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definição: técnica para obtenção de maior produção de um poço, através da criação de uma zona adjacente ao poço na qual o movimento dos fluidos é facilitado, através do aumento da permeabilidade do substrato ou da redução da viscosidade dos fluidos
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Nas bacias sedimentares brasileiras, o gás natural, muitas vezes, encontra-se dissolvido no petróleo sendo separado durante as operações de produção. Tecnicamente chama-se a isto gás associado ao petróleo. O petróleo e o gás descobertos não são totalmente extraídos (isto depende do nível de desenvolvimento tecnológico e da implantação ou não de métodos de estimulação de poços. Em geral, a média de extração num poço é de 40% da reserva total).
2. RestauraçãoÉ o conjunto de atividade executadas no poço, visando restabelecer as condições normais de fluxo do reservatório para o poço ou vice versa, como também reduzir ou eliminar a produção de fluidos indesejáveis e corrigir falhas mecânicas no revestimento ou na cimentação.Dentre as atividades restauração podemos ressaltar:• Recanhoneio• Ampliação de canhoneio• Isolamento de intervalo devido problemas de reservatório ( correção de RAO, correção de RGO, depleção, etc… )• Acidificação de matriz• Injeção de solventes• Injeção de inibidores, etc…
As operações de estimulação são largamente utilizadas na indústria petrolífera para
ampliação do potencial produtivo de poços e formações portadoras de hidrocarbonetos.
Estas operações aumentam a permeabilidade da formação através da indução de canais na
rocha produtora ou pela remoção do dano de formação, o que facilita o fluxo dos fluidos a
serem produzidos. Nem todos os poços são candidatos naturais a serem estimulados, devido
às diferentes características que estes possuem. Mesmo dentro do mesmo campo petrolífero
e dentro da mesma formação, serão encontrados poços que devem e que não devem sofrer
estas operações. O processo de seleção deve estar calçado em critérios técnicos e
econômicos que podem ser trabalhosos caso sejam aplicados com os níveis de detalhes
necessários.
Um dos principais métodos de estimulação de poços utilizado na indústria do
petróleo é o fraturamento hidráulico. Trata-se de uma operação que embora possa ser
bastante lucrativa, se mal especificada, projetada ou conduzida, pode acarretar inclusive na
perda do poço produtor. A Figura 1.1 ilustra um procedimento de fraturamento hidráulico
mostrando como o bombeio de um fluido na superfície (com utilização de bombas
especiais) e a sua propagação no interior da zona produtora, provoca o rompimento
estrutural da formação ao longo do plano que possua a menor resistência mecânica.
O processo usual de seleção de poços para a operação de fraturamento hidráulico
segue os procedimentos convencionais de análise de engenharia de reservatório, e
engenharia econômica, onde dados sísmicos, de perfuração e de testes de pressão são
detalhadamente analisados por uma equipe especializada.
A primeira etapa para o projeto de uma operação de fraturamento hidráulico é a
seleção dos poços e das formações que serão candidatas. Para tal, deve ser efetuado um
estudo de reservatórios para avaliar as razões da baixa produtividade de um conjunto poço /
formação e também devem ser elaboradas estimativas do aumento esperado de produção
que trará os subsídios necessários à avaliação da economicidade da operação. Neste estudo
a análise dos testes de crescimento de pressão irá indicar se a baixa produtividade está
relacionada à baixa permeabilidade da formação, a um elevado dano de formação, ao
estado de depleção do reservatório ou um conjunto destes fatores. Sendo assim, selecionar
os poços que devem ser analisados dentre um universo de várias dezenas ou até mesmo
várias centenas de poços requer um grande consumo de mão-de-obra altamente
especializada e um grande dispêndio de recursos. Assim, o modelo fuzzy desenvolvido se
propõe a efetuar este trabalho de seleção, liberando os especialistas para se dedicarem ao
dimensionamento e projeto das operações para os poços selecionados.
Para que o modelo possa substituir os técnicos e engenheiros neste processo de
seleção de poços e formações, vários fatores devem ser considerados. Estes fatores devem
possuir tanto um caráter econômico, de forma a excluir os poços nos quais o tratamento não
implicaria em um ganho significativo de receita, quanto técnico, visando descartar os poços
onde a boa prática da engenharia de petróleo identifica dificuldades, riscos ou ausência de
aplicabilidade do tratamento de fraturamento hidráulico. Desta forma o procedimento que
está sendo proposto visa efetuar a análise das causas da baixa produtividade, baseado em
parâmetros relativos aos poços e reservatórios, sob a ótica de um engenheiro de petróleo.
Assim, estes parâmetros serão apresentados ao modelo que simula o raciocínio lógico de
um especialista ao analisá-los e promove uma quantificação da adequação do conjunto poço
/ formação à operação de fraturamento hidráulico, sem a necessidade da avaliação
detalhada dos testes de crescimento de pressão pelo engenheiro. Caso estes parâmetros não
estejam disponíveis para um determinado poço, seja pelo fato deste ser novo e seus
parâmetros ainda não tenham sido devidamente levantados ou só se possuir dados relativos
a testes antigos que não reflitam sua situação atual, então estes parâmetros podem ser
inferidos por correlações com outros poços cujas características a engenharia acredita
serem similares. Neste caso os dados necessários para alimentar o modelo possuem uma
incerteza maior, pois não foram avaliados pela leitura de um instrumento ou por um
procedimento de engenharia. Assim, será efetuada uma fuzificação destes parâmetros de
forma a tratar o grau de correlação existente entre o poço em análise e o poço correlato.
Isso implicará na necessidade do modelo também reconhecer, além de dados entrada crisp
(tipo convencional de conjuntos), dados descritos como números fuzzy.
Operação
O fraturamento hidráulico é uma técnica utilizada para aumentar a produtividade ou
injetividade de poços de petróleo ou ainda aumentar a recuperação esperada de óleo de um
reservatório. Esta técnica, se bem aplicada, pode ser altamente eficaz duplicando ou até
mesmo quadruplicando as taxas de produtividade de poços cujas características de
reservatório dificultem a sua produção (THOMAS, 2001). Operações de fraturamento
hidráulico consistem na aplicação de um diferencial de pressão acima da resistência
mecânica da formação, que provoca quebra da formação (fratura), o bombeio de um
volume de fluido especificado a alta vazão para propagar esta fratura e a injeção de um
agente de sustentação com pressão superior a de fechamento da fratura. Este agente de
sustentação, que pode ser à base de areia ou outros compostos, evita o fechamento da
fratura após a retirada da pressão imposta pelo bombeio dos fluidos. Existem também os
fraturamentos ácidos que dispensam a utilização do agente de sustentação, pois a ação do
ácido provoca o surgimento de canais de alta permeabilidade mesmo após a retirada da
pressão imposta pela operação.
O fraturamento hidráulico é especialmente atrativo em formações fechadas, de baixa
permeabilidade, onde as vazões de produção seriam normalmente baixas impedindo até
mesmo a produção econômica da formação. Este tipo de operação é normalmente utilizada
em arenitos encontrados em sedimentos mais antigos e consolidados e estimula a produção
dos hidrocarbonetos devido a modificação no modelo do fluxo, melhorando o acesso dos
fluidos do reservatório ao interior do poço. Conforme ilustrado na Figura 2.1, que apresenta a geometria de fluxo de um poço não fraturado e um fraturado, o fluxo, representado pelas
setas, vai encontrando maior interferência a medida que se aproxima de um poço não
fraturado, o que reduz o volume de fluido que consegue alcançá-lo. Já em poço fraturado
existe um aumento da área de fluxo provocada pela fratura e uma mudança do mecanismo
de fluxo radial para o linear, provocando uma redução nesta interferência melhorando as
condições de produção do poço.
Obj
Em poços no estágio de produção a preocupação deve ser centralizada em se colocar
o poço em condições de produtividade ótima a um menor custo possível. Se o reservatório
possui baixa permeabilidade (grandeza que mede em um meio poroso a facilidade ao fluxo
de um fluido) o fraturamento deverá permitir que se produza o reservatório a uma vazão
economicamente viável, aumentando o volume de óleo passível de recuperação (Figura
2.4). Se a permeabilidade é de média a alta, o fraturamento hidráulico permitirá uma
antecipação da produção, permitindo que o mesmo volume seja recuperado em um menorespaço de tempo com conseqüente redução nos custos operacionais totais (Figura 2.4)
(BORBA et al., 1993).
Já em poços exploratórios, o objetivo do fraturamento hidráulico é completamente
diferente. Nestes casos o que se está visando são os dados de reservatório obtidos através de
um teste de formação, onde o poço e colocado em fluxo com uma coluna especial para
levantamento de suas potencialidades dentro do objetivo do próprio poço exploratório.
Quando a permeabilidade do poço é muito baixa ou quando o dano induzido à formação é
muito severo, torna-se inviável a realização do teste de formação sem uma operação de
estimulação que faça com que o poço produza para poder ser avaliado.
PROBLEMAS
a baixa produção pode ser causada por um ou pela combinação dos
seguintes fatores:
A) Dano na formação. Como todo o fluido deve escoar da formação adjacente para
o interior do poço, uma redução da permeabilidade nas proximidades de suas paredes pode
resultar em um poço não comercial embora possa existir ainda uma grande quantidade
volume de óleo recuperável na formação. Excelentes resultados podem ser comprovados
com pequenos fraturamentos ou lavagens ácidas em formações danificadas.
B) Baixa permeabilidade do Reservatório. Mesmo existindo uma substancial
quantidade de óleo recuperável na formação e uma pressão estática adequada, a baixa
permeabilidade em reservatórios pode implicar na não recuperação deste volume de forma
econômica utilizando-se apenas as técnicas convencionais de completação. Como sugerido
por WAREMBOURG E KLINGENSMITH (1985), uma grande aumento na recuperação pode ser
alcançado por operações de fraturamento hidráulico de alta penetração em reservatório de
baixíssima permeabilidade.
C) Reservatório depletado. Se a pressão do reservatório estiver depletada não
haverá energia suficiente para mover o óleo da formação. Sem este requisito o fraturamento
não provocará um aumento na produtividade suficiente para ser rentável, a menos que