elevacao escoamento de petroleo 01 introducao andre ufrj julho 2010

http://www.lenep.uenf.br/~bueno/Disciplina-ElevacaoEscoamento

André Duarte Bueno ([email protected])

Elevação e Escoamento de Petróleo


UFRJ – Julho - 2010


mailto:[email protected]




Principais fontes de consulta

Material de aula de Maurício Prado,University of Tulsa.

Livro Fundamentos de Engenharia de Petróleo, José Eduardo Thomas, Interciência, 2nd, Rio de Janeiro, 2001.

Adolfo Puime Pires ([email protected])









● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário






• Os fluidos que estão armazenados no reservatório precisam ser elevados e escoados até as facilidades na superfície (até o separador).

• De um modo geral este processo de elevação e escoamento é dividido em três etapas:

• Recovery - recuperação

• Lift - elevação

• Gathering - escoamento

Introdução






Fluxo no Meio Poroso

• Recovery - recuperação:Refere-se ao fluxo de fluidos do reservatório até o fundo do poço.






Fluxo na coluna de produção

• Lift - elevação: Refere-se ao fluxo de fluidos do fundo do poço até a superfície (topo de poço).






Fluxo no regulador de fluxo

• Gathering - escoamento:Refere-se ao fluxo de fluidos do topo do poço, passando pelo regulador de fluxo, e indo até o separador.






Fluxo na linha de produção

• Gathering - escoamento:Refere-se ao fluxo de fluidos do topo do poço, passando pelo regulador de fluxo, e indo até o separador.






A vazão do sistema depende da energia disponível e da energia perdida:

• no reservatório, • na coluna de produção, • no regulador de fluxo e • na linha de produção.

Introdução






● Para manter ou aumentar a produção é necessário usar sistemas para incrementar o nível de energia

ou facilitar o fluxo dos hidrocarbonetos. Estes sistemas podem ser aplicados:

● No reservatório● Na coluna de produção● Na linha de produção

Introdução






● Introdução







Sumário






Modelos e Análise Nodal

● Fatores a serem

considerados






• Quando trabalhamos com um sistema operando em fluxo monofásico, fazemos uma análise de cada componente do sistema.

• Quando trabalhamos com fluxo bifásico (multifásico), trabalhamoscom análise nodal, que é a análise integral do sistema considerando a vazão e pressão ao longo de 2 trechos, inflow (curva IPR) e outflow (curva OPR).







Modelos aproximados para fluxo bifásico - correlações








Fluxo no Reservatório:- IPR de Vogel (1968)






Padrões de Fluxo Vertical Multifásico

Bolha Golfada Transição Anular

Bubble Slug Annular







Padrões de Fluxo Vertical Multifásico

Bolha Golfada Transição Anular







Fluxo Através do Regulador de Fluxo•Objetivos:

● Provocar uma perda de cargaque restringe a vazão de fluidono sistema. Controlar a vazão do sistema.

● Utilizado para atender solicitaçõesdo engenheiro de reservatório.

● Fluxo crítico: ● velocidade do fluxo

igual ou superior à velocidade dosom no meio, garante que variações na linha não passempara coluna.

JM PP 2≥







Padrões de Fluxo Horizontal Multifásico







● Introdução







Sumário






• Lembre-se, do ponto de vista do engenheiro de reservatório a recuperação de hidrocarbonetos é classificada em:

• Primária: Usa energia do reservatório.

• Secundária: Requer o uso de métodos tradicionais para elevar a energia do reservatório.

• Terciária: Requer o uso de métodos avançados para elevar a energia do reservatório.

Elevação Natural e Artificial






• Do ponto de vista do engenheiro de elevação e escoamento, o escoamento pode ocorrer por:

• Fluxo Natural: Usa energia natural do reservatório.

• Elevação Artificial - gás lift: Usa processos para incrementar a energia do sistema, com a injeção de gás lift (colocado na coluna de produção).

• Elevação Artificial - Bombeio: Usa processos para incrementar a energia do sistema (colocado na linha de produção)







Em resumo

● Pressão Elevada no Reservatório →

Elevação Natural

● Diminuição da Pressão, ou Produção de Fluidos Mais Pesados, ou

Manutenção da Pressão→

Elevação Artificial







Elevação Natural

• Quando ocorre?

● Início da vida produtiva do reservatório.● Poços surgentes.

• Força motriz?

● O fluxo de fluidos, óleo, água e gás, esta associado a energia do reservatório.

• Vantagens?

● Menores problemas operacionais. ● Equipamentos mais simples.● Menores custos operacionais.







Elevação Artificial

• Quando ocorre?● Quando a pressão do reservatório não é mais

suficiente.

• Força motriz?● Uso de gás lift ou bombeio.

• Vantagens?● Mantém o reservatório produzindo.

• Desvantagens?● Custo elevado de operação elevado,

consumo de gás, consumo de energia elétrica.







● Principais Métodos de elevação artificial

● Gás Lift Contínuo ou Intermitente

● Bombeio Centrífugo Submerso

● Bombeio Mecânico com Hastes

● Bombeio por Cavidades Progressivas● Outros...







● Introdução







Sumário






Sistemas de gás Lift

• Quando ocorre?● Quando a elevação natural não é mais

suficiente para produção.

• Força motriz?● Utiliza a energia do gás comprimido para elevar

fluidos (óleo e/ou água) para a superfície.

• Vantagens?● Ampla faixa de vazões (1-1700m³/dia).● Altas profundidades (até 2600m).● Adequado para poços com alto teor de areia.● Elevada RGL.● Baixos investimentos.







• Planta de um sistema de gás-lift







• Relação entre produção natural e artificial






Tipos de Instalações de gás Lift







Gás Lift Contínuo


● Funcionamento similar à elevação natural;o gás injetado a alta pressão gaseifica a coluna de fluidos, de forma contínua, do ponto de injeção até a superfície.

● Com o aumento da quantidade de gás na coluna ocorre uma redução na densidade dos “fluidos” da coluna, uma redução na pressão no fundo do poço, e consequente aumento de vazão.

● Aumento do gás → diminuição do gradiente médio

● Controle de injeção no poço → regulador de fluxo






Gás Lift Contínuo







Gás Lift Intermitente


● Desloca a coluna de fluidos através da injeção de golfadas de gás a alta pressão

● é executada de forma cíclica,

● é controlada por um intermitor de ciclo e uma válvula,

● tempos bem definidos






Gás Lift Intermitente







● Introdução







Sumário






Bombeio Centrífugo Submerso

Equipamentos de subsuperfície

• Bomba

• Admissão da bomba

• Protetor

• Motor elétrico

• Cabo elétrico






Bombeio Centrífugo Submerso

Equipamentos de superfície

• Quadro de comandos• Fonte de energia● Transformador • Cabeça de produção• Caixa de ventilação• Válvula de retenção• Válvula de drenagem• Sensor de pressão e temperatura de fundo






● Introdução







Sumário






Bombeio Mecânico com Hastes

● Característica: é o método de elevação mais utilizado em todo o mundo.

Quando é usado?● Poços rasos → vazões médias

● Poços profundos → vazões baixas

Tem problemas com produção de areia, poços desviados e poços com presença de muito gás.







● Elementos de umbombeio mecânicocom hastes







● Funcionamento: o movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão interna é transformado em movimento alternado.

● Uma coluna de hastes transmite o movimento alternado para o fundo do poço, acionando uma unidade de bombeio localizada próxima à cabeça do poço.

● A unidade de bombeio eleva os fluidos produzidos pelo reservatório para a superfície.






● Introdução







Sumário






● Objetivo: Separar as fases gás, óleo e água.

● Fases:Separação, compressão, desidratação, processamento de

gás, tratamento da água e e tratamento do óleo .

Processamento Primário de Fluidos






Separação trifásica

Processamento Primário de Fluidos





Elevação e Escoamento de Petróleo Processamento Primário de Fluidos

Separação bifásica






Principais fontes de consulta

Material de aula de Maurício Prado,University of Tulsa.

Livro Fundamentos de Engenharia de Petróleo, José Eduardo Thomas, Interciência, 2nd, Rio de Janeiro, 2001.



elevacao escoamento de petroleo 01 introducao andre ufrj julho 2010

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