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Engenharia de Petrleo e Gs

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COMPLETAO I EMENTA Descrio das tecnologias de completao de poos, os tipos de completao, as etapas de operacionais, os principais componentes e dispositivos da coluna de produo com as respectivas funes para extrao de hidrocabornetos do reservatrio. OBJETIVO GERAL Ao final da disciplina os alunos estaro aptos a identificar as principais ferramentas que compem uma coluna de produo.

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CONTEDO PROGRAMTICO Unidade I Conceitos Gerais de Completao 1.1 Definio e conceitos bsicos de completao de poos; 1.2 Anlise Geolgica; 1.3 Planejamento de poo; Unidade II Tipos de Configurao de Completao 2.1 Completao Seca e Molhada; 2.2 Mtodos de completao; 2.3 Anlise das Configuraes;

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Unidade III Etapas de uma Completao3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Procedimentos bsicos de acesso ao poo; Colunas Tpicas de Completao; Cimentao e Procedimentos da avaliao; Operaes de Canhoneio; Funes da Coluna de Produo e equipamentos de superfcie; 3.6 Instalao da Coluna de Produo;

Unidade IV -Principais Componentes da Coluna de Produo4.1 Seleo do "packer" e foras no "tubing; 4.2 Dispositivos da Coluna de produo; 4.3 Especificao e Funes Operacionais de Chokes e SSSVs (DHSVs); 4.4 Formao de Corroso e eroso nos equipamentos; 4.5 Anlise de Formaes instveis para Completao de poo; 4.6 Controle de formao de areia e gua;4Completao I Prof. Elmar Mouro


COMPLETAO I o conjunto de operaes realizadas aps a concluso da perfurao de um poo, afim de deix-lo em condies seguras e econmicas de operao. Completao destina-se a equipar o poo para produo de leo ou gs, ou ainda, para as atividades de injeo de fluidos.

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Mdulo Roncador

Shutdown Submarino

Filmes

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Estrutura modular - Fixa

(estaqueadas)

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Torres Complacentes Compliant Towers CT

300 900 m

Estruturas flexveis Permite completao Seca

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Plataforma Fixa de Concreto (Gravidade)

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Tipos de completao> Quanto ao posicionamento da cabea do poo; > Quanto ao revestimento de produo; > Quanto ao nmero de zonas explotadas;

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Tipos de completaoQuanto ao posicionamento da cabea do poo Em se tratando de poo onshore a cabea do poo fica na superfcie. J em poo offshore, o posicionamento da cabea de poo depender da lmina dgua. No caso de guas rasas possvel trazer a cabea de poo para a superfcie, instalando os respectivos equipamentos na plataforma. Em guas profundas (acima de 1.000 metros de lmina dgua), os equipamentos de cabea de poo so posicionados no fundo do mar, em sistemas chamados de rvore de Natal Molhada (ANM), instalados quando se realiza uma completao molhada.18Completao I Prof. Elmar Mouro


Equipamentos de cabea de poo onshore

Completao molhada Equipamentos de cabea de poo offshore em plataforma instalada em guas profundas

Equipamentos de cabea de poo offshore em plataforma instalada em guas rasas. rvore de Natal Seca

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Quanto ao revestimento de produo A completao pode ser a poo aberto, com liner canhoneado ou rasgado e/ou com revestimento canhoneado, na forma abaixo:

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A Poo Aberto (a) Quando o poo colocado em produo com as zonas produtoras abertas. O revestimento colocado at a fase anterior das zonas produtoras. Utilizada somente em formaes muito bem consolidadas, com pouco risco de desmoronamentos. As principais vantagens so a maior rea aberta ao fluxo e a reduo dos custos de revestimento e do canhoneio. A principal desvantagem a falta de seletividade, que impede futuras correes quando h produo de fluidos indesejveis (gua, gs etc).

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Com Liner Rasgado ou Canhoneado (b) O liner pode ser descido rasgado, posicionando o tubo rasgado em frente s zonas produtoras, ou ento cimentado e posteriormente canhoneado nas zonas de interesse. As principais vantagens e desvantagens da completao com liner rasgado so similares s do poo aberto. Com Revestimento Canhoneado (c) o tipo de completao mais utilizado atualmente. O poo perfurado at a profundidade final e, em seguida, descido o revestimento de produo at o fundo do poo, sendo posteriormente cimentado o espao anular entre os tubos de revestimento e a parede do poo. Finalmente, o revestimento canhoneado defronte dos intervalos de interesse.22Completao I Prof. Elmar Mouro


> Quanto ao nmero de zonas explotadas Completao Simples (a) Realizada quando uma nica tubulao metlica descida no interior do revestimento de produo, da superfcie at prximo formao produtora. Completao Seletiva (b) H apenas uma coluna de produo, equipada para permitir a produo de duas zonas ou uma das duas alternadamente. Completao Mltipla (c) Usada quando deseja-se produzir ao mesmo tempo duas ou mais zonas ou reservatrios diferentes, atravs de uma ou mais colunas de produo descidas no poo.23Completao I Prof. Elmar Mouro


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Etapas de uma completaoAtividades referentes a uma completao tpica de um poo martimo, com rvore de natal e equipamentos de gs lift, etc. > Instalao dos equipamentos de superfcie Instalao da cabea de produo e o BOP (Blow Out Preventer), que so os equipamentos necessrios para permitir o acesso ao interior do poo com a segurana necessria para execuo das demais fases. Em guas rasas pode-se ter a cabea de poo e a rvore de natal seca instaladas na superfcie. Aps essa operao a completao passa a ser similar completao dos poos terrestres. Em guas profundas, torna-se necessria a utilizao de rvore de natal molhada, assim como os equipamentos da cabea do poo devero ser submarinos.25Completao I Prof. Elmar Mouro


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> Coluna cisalhada

Coluna de perfurao aps o BOP acionar.

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> Condicionamento do poo Nesta fase descida uma coluna com broca e raspador, para deixar o interior do revestimento de produo gabaritado e em condies de receber os equipamentos necessrios. A broca utilizada para cortar os tampes de cimento e tampes mecnicos do interior do poo, bem como os restos da operao de cimentao. Aps o condicionamento do revestimento de produo, a estanqueidade testada com o fluido de completao sob presso e feitas correes, se houver vazamentos.28Completao I Prof. Elmar Mouro


O prosseguimento das operaes no poo sem a observao deste requisito pode gerar os seguintes problemas: Produo de fludos indesejveis Testes de avaliao das formaes incorretos. Prejuzo no controle dos reservatrios e estimulaes mal sucedidas > Avaliao da qualidade da cimentao So utilizados perfis acsticos, que medem a aderncia do cimento ao revestimento e do cimento formao. Essa atividade realizada com uma ferramenta de Perfilagem Ultra-Snica USIT.29Completao I Prof. Elmar Mouro


O sistema usado para perfilagem acstica composto basicamente por um emissor e dois receptores, alm de um circuito eletrnico para o processamento do sinal. O emissor acionado por energia eltrica, emitindo pulsos sonoros de curta durao que se propagam atravs do revestimento, cimento e formao, antes de atingir dois receptores: um a trs ps, e outro a cinco ps do emissor. A so reconvertidos em impulsos eltricos e enviados para a superfcie, atravs de cabos condutores.

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Falha de cimentao

Sensores e transmissores ultra-snicos

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> Canhoneio Perfurao do revestimento na rea de interesse, realizada com a utilizao de cargas explosivas moldadas para esta operao. A exploso gera jatos de alta energia que atravessam o revestimento, o cimento e a formao, criando os canais de fluxo. Os canhes so cilindros de ao com furos nos quais se alojam as cargas. Estando o canho posicionado em frente do intervalo desejado, um mecanismo de disparo acionado para detonar as cargas.

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> Instalao da coluna de produo Constituda basicamente por tubos metlicos, onde so conectados os demais componentes, com as seguintes finalidades bsicas: Conduzir os fluidos produzidos at a superfcie Permitir a instalao de equipamentos para elevao artificial. Possibilitar a circulao de fluidos para o amortecimento do poo > Colocao do poo em produo A surgncia dos fluidos na superfcie pode ser induzida por vlvulas de gas-lift. Esse mtodo trabalha com a gaseificao do fluido do interior da coluna como forma de reduzir sua presso hidrosttica. O gs injetado inicialmente no espao anular, passando posteriormente para o interior da coluna, de forma controlada, atravs de vlvulas especiais (vlvulas de gas-lift).34Completao I Prof. Elmar Mouro


Principais componentes de uma coluna de produo> Tubo de produo o componente de maior consumo e custo em uma coluna de produo. Usado para conduzir a produo desde formao at superfcie ou para o gas-lift no sentido contrrio. > Vlvula de segurana de subsuperfcie (DHSV) Equipamento posicionado cerca de 30 m abaixo da superfcie, ou fundo do mar, que tem a funo de fechar o poo em casos de emergncia. > Reduo Conexo usada para permitir o acoplamento entre componentes de dimetro diferentes. > Mandril de gas-lift Equipamento para alojar a vlvula que permitir a circulao do gs do espao anular para a coluna de produo. > Liner Tubulao de revestimento externo que protege a coluna de produo das paredes do furo do poo.35Completao I Prof. Elmar Mouro


> Junta telescopia (TSR) Equipamento que absorve a expanso ou contrao da coluna, causadas pelas variaes de temperatura. > Packer hidrulico ou de produo Promove o fechamento do espao anular entre o tubo de revestimento e a coluna de produo, numa determinada profundidade, com os seguintes objetivos: Proteger o revestimento contra presses de fluidos corrosivos Possibilitar a injeo controlada de gs, pelo espao anular (gas-lift). Permitir a produo seletiva de vrias zonas por uma nica coluna. > Niple Instalado no fundo da coluna de produo com o objetivo de alojar o tampo mecnico (shear-out), vlvula de reteno > Shear-out Equipamento instalado no fundo da coluna de produo, com o objetivo de realizar o tamponamento temporrio desta coluna, quando necessrio.36Completao I Prof. Elmar Mouro


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Equipamentos de superfcieSo os equipamentos responsveis pelas seguintes atividades: Ancoragem da coluna de produo Vedao entre a coluna e o revestimento de produo Controle do fluxo de fluidos na superfcie > Cabea de produo Carretel com dois flanges e duas sadas laterais. O flange inferior fica apoiado na cabea do revestimento de produo e o superior recebe a rvore de natal. Em uma das sadas laterais geralmente conectada a linha de injeo de gs (em poos equipados com gas-lift) e na outra a linha de matar (kill line), para um eventual amortecimento do poo.38Completao I Prof. Elmar Mouro


> rvore de natal convencional (ANC) Equipamento de superfcie constitudo por um conjunto de vlvulas tipo gaveta, com a finalidade de permitir, de forma controlada, o fluxo de leo do poo. Normalmente a ANM equipada com duas vlvulas mestras (uma inferior manual e uma superior com acionamento hidrulico), duas laterais (uma normal e outra com acionamento pneumtico), alm de uma vlvula manual de pistoneio. As vlvulas mestras tm a funo de fechamento do poo. As laterais, de controlar o fluxo do poo direcionando a produo para a linha de surgncia. J a vlvula de pistoneio tem a funo de, quando aberta, permitir a descida de ferramentas dentro da coluna de produo.39Completao I Prof. Elmar Mouro


> rvore de natal molhada (ANM) Instalada no fundo do mar, constituda por um conjunto de vlvulas tipo gaveta, um conjunto de linhas de fluxo e um sistema de controle, interligados a um painel de controle na plataforma.

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> Manifold submarino Equipamento que recebe a produo da rvore de natal molhada (proveniente do poo) por meio das linhas de produo de fluxo, e direciona esta produo para a plataforma via raiser. Quando se trata de injeo de fluidos no poo, o fluxo segue no sentido contrrio.

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Intervenes em poosDurante a vida produtiva de um poo necessrio realizar intervenes abaixo, visando manter ou melhorar a produtividade do poo. > Avaliao Visa diagnosticar as causas da queda de produtividade do poo, ou mesmo avaliar as zonas que no se encontram em produo. > Recompletao Visa substituir as zonas que no esto mais em produo por outras que tm potencial. > Restaurao Atividades que visam restabelecer as condies normais de fluxo do reservatrio para o poo, alm de eliminar falhas mecnicas no revestimento ou na cimentao. > Limpeza Atividades executadas no interior do revestimento de produo visando limpar o fundo do poo ou substituir equipamentos de subsuperfcie , objetivando um maior rendimento. > Estimulao Objetiva aumentar o ndice de produtividade ou injetividade do poo.42Completao I Prof. Elmar Mouro


Conexo Vertical

Descendo BOP

Revestindo

Interior do Poo

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Ao trmino da perfurao, o poo geralmente abandonado temporariamente, para posterior completao, a mesma situao de abandono tambm pode ocorrer aps a completao.

ANP Perfurao44Completao I

ANP Abandono

ANP Completao

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Condicionamento do poo Condicionar o revestimento do poo, preparando-o para receber os equipamentos de completao.

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descida uma coluna com broca na extremidade para cortar os tampes de cimento no interior do revestimento. Um raspador tambm descido para condicionar o revestimento, preparando-o para receber os equipamentos de completao. utilizada gua do mar (adensada com sal caso necessrio) e tampes viscosos nessa operao.46Completao I Prof. Elmar Mouro


Para o corte do tampo de cimento no interior do liner, a coluna de trabalho anterior retirada e trocada, sendo descida uma broca, um raspador e um condicionador da boca do liner cuja funo preparar esse ponto crtico para a passagem dos equipamentos.

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A mesma coluna que realizou o condicionamento do liner utilizada para trocar a gua do mar por Fludo de Completao.

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Instalao da Coluna de Produo A coluna de produo uma tubulao de ao de pequeno dimetro que transporta o fludo produzido da formao at a cabea do poo no fundo do mar, no caso de campos de petrleo Offshore. A coluna de produo composta de tubos lisos, filtros e centralizadores. Pode-se dispor a coluna de forma solidria, telescpica ou no, soldada ou rosqueada, e ainda segmentada. Em sistemas com completao seca, a coluna de produo estende-se at a superfcie, enquanto na completao submarina, esta coluna termina ao nvel da rvore de natal molhada.49Completao I Prof. Elmar Mouro


Packer Descida da cauda de produo, efetuada geralmente com coluna de trabalho (drill pipes), e assentamento do packer. O objetivo desta cauda permitir o isolamento da formao, possibilitando a retirada apenas da parte superior da coluna no futuro, caso seja nescessrio.50Completao I Prof. Elmar Mouro


Holdown evita que o packer seja jogado para cima. Packer elementos para vedao. Cunha evita que o packer escorregue para baixo, devido ao peso da coluna ou presso no escopo no espao anular do poo.

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Em seguida descida a parte superior da coluna definitiva de produo, composta de tubos, mandris de gs lift e da camisa do TSR ( Tubing Seal Receptacle Junta Telescpia). Uma das funes do TSR compensar o alongamento da coluna devido ao seu aquecimento durante a fase de produo e o encurtamento devido ao esfriamento durante operaes de injeo no poo.52Completao I Prof. Elmar Mouro


Introduo de Surgncia Gs injetado pelo espao anular, expulsando o fludo da coluna de produo para fora do poo pelo mecanismo de tubo em U, at atingir o primeiro Mandril de Gs Lift. Nesse momento o gs comea a entrar para o interior da coluna de produo, gaseificando e diminuindo a presso hidrosttica no interior da coluna.53Completao I Prof. Elmar Mouro


Tubing Conveyed Perforating (TCP) Systems

Uma carga de tiro colocada na parte superior e / ou inferior do canho. Este modelo permite cargas explosivas com maior poder de penetrao.

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Elite PI-75 Packer

A Elite PI-75 Packer um conjunto capaz de manter a presso acima ou abaixo, mais adequados para a produo, injeo e isolamento da zona.

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CS Ultra Dual Packer O CS Ultra Dual Packer trabalha numa zona nominal de 5.000 psi a 275 F, com configurao de montagem com um integrante hidrulico. Aplicando presso energiza o cilindro hidrulico.

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"Extreme Service" Permanent Packer O ES Extreme Permanente Packer trabalha em 15.000 psi a 350 F ou 10.000 psi a 450 F, mantendo a presso diferencial integral, tornando-a ideal para exigentes aplicaes de alto fluxo de produo e exigente. Possui mecanismos de vedao em conexes de rosca, garantindo resistncia presso mxima.

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M Fluid Control Valve A vlvula de controle adequada para uso em poos de injeo, com presses de reservatrio onde o apoio de baixo da coluna de fluido na tubulao desejada. A vlvula de presso acionada para fornecer o controle. Esta vlvula normalmente usada com ferramentas de estimulao seletiva para fornecer controle de fluidos. Tambm pode ser utilizada para tratamentos qumicos seletivos.58


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SHEAR-OUT (sub de pressurizao) Equipamento instalado na extremidade inferior da coluna de produo, sua funo permitir o tamponamento temporrio do poo. Composto de trs sedes, duas superiores com dimetros diferentes e uma inferior tamponada. Ao se lanar a coluna e quando da colocao do Packers, aumenta-se a presso da coluna e os parafusos cisalham, fazendo o conjunto cair e liberar o fluxo. O acabamento biselado para facilitar a reentrada de ferramentas na coluna de produo.62Completao I Prof. Elmar Mouro


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HYDRO-TRIP Equipamento instalado na em qualquer da coluna de produo, sua funo tambm permitir o tamponamento temporrio do poo. Sua montagem semelhante a Shear-out e tambm ocorre o cisalhamento dos parafusos, fazendo o conjunto encaixar na coluna. Sua vedao tambm realizada com esferas lanadas da superfcie. Tem como desvantagem no permitir a passagem plena da coluna.64Completao I Prof. Elmar Mouro


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NIPPLES de Assentamento Servem para alojar tampes mecnicos, vlvulas de reteno ou registradores. Normalmente instalados no final da cauda da coluna, porem podem ser instalados, tantos quanto necessrios. F > Seletivo, podem ser instalados vrios. R > No-Seletivo, utilizado quando a coluna ir possuir somente um.66Completao I Prof. Elmar Mouro


SLIDING SLEEVE (Camisa deslizante) Possui uma camisa interna que pode ser aberta ou fechada quando necessrio, permitindo a comunicao com o espao anular. operado por cabo arame (slick line). ou

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SLIDING SLEEVE (Camisa deslizante) Tambm utilizado em completaes seletivas.

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CHECK VALVE Vlvula utilizada para impedir o fluxo no sentido descendente (vlvula de reteno). Quando a presso de baixo maior ela se abre.

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PACKER de PRODUO

Holdown evita que o packer seja jogado para cima. Packer elementos para vedao. Cunha evita que o packer escorregue para baixo, devido ao peso da coluna ou presso no escopo no espao anular do poo.

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TSR (TUBING SEAL RECEPTACLE) Junta Telescpia utilizada para absorver a expanso ou contrao da coluna de produo. Permite ainda a retirada da coluna sem necessidade de remover o Packer e a Cauda. Possui basicamente duas partes independentes: A camisa externa; O mandril.

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MGL (Mandril de Gs-lift) Componentes que servem para alojar as vlvulas que permitiram a circulao de gs no espao anular.

VGL (Vlvula de Gs-lift)

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DHSV (Down Hole Safety Valve) A vlvula se segurana de subsuperfcie, DHSV, um componente da coluna de produo, tendo a funo de barreira mecnica de segurana para evitar erupes ou fluxos descontrolados do poo no caso de falhas dos equipamentos de segurana de superfcie. Normalmente a DHSV est na posio fechada. Para produzir o poo, a DHSV deve ficar na posio aberta. Qualquer que seja a posio da vlvula (aberta ou fechada), a mesma permite injeo de fluido para o interior do poo.74


Enroscada na coluna: As enroscadas na coluna, ou tubing mounted (TM), so conectadas diretamente na coluna de produo, so mais confiveis, apresentam menor restrio ao fluxo e so mais caras que as insertveis. A principal desvantagem reside no caso de mau funcionamento, ou problema que necessite remove-la, ter-se que retirar a rvore de natal e coluna de produo. Insertveis: As insertveis na coluna, ou wireline retrievable so instaladas com operao de cabo, permitem a substituio sem a necessidade da retirada da coluna.75


DHSV Em poos satlites instalada 10 m abaixo do mud line. Em poos de plataformas fixas instalada 30 m abaixo do mud line. Quando o poo isolado, pode dispensada.76

for ser


Utilizada em laminas dgua profundas.

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Escoamento da ProduoO principal desafio desta rea prevenir e corrigir a deposio de materiais indesejveis que so produzidos, dentre eles parafina, hidrato, areia e borra. A deposio destes materiais nas linhas causa os seguintes efeitos no desejados: Perda de produo de leo Aumento da perda de carga Riscos operacionais Perdas de equipamentos Perda da eficincia de tratamento Riscos ambientais Destes materiais, os dois mais crticos so a parafina (que causa a parafinao) e os hidratos (que causam a solidificao dos gases).78


Hidrato obstruindo tubulao

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