elevacao itens 5 a 10

191
1) Introdu 1) Introdu ç ç ão ão - - Produ Produ ç ç ão de petr ão de petr ó ó leo no Brasil e no mundo leo no Brasil e no mundo - - Reservas e Royalties Reservas e Royalties 2) Etapas de fluxo 2) Etapas de fluxo 3) Sistemas de produ 3) Sistemas de produ ç ç ão de petr ão de petr ó ó leo: leo: Terrestres (esta Terrestres (esta ç ç ões coletoras, de tratamento e de transferência de petr ões coletoras, de tratamento e de transferência de petr ó ó leo) leo) Mar Mar í í timos (UEP, Sistemas submarinos) timos (UEP, Sistemas submarinos) Processamento prim Processamento prim á á rio de petr rio de petr ó ó leo leo 4) 4) Propriedades Propriedades dos fluidos dos fluidos 5) Fluxo radial no reservat 5) Fluxo radial no reservat ó ó rio: Curva de IPR rio: Curva de IPR 6) Fluxo multif 6) Fluxo multif á á sico na coluna, na linha e no sico na coluna, na linha e no riser riser de produ de produ ç ç ão ão - - Curva de TPR Curva de TPR 7) An 7) An á á lise nodal lise nodal - - IPR e TPR IPR e TPR - - Condi Condi ç ç ões de surgência e de eleva ões de surgência e de eleva ç ç ão artificial ão artificial 8) Principais m 8) Principais m é é todos de eleva todos de eleva ç ç ão artificial ( ão artificial ( Gas Gas Lift Lift , BCS, BM, BCP e outros) , BCS, BM, BCP e outros) 9) M 9) M é é todos de bombeamento submarino ( todos de bombeamento submarino ( boosting boosting ) ) 10) Garantia de escoamento 10) Garantia de escoamento Programa.

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Page 1: Elevacao Itens 5 a 10

1) Introdu1) Introduçção ão -- ProduProduçção de petrão de petróóleo no Brasil e no mundo leo no Brasil e no mundo -- Reservas e RoyaltiesReservas e Royalties

2) Etapas de fluxo2) Etapas de fluxo

3) Sistemas de produ3) Sistemas de produçção de petrão de petróóleo:leo:Terrestres (estaTerrestres (estaçções coletoras, de tratamento e de transferência de petrões coletoras, de tratamento e de transferência de petróóleo)leo)MarMaríítimos (UEP, Sistemas submarinos) timos (UEP, Sistemas submarinos) –– Processamento primProcessamento primáário de petrrio de petróóleoleo

4) 4) PropriedadesPropriedades dos fluidosdos fluidos

5) Fluxo radial no reservat5) Fluxo radial no reservatóório: Curva de IPRrio: Curva de IPR

6) Fluxo multif6) Fluxo multifáásico na coluna, na linha e no sico na coluna, na linha e no riserriser de produde produçção ão -- Curva de TPRCurva de TPR

7) An7) Anáálise nodal lise nodal -- IPR e TPR IPR e TPR -- CondiCondiçções de surgência e de elevaões de surgência e de elevaçção artificialão artificial

8) Principais m8) Principais méétodos de elevatodos de elevaçção artificial (ão artificial (GasGas LiftLift, BCS, BM, BCP e outros), BCS, BM, BCP e outros)

9) M9) Méétodos de bombeamento submarino (todos de bombeamento submarino (boostingboosting))

10) Garantia de escoamento10) Garantia de escoamento

Programa.

Page 2: Elevacao Itens 5 a 10

5- Fluxo radial no reservatório

traçado da curva de IPR.

Page 3: Elevacao Itens 5 a 10

Poço de completação submarina.

RECUPERAÇÃO: Fluxo no meio poroso (Reservatório)

ELEVAÇÃO: Fluxo na coluna de produção (Poço)

COLETA: Fluxo no duto submarino

Page 4: Elevacao Itens 5 a 10

Poço de completação submarina

Etapas de fluxo.Etapas de fluxo.

Pwh: Pressão na cabeça do poço

Pe: Pressão estática do reservatório

Pwf: Pressão de fundo em fluxo

Psep: Pressão no separador

Page 5: Elevacao Itens 5 a 10

Etapas de fluxo.

Perda de carga no meio poroso:

DPres = Pe – Pwf (drawdown)

Perda de carga na elevação:

DPelev = Pwf - Pwh

Perda de carga na coleta:

DPcoleta = Pwh - Psep

Page 6: Elevacao Itens 5 a 10

Desempenho do reservatório.

• Lei de Darcy;

• Lei de Darcy para o escoamento radial;

• Conceito de índice de produtividade;

• Curva de pressão disponível no fundo do poço - IPR (modelo linear);

• Modelo de Vogel para a IPR;

• IPR combinada.

Page 7: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy.Desempenho do Reservatório

q qkA

p1 p2

L

Assumindo que k, μ e q sejam independentes da pressão, pode-se integrar esta equação para obter a perda de carga total ao longo do comprimento L:

dxdpAkq

μ−=

∫∫μ

−=L

0

2p

1pdx

Akqdp

Permeabilidade é a medida da capacidade de uma rochapermitir o fluxo de fluidos

Page 8: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy.Desempenho do Reservatório

q qkA

p1 p2

L

Chega-se então à seguinte expressão para o escoamento linear através de um meio poroso:

q, vazão [cm3/s]k, permeabilidade [Darcy]A, área [cm2]p, pressão [atm]μ, viscosidade [cP]L, comprimento [cm]

( )L

ppAkq 21

μ−

=

Page 9: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy -- Escoamento Radial.Escoamento Radial.Desempenho do Reservatório

Pe

re

rw

Pwf

qh

Page 10: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy - Escoamento Radial.Desempenho do Reservatório

No caso de escoamento radial, a área A é dada por:

Como a pressão cai no sentido do fluxo, temos que

dxdpAkq

μ−=

hr2A π=

drdp

dxdp

−=

Page 11: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy Lei de Darcy -- Escoamento Radial.Escoamento Radial.Desempenho do Reservatório

Assim, fazendo estas substituições chegamos à seguinte forma diferencial para a lei de Darcy em um escoamento radial:

drdpkhr2q

μπ

=

Assumindo que k, μ e q sejam independentes da pressão, pode-se integrar esta equação para obter a perda de carga total ao longo do reservatório:

∫ ∫=μπ ep

wfp

er

wr rdrqdpkh2

Page 12: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy Lei de Darcy -- Escoamento Radial.Escoamento Radial.

Chega-se então a,

q, vazão [cm3/s]k, permeabilidade [Darcy]h, espessura do intervalo produtor [cm]p, pressão [atm]r, raio [cm]μ, viscosidade [cP]

( )( )we

wfe

rrlnppkh2q

μ−π

=

Page 13: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy - Escoamento Radial.Desempenho do Reservatório

O fator volume de formação Bo é definido por:

Assim, )std(q)T,P(qB

o

oo =

( )( )weoo

wfeoo rrlnB

ppkh2)std(qμ

−π=

Condições padrão (ou “standard”): P = 1 atm e T = 20°C

Page 14: Elevacao Itens 5 a 10

Lei de Darcy - Escoamento Radial.

Finalmente, convertendo* para as unidades usuais na indústria nacional do petróleo, teremos:

qo, vazão de óleo em condições standard [m3/d]ko, permeabilidade ao óleo [Darcy]h, espessura do intervalo produtor [m]pe, pressão estática do reservatório [kgf/cm2]pwf, pressão de fundo em fluxo [kgf/cm2]re, raio de drenagem [m]rw, raio do poço [m]μ0, viscosidade do óleo [cP]Bo, fator volume de formação do óleo [-]

( ) ( )( )weoo

wfeoo rrlnB

ppkh54,52stdqμ

−=

Page 15: Elevacao Itens 5 a 10

Exercício.Desempenho do Reservatório

Considere um poço com os seguintes dados:

ko = 1,5 D μo = 15 cPh = 30 m Bo = 1,1 m3/m3

pe = 250 kgf/cm2 re = 2000 m rw = 0,10 m

Determine o comportamento da pressão ao longo do reservatório e a pressão de fundo em fluxo (pwf) para as seguintes vazões de óleo:

qo1 = 0 m3/d

qo2 = 1000 m3/d

qo3 = 2000 m3/d

Page 16: Elevacao Itens 5 a 10

ExercícioDesempenho do Reservatório

Raio (m) qo = 0 m3/d qo = 1000 m3/d qo = 2000 m3/d0,1

110

100500

100015002000

P em kgf/cm2

( ) ( )( )rrB

ppkh5452stdqeoo

eoo ln

−=

Page 17: Elevacao Itens 5 a 10

Desempenho do Reservatório

Raio (m) qo = 0 m3/d qo = 1000 m3/d qo = 2000 m3/d0,1 250 181 112

1 250 197 14410 250 213 176

100 250 229 208500 250 240 231

1000 250 245 2401500 250 248 2462000 250 250 250

P em kgf/cm2

( ) ( )( )rrB

ppkh5452stdqeoo

eoo ln

−=

Page 18: Elevacao Itens 5 a 10

Desempenho do Reservatório

0

50

100

150

200

250

300

0 500 1000 1500 2000

Raio (m)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

qo = 0 m3/dqo = 1000 m3/dqo = 2000 m3/d

Page 19: Elevacao Itens 5 a 10

Assumindo que os parâmetros da equação 1 são constantes1, exceto Pwf, pode-se perceber que existe uma relação linear entre a vazão q e a pressão de fluxo Pwf.

A curva gerada a partir da variação da Pwf é denomiada de curva de performance de influxo ou do reservatório (IPR – Inflow Performance Relationship).

Assim, diz-se que a IPR de um poço representa curva que relaciona a pressão de fluxo Pwf à vazão q do poço, ou a curva de pressão disponívelem frente aos canhoneados.

Inflow Performance Relationship (IPR)

Modelo Linear

Isto ocorre para reservatórios com pressão acima da pressão de saturação, normalmente com influxo de água e produzindo apenas líquidos em fluxo laminar.

Page 20: Elevacao Itens 5 a 10

IPR Linear e Índice de Produtividade (IP)

)/ln( B hk 52,54

o we rrμ=IP

)/ln( B )-(Ph k 52,54

o

r

we rrμwfPq =

)PP(q

wfr −=IP

IP

q

Pwf

Potencial do Poço

Curva de Pressão Disponível

Page 21: Elevacao Itens 5 a 10

O índice de produtividade é bastante utilizado na estimativa de vazão de poços, assim como na comparação entre poços produtores na indústria do petróleo.

Normalmente são utilizadas as unidades para o IP: m3/d/kgf/cm2

bpd/psi

Pode ser determinado através de dois testes de produção, ou conhecendo-se a pressão de reservatório e realizando um teste de produção (medindo-se também as pressões de fluxo Pwf).

Índice de produtividade.

Page 22: Elevacao Itens 5 a 10

Considerando o modelo de IPR linear tem-se

)PP(q wfr −= IP

Assim para

Pwf = 0 q = IP x Pr = qmax

Pwf = Pr q = 0

Page 23: Elevacao Itens 5 a 10

ep

1q satq maxq

2wfp

satp

(IPR Vogel)maxq

Tg α = IP

2q(IPR Reta)

PRES

SÃO

VAZÃO

IPR Vogel.

Page 24: Elevacao Itens 5 a 10

IPR - Modelo de Vogel.Desempenho do Reservatório

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

qo/qomax

p wf/p

e2

e

wf

e

wf

maxo

o

pp8,0

pp2,01

qq

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

Page 25: Elevacao Itens 5 a 10

Gráfico

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000

Vazão de óleo (m3/d)

Pres

são

(kgf

/cm

2)

Potencial do poço ou Absolute Open Flow Potential

Curva de pressão disponível no fundo do poço - IPR

Page 26: Elevacao Itens 5 a 10

Exercício sobre IPR

• O registro de pressão de um poço apresentou os seguintes resultados:– Pressão estática (pe): 250 kgf/cm2

– Pressão de fundo em fluxo (pwf1): 200 kgf/cm2

– Vazão de óleo (qo1): 1500 m3/d

Trace a IPR e determine:a) O potencial do poço (AOF);b) A vazão do poço se a pwf for igual a 150 kgf/cm2;c) O índice de produtividade do poço.

Desempenho do Reservatório

Page 27: Elevacao Itens 5 a 10

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Vazão (m3/d)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

pe

pwf1

qo1AOF

pwf2

qo2

IP = qo / (pe – pwf)= 7500 / 250 = 30 m3/d/kgf/cm2

= 1500 / 50 = 30 m3/d/kgf/cm2αqo2 = IP (pe – pwf2)

= 30 (250 – 150 )= 3000 m3/d

Desempenho do Reservatório

Page 28: Elevacao Itens 5 a 10

Pwf

q aq d

P

Q

Pwf

q aq d

P

Q

Pwf

q a q d Q

PDEPLEÇÃO DANO ESTIMULAÇÃO

A depleção é a queda da pressão estática do reservatório.

Resulta no declínio natural da vazão do poço para uma mesma pressão de fundo.

O dano é uma deterioração das características (porosidade e permeabilidade) da rocha reservatório nas imediações do poço.

A estimulação é uma operação (fraturamento, acidificação) que altera positivamente as características da rocha reservatório nas imediações do poço.

Desempenho do ReservatórioDepleção, dano e estimulação de reservatório.

Page 29: Elevacao Itens 5 a 10

Exercício sobre IPR – Dano

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Vazão (m3/d)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

Pwf2

qo2Nova qo2

qo2 = IP (Pe – Pwf2)= 20 (250 – 150 )= 2000 m3/d

Suponha que o IP foi reduzido para 20 m3/d/kgf/cm2. Qual seria a nova vazão para pwf2= 150 kgf/cm2?

AOF = IP (Pe – 0) = 5000 m3/d

Desempenho do Reservatório

Page 30: Elevacao Itens 5 a 10

Exercício sobre IPR - Depleção

0

50

100

150

200

250

300

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Vazão (m3/d)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

pwf1

qo2qo1

pe = 200 kgf/cm2

Após algum tempo em produção, o registro de pressão dinâmica deste poço apresentou os seguintes resultados :

pwf1 = 150 kgf/cm2 qo1= 1500 m3/d

pwf2 = 100 kgf/cm2 qo2= 3000 m3/d

Qual a nova pressão estática?

pwf2 qo1 = IP (pe – pwf1)

qo2 = IP (pe – pwf2)

pe

Desempenho do Reservatório

Page 31: Elevacao Itens 5 a 10

Exercício sobre IPR.

O poço A produz de um reservatório com pressão estática de 180 kgf/cm2 uma vazão de 400 m3/d e com uma pressão de fundo em fluxo de 170 kgf/cm2.

O poço B produz do mesmo reservatório, com a mesma pressão estática, porém com vazão de 600 m3/d e pressão de fundo em fluxo de 150 kgf/cm2.

Qual poço possui o maior índice de produtividade?

Desempenho do Reservatório

Page 32: Elevacao Itens 5 a 10

Solução.

• O índice de produtividade do poço A é calculado por:

enquanto que o do poço B é dado por:

Assim, maior produção nem sempre implica maior índice de produtividade...

( )2

3

2

3

L

cmkgfdm40

cmkgf170180

dm400

)PwfPe(qIP =

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

⎥⎦

⎤⎢⎣

=−

=

( )2

3

2

3

L

cmkgfdm20

cmkgf150180

dm600

)PwfPe(qIP =

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

⎥⎦

⎤⎢⎣

=−

=

Desempenho do Reservatório

Page 33: Elevacao Itens 5 a 10

Exercícios propostos sobre IPR.

Desempenho do Reservatório

Page 34: Elevacao Itens 5 a 10

Exercício 1

Um poço produtor está produzindo 2000 m3 de óleo e 100

m3 de água, a uma pressão de fundo de fluxo de 330 bar.

A pressão estática do reservatório é de 400 bar.

a) Encontre o índice de produtividade do reservatório;

b) Qual será a vazão de líquido se a pressão de fundo de fluxo for reduzida para 280 bar?

c) Qual o valor da máxima vazão de líquido (teórica)?

Page 35: Elevacao Itens 5 a 10

Um poço produtor está produzindo 1000 m3/d de óleo auma pressão de fundo de fluxo de 150 kgf/cm2. A pressão estática do reservatório é de 200 kgf/cm2.

a) Encontre o índice de produtividade do poço.

b) Qual o valor da máxima vazão de líquido (teórica)?

c) Qual será a vazão de líquido se a pressão de fundo de fluxo for reduzida para 100 kgf/cm2.

Exercício 2

Page 36: Elevacao Itens 5 a 10

6- Fluxo multifásico na coluna, linha e Risercurva e TPR.

Page 37: Elevacao Itens 5 a 10

Influência do diâmetro da tubulação.

PRES

SÀO

VAZÃO

PRES

SÀO

VAZÃO

Page 38: Elevacao Itens 5 a 10

A partir das curvas de gradiente de pressão, verifica-se a existência de uma oposição de solicitações no fundo do poço.

Para o fluxo do reservatório, quando deseja-se uma maior vazão énecessário diminuir a pressão de fundo de poço (Pwf).

Já para o fluxo na coluna de produção, quanto maior a vazão, maior deve ser esta pressão.

A TPR é a curva gerada em um determinado ponto do sistema, onde verifica-se a pressão requerida para as possíveis vazões de reservatório.

Tubing Performance Relationship (TPR)

Page 39: Elevacao Itens 5 a 10

Preq_APreq_A= f (q,L, d,BSW,= f (q,L, d,BSW,PwhPwh,RGL),RGL)

Page 40: Elevacao Itens 5 a 10

Trata do deslocamento dos fluidos desde os canhoneados até a cabeça do poço.

Para que os fluidos escoem do fundo do poço até a superfície, énecessário que a pressão disponível no fundo do poço (dada pela IPR) seja suficiente para vencer as seguintes perdas de pressão:

- coluna hidrostática do fluido;

- perdas por fricção no interior da coluna;

- perdas por aceleração, quando considerados escoamentos compressíveis;

- perdas nas restrições de sub-superfície.

Fluxo na coluna de produção.

Page 41: Elevacao Itens 5 a 10

Prof

.

0 Pressão

Canhoneados

Pwh

q1 < q2 < q3

q1

P1

q2

P2

q3

P3

Pressão

Vazãoq1

P1

q2

P2

q3

P3

TPR

Curva de Pressão Requerida

Curvas de Gradiente Dinâmico

Tubing Performance Relationship (TPR)

Page 42: Elevacao Itens 5 a 10

Efeito do diâmetro da coluna de produção no gradiente de pressão.

Page 43: Elevacao Itens 5 a 10

Efeito da vazão no gradiente de pressão.

Page 44: Elevacao Itens 5 a 10

Efeito da razão gás-líquido no gradiente de pressão.

Page 45: Elevacao Itens 5 a 10

Efeito da densidade do líquido no gradiente de pressão

Page 46: Elevacao Itens 5 a 10

Efeito da viscosidade no gradiente de pressão.

Page 47: Elevacao Itens 5 a 10

IPR

Sensibilidade ao diâmetro da coluna .

Page 48: Elevacao Itens 5 a 10

IPR

Sensibilidade à RGO .

Page 49: Elevacao Itens 5 a 10

IPR

Sensibilidade à fração de água .

Page 50: Elevacao Itens 5 a 10

É o deslocamento do fluido produzido desde a cabeça do poço até o separador de produção, onde o gás e líquido são separados e medidos. Portanto, a pressão necessária na cabeça do poço para que haja fluxo deve ser suficiente para vencer as seguintes perdas de pressão:

- perdas por fricção na linha de produção;

- perdas devido à aceleração dos fluidos com a redução de pressão;

- perdas com elevação devido à diferença de cota entre a AN e o separador;

- pressão do separador;

- perdas em restrições de superfície.

Fluxo na linha de produção.

Page 51: Elevacao Itens 5 a 10

7- Análise Nodal – IPR e TPRcondições de surgência e de elevação

artificial.

Page 52: Elevacao Itens 5 a 10

Consiste na subdivisão de um sistema de produção em partes, nas quais as equações gerais de balanço são aplicadas a cada uma das partes, individualmente.

Para cada nó do sistema é possível traçar duas curvas de pressão em função da vazão, uma de pressão disponível e a outra de pressão requerida.

Análise Nodal.

Page 53: Elevacao Itens 5 a 10

PwfPwf

PEPE

Pdisp_APdisp_A = f ( PE, IP, q )= f ( PE, IP, q )

q

Page 54: Elevacao Itens 5 a 10

Pres

são

em A

-[k

gf/c

m2 ]

Vazão - [m3/d]

Ponto de equilíbrio:

Pwf = 170 kgf/cm2

ql = 1930 m3/d

Interseção das curvas ponto de equilíbrio.

0

50

100

150

200

2500

500

1000

1500

2000

2500

3000

Page 55: Elevacao Itens 5 a 10

TPR x IPR

O ponto de equilíbrio representa o ponto onde as solicitações de pressão disponível e pressão requerida coincidem. Desta forma, o sistema produzirá com as respectivas pressão de fundo e vazão observadas neste ponto (Pwf e q).

Pressão

Vazãoq

Pwf

PR

TPR

IPR

qmáx

Ponto de Equilíbrio

Curva de Pressão Disponível Curva de

Pressão Requerida

Ponto de equilíbrio (surgência).

Page 56: Elevacao Itens 5 a 10

8- Principais métodos de elevação artificial.

Page 57: Elevacao Itens 5 a 10

Elevação natural X artificial.

• Elevação Natural: Poço Surgente:Quando a pressão do reservatório é suficiente para conduzir os fluidos até a superfície na vazão desejada.

• Elevação Artificial:Quando a pressão do reservatório não é suficiente para conduzir os fluidos até a superfície. Há portanto a necessidade de se adicionar energia no fundo do poço.

Page 58: Elevacao Itens 5 a 10

0

PR

PWF

R

B

PANMBR

PBR

UEP

PWF

PBR

Psep

PANM

Sep

ANM

DISTÂNCIA

P

R

E

S

S

Ã

O

P

R

O

F

U

N

D

I

D

A

D

E

Gradiente de Pressão

POÇO SURGENTE

Page 59: Elevacao Itens 5 a 10

PR

PWF

R

B

PANMBR

PBR

UEP

PBR

Psep

PANM

Sep

PWF1

PWF1

PWF

0

△PB

ANM

P

R

O

F

U

N

D

I

D

A

D

EP

R

E

S

S

Ã

O

DISTÂNCIA

Gradiente de Pressão

POÇO NÃO-SURGENTE (Poço danificado)

Page 60: Elevacao Itens 5 a 10

PR

PWF

R

B

PANMBR

PBR

UEP

Gradiente de Pressão

POÇO NÃO-SURGENTE (Depleção)

PBR

Psep

PANM

Sep

PWF2

PWF2

PWF

0

△PB

ANM

P

R

O

F

U

N

D

I

D

A

D

E

P

R

E

S

S

Ã

O

DISTÂNCIA

Page 61: Elevacao Itens 5 a 10

VAZÃO

PRESSÃO

PR

OFU

ND

IDA

DE

Pressão disponívelPressão disponível

BCSS

Page 62: Elevacao Itens 5 a 10

VAZÃO

PRESSÃO

PR

OFU

ND

IDA

DE

Pressão requeridaPressão requerida

BCSS

Page 63: Elevacao Itens 5 a 10

VAZÃO

PRESSÃO

PR

OFU

ND

IDA

DE

SoluçãoSolução

BCSS

Page 64: Elevacao Itens 5 a 10

Importância de Elevação / escoamento

01020304050607080

RESERVATÓRIO ELEVAÇÃO EESCOAMENTO

OBSTRUÇÕES SEPARADOR

DISTRIBUIÇÃO PORCENTUAL DA PERDA DE PRESSÃO

Page 65: Elevacao Itens 5 a 10

Elevação artificial no mundo.

Page 66: Elevacao Itens 5 a 10

Elevação Artificial840 mil

ElevaElevaçção Artificialão Artificial840 mil840 mil

SURG60 milSURGSURG60 mil60 mil

Fonte: Fonte: RecommendationsRecommendations and and ComparisonsComparisons for for SelectingSelecting ArtificialArtificial--LiftLift MethodsMethodsJ. D. J. D. CleggClegg, SPE, , SPE, consultantconsultant -- DecemberDecember 1998 1998

ELEVAÇÃO ARTIFICIAL

Número de poços produtores no mundo.

Page 67: Elevacao Itens 5 a 10

TPR (instalação)

IPR (poço)

Qop

Pwf

Pe

Pres

são

(P)

Vazão (Q)

IPR x TPR

Page 68: Elevacao Itens 5 a 10

Fluxo Crítico e Subcrítico

Define-se como aquele que ocorre quando o fluxo atinge a velocidade igual ou superior à velocidade de propagação do som no meio. Em outras palavras, fluxo crítico ocorre quando ondas mecânicas ou sonoras não conseguem se propagar no sentido contrário ao fluxo, devido à alta velocidade do fluido.

Quando isto acontece, perturbações que ocorrem a jusante do choke não interferem nas condições de montante. Na prática, para Pmon ≥ 2 Pjus, existe fluxo crítico. Se Pmon < 2 Pjus, então diz-se que o fluxo é subcrítico.

Na literatura existem diversas correlações para determinação de vazões a partir da abertura do choke e das propriedades do fluido produzido.

Fluxo através do Choke.

Page 69: Elevacao Itens 5 a 10

Análise Nodal

A resolução do problema começa na definição de um nó, onde serão traçadas as curvas de pressão disponível e pressão requerida. A partir daí verificaremos, primeiramente, a vazão máxima por surgência.

Será escolhido o fundo do poço para exemplificação, porém qualquer outro nó pode ser escolhido.

Resolução de Problemas de Fluxo (sem choke).

Page 70: Elevacao Itens 5 a 10

8- Principais métodos de elevação artificial

Page 71: Elevacao Itens 5 a 10

Métodos de Produção

ELEVAÇÃONATURAL

Métodos Pneumáticos

ELEVAÇÃOARTIFICIAL

Métodos Bombeados

Bombeio Mecânico (BM)Bombeio de Cavidades Progressivas (BCP)Bombeio Centrífugo Submerso Elétrico (BCS)Bombeio Centrífugo Submerso Hid. (HSP)Bombeio Hidráulico a Jato (BHJ) Bombeio Hidráulico com Pistão (BHP)

Gás Lift Contínuo (GLC)Gás Lift Intermitente (GLI)Plunger Lift (PLGL)Pig Lift (PIGL)Outros

BOOSTING

Page 72: Elevacao Itens 5 a 10

BCS

Page 73: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeio de Centrífugo Submerso (BCS)

CaracterCaracteríísticas:sticas:

• Bomba centrífuga;

• Altas vazões;

• Poços profundos;

•Areia e gás representam problemas;

• Baixo MTBF – Tempo médio entre falhas;

• Custo de investimento elevado.

Cabo elétrico

Bomba

Separador de gásProtetor

Motor

Sensor de fundo

Page 74: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeio Centrífugo Submerso

Page 75: Elevacao Itens 5 a 10

BCSS - Completação Molhada

BCS - Completação Sêca

Page 76: Elevacao Itens 5 a 10

BCS - Principais Componentes do Método

Subsuperfície:BombaMotorProtetor ou Selo;Admissão (Intake ou Separador)Cabo Elétrico ( Redondo e Chato)Conectores Elétricos ( Pig tail superior, Mandril Eletrosub, Pig tail

inferior e Penetrador do Packer)Acessórios (Cabeça de descarga, Packer, Shroud, Sensores de

pressão e temperatura)

Superfície:

Quadro de comando / painel de controle

Variador de freqüência (VSD)

Transformador

Page 77: Elevacao Itens 5 a 10

O sistema de BCS

Page 78: Elevacao Itens 5 a 10

É trifásico, bipolar, de indução e gira na velocidade de 3.500 rpm a 60 Hz.

Consiste basicamente de uma parte estacionária (estator) e outra giratória (rotor) montados sobre um eixo.

O motor é projetado para trabalhar em condições severas: altas pressões e temperaturas acima de 200oC.

É cheio de um óleo mineral com alta resistência dielétrica e boa condutividade térmica, para a lubrificação dosmancais.

Motor elétrico

Page 79: Elevacao Itens 5 a 10

Motor elétrico(Seção Transversal)

Page 80: Elevacao Itens 5 a 10

Protetor

O selo ou protetor tem as seguintes funções:- Equalizar a pressão interna do motor com a pressão dos fluidos produzidos;- Evitar a entrada de fluidos do poço para o motor;- Compensar a variação do volume de óleo do motor devido à variação de temperatura e- Absorver, através do seu mancal, o esforço axial transmitido pelo eixo da bomba.

Selo da Bolsa

Page 81: Elevacao Itens 5 a 10

Seção de admissão de fluidos

Simples sucção(Intake)

Utilizado quando não há gás livre na sucção da bomba.

ADMISSÃO SIMPLESOU INTAKE

Page 82: Elevacao Itens 5 a 10

Utilizado quando há uma maior quantidade de gás na sucção da bomba.

Devido à diferença de densidade entre os fluidos, o líquido édirigido para o primeiro estágio da bomba enquanto o gás se mantém próximo ao eixo de onde é encaminhado para o espaço anular.

Saída de gás para o anular

Entrada de óleo com bolhas de gás livre

O gás segue próximo ao eixo do separador

O óleo, por ser mais denso, segue próximo a

carcaça.

SEPARADOR DE GÁSCENTRÍFUGO

Separador Centrífugo

Page 83: Elevacao Itens 5 a 10

É uma bomba centrífuga de múltiplos estágios, onde cada estágio é formado por um impelidor e um difusor.O impelidor é o dispositivo que fornece energia ao líquido, na forma de velocidade.O difusor, que envolve o impelidor, é estacionário e tem por finalidade mudar a direção do líquido, transformando parte desta energia em energia de pressão.

Impelidor

Difusor

IMPELIDOR E DIFUSOR

Bomba

Page 84: Elevacao Itens 5 a 10

É trifásico e geralmente dividido em 2 partes distintas: o cabo redondo e o cabo chato.

Estes cabos são projetados para operar nas mais diversas condições de pressão, temperatura e ataque de agentes químicos existentes nos poços.

Possui três condutores paralelos (sólidos ou trançados) que são revestidos por um isolamento primário de material termoplástico (EPDM).

Cabo elétrico (redondo e chato)

Page 85: Elevacao Itens 5 a 10

É o equipamento de segurança e controle para a operação do sistema de BCS.

Consta basicamente de :

- Disjuntor Magnético

- Contator

- Transformador de Corrente

- Fusíveis

Quadro de comando

Page 86: Elevacao Itens 5 a 10

Equipamento que possibilita a operação do BCS em outras frequências além da freqüência usual de 60 Hz (Normalmente de 30 a 72 Hz)

A Vazão, o Head e a Potência requerida pela bomba variam na razão direta, quadrática e cúbica da variação da freqüência, respectivamente.

3

1

2

1

2

2

1

2

1

2

1

2

1

2

)(

)(

ff

PP

ff

HH

ff

QQ

=

=

=

Variador de frequência (VSD)

Page 87: Elevacao Itens 5 a 10

Funções do VSD:

a) Proporcionar maior flexibilidade operacional ao sistema, aumentando o range de operação da bomba.

b) Possibilitar a partida suave do motor, evitando os efeitos nocivos do pico de corrente que acontece na partida.

c) Retardamento de intervenção com sonda para substituição da bomba. Quando a bomba se encontra desgastada, o aumento da rotação pode compensar a ineficiência de elevação decorrente desse desgaste.

Page 88: Elevacao Itens 5 a 10

• Altas vazões

• Altas profundidades

• Reduzidas dimensões dos equipamentos de superfície

BCSPontos fortes do método

Obs.: Vantagens relativas a outros métodos.

Page 89: Elevacao Itens 5 a 10

• Alto custo de investimento

• Temperatura baixa (conjuntos convencionais são

limitados a 120°C)

• Baixa flexibilidade operacional (pouca variação na vazão e

pressão de projeto)

• Sensível à presença de sólidos e gás

• Menor eficipara óleos pesados

BCSPontos fracos do método

Page 90: Elevacao Itens 5 a 10

Dimensionamento do BCS

Page 91: Elevacao Itens 5 a 10

HPwh

Hfric

ND

AMT

Altura manométrica total

Page 92: Elevacao Itens 5 a 10

Vazão

Head

H

60

50

40

30

20

10

Faixa de máxima eficiência

Eff (%)

Potê

ncia

requ

erid

a ao

mot

or

Q f

Page 93: Elevacao Itens 5 a 10

Curva de desempenho

Page 94: Elevacao Itens 5 a 10

BCSOperação e Controle

• Controle da rotação do motor através do VSD

• Medição da pressão na admissão da bomba ou do nível de fluido no espaço anular

• Medição da corrente elétrica

• Medição da temperatura de fundo

Page 95: Elevacao Itens 5 a 10

Corrente e potência elétrica;

Pressão e temperatura/Fundo/ANM/Superfície;

Vazão;

BSW, Teor de areia;

RGO;

Freqüência elétrica de operação;

Resistência de isolação do conjunto;

Resistência de continuidade.

Operação do bcsVariáveis monitoradas

Page 96: Elevacao Itens 5 a 10

605040

302010

1

23

4

5

11

10

8

11

10

9

876 AM

NO

ON

12

3

4

5

7

9

MID

NIG

HT

Gás livre nabomba

Carta amperimétrica

OPERAÇÃO NORMAL

GÁS LIVRE NA BOMBA

Page 97: Elevacao Itens 5 a 10

BM

Page 98: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeio Mecânico CaracterCaracteríísticas:sticas:

• Método mais utilizado;

• Baixas vazões;

• Poços com pequena profundidade;

• Aplicação onshore;

• Inadequado para poços desviados;

• Bomba de deslocamento positivo;

Métodos de Elevação Artificial

Page 99: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeio Mecânico

Movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão interna é

transformado em movimento alternativo por uma unidade de bombeio. Uma

coluna de hastes transmite o movimento alternativo para o fundo do poço,

acionando uma bomba que eleva os fluidos produzidos pelo reservatório para

a superfície.

Page 100: Elevacao Itens 5 a 10

BM

Princípio de funcionamento:

Este método de elevação utiliza uma bomba de deslocamento positivo, do tipo alternativa, instalada no fundo do poço. Esta bomba é acionada por uma coluna de barras de aço, conhecidas por hastes de bombeio.

A coluna de hastes transmite o movimento alternativo de uma unidade de superfície até a bomba. A unidade de superfície, conhecida por unidade de bombeio, é acionada por motor de indução.

Page 101: Elevacao Itens 5 a 10

BMPrincipais componentes do sistema

Page 102: Elevacao Itens 5 a 10

BMPrincipais componentes do sistema

1 – Coluna de produção

2 - Bomba de fundo

3 - Coluna de hastes

4 - Tê de bombeio e dispositivos de vedação

5 - Unidade de Bombeio

Page 103: Elevacao Itens 5 a 10

Bomba de Fundo

Tubo

Haste

Camisa

Pistão

Válvula depasseio

Válvula de pé e nipple de assentamento

Page 104: Elevacao Itens 5 a 10

Bomba de Fundo

Deslocamento positivo, alternativa, composta por camisa, pistão e válvulas tipo sede-esfera.

Tipos: TUBULAR E INSERTÁVEL

Função básica: fornecer energia ao fluido sob a forma de um diferencial de pressão.

Page 105: Elevacao Itens 5 a 10

Unidade de Bombeio

MODELO CONVENCIONAL

Page 106: Elevacao Itens 5 a 10

Unidade de Bombeio

Função básica:Converte o movimento rotativo de alta velocidade do motor num movimento vertical alternativo de baixa velocidade a ser entregue a coluna de hastes.

Parâmetros de especificação da UB:Capacidade de torqueCapacidade estruturalCurso máximo

Principais partes: redutor, cabeça, viga, manivelas, bielas.

Acionamento: motor elétrico ou de explosão interna.

Page 107: Elevacao Itens 5 a 10

• Função: acionar a bomba (transmissão de energia mecânica).

• Componentes : haste polida, hastes convencionais, hastes curtas, haste de peso.

• Conexão através de luvas.• Materiais: aços que recebem tratamentos térmicos

para obter diferentes resistências à tração. • Acessórios: guias anti-atrito.

Coluna de Hastes de Bombeio

Page 108: Elevacao Itens 5 a 10

Materiais: graus C, D, K e especiaisComprimento: 7,63 m Diâmetros : 1, 7/8, 3/4, 5/8 polTipos de luvas: slimhlole e fullsize.

Hastes de Bombeio Convencionais

Page 109: Elevacao Itens 5 a 10

• Motor• Quadro elétrico• Variador de freqüência (rotação do motor)

BM - Outros EquipamentosSU

PER

FÍC

IESU

B-S

UPE

RFÍ

CIE

• Âncora de tubos• Separador de gás• Separador de areia• Filtro

Page 110: Elevacao Itens 5 a 10

Aplicação de BM

Vazões baixas e médias (menores que 300 m³/d)

Profundidades baixas e médias (menores que 2500 m)

Poços terrestres

Alta temperatura

É o método mais aplicado no mundo e na Petrobrás.

Page 111: Elevacao Itens 5 a 10

• Reduzida pressão de fluxo

• Simplicidade operacional (facilidade de acompanhamento)

• Baixo custo de manutenção e reparo

• Robustez

• Flexibilidade quanto a variações de vazão do poçoObs.: vantagens relativas a outros métodos

Pontos Fortes do BM

Page 112: Elevacao Itens 5 a 10

• Desgaste das hastes de bombeio em poços desviados

• Fragilidade da coluna de hastes em ambientes corrosivos

• Susceptibilidade da bomba à presença de sólidos

• Desgaste da coluna de tubos por atrito das hastes

Obs.: desvantagens relativas a outros métodos

Pontos fracos do BM

Page 113: Elevacao Itens 5 a 10

BM - Operação e Controle

Carta Dinamométrica

Page 114: Elevacao Itens 5 a 10

REGISTRO DE NÍVEL DINÂMICO

Sondador acústico: aparelho que dispara ondas de pressão no anular do poço, para medir o nível de líquido.

As ondas acústicas refletem nas luvas dos tubos e na superfície do líquido, permitindo contar quantos tubos existem acima do nível de líquido.

Page 115: Elevacao Itens 5 a 10

BM - PORTE DA UNIDADE

Page 116: Elevacao Itens 5 a 10

BCP

Page 117: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeio de Cavidades Progressivas

CaracterCaracteríísticas:sticas:

• Bomba de deslocamento positivo que trabalha imersa em poço de petróleo, constituída de rotor e estator;

• Excelente para fluidos abrasivos e viscosos;

• Baixas vazões;

• Pouca profundidade;

• Temperatura do fundo é fator limitante;

• Inadequado para poços desviados.

1.2 - Sistema BCP e suas partes

motorcabeçote

luvas/centralizadores

coluna de hastescoluna de produção

rotor

estator

Linha de produção

Page 118: Elevacao Itens 5 a 10

• 1930: inventado pelo francês Renê Moineau

• 1940: bomba de transferência de superfície

• 1950: acionamento de brocas

• 1980: método de elevação de petróleo– inicialmente: somente óleos viscosos, poços rasos, a

baixas vazões– hoje: ampla faixa de utilização (crescente).

BCP Histórico do método

Page 119: Elevacao Itens 5 a 10

BCP Principais

componentes do sistema

Cabeçote

Coluna de hastes

Bomba

Estator

Rotor

Page 120: Elevacao Itens 5 a 10

• Função: acionar a bomba (transmissão de energia mecânica)

• Em geral utiliza-se as mesmas hastes do método BM, porém já existem alternativas mais apropriadas para BCP, tais como a hastes ocas (ou hastes tubulares) e de conexão reforçada.

Coluna de Hastes de Bombeio

Page 121: Elevacao Itens 5 a 10

4. Tê de bombeio e dispositivo de vedação

3. Coluna de hastes

5. Cabeçote

2. Bomba de fundo

1. Coluna de produção

BCP Principais componentes

do Sistema

Page 122: Elevacao Itens 5 a 10

• Principais componentes:

– Estator(tubo com elastômero injetado)

– Rotor(parafuso sem fim)

Bomba De Cavidades Progressivas (Parafuso sem Fim)

Deslocamento positivo, rotativa, composta por um estator de elastômero e um rotor metálico.

Page 123: Elevacao Itens 5 a 10

• Caixa de engrenagens (redutor)

• Motor

• Polias e correias

• Freio de controle automático da reversão

• Sistema de vedação

BCPCabeça de Acionamento

(cabeçote)

Page 124: Elevacao Itens 5 a 10

BCPEquipamentos de Superfície

Page 125: Elevacao Itens 5 a 10

• Freio de controle automático da rotação reversa: – hidráulico– centrífugo– hidrodinâmico

Obs.: O freio é um dispositivo de segurança, cuja funcionalidade é de extrema importância na operação do cabeçote.

Page 126: Elevacao Itens 5 a 10

Quadro elétricoVariador de frequência (rotação do motor)

Âncora anti-rotacionalSeparador de gás

BCPOutros Equipamentos do Sistema

SUPE

RFÍ

CIE

SUB

-SU

PER

FÍC

IE

Page 127: Elevacao Itens 5 a 10

Aplicação de BCP

Vazões baixas e médias (menores que 300 m³/d)

Profundidades baixas e médias (menores que 2000 m)

Baixas temperaturas (menores que 120 C)

Poços terrestres

É o segundo método mais aplicado na Petrobras.

É o método mais aplicado no Canadá.

Page 128: Elevacao Itens 5 a 10

• Baixo investimento inicial

• Elevada eficiência energética

• Reduzida pressão de fluxo

• Melhor método para líquidos viscosos

• Suporta a presença de sólidos abrasivos

• Reduzidas dimensões dos equipamentos de superfícieObs.: vantagens relativas a outros métodos

BCPPontos Fortes do Método

Page 129: Elevacao Itens 5 a 10

• Desgaste das hastes de bombeio em poços desviados

• Fragilidade do elastômero (sujeito a ataque químico dos fluidos produzidos)

• Poucos recursos para identificação de falhas

Obs.: desvantagens relativas a outros métodos

BCPPontos Fracos do Método

Page 130: Elevacao Itens 5 a 10

BCPOperação e Controle

• Controle da rotação (rpm): polias e variação da freqüência do motor

• Medição de nível de fluido no espaço anular: sondador acústico

• Medição da corrente elétrica

• Controle do torque

• Liberação da energia de torção (rotação reversa)

Page 131: Elevacao Itens 5 a 10

GAS LIFT

Page 132: Elevacao Itens 5 a 10

Poço Terrestre com Gas lift

Page 133: Elevacao Itens 5 a 10

Método de elevação que utiliza a energia de gás natural comprimido para elevar os fluidos produzidos até a superfície.

O gás é injetado sob pressão elevada na coluna de produção, reduzindo o peso (densidade) dos fluidos produzidos.

Gas Lift (GL)

Page 134: Elevacao Itens 5 a 10

Gas Lift Contínuo

Características:• Reduz a densidade dos

fluidos produzidos;• Uso similar offshore e

onshore;• Método padrão e versátil

com excelente continuidade operacional;

• Sem problemas para poços desviados;

• Propício para poços que produzem fluidos com alto teor de areia ou com elevada razão gás-líquido;

Page 135: Elevacao Itens 5 a 10

Variações do Gas Lift

• Gas Lift Contínuo

• Gas Lift Intermitente

Plunger lift

Pig lift

O Sistema de Gas Lift (GL)

Page 136: Elevacao Itens 5 a 10

No Gas Lift, a elevação é feita mediante uma redução significativa no valor das perdas de carga entre o fundo e a superfície.

Para isto, utiliza-se injeção contínua de gás em algum ponto da coluna, com a finalidade de reduzir a densidade média dos fluidos produzidos, reduzindo-se assim, sensivelmente, a parcela de perda de carga devido a coluna hidrostática.

Page 137: Elevacao Itens 5 a 10

GasGas LiftLift IntermitenteIntermitente

Características:

• Deslocamento de golfadas de fluido para a superfície através da injeção de gás a alta pressão na base das golfadas. Esta injeção de gás possui tempos bem definidos e, normalmente é controlada na superfície por um intermitor de ciclo e uma válvula controladora;

• Baixas vazões e altas RGL;

• Baixa eficiência energética;

Page 138: Elevacao Itens 5 a 10

CaracterCaracteríísticas:sticas:

Concorrente do Gas LiftIntermitente;

•Diminui o efeito de “fall-back”;

•Efeito de limpeza da coluna;

PlungerPlunger LiftLift

Page 139: Elevacao Itens 5 a 10

GAS LIFTPrincipais componentes

Subsuperfície:Válvulas de injeçãoMandrilObturador

Superfície:Válvulas de controle (reguladora, choke)

Page 140: Elevacao Itens 5 a 10

Válvulas de gas lift

Tipo•Convencionais •Venturi

Posição na coluna•Válvula operadora• Válvulas de descarga

Page 141: Elevacao Itens 5 a 10

Aplicação do GL

Ampla faixa de vazões (10 a 6000 m³/d)

Ampla faixa de profundidades

Poços terrestres ou marítimos (direcionais)

Alta fração de gás

É o método mais aplicado em poços marítimos, sendo o responsável pela maior parte da produção mundial, dentre todos os sistemas de elevação artificial.

Page 142: Elevacao Itens 5 a 10

Grande faixa de vazõesAltas profundidadesA maior confiabilidade dentre todos os métodosReduzidas dimensões dos equipamentos de cabeça de

poço

Gas LiftPontos Fortes do Método

Obs.: Vantagens relativas a outros métodos

Page 143: Elevacao Itens 5 a 10

• Alto custo de investimento (sistema de compressão)

• Ineficiente para óleos pesados e para altas frações de água

• Alta pressão de fluxo de fundo

• Potencializa o risco de formação de hidrato

Obs.: Desvantagens relativas a outros métodos

Gas LiftPontos Fracos do Método

Page 144: Elevacao Itens 5 a 10

9 - OUTROS MÉTODOS DE ELEVAÇÃO

Page 145: Elevacao Itens 5 a 10

Características:• Fluido produzido é

elevado junto com o fluido motriz (aumento significativo no volume de líquido;

• Indicado para altas vazões de líquido

• Baixa eficiência;• Não é recomendado para

poços de baixa produtividade;

• Boa continuidade operacional

Bombeio Centrífugo com Acionamento Hidráulico (HSP)

Page 146: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeamento Hidráulico a Jato

Mesmo Princípio de Funcionamentodos Ejetores

•Não apresenta partes móveis no fundo•Não exige sonda para intervenção•Pode reduzir a viscosidade da emulsão

•Baixa eficiência energética•Movimentação de grande volume de água na UEP

Page 147: Elevacao Itens 5 a 10

9 - MÉTODOS DE BOMBEAMENTO SUBMARINO

(BOOSTING)

Page 148: Elevacao Itens 5 a 10

SEM ADIÇÃO DE ENERGIA NO SISTEMA DE

PRODUÇÃO

ELEVAÇÃO ARTIFICIAL (EA)

FORA DO POÇO

BOMBEAMENTO SUBMARINO (BS)

NO INTERIOR DO POÇO

ELEVAÇÃO NATURAL (EN)

POR INJEÇÃO DE LIFT GAS A JUSANTE DA

ÁRVORE

COM ADIÇÃO DE ENERGIA EM ALGUM PONTO DO SISTEMA DE

PRODUÇÃO

Métodos de Produção

Page 149: Elevacao Itens 5 a 10

Lâmina d’água

Page 150: Elevacao Itens 5 a 10

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Lâmina dágua(a)

1970 1980 1990 2000 2010

300

m

Ano

Águas rasas

Coluna sedimentar (s)

Águas profundas

Águas ultra profundas

1500

m

ras= a/s

Ex. Jubarte

ras= 1350/1500= 0,9Ex. Roncador

ras= 1800/1350= 1,3

Ex. Garoupa

ras= 100/2900= 0,03

Page 151: Elevacao Itens 5 a 10

1. Otimização da produção de óleo em poços de águas profundas e ultra-profundas

2. Viabilização da produção de óleo em poços de águas rasas localizados a grande distância da uep

3. Produção subsea to shore ( produção direta para o continente)

4. Aumento da produção em sistemas com manifoldsubmarino

5. Eliminação de plataformas

Principais Aplicações de Boosting

Page 152: Elevacao Itens 5 a 10

RISER

LINHA

POÇOELEVAÇÃO

ARTIFICIAL (EA)

BOMBEAMENTO SUBMARINO (BS)

Sistema de Produção

Page 153: Elevacao Itens 5 a 10

QUANDO NÃO EXISTE ADIÇÃO DE ENERGIA NO SISTEMA DE PRODUÇÃO

ELEVAÇÃO ARTIFICIAL

FORA DO POÇO

•BOMBEAMENTO SUBMARINO (BOOSTING)

•POR INJEÇÃO CONTÍNUA DE GÁS A JUSANTE DA ANM

Principais Métodos de Entrega de Energia ao Sistema de Produção em Águas Profundas

NO INTERIOR DO POÇO

ELEVAÇÃO NATURAL

Page 154: Elevacao Itens 5 a 10

Psep

VAZÃO

Pwf Pe e

q

PRESSÃO

E&P-ENGP/EE

Page 155: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeamento de FundoBombeamento de Fundo

Psep

VAZÃO

Pwf Pe e

q

PRESSÃO

E&P-ENGP/EE

Page 156: Elevacao Itens 5 a 10

Psep

VAZÃO

Pwf Pe e

q

PRESSÃO

E&P-ENGP/EE

Bombeamento Submarino

Page 157: Elevacao Itens 5 a 10

Motivação Para Desenvolvimento de Sistemas Boosting

•Necessidade de produzir em águas cada vez mais profundas;

•Elevados custos de intervenção para manutenção dos equipamentos de fundo;

•Necessidade de flexibilidade operacional para vencer às incertezas quanto aos valores de produtividade e da manutenção de pressão estática do reservatório;

•Necessidade de viabilização da produção de óleos pesados que exige sistema de entrega de energia com grande incremento de pressão.

Page 158: Elevacao Itens 5 a 10

Módulo de Bombeamento Centrífugo Submerso Alojado no Leito Marinho (MOBO)

•Manutenibilidade da bomba mais fácil•Sistema de bombeamento independente da produção do poço

•Não é recomendado para altos valores de FGL•Sua aplicação depende muito das características de reservatório (IP e Pe) *•Necessário um poço auxiliar

Page 159: Elevacao Itens 5 a 10

VÍDEOMÓDULO DE BOMBEIO 7 MINUTOS

Page 160: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeamento Centrífugo Submerso Montado em Skidno Leito Marinho (S-BCS)

•Manutenibilidade da bomba mais fácil•Sistema de bombeamento independente da produção do poço•Não necessita de poço auxiliar

•Não é recomendado para altos valores de FGL•Sua aplicação depende muito das características de reservatório (IP e Pe)•Problemas de transientes (golfadas)

Page 161: Elevacao Itens 5 a 10

BCS no drill pipe riser (BCS riser)

SISTEMA PILOTO DE JUBARTE - POÇO ESS-110

1076 m

ANM - GLLEDP

BCSS - Encapsulada900 HP - 25.000 bpd

43 m

FPSO - DP - SEILLEAN

1600 m

1323 mLâmina d’água

DPR - 5,625” ID

1076 m

ANM - GLLEDP

BCSS - Encapsulada900 HP - 25.000 bpd

43 m

FPSO - DP - SEILLEAN

1600 m

1323 mLâmina d’água

DPR - 5,625” ID

•Fácil manutenibilidade•Adequado a sistema de produção antecipada ou TLD

•Aplicação restrita a sistemas que usam UEP projetada para esse sistema

Page 162: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeamento Multifásico Submarino (BMS) com bomba de duplo parafuso

• Permite manuseio de elevados valores de FGL

• Significativo valor de diferencial de pressão entregue ao sistema(comparado a BMS HA)

•Elevada demanda de potência•Elevado custo de investimento•Sistema ainda não testado na Petrobras

Page 163: Elevacao Itens 5 a 10

Bombeamento Multifásico Submarino (BMS) com Bomba de Hélico-Axial

•Permite manuseio de elevados

valores de FGL

•Produto já testado por outras

Cias.

•O produto já testado não apresenta

grande incremento de pressão

•Demanda maior de potência elétrica

•Elevado custo de investimento

Page 164: Elevacao Itens 5 a 10

VASPS - VERTICAL (ANNULAR SEPARATION PUMPINGSYSTEM)

Sistema de Separação Submarina Acoplado a Bomba Centrífuga Submerso

•Manuseio de altos valores de FGL•Maior confiabilidade (ferramentas de completação conhecidas)

•Para grandes vazões de líquido exige elevados valores de potência •Necessidade de linha de gás•Problemático em ambientes agressivos (areia)

Page 165: Elevacao Itens 5 a 10

VÍDEO

WHAT IS VASPS ?(3 MINUTOS)

Page 166: Elevacao Itens 5 a 10

•Para grandes vazões de líquido exige elevados valores de potência. •Necessidade de linha de gás•Problemático em ambientes agressivos (areia).

CAISSON

Sistema de Separação Submarina Acoplado a Bomba Centrífuga Alojado em um Tubulão

•Manuseio de altos valores de FGL•Aumento significativo no potencial de produção do poço.

Page 167: Elevacao Itens 5 a 10

Sistema Híbrido

EA

BS

EA (no interior do poço)

O Sistema deve ser o mais simples possível:

1) reduzir a pressão requerida (GL)2) adequar as condições de fluxo para uso de sistema de BS mais eficiente

BS (a jusante da ANM)Aumentar a pressão

disponível para vencer as perdas de carga do sistema de produção

Page 168: Elevacao Itens 5 a 10

Desafio: Sub Sea To Shore

Ormen Lange – Noruega

• + de 100 km da costa;

•Início produção: 10/2007;

•800 a 1100 m de PDA;

•397.109 m3 Gás recuperável;

•70.106 m3/dia;

Page 169: Elevacao Itens 5 a 10

Subsea to shore

Ormen Lange

NoruegaSnØhvit

Noruega

100 km140 km

Page 170: Elevacao Itens 5 a 10

SubseaSubsea to to shoreshore

Características:

•Produção direta dos poços submarinos para a terra, sem nenhuma unidade de produção marítima;

Pontos fortes:

•Redução de homens no mar: +segurança;

•Aspectos ambientais: menor impacto;

•Produção escoando em condição multifásica.

Page 171: Elevacao Itens 5 a 10

1010-- GARANTIA DE GARANTIA DE ESCOAMENTOESCOAMENTO

Page 172: Elevacao Itens 5 a 10

Parafinas

Page 173: Elevacao Itens 5 a 10

PODEM DEPOSITAR-SE NAS PAREDES DAS

TUBULAÇÕES

PODEM AUMENTAR A VISCOSIDADE DO

PETRÓLEO

PODEM GELIFICAR O PETRÓLEO

Parafinas

Page 174: Elevacao Itens 5 a 10

Parafina:

Paraphin = Pouca afinidade (grego)Waxes = Ceras (Inglês)

- Mistura sólida de hidrocarbonetos saturados de cadeia predominantemente linear, apresentando número de carbonos igual ou superior a 18.

- Aplicações industriais: Lubrificantes; Alimentos; Cosméticos; Velas; Vernizes; Papel e Explosivos

Page 175: Elevacao Itens 5 a 10

Instalação Típica Offshore

ReservatórioT ~ 80 ºC, P ~ 200 kgf/cm2

Cabeça do PoçoT ~ 60 ºC, P ~ 120 kgf/cm2

PlataformaT ~ 14 ºC, P ~ 10 kgf/cm2

Temperatura do Fundo do Mar:4 ºCComprimento da linha ~ 5 km

Page 176: Elevacao Itens 5 a 10

MitigaMitigaççãoão

Estratégias de controle

Prevenção

Limpeza freqüente

Gerenciamento da deposição

Técnicas de controle

Métodos mecânicos (ex: pigagem, coil tubing, wireline)

Métodos térmicos (ex: isolamento térmico, aquecimento externo, SGN)

Métodos químicos (ex: adição de solventes e inibidores)

TIAC do Petróleo:Temperatura Inicial de Aparecimento de Cristais

Page 177: Elevacao Itens 5 a 10

Passagem de Pigs

EnduroEnduro TDWTDW H. RosenH. Rosen

Oil StatesOil States

SUNSUN

FoamFoam TDWTDW TDWTDWKoppKopp

Tipos de Pig

Page 178: Elevacao Itens 5 a 10

Linha deProdução

Linha deServiço(Gas-Lift)

Passagem de Pigs em Sistema Submarino

Passagem de Pigs

Page 179: Elevacao Itens 5 a 10

Isolamento das Linhas Submarinas

Rígidas

Flexíveis

Page 180: Elevacao Itens 5 a 10

Hidratos

Page 181: Elevacao Itens 5 a 10

HidratosHidratos

Page 182: Elevacao Itens 5 a 10

Hidratos - Fundamentos

Hidratos de gás natural são compostos cristalinos formados por água e gás natural e assemelham-se com o gelo.

São compostos de moléculas de água enclausurando moléculas hóspedes de gás.

Page 183: Elevacao Itens 5 a 10

FormaFormaçção de Hidratosão de Hidratos

Condições Operacionais que Favorecem a Formação de Hidratos:

- Contato entre gás e água;

- Baixas Temperaturas;

- Altas Pressões.

Page 184: Elevacao Itens 5 a 10

Onde ocorremos hidratos?

Gás lift

Gasodutos

Produção

Manifold

Árvore de natal

FormaFormaçção de Hidratosão de Hidratos

Page 185: Elevacao Itens 5 a 10

Curva de DissociaCurva de Dissociaçção de Hidratosão de Hidratos

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 4 8 12 16 20 24 28

Temperatura (C)

Pres

são

(bar

)

REGIÃO DE HIDRATO

REGIÃO LIVRE DE HIDRATO

Page 186: Elevacao Itens 5 a 10

Instalação Típica Offshore

ReservatórioT ~ 80 ºC, P ~ 200 kgf/cm2

Cabeça do PoçoT ~ 60 ºC, P ~ 120 kgf/cm2

PlataformaT ~ 14 ºC, P ~ 10 kgf/cm2

Temperatura do Fundo do Mar:4 ºCComprimento da linha ~ 5 km

Page 187: Elevacao Itens 5 a 10

Previsão de HidratosPrevisão de Hidratos

Composição do gásCurva de dissociação de hidratos

Temperatura

Pres

são

ANM

Trecho da Flowline

Trecho da Coluna de Produção

Riser

Perfil TérmicoCurva de Hidratos

Região de Formação de

Hidratos

Page 188: Elevacao Itens 5 a 10

Prevenção de Hidratos

- Operar fora do envelope:- Reduzindo as pressões;- Aumentando as temperaturas (isolando e/ou

aquecendo as linhas);- Adicionando inibidores termodinâmicos

(ex: álcoois, glicóis e sais).

- Dificultar ou retardar aglomeração dos hidratos, utilizando inibidores de baixa dosagem (ex: cinético)

- Retirar água do sistema (ex: desidratando o gás)

Page 189: Elevacao Itens 5 a 10

Prevenção de Hidratos

Efeito da Adição de Álcool

0

100

200

300

400

500

0 5 10 15 20 25 30

Temperatura (C)

Pres

são

(kg/

cm2)

Inib = 0%Inib = 10%Inib = 20%

Page 190: Elevacao Itens 5 a 10

Remediação de Hidratos

–– DespressurizaDespressurizaççãoão da linhada linha

–– AquecimentoAquecimento

–– IntervenIntervençção mecânicaão mecânica

–– InjeInjeçção de inibidoresão de inibidores

Page 191: Elevacao Itens 5 a 10

FIM