo um a dois anos depois,

sem problemas. Atualmente, dois poos aguardam a instalao da SPAR para serem

interligados.

Todas as instalaes foram realizadas no Golfo do Mxico, em poos submarinos

(PDA de 213 a 1625 m), com apenas uma completao seca em uma SPAR, profundidade

de zonas de 645 m a 3821 m, temperatura de fundo de 115 a 175 F, presso esttica de

fundo de 1100 a 10.000 psi.

At julho de 2004 cinco sistemas haviam sido retirados e inspecionados devido a

falhas ocorridas no poo. Nenhuma falha foi registrada nas vlvulas inteligentes, mas em

juntas de expanso, na conteno de areia, em linha de controle e em obturador. Para

eliminar falhas na conteno de areia e em vlvulas de controle de perda de fluido foram

desenvolvidas as Radial Flow Valve e Annular Flow Valve para substituir as PAC valves.Foram ainda implementadas melhorias nos conectores das linhas de controle e eliminados

selos elastomricos.

Todas as vlvulas inteligentes usadas so do tipo on-off e possuem dimetro

nominal de 2 3/8 a 4 . Os packers, com mltiplos orifcios de passagem, apresentam

dimetro nominal de 7a 9 7/8.


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Todos os poos tiveram conteno de areia com gravel pack. A completao

inferior e interface poo-formao possuem vlvulas de isolamento de fluido da coluna em

todos os poos (PAC Valves, MSV Valves, AFV Valves e apenas um caso de flaper

valver).

Assim, por um lado a BJ Services apresenta grande sucesso em poos submarinos,

por outro lado, nunca instalou vlvulas de mltiplas posies. A BJ desenvolveu um

prottipo de vlvula de mltiplas posies (05 posies) para revestimento 9 5/8, com ID

de 3,00, o qual com 02 LC consegue operar duas vlvulas e com 03 LC opera 05 vlvulas.

Este sistema aguarda um teste de campo. O desenvolvimento prosseguir na busca de

vlvulas de mltiplas posies para revestimentos de 7 5/8 e 7. Busca-se tambm umavlvula com maior ID (3,688) com camisa de 4 .

Em termos de vlvulas on-off a BJ Services pretende desenvolver a menor vlvula

de completao inteligente do mercado para revestimentos de 5 .

Quadro de instalaes de completao inteligente BJ Services

ANO TERRA SPAR SUBMARI

NO

TOTAL PRODU

TOR

INJETOR

1998

1999

2000 0 00 02 02 02 0

2001 0 00 05 05 05 0

2002 0 01 04 05 05 0

2003 0 00 12 12 12 0

2004 00 00 03 03 03 00

Total 00 01 26 27 27 00


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6. 2.5) Weatherford

A Weatherford entrou no mercado de CI tambm defendendo a idia de sistemas

hidrulicos simples (KISS: Keep It Simple Stupid) e de sensoreamento atravs de fibra

ptica. A Weatherford oferece a ROSS (Remoted Operated Sliding Sleeve) e a vlvula

hidrulica de isolamento da completao (CIV-H: Hydraulic Completion Isolation Valve).

Efetuou sua 1a instalao de CI em junho de 2002 no campo de Wytch Farm da BP,

instalando uma ROSS j com o sistema HCAU (Hydraulic Control and Adressing Unit),

que permite a operao de at 4 vlvulas na mesma coluna com apenas duas linhas

hidrulicas. Fez recentemente uma interessante completao inteligente, com fibra ptica,no Golfo do Mxico. Porm, trata-se de completao seca em uma wellhead platform, da

fluindo para um FPSO.

Figura 16 HCAU (Hydraulic Control and Adressing Unit)


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Quadro de instalaes de completao inteligente Weatherford

ANO TERRA PLATA

FORMA

SUBMARINO TOTAL PRODUTOR INJETOR

2002 01 00 00 01 01 00

2003 00 02 00 02 02 00

2004 02 01 *1 00 03 03 00

Total 03 03 00 06 06 00

Todas as instalaes inteligentes da Weatherford utilizaram vlvulas on-off de 31/2

denominadas ROSS (Remote Operated Sliding Sleeves), variando de duas a trs vlvulas

por poo.

A instalao realizada em outubro de 2004 na Nigria, em LA de 500 ps, ligou um

poo submarino a um FPSO e fez uso de trs vlvulas em uma conteno de areia com telas

expansveis. O controle hidrulico direto feito a partir do FPSO.

A Weatherford oferece o packer de completao inteligente Hellcat 2 com 8

orifcios de passagem de linhas.

Quanto a instalaes de sensores de fibra ptica a Weatherford reporta 71

instalaes. Se excluirmos as 10 primeiras, de outubro de 1993 a maro de 1999,

consideradas obsoletas, e os 4 testes de campo, passamos a ter 57 instalaes. So

reportadas 6 falhas, sendo 3 durante a instalao e 3 durante a operao e a retirada de dois

sistemas, ainda operacionais, por razes alheias aos sistemas pticos. Assim, teramos,

instalados e funcionando, 49 sistemas em dezembro de 2004.

Cumpre ressaltar, no haver registro de nenhuma instalao submarina at

dezembro de 2004.

O sensor mais utilizado o de P&T, presso e temperatura. At dezembro de 2004

foram instalados P&T em 50 poos, sendo 9 poos com apenas P&T e 41 poos em

associao com outros sensores. O P&T da Weatherford faz uso da tecnologia de FBG


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(Fiber Bragg Gratings). O primeiro sensor de P e T foi instalado em terra em maro de

1999 e retirado em junho de 2002 ainda funcional.

A seguir vem o DTS, sistema de temperatura distribuda (DTS Distributed

Temperature System), que faz uso da tecnologia Raman scattered. Quando um pulso de luz

enviado atravs de uma fibra ptica, parte desta refletida de volta medida que a luz

passa por heterogeneidades. Atravs deste efeito se pode registrar a temperatura ao longo

da fibra, que funciona como um sensor de temperatura longo e contnuo. A Weatherford

reporta 38 instalaes DTS associadas a P&T, 2 de apenas DTS e 2 associadas a sensores

de fluxo e de P&T. Assim, registra-se um total de 42 instalaes DTS.

Foram instalados medidores de vazo multifsicos em 4 poos, tendo sido o 1 emoutubro de 2000, em uma plataforma do Golfo do Mxico, o qual foi retirado em maro de

2002 ainda operacional. Foram feitos dois testes de campo pela Shell em Oman, em 2001.

Em maro de 2003 foi instalado um medidor de vazo associado a P&T e DTS em Trinidad

e outro sistema semelhante em junho de 2003 no Mar do Norte

Um sistema de ssmica em poo encontra-se em teste no campo de Izaute na Frana,

desde novembro de 2002. O sistema instalado em Gullfaks no Mar do Norte em abril de

2004 falhou durante a instalao.

A BP com 30 poos e a Shell com 12 so as operadoras que mais utilizaram

sensores de fibra ptica da Weatherford. No campo de Northstar no Alaska, a BP instalou

sensores de P&T e de temperatura distribuda em 13 poos.


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6.2) AS OPERADORAS QUE MAIS INSTALAM COMPLETAO

INTELIGENTE

desatualizado.

OPERADORA BAKER BJ SCHL WEATH WELLD SOMA

NORSK HYDRO 06 00 39 09 54

MAERSK 00 00 37 37

STATOIL 02 00 04 12 18

KERR-McGEE 00 16 00 16

BSP 00 00 16 16

BP 02 00 02 11 15SHELL 00 00 13 13

PETROBRAS 03 00 01 04

CNOOC (Maxus) 04 00 02 00 06

PDO 04 00 00 04

CHEVRON 01 00 01 00 02

ANADARKO 00 02 00 02

AGIP 00 02 03 00 05


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7) A TECNOLOGIA DE FIBRA PTICA

7.1) IntroduoA tecnologia de fibra ptica pode usar sensores extrnsecos (a luz viaja at este

sensor e retorna pela fibra) ou intrnsecos (a prpria fibra atua como sensor).

O sensor intrnseco mais usado o de temperatura distribuda (DTS Distributed

Temperature System). Este consiste do envio de um pulso de luz da superfcie e o registro

da luz que retorna. Este mtodo originou-se da tecnologia usada em telecomunicao para

medir a perda de comunicao em cabos pticos (Weatherford, ). A analogia de um carro

com os faris acesos trafegando em uma estrada com neblina, usada para explicar estemtodo. A luz dos faris refletida para o motorista deve-se s gotculas de gua na neblina.

Na fibra ptica a luz refletida por imperfeies materiais da fibra.

Os sensores extrnsecos (temperatura e presso so os mais usados) so obtidos a

partir de inscrio (grating) Bragg. Esta tcnica cria elementos sensores imprimindo uma

foto-inscrio no ncleo da fibra ptica. Esta inscrio a modulao peridica de um

ndice de refrao em um pequeno trecho da fibra. Quando um pulso de luz de amplo

espectro passa pela fibra, a inscrio produz uma reflexo estreita, cujo comprimento de

onda proporcional modulao do ndice de refrao. A luz que continua viajando

inalterada pela fibra pode se usada para interrogar outros sensores, com diferentes

inscries.

7.2) Sensoreamento ptico de Temperatura Distribuda

A leitura da variao de temperatura ao longo de poo (em particular poos

horizontais) fazendo uso de uma fibra ptica foi uma das primeiras aplicaes da tecnologia

de fibra ptica em poos de petrleo. Como dito, a tcnia consiste no envio de um pulso deluz da superfcie e o registro da luz que retorna. A tcnica mais usada para medir a luz

refletida (backscatter) a Reflexo Raman, a qual mede a energia molecular da medula de

uma fibra ptica. Quando um pulso de luz transmitido para baixo na fibra, uma reflexo

Raman gerada. Esta constituda por um componente Stokes e um Anti-Stokes. Enquanto

o primeiro permanece praticamente constante, o segundo (Anti-Stokes) varia com a

temperatura. A intensidade da variao da amplitude Anti-Stokes com a temperatura


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permite medio da variao da temperatura ao longo do poo com alta preciso (0,1 C ao

longo de at 10 km).

Figura 16 - Forma de onda da luz refletida Raman, com o componente Anti-Stokes(que varia com a temperatura) e Stokes (no varia com a temperatura).

Como se pode medir o ponto onde se originou cada pulso retornado pelo tempo de

ida e volta da onda, pode-se obter a perfilagem de temperatura ao longo (distribuda) do

poo.

7.3 Sensores extrnsecos de presso e temperatura

Os sensores extrnsecos mais usados so os de temperatura e presso, os quais so

obtidos a partir de inscrio (grating) Bragg. Esta tcnica cria elementos sensores

imprimindo uma foto-inscrio no ncleo da fibra ptica. Esta inscrio a modulao

peridica de um ndice de refrao em um pequeno trecho da fibra. Quando um pulso de

luz de amplo espectro passa pela fibra, a inscrio produz uma reflexo estreita, cujocomprimento de onda proporcional modulao do ndice de refrao. A luz que

continua viajando inalterada pela fibra pode se usada para interrogar outros sensores, com

diferentes inscries.

Quando um sensor Bragg submetido a deformao (strain) devido a uma variao

de temperatura ou presso, o comprimento da onda refletida varia proporcionalmente

deformao.


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Figura 17 Desenho esquemtico de um sensor com inscrio Bragg.

Atravs de calibrao adequada o sensor pode ser usado para medir vriosparmetros fsicos. Estes sensores apresentam vrias vantagens como: i) elemento sensor

intrnsico; ii) passividade eltrica; iii) adequado a altas temperaturas; iv) possibilidade de

uso em multi-pontos; v) monitorao de mltiplos parmetros.

Os registradores permanentes de presso e temperatura eletrnicos foram

introduzidos em meados da dcada de 1980. A Petrobras foi pioneira na introduo desta

tecnologia uma vez que a 1 coluna de produo instalada na Bacia de Campos, em

28/03/1979, no poo RJS-38 no campo de Enchova, continha um DPTT.

Os primeiros sensores de presso de fibra ptica foram instalados em meados de

1990.

A Optoplan (do grupo Weatherford) registra ter feito a 1 instalao de registrador

ptico de presso em um poo produtor de petrleo em outubro de 1993 no campo de Sleen

da operadora NAM. Realizou ainda a 1 instalao com conector submarino em 1996 no

campo de Guillemot da Shell Expro.

At agora com o uso da tecnologia de FBG (Fiber Bragg Gratings) foram

instalados sensores de P e T em 30 poos, tendo sido o primeiro em abril de 2000 no Golfo

do Mxico.

Inscrio

Foto-impressa

Deformao

Sinal emitidoSinal refletido

Sinaltransmitido

Ncleoda fibra


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7.4 Medidor ptico de Vazo de Subsuperfcie (Flowmeter)

A turbulncia produz perturbaes que so rastreadas pelos sensores.

Figura 18 Desenho esquemtico de flowmeter ptico.

A tecnologia FBG (Fiber Bragg Gratings) permite a deteco de sinais de rudos

oriundos do fluxo no interior da coluna, originando um flow meter bifsico, no intrusivo,

baseado na medida da velocidade do som.

Referindo-se s realizaes da Weatherford, foram instalados medidores de vazo

multifsicos em 4 poos, tendo sido o 1 em outubro de 2000, em uma plataforma do Golfo

Sensor de P&T

Sensor develocidade

Velocidade bulk

Mede densidade

Frao decada fase

Modelode Fluxo

Vazo leo ou gs

Vazo de gua oulquido


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do Mxico, o qual foi retirado em maro de 2002 ainda operacional. Foram feitos dois

testes de campo pela Shell em Oman, em 2001. Em maro de 2003 foi instalado um

medidor de vazo associado a P&T e DTS em Trinidad e outro sistema semelhante em

junho de 2003 no Mar do Norte

7.5 Sensores pticos Ssmicos

Sensores ssmicos dentro do poo podem ser usados para imageamento das frentes

de fluidos, para calibrao de ssmica 4D, como monitoramento passivo e como elo para

ssmica de superfcie.

A Weatherford desenvolveu sensores ssmicos constitudos de acelermetrospticos, inseridos em carregadores conduzidos, com clamps, por uma coluna de tubos. Um

sistema piloto encontra-se em teste no campo de Izaute na Frana, desde novembro de

2002. Um sistema instalado em Gullfaks no Mar do Norte em abril de 2004 falhou durante

a instalao.

7.6 Novos Sensores pticos em desenvolvimento

Esto sendo desenvolvidos sensores de imageamento de reservatrio (dados de

ssmica), detectores de slidos (areia da formao em particular), detectores de frente de

gua (resistividade) e detectores qumicos.


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8) PROCEDIMENTOS DE INSTALAO DE COMPLETAO

INTELIGENTE

Apresentamos neste captulo um exemplo de recomendaes para instalao de

completao inteligente em poo submarino em guas ultraprofundas.

A instalao da CI deve ser controlada e instrumentada atravs de uma rvore de

teste interna, SCITT (Surface Controlled Internal Test Tree), fornecida pela Expro.

Como a Sonda, no caso, permite operaes em paralelo (off-line operations) assees de tubos de produo podero ser montadas enquanto se faz o condicionamento do

poo.

Uma medio cuidadosa dos tubos e componentes da coluna e o uso de extenso

selante e junta telescpica longas facilitaro a integrao entre a completao superior e a

inferior e o assentamento do tubing hanger.

Os modulados de completao inteligente sero tambm montados em paralelo,

sendo as vlvulas inteligentes pr-montadas nos splice subs. Deve-se usar uma rosca

especial com swivel (fast swivel) para conectar modulados com linhas pr-conectadas.

Ser tambm pr-montado, testado e estaleirado suspenso o conjunto SCITT-

THRT-TH-Pup joint Cr22%.

Na descida da completao superior (no caso completao inteligente) devem ser

usados os seguintes equipamentos de manobra:

Mesa com bucha especial com abertura para passar os umbilicais;

Estrutura (frame) com polias com medio de peso pela qual passam as

linhas oriundas de 4 carretis; Cunhas e colar integrados (power slips & safety calmps 8 5/8- 2 7/8);

A rvore interna de teste (SCITT) descida com tubos 732 lb/p com conexo

Premium com IPC. A SCITT permite monitorao e controle de todas as linhas hidrulicas

e eltricas. Com a SCITT, o isolamento das linhas hidrulicas e eltricas no TH permite a

passagem do controle destas para o Mdulo Eletrnico Submarino (SEM).


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Antes do encaixe de extenso selante e assentamento do TH, com este acima do

BOP, feita uma circulao de fluido posicionando packer fluid (no caso desel gelificado)

nos packers e criando underbalance. Uma soluo de MeOH deve ser posicionada na ANM.

Os packers da completao superior so assentados atravs das linhas hidrulicas da

completao inteligente com acionamento pela SCITT. H preocupao com o

encurtamento da coluna nos poos injetores em se assentando o packer antes de se iniciar a

injeo.

O assentamento do TH e os testes da completao superior so conduzidos antes de

se liberar a SCITT.

Os testes da completao inteligente incluem testes hidrostticos, funcionais, deinterface e testes durante a descida.

A conexo do Mdulo Eletrnico Submarino (SEM) feita com ROV. A

comunicao e controle com o SEM so feitas com as vlvulas e sensores.

Sero elaborados planos de contingncia para vrias possibilidades de desconexo

de emergncia.


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9) GERENCIAMENTO DE DADOS DE COMPLETAO INTELIGENTE

H muitas operadoras que coletam grande quantidade de dados, mas no os

utilizam. Esta uma das maiores preocupaes dos especialistas em completao

inteligente e campos inteligentes.

A Statoil apresentou timo exemplo de gerenciamento de dados no campo de

Snorre. O uso de hardware, software, interface grfica, processos e protocolos adequados,

por pessoas treinadas e predispostas ao bom uso destes instrumentos, tm trazido grandes

benefcios. A coleta de dados de P, T e Q permite o clculo freqente (shut-downs e

planejados) de IPR, atravs de um modelo de anlise nodal. Mudanas no comportamentodo poo ativam um PCI sinttico.

No tpico transmisses de dados do campo devem ser definidas questes como: i)

segurana da informao; ii) modelo de deciso (o que, onde, quando); iii) gesto do

conhecimento; iv) evoluo (up-grades) de software; v) gesto de mudana.

Deve-se definir os objetivos/viso do gerenciamento de dados, o qual pode passar

de dados relevantes para informaes relevantes; fechar o circuito entre monitorao,

anlise e tomada de deciso; chegando a incluir deteco automtica de eventos e at

mesmo a reao automtica a eventos.

Os dados geralmente requeridos quando solicitado (on demand) so: i) vazes de

leo, gs, gua e total de lquidos; ii) presso de fluxo no fundo; iii) densidades dos fluidos;

iv) RAO, RGO; v) posio de cada vlvula inteligente. Tudo isto pode ser fornecido por

coluna, por poo, por manifold, por riser, por grupos especficos e por todo o campo.

Os seguintes dados so computados: drawdown por coluna (Pr Pwf); ndice de

produtividade por coluna (bpd/psi); presso do reservatrio (ltima reportada); dano de

formao, skin (obtido do ltimo build-up ou fall-off).Pode-se selecionar diagramas de fluxo ou mapas do campo.

Dados histricos podem ser fornecidos em variados intervalos de tempo para

produo, injeo de gs e de gua, relao vazo x presso, balano de massas por zona,

por poo, por bloco.


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A figura a seguir ilustra a concepo de gerenciamento de dados em um projeto.

GERENCIAMENTO DE DADOS

Figura 19 Esquema de gerenciamento de dados em um FPSO

O Pod da ANM ou SEM (Subsea Electronic Module) possui duas entradas (slots)

para carto, portanto redundncia. A comunicao SEMcompletao inteligente e SEM-

ANM feita por cartes. Pode-se acessar at 16 sensores por carto. A amostragem de

dados varia de 0,1 a 15 segundos. A princpio a comunicao com o FPSO ser atravs de

banda compartilhada (shared bandwidth), embora tenha sido aventada a hiptese de

comunicao separada. Sobre esta comunicao houve muito questionamento pela Statoil.

Aps o SEM vem o SMCS (Subsea Module Control System), o qual coleta os dados

de completao inteligente e envia para o Historical Data Base (Hdb). Todos os dados

oriundos das ANMs so processados e armazenados no Hdb. Algoritmos computam os

dados de presso e temperatura. Observe que o SMCS tem comunicao unidirecional com

o ICSS e com o Hdb.

SensoresCI

SEMInterface

SensoresANM

SMCS

HistoricalDatabase

PCCI

ICSS

SystemAnalyticalComputer

Sat LinkLekki

Houston


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No computador de completao inteligente (IWC-PC) no FPSO todos os dados so

recuperados do Hdb e da enviados (output) para o Hdb e para anlise no computador

analtico sistmico (System Analytical Computer). O IWC-PC armazena os dados dos

sensores de subsuperfcie e analisa e informa a manuteno e tendncia destes.

O computador analtico no FPSO permite: i) a realizao de modelagem e

verificao das leituras dos instrumentos de subsuperfcie; ii) gerenciamento do fluxo de

fluidos em todo o sistema; iii) modelagem de reservatrio com simuladores comerciais

(Eclipse, etc); iv) anlise de tendncias de parmetros; v) emisso de relatrios de testes em

cada zona de cada poo.

Modelos de poos e toda a rede subsea permitiro a comparao entre parmetrosprevistos e reais como presso, temperatura e vazo. Podero ser criados avisos (flags) com

indicadores de falhas de sensores, identificao de gargalos e indicadores precoces de

problemas de poos e reservatrio.

As interfaces com o operador de produo permitem suporte s operaes no

campo; treinamento; suporte analtico; verificaes, registro de dados e emisso de

relatrios.


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Referncias Bibliogrficas

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