Controle da produção de areia em poços de petróleo

Estimulação de poços e controle de areia

Ernesto Mampuiya André Morato

Introdução A produção de partículas durante a extração de óleo e gás

de uma rocha reservatório é designada por produção de areia. A produção de areia ou produção de sólidos referenciada normalmente a arenitos não consolidados, engloba além destes materiais, rochas como calcário e arenitos de resistência média . Este fenomêno ocorre quando a Força de Arraste imposta pelo fluxo do fluído for superior a Força de coesão entre os grãos .

Produção de areia a nível microscópico

Efeitos da produção de areia

Danos aos equipamentos do poço; Danos aos equipamentos de superfície; Erosão; Restrição do fluxo(perda da produtividade do

poço ) ;Colapso do revestimento .

Métodos de Controle de Areia A atividade de controle de produção de areia ,

utiliza vários métodos tais como :

Métodos mecânicos ( restrição ao fluxo de sólidos);

Controle da produção ( Consiste na manipulação do Drawdown);

Reforço ou Condicionamento da Formação .

Mecanismos mecânicos de prevenção de produção de areia

Resistencia da rocha: Determinada em laboratório em testes uniaxial (UCS) e triaxiais;

Tensão efetiva: Determinada pelo controle da produção e a variação da poro-pressão ;

Tensões induzidas pela perfuração.

Métodos mecânicos

Tubos rasgados ou ranhurados;Tubos Telados;Gravel-Pack;Frac Pack.

Tubos Rasgados É um método mais barato que os tubos telados , a área de abertura de fluxo é limitada pelo número de ranhura (slots). Em alta vazão podem sofrer erosão e plugueamento .

Tubos Telados

Wire Wrapped Screen :

São normalmente usados Stand – Alone ou em conjunto com Gravel pack e frac pack . É formado por um tubo base ,hastes e um areme especial externo.

Tubo Telado Premium : Podem ser usadas Stand- Alone em caso de areias com seleção moderada e teor de finos menor que 5% , além de ser usadas em conjunto com Gravel Pack e Frac Pack. Possui estrutura formada por várias camadas de telas filtrantes e distribuição granulométrica calculada de acordo com a granulometria da formação.

Tela Expansíveis

Gravel Pack É o método mais utilizado para contenção de areia,

pode ser utilizado tanto para poço revestidos e não revestidos . Consiste no preenchimento dos canhoneados e o anular do tubo telado , com areia ou cerâmica de granulometria bem selecionada formando um pacote compacto que sustentará os grãos da formação .

Operação com Gravel Pack

Três aspéctos importantes para o sucesso em uma operação com Gravel pack:

Dimensionamento do Gravel para conter completamente a movimentação de sólidos da formação ;

Formação de pacote com Gravel com o maior raio possível ;

Maximização da produção minimizando danos da formação.

Frac Pack Consiste no fraturamento

da formação, pela utilização de fluído com determinada concentração de propante , com o objetivo de ultrapassar algum dano próximo ao poço . Logo após essa fratura é descido o packer e a coluna do Gravel.

Caso Estudado Campo Girassol , Angola :

Descoberta : 1996 Localização: 210 km de Luanda, bloco 17 Offshore;

Reservatórios: arenitos turbidíticos Inconsolidados de má seleção (variação dos grãos de finos à grosso) ;

Poços completados : 29 , sendo 14 produtores, 13 de injeção de água e 2 de injeção de gás;

Produtividade : 40.000 bpd .

Temperaturas no reservatório : Variam entre 140 ºF à 160 º F .

Análise granulométrica: Grãos finos e médios : Bem selecionados Porosidade : Boa ( 25 a 40 % );Permeabilidade : Muito boa ( 0,5 < K < 5 D ).

Grãos médios e Grosseiros :Porosidade : Boa ( 20 a 25 %);Permeabilidade : Muito boa (0,5< K< 10 D )

Grãos muitos grosseiros a conglomerados :

Porosidade : Baixa (15 a 30%);

Permeabilidade : Baixa ( 0,1< K <3D );

Métodos de contenção da areia utilizados no campo Girassol-Angola :

Tubos Telados : Em poços não revestidos ( sem

plugueamentos ou queda de produção e não sofreram falhas mesmo em maiores velocidade de fluxo duarante a vida produtiva dos poços ).

Frac Pack : Em poços revestidos ( Obtiveram alto índice de produtividade) .

Resultados O baixo valor para efeito Skin, provou , segundo o

estudo que o Frac pack é um método muito eficiênte no controle de areia em formações que possuem alta vazão ( 20000 a 30000 mD-ft/cP) em ângulo acima de 76º .

Em poços Horizontais não revestidos , á preferência foi pela utilização de tubos telados ( Completação SAS- Stand -Alone Screen), específicamente os Wire-wrapped , foram utilizados pela capacidade auto-limpante e a renteção de grãos em sua interface , comparando os tubos telados Tip Premium.

E quando falha, o que acontece?

Falha em gravel pack, em geral, só é detectada após início da produção;

Produção inviabilizada;

Operação de workover para troca das telas é extremamente dispendiosa;

E quando falha, o que acontece?

E quando falha, o que acontece?

Sequência “ideal” de um workover para troca das telas;

Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas; Retirar tubos telados que falharam; Instalar novos tubos telados; Injetar propante; Instalar completação superior;

E quando falha, o que acontece?

E quando falha, o que acontece?

Sequência “ideal” de um workover para troca das telas;

Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas; Retirar tubos telados que falharam; Instalar novos tubos telados; Injetar propante; Instalar completação superior;

E quando falha, o que acontece?

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Sequência “ideal” de um workover para troca das telas;

Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas; Retirar tubos telados que falharam; Instalar novos tubos telados; Injetar propante; Instalar completação superior;

E quando falha, o que acontece?

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Sequência “ideal” de um workover para troca das telas;

Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas; Retirar tubos telados que falharam; Instalar novos tubos telados; Injetar propante; Instalar completação superior;

E quando falha, o que acontece?

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Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas; Retirar tubos telados que falharam; Instalar novos tubos telados; Injetar propante; Instalar completação superior;

E quando falha, o que acontece?

E quando falha, o que acontece?

Sequência “real” de um workover para troca das telas;

Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas até

profundidade que permita desvio em poço aberto; Retirar tubos telados acima do ponto escolhido; Injetar tampão de cimento para desvio em poço aberto; Perfurar trecho de interresse novamente; Realizar completação com gravel pack no “novo” poço;

E quando falha, o que acontece?

E quando falha, o que acontece?

Sequência “real” de um workover para troca das telas;

Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas até

profundidade que permita desvio em poço aberto; Retirar tubos telados acima do ponto escolhido; Injetar tampão de cimento para desvio em poço aberto; Perfurar trecho de interresse novamente; Realizar completação com gravel pack no “novo” poço;

E quando falha, o que acontece?

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profundidade que permita desvio em poço aberto; Retirar tubos telados acima do ponto escolhido; Injetar tampão de cimento para desvio em poço aberto; Perfurar trecho de interresse novamente; Realizar completação com gravel pack no “novo” poço;

E quando falha, o que acontece?

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Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas até

profundidade que permita desvio em poço aberto; Retirar tubos telados acima do ponto escolhido; Injetar tampão de cimento para desvio em poço aberto; Perfurar trecho de interresse novamente; Realizar completação com gravel pack no “novo” poço;

E quando falha, o que acontece?

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Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas até

profundidade que permita desvio em poço aberto; Retirar tubos telados acima do ponto escolhido; Injetar tampão de cimento para desvio em poço aberto; Perfurar trecho de interresse novamente; Realizar completação com gravel pack no “novo” poço;

E quando falha, o que acontece?

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Retirar completação superior; Retirar packer seal bore; Remover propante presente no anular poço x telas até

profundidade que permita desvio em poço aberto; Retirar tubos telados acima do ponto escolhido; Injetar tampão de cimento para desvio em poço aberto; Perfurar trecho de interresse novamente; Realizar completação com gravel pack no “novo” poço;

E quando falha, o que acontece?

Referência Bibliográfica

PETIT,G.,FOUCAULT,H.,IQBAL, A.,Sand Control Robustness in a Deepwater

Developement: Case Histories from Girassol Field ( Angola ) , SPE 107767.2007.

Obrigado