departamento de engenharia industrial dei/poli engenharia do petróleo elevação professor ilson p....
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Departamento de Engenharia Industrial DEI/POLI
Engenharia do Petróleo
Elevação
ProfessorIlson P. Pasqualino
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Introdução Caminho dos fluidos produzidos
Fluxo no reservatório Fluxo na coluna de produção Fluxo na superfície
Poços surgentes Elevação natural A vazão até os separadores provém da
energia do reservatório Menores problemas operacionais Menores custos de produção
Final da vida produtiva ou vazão abaixo da capacidade Elevação artifical
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Elevação Natural de Petróleo1. Fatores que Influenciam na Produção
Acumulada por Surgência Propriedade dos fluidos Índice de produtividade Mecanismo de produção Dano na formação Técnicas de estimulação Isolamento adequado das zonas (água, gás, óleo) Equipamentos (coluna, linhas de produção, restrições
ao fluxo, etc.) Estudo e acompanhamento das pressões
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Elevação Natural de Petróleo
2. Fluxo no Meio Poroso Modelo linear para
reservatórios de óleo com índice de produtividade (IP) constante
• q = vazão• Pe = pressão estática do
reservatório• Pw = pressão no poço na zona
de produção• Este modelo não se aplica para
pressões abaixo da saturação do óleo
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qIP
IP
qPP ew
(Inflow Performance relationship)
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Elevação Natural de Petróleo Equação de Darcy
Aproximação para o escoamento de um fluido em meio poroso
h = espessura do reservatório
rw = raio do poço re = raio do
reservatório k = permeabilidade
absoluta = viscosidade do
fluido
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Elevação Natural de Petróleo
Modelo de Vogel (1968) para reservatórios com gás em solução
• Funciona razoavelmente para fluidos trifásicos para baixa saturação de água
Outros modelos para pressões acima da pressão de saturação e poços com dano
• Patton e Goland (1980)• Standing (1970)
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Elevação Natural de Petróleo Outras formas de obter as curvas de
IPR Medição direta (a mais precisa)
• Para diversas vazões estabilizadas• Mede-se a pressão dinâmica no poço
Dois testes de produção + modelo analítico
Um teste de produção e a pressão estática + modelo analítico
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Elevação Natural de Petróleo
3. Fluxo na Coluna de Produção A pressão no fundo deve ser suficiente para
vencer• A coluna hidrostática do fluido na coluna de produção• As perdas por fricção• As perdas nas restrições (válvulas)• As perdas na linha de produção• A pressão nos equipamentos de separação
Gradiente dinâmico• Gradiente devido à elevação f(,h)• Gradiente devido à fricção f(D,q,fluido,rugosidade)• Gradiente devido à aceleração (significativo para RGO
alto)
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Elevação Natural de Petróleo
Curva de gradiente de pressão para fluxo monofásico de
liquido
Oposição de solicitações no fundo do poço
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Elevação Natural de Petróleo
Padrões de fluido vertical
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FRJ
Elevação Natural de Petróleo Cálculo da curva de
gradiente de pressão Simuladores de fluidos
multifásicosa) Densidade pelo RGL
considerando os fluidos deslocando-se a mesma velocidade
b) Fluidos se deslocando a velocidades diferentes tendo os volumes determinados a cada ponto. Mesmo padrão de fluxo
c) Mesma aproximação de b) com padrões de fluxo diferente
Os simuladores devem ser aplicados em poços com características conhecidas
Curva de gradiente numa coluna de produção
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Elevação Natural de Petróleo A curva de gradiente
pode ser melhor determinada a partir de medições de pressão com vazão estabilizadas
As curvas mestras para escoamento multifásico são opções para estimativa do gradiente dinâmico
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FRJ
Elevação Natural de Petróleo
4. Fluxo na Superfície Escoamento
multifásico Propriedades
variando de ponto a ponto
Desnível entre as cabeças de poço e separadores => coluna hidrostática
Padrão de fluxo altera principalmente o gradiente de fricção
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Elevação Natural de Petróleo
Fluxo no regulador de fluxo abertura perda de pressão
pressão no fundo vazão Pm> 2Pj Fluxo crítico Segundo Ros (1960)
• Pm = pressão a montante (kg/cm2)
• Pj = pressão a jusante (kg/cm2)• q (m3/dia)• RGL (m3/m3)• S = abertura do regulador de
fluxo (1/64 de pol)
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Regulador de Fluxo
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Elevação Natural de Petróleo
Determinação da vazão Máxima por Surgência
Determinação da abertura do regulador de fluxo para
produzir a vazão desejada
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Elevação artificial
Sistema de Gás-Lift
Sistemas de Bombeio Bombeio Centrífugo Submerso
Bombeio Mecânico com Hastes
Bombeio por Cavidades
Progressivas
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Elevação artificial Sistema de Gás-Lift
Metodo de elevação artificial para• Gaseificar a coluna de fluido gás-lift contínuo – alta
vazão• Deslocar a coluna de fluido gás-lift intermitente –
baixa vazão Vazões: 1 a 1700 m3/dia Profundidade: até 2600 m Aplicações:
• Alto teor de areia• Elevado RGL• Investimento baixo• Poços terrestres e submarinos
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Elevação artificial
Planta de Gás Lift
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Elevação artificial Gás-Lift contínuo
Baseia-se na injeção contínua de gás na coluna de produção com o objetivo de gaseificar o fluido até a superfície
A injeção de gás é controlada por um regulador de fluxo (choke) na superfície e seu aumento gera um aumento da vazão
Gás-Lift intermitente Deslocamento de golfadas de fluido através
da injeção intermitente de gás a alta pressão A injeção de gás é controlada na superfície a
partir de um intermitor de ciclo e uma válvula controladora (motor valve)
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Elevação artificial Instalação aberta
A coluna trabalha sem obturador e válvula de pé
Só pode ser utilizada em poços com boa produtividade e elevada pressão de fundo (selo fluido)
É utilizada quando se torna impossível descer um obturador em função de problemas no revestimento
Utilizado apenas para para gás-lift contínuo
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Elevação artificial Instalação semifechada
A coluna trabalha com obturador e sem válvula de pé
Pode se utilizada tanto para gás-lift contínuo quanto intermitente
Vantagens• O nível de fluido no
anular permanece estável independente das variações de pressão
• O nível do fluido (gás) não pode atingir a extremidade da coluna
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Elevação artificial Instalação fechada
Idêntica à anterior porém com uma válvula de pé
É utilizada para gás-lift intermitente
A válvula evita que durante a produção os fluidos sejam empurrados de volta pela injeção do gás-lift intermitente
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Elevação artificial Válvulas reguladoras de
pressão introduzidas para: Facilitar a operação de
descarga do poço (válvulas de descarga)
Controlar o fluxo de gás do anular para o interior da coluna (válvulas de descarga e operadora)
A válvula só se abre quando a pressão atinge um determinado valor
Pode ser posicionadas na coluna com o auxílio de um cabo
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Elevação artificial
Descarga de um Poço de Gás-Lift
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Elevação artificial
Deslocamento com Gás-Lift Intermitente
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Elevação artificial Bombeio Centrífugo
Submerso A energia é transmitida
para o fundo do poço através de um cabo elétrico
Um motor de sub-superfície aciona uma bomba centrífuga
Este tipo de bomba é ideal para poços onde o óleo possui alta viscosidade
Estão sendo desenvolvidos sistema para elevadas RGO
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Elevação artificial
Estágio de uma Bomba de MúltiplosEstágios para BCS
Procedimento Gráfico para a Determinação da Profundidade de
Assentamento
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EE/U
FRJ
Elevação artificial Bombeio Mecânico por
Hastes Bombeio mecânico mais
utilizado no mundo Aplicação
• Poços terrestres• Vazões médias em poços
rasos• Baixas vazões em poços
fundos• Não recomendável para
poços com areia ou gás• Melhor do que o BCP ou BCS
para poços com gás Princípio de funcionamento
• O movimento rotativo é transformado em movimento alternativo
• Uma coluna de hastes transfere este movimento para o fundo acionando uma bomba
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Elevação artificial
Esforços sobre a Haste em Ciclo de
BombeamentoPartes da Bomba em Ciclo de Bombeamento
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Elevação artificial Bombeio por Cavidades
Progressivas Sistema com boa eficiência
para fluidos viscosos Sua utilização tem se difundido A utilização de motor de fundo
vem sendo desenvolvida Princípio de funcionamento
• Um motor de superfície transmite rotação para um rotor a partir de uma haste
• O rotor ao girar no interior do estator (borracha) origina um movimento axial das cavidades progressivamente da sucção para a descarga