GAS-LIFT
CONTÍNUO
Autor: Galileu Paulo Henke Alves de Oliveira Oliveira
GAS-LIFT
CONTÍNUO
Este é um material de uso restrito aos empregados da PETROBRAS que atuam no E&P. É terminantemente proibida a utilização do mesmo por prestadores de serviço ou fora do ambiente PETROBRAS. Este material foi classificado como INFORMAÇÃO RESERVADA e deve possuir o tratamento especial descrito na norma corporativa PB-PO-0V4-00005“TRATAMENTO DE INFORMAÇÕES RESERVADAS". Órgão gestor: E&P-CORP/RH
GAS-LIFT
CONTÍNUO Autor: Galileu Paulo Henke Alves de Oliveira Colaborador: Gustavo Vinicius Lourenço Moisés
Ao final desse estudo, o treinando poderá: • Identicar os princípios e variáveis envolvidos no processo de elevação natural; • Identicar a necessidade de uso de métodos articiais de elevação; • Reconhecer os princípios e procedimentos envolvendo o método de elevação por Gas-Lift Contínuo; • Reconhecer os equipamentos utilizados pelo método Gas-Lift Contínuo.
Programa Alta Competência
Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das atividades prossionais na Companhia. É com tal experiência, reetida nas competências do seu corpo de empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes desaos com os quais ela se depara no Brasil e no mundo. Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força de trabalho às estratégias do negócio E&P. Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das competências necessárias para explorar e produzir energia. O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados e a reciclagem de antigos. Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de sucesso que ela é. Programa Alta Competência
Agradecimentos
O autor agradece à Petrobras, que lhe permitiu adquirir este conhecimento e disseminá-lo a outros técnicos.
Como utilizar esta apostila
Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostila está organizada e assim facilitar seu uso. No início deste material é apresentado o objetivo geral, o qual representa as metas de aprendizagem a serem atingidas.
ATERRAMENTO DE SEGURANÇA
Autor
Ao final desse estudo, o treinando poderá: • Identicar procedimentos adequados ao aterramento e à manutenção da segurança nas instalações elétricas; • Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurança; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
Objetivo Geral
O material está dividido em capítulos. No início de cada capítulo são apresentados os objetivos de aprendizagem, que devem ser utilizados como específicos de específicos orientadores ao longo do estudo.
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Riscos elétricos e o aterramento de segurança
Ao final desse capítulo, o treinando poderá:
Objetivo Específico
• Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos; • Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas.
No nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão.
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança
1.4. Exercícios
1.7. Gabarito
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança?
_______________________________________________________________
___________________________ _____________ ____________________________ ___________________________ ______________________ _________ 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso:
O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos. 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão (B)
B) Risco de contato
“Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.”
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas
Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas glossário.. Ao longo dos denições estão disponíveis no glossário textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identicados, pois estão em destaque. Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão.
3.1. Problemas operacionais Os principais problemas operacionais vericados operacionais vericados em qualquer tipo de aterramento são: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato. É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato.
Alta Competência
3.4. Glossário Choque elétrico – elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica. Ohm – Ohmímetro – Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm.
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Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliografia ao nal de cada capítulo.
Alta Competência
1.6. Bibliografia CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira.Riscos Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas.. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. marítimas Norma Brasileira ABNT NBR-5410.Instalações NBR-5410.Instalações elétricas de baixa tensão. tensão . Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas.. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. atmosféricas
Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos. A caixa “Você Sabia” traz Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo abordado de um determinado item do capítulo.
É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente.
“Importante” é um lembrete das questões essenciais do “Importante” conteúdo tratado no capítulo.
IMPORTANTE! É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela!
Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta dos principais pontos abordados no capítulo. RESUMINDO...
Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig , inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas
Em “Atenção” estão destacadas as informações que não devem ser esquecidas.
ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles.
Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo. Aproveite este material para o seu desenvolvimento prossional!
PREFÁCIO Neste nal da primeira década do século XXI, a PETROBRAS se depara com um momento de transição, no qual se apresenta o grande desao de produzir as ricas jazidas encontradas na camada pré-sal, alterando signicativamente seu patamar de produção de óleo e gás. No instante em que se prepara para este salto de produção, é fundamental que o E&P disponha de uma força de trabalho preparada para atender as demandas deste crescimento. Ao mesmo tempo, fruto da distribuição etária de seus recursos humanos, a companhia se encontra numa situação na qual uma nova geração de empregados admitidos nos últimos 10 anos necessita adquirir os conhecimentos acumulados por vários profissionais experientes, muitos dos quais já se aproximando da aposentadoria. Esta transmissão, não apenas de conhecimentos brutos, mas da "maneira PETROBRAS" de projetar e operar campos de petróleo no mar e em terra, que faz parte de nossa cultura organizacional, é fundamental para o sucesso da companhia perante os desafios que se apresentam. Neste sentido, criou-se o Alta Competência - Programa corporativo de Gestão de Competências Técnicas do E&P - que é formado por um conjunto de projetos orientados para a concretização do objetivo organizacional de Adequação da Força de Trabalho do E&P. A atuação do Alta Competência na Área de Operação está relacionada à própria origem do Programa, cuja criação se deu, dentre outras razões, em função da necessidade de apoiar o Comitê Funcional de Operação nas ações relativas à Adequação da Força de Trabalho nesta área. Assim, para qualicar os Técnicos de Operação nas atividades de produção relacionadas à Elevação e Escoamento (EE) foram mapeadas as habilidades e competências necessárias para o exercício destas tarefas na operação dos campos de petróleo e gás. Para desenvolver os módulos de treinamento de EE, os conhecimentos foram distribuídos entre especialistas nos diversos temas especícos, espalhados por todo o Brasil.
Alta Competência
Este esforço de mobilização da comunidade de EE, logrou documentar seu conhecimento técnico e possibilitou a elaboração de módulos de treinamento com alta qualidade, que buscam capacitar os Técnicos de Operação nas atividades de Produção de petróleo e gás. Geraldo Spinelli Gerente de Elevação e Escoamento
Sumário Introdução
19
Capítulo 1 - Elevação natural Objetivos 1. Elevação natural 1.1. Exercícios 1.2. Glossário 1.3. Bibliograa 1.4. Gabarito
21
23 29 32 33 34
Capítulo 2 - Gas-Lift Contínuo Objetivos 2. Gas-Lift Contínuo 2.1. Princípios e metodologia 2.2. Desempenho do método de elevação por Gas-Lift Contínuo 2.3. Otimização de Gas-Lift Contínuo 2.4. Exercícios 2.5. Glossário 2.6. Bibliograa 2.7. Gabarito
37
39 40 49 51 55 60 61 62
Capítulo 3 - Equipamentos utilizados pelo Gas-Lift Contínuo Objetivos 3. Equipamentos utilizados pelo Gas-Lift Contínuo 3.1. Equipamentos de superfície 3.2. Equipamentos de subsuperfície 3.2.1. Mandril de Gas-Lift 3.2.2. Válvula de Gas-Lift
3.3. Descarga de um poço de Gas-Lift Contínuo 3.4. Operação do Gas-Lift Contínuo 3.5. Exercícios 3.6. Glossário 3.7. Bibliograa 3.8. Gabarito
67 69 69 70 71 72
76 77 79 82 83 84
Introdução
Q
uando os uidos de um reservatório possuem pressão suciente para vir até a superfície sem o auxílio de processo de elevação articial, o poço é denominado “surgente”. Entretanto, com o decorrer do processo de exploração e a retirada dos uidos, a pressão do reservatório tende a cair. A perda de produtividade sinaliza a necessidade de utilização de um método de elevação articial. O método de elevação por Gas-Lift Contínuo é uma das principais e mais utilizadas formas de elevação articial em uso, em virtude da sua robustez, baixo custo, simplicidade, facilidade de manutenção e a larga faixa de vazão. A injeção de gás nos poços reduz o peso da coluna de óleo, auxiliando o processo de elevação e escoamento dos uidos presentes no reservatório até a superfície. Entretanto, o desempenho dos poços com gas-lift deverá ser analisado freqüentemente, pois o seu desempenho está relacionado às condições de produção e às características de uxo de cada reservatório. Esses aspectos podem mudar ao longo da vida produtiva da instalação. Este material aborda especicamente a importância da técnica de elevação articial por Gas-Lift Contínuo.
RESERVADO
19
RESERVADO
1 o l u t í p a C
Elevação natural
Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Denir ponto de equilíbrio poço-reservatório; • Diferenciar as curvas de pressão requerida do poço e pressão disponível do reservatório; • Denir o que é a vazão de surgência de um poço; • Analisar as curvas de pressão disponível e requerida.
RESERVADO
Alta Competência
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RESERVADO
Capítulo 1. Elevação natural
1. Elevação natural
P
ara denir a vazão de produção do poço por surgência, assim como denir quando aplicar o método de elevação articial por Gas-Lift Contínuo, dois conceitos são necessários: curva de pressão requerida do poço e curva de pressão disponível do reservatório. a) Curva de pressão requerida do poço (CPR ou TPR): Indica qual a pressão necessária de fundo de poço para fazer com que o uido chegue ao separador com uma pressão pré-determinada. Essa curva leva em consideração, por exemplo, a geometria da tubulação (diâmetro, comprimento, inclinação) e as características do uido produzido (BSW, RGO, viscosidade).
23 b) Curva de pressão disponível do reservatório (CPD ou IPR): Descreve o desempenho da formação produtora no fundo do poço na região dos canhoneados. Essa curva depende, principalmente, das características do reservatório, como porosidade, permeabilidade e pressão estática. As curvas de pressão requerida e disponível são classicadas como curvas de sistema. Elas apresentam a pressão no fundo do poço em função da vazão (PxQ). Em termos práticos, a pressão no fundo e a vazão de um poço em produção são determinadas pela condição de equilíbrio em regime permanente. Esta condição exige que, para uma dada vazão, a pressão necessária para que o uido se movimente seja igual à pressão para a qual o reservatório entregaria a vazão considerada. A determinação do ponto de equilíbrio do poço-reservatório corresponde ao ponto mais importante da elevação natural. É através dessa abordagem que se determina a vazão que um poço deve produzir, antes mesmo que ele seja completado, e quais os valores de pressão esperados no fundo ou em outros pontos do sistema.
RESERVADO
Alta Competência
A ilustração a seguir, contém a curva de pressão disponível do reservatório (CPD ou IPR) e a curva de pressão requerida do poço (CPR ou TPR), para exemplicar o que foi dito. 280,0 ) a 270,0 r a b ( 260,0 o ç o250,0 p o d240,0 o d n230,0 u f o 220,0 n o ã s 210,0 s e r P200,0
Curva de pressão disponível Curva de pressão requerida
190,0 250
A
500
C
750
B
1000
1250
1500
Vazão de líquido (sm 3/d)
24
Condição de equilíbrio
Admitindo-se inicialmente que o poço esteja produzindo a vazão indicada pelo ponto A (aproximadamente 350 m 3 /d), observa-se que a curva de pressão disponível mostra um valor mais alto de pressão que a curva de pressão requerida, ou seja, o poço requer apenas 210 bara para fazer uir esta vazão, mas o reservatório entrega a vazão com uma pressão de aproximadamente 228 bara. Já que o poço exige apenas 210 bara, o reservatório tende a entregar uma vazão maior. É natural, portanto, que a vazão de produção do poço seja maior que os 350 m 3 /d. Observe o ponto B e perceba que a mesma análise se repete (aproximadamente 850 m 3 /d) e a pressão requerida (238 bara) é maior que a pressão disponível (205 bara). Logo, para 238 bara, o reservatório não consegue entregar 850 m 3 /d, mas apenas uma vazão menor. O único ponto onde ambas as curvas coincidem é o ponto C, onde para uma mesma vazão as pressões requerida e disponível são as mesmas. Assim, podemos dizer que o ponto de equilíbrio deste poço corresponde a uma vazão de 600 m 3 /d e pressão de fundo de 222 bara.
RESERVADO
Capítulo 1. Elevação natural
IMPORTANTE!
O ponto de interseção entre as curvas de pressão disponível e requerida dene a vazão de surgência do poço, isto é, a vazão produzida naturalmente, sem recursos auxiliares.
280,0 Curva de pressão disponível
270,0
) a r a b260,0 ( o ç o 250,0 p o d240,0 o d n u230,0 f o n 220,0 o ã s s e 210,0 r P
Curva de pressão requerida
25
200,0 190,0 250
500
750
1000
1250
1500
Vazão de líquido (sm 3/d)
Condição de equilíbrio
Observe atentamente o gráco anterior, sobretudo o ponto de cruzamento entre as curvas de pressão requerida e disponível. Veja que na região à direita desse ponto, para uma determinada vazão, a pressão requerida ou necessária será sempre superior à pressão disponível. Portanto, para alcançar vazão superior à vazão de surgência será necessária a complementação de energia através da utilização de um método de elevação articial de petróleo. Veja que na região à esquerda desse ponto, para uma determinada vazão, a pressão requerida ou necessária será sempre inferior à pressão disponível. Portanto, para alcançar vazão inferior à vazão de surgência será necessário dissipar a energia por meio do fechamento de uma válvula de superfície, que será ajustada de acordo com a vazão limite pré-determinada.
RESERVADO
Alta Competência
IMPORTANTE!
A vazão limite de produção depende das características do reservatório e é denida a m de evitar a produção de areia e a formação de cones de água e gás. O engenheiro de reservatório é o prossional responsávell pela denição dessa variável. responsáve Este conjunto de curvas de pressão - disponível e requerida - é o principal meio de se determinar o ponto de equilíbrio de um poço. Além disso, o efeito de diversos parâmetros sobre a produção pode facilmente ser visualizado em um gráco desse tipo.
ATENÇÃO
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Considerando-se que a curva de pressão requerida é inuenciada pela RGO, BSW e diâmetro da coluna de produção, logo, esses parâmetros afetam o ponto de equilíbrio do sistema. Para demonstrar esse fenômeno, a ilustração a seguir apresenta o efeito da RGO sobre a produção do poço em questão. Cada uma das TPR foi traçada para diferentes valores de RGO, resultando que sua interseção com a CPD ocorre em diferentes pontos do plano. 275
) a r a b ( o ç o p o d o d n u f o n o ã s s e r P
250
225
200
175
CPD
150
125
C PR PR
R GO GO =1 =1 30 30 m3 /m3
C PR PR
R GO GO = 2 00 00 m3 /m3
CPR CP R RG RGO= O= 30 300 0 m3 /m3 C PR PR
100
0
250
500
750
1000
R GO GO = 50 50 0 m3 /m3 1250
1500
Vazão de líquido (sm 3 /d)
Efeito da RGO sobre o ponto de equilíbrio
RESERVADO
Capítulo 1. Elevação natural
Os pontos de interseção indicados no gráco são justamente os pontos de operação, isto é, os pares de vazão e pressão de fundo em que o poço é capaz de produzir. Para cada valor de RGO têmse os valores aproximados de vazão de líquido apresentados na tabela a seguir. RGO (m3/ m3)
Vazão de líquido (sm3/d)
130
580
200
770
300
800
500
760
Nota-se que o aumento de RGO de 130 para 200 promove um grande aumento de vazão de líquido. De 200 para 300 resultando em um aumento muito menos expressivo e, nalmente, o aumento de 300 para 500, provocando a redução da vazão. Outro efeito sempre presente durante a vida produtiva de um poço é o declínio natural de vazão, conseqüência da gradual redução da pressão estática do reservatório. Este efeito é representado na ilustração a seguir. 280,0
CPD , Pe=221,7bara ) a r a b ( o ç o p o d o d n u f o n o ã s s e r P
270,0
CPD , Pe=231,5bara CPD , Pe=241,3bara
260,0
CPR
250,0 240,0 230,0 220,0 210,0 200,0
190,0 0
250
500
750
1000
1250
1500
Vazão de líquido (sm 3 /d)
Efeito do declínio da pressão estática sobre o ponto de equilíbrio
Como é possível observar, foram traçadas diversas curvas de pressão disponível (CPD ou IPR), uma para cada valor de pressão estática. Todas as curvas têm a mesma inclinação, signicando que o índice de produtividade permaneceu inalterado nos três casos. Essas curvas interceptam a TPR em diferentes pontos, resultando nas vazões de 730, 590 e 440 m3 /d.
RESERVADO
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Alta Competência
Deve-se notar que isto é uma idealização do declínio de um poço, porque admitimos que apenas a pressão estática muda com o tempo. De fato, ocorre na prática que pressão estática, índice de produtividade, RGO, BSW, além de outras características dos uidos variam com o tempo e simultaneamente. Assim, o que se tem na prática é uma sobreposição dos efeitos acima mencionados.
28
RESERVADO
Capítulo 1. Elevação natural
1.1. Exercícios 1) O que é ponto de equilíbrio poço-reservatório e qual a necessidade de sua denição? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________
2) Quais as duas relações que estabelecem a dependência de vazões no que se refere à pressão no fundo do poço? _______________________________________________________________ ________________________________________________________________
3) Diferencie as características da “curva de pressão requerida do poço” da “curva de pressão disponível do reservatório”, preenchendo corretamente o espaço entre parênteses usando o código a seguir. I ) Curva de pressão requerida do poço; II) Curva de pressão disponível do reservatório. ( ) Esta curva depende, principalmente, das características do reservatório como porosidade, permeabilidade e pressão estática. ( ) Indica qual a pressão necessária de fundo de poço para fazer com que o uido chegue ao separador com uma pressão pré-determinada. ( ) Esta curva leva em consideração as características do uido produzido (BSW, RGO, viscosidade). ( ) Descreve o desempenho da formação produtora no fundo do poço na região dos canhoneados. ( ) Esta curva leva em consideração, por exemplo, a geometria da tubulação (diâmetro, comprimento, inclinação). 4) Como são determinadas a pressão no fundo e a vazão de um poço em produção? _______________________________________________________________ ________________________________________________________________
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Alta Competência
5) Como é denida a vazão de surgência do poço? _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________
6) Como é denida a vazão limite de produção e com que nalidade? _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________
7) Com base no gráco a seguir, responda as perguntas propostas: 280,0
CPD , Pe=221,7bara
30
) a r a b ( o ç o p o d o d n u f o n o ã s s e r P
270,0
CPD , Pe=231,5bara CPD , Pe=241,3bara
260,0
CPR
250,0 240,0 230,0
220,0
210,0 200,0
190,0 0
250
500
750
1000
1250
1500
Vazão de líquido (sm3 /d)
a) Qual a vazão de surgência para cada curva de pressão disponível? _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________
b) Devido ao baixo grau de compactação dos grãos da matriz da formação, o engenheiro de reservatório deniu a vazão limite de produção dada por 500 m3 /d para evitar a produção de areia. O poço poderá produzir essa vazão? Se positivo, explique como. Leve em consideração a pressão estática de 241,3 bara para sua análise. _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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Capítulo 1. Elevação natural
c) Como o projeto de injeção de água atrasou, a pressão estática do reservatório começou a ser depletada. O que devemos fazer para manter a produção de 500 m 3 /d, se a pressão estática estiver em torno de 221,7 bara. _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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Alta Competência
1.2. Glossário BSW (Basic Sediments Water) - teor de água e sedimentos contidos no petróleo, expresso em porcentagem volume por volume (%v/v). CPD - Curva de Pressão Disponível. CPR - Curva de Pressão Requerida do Poço. IPR - Pressão disponível do reservatório. RGO - Razão Gás-Óleo. Relação entre a vazão de gás e a vazão de óleo. Surgência - propriedade atribuída aos poços cujos fluidos produzidos têm potencial para alcançar a superfície sem a necessidade de auxíl io por elevação artificial. TPR (Tubing Pressure Relantionship ) - curva de pressão requerida do poço.
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RESERVADO
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1.3. Bibliografia BENNETT, C.O. & MYERS, J.E. Fenômenos de transporte. São Paulo: McGraw-Hill, 1978. BLASIUS, H. Ähnlichkeitsgesetz bei Reibungsvorgängen in Flüssigkeiten. Alemanha: Forschungs-Arbeit des Ingenieur-Wesens, 1913. BRILL, J.P. & MUKHERJEE H. Multiphase flow in wells. Texas: Society of Petroleum Engineers Inc, 1999. DREW, T B , KOO, E C and McADAMS, W H. The friction factor for clean round pipes. Transactions AIChE 28, 1932. THOMAS, J.E. et alii. Fundamentos de engenharia de petróleo. Rio de Janeiro: Interciência, 2001.
33
RESERVADO
Alta Competência
1.4. Gabarito 1) O que é ponto de equilíbrio poço-reservatório e qual a necessidade de sua denição? O ponto de equilíbrio poço-reservatório corresponde ao ponto mais importante da elevação natural, pois determina a vazão que um poço deve produzir antes mesmo que ele seja completado e quais os valores de pressão esperados no fundo ou em outros pontos do sistema. 2) Quais as duas relações que estabelecem a dependência de vazões no que se refere à pressão no fundo do poço? O conjunto de curvas de pressão - disponível e requerida - é o principal meio d e se determinar o ponto de equilíbrio de um poço. 3) Diferencie as características da “curvas de pressão requerida do poço” da “curva de pressão disponível do reservatório”, preenchendo corretamente o espaço entre parênteses usando o código a seguir. I ) Curva de pressão requerida do poço;
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II) Curva de pressão disponível do reservatório. ( II ) Esta curva depende, principalmente, das características do reservatório como porosidade, permeabilidade e pressão estática. (I)
Indica qual a pressão necessária de fundo de poço para fazer com que o uido chegue ao separador com uma pressão pré-determinada.
(I)
Esta curva leva em consideração as características do uido produzido (BSW, RGO, viscosidade).
( II ) Descreve o desempenho da formação produtora no fundo do poço na região dos canhoneados. (I)
Esta curva leva em consideração, por exemplo, a geometria da tubulação (diâmetro, comprimento, inclinação).
4) Como são determinadas a pressão no fundo e a vazão de um poço em produção? A pressão no fundo e a vazão de um poço em produção são determinadas pela condição de equilíbrio em regime permanente. 5) Como é denida a vazão de surgência do poço? O ponto de interseção entre as curvas de pressão disponível e requerida define a vazão de surgência do poço, ou seja, a vazão produzida naturalmente, sem recursos auxiliares. 6) Como é denida a vazão limite de produção e com que nalidade? A vazão limite de produção depende das características do reservatório e é definida a fim de evitar a produção de areia e a formação de cones de água e gás.
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Capítulo 1. Elevação natural
7) Com base no gráco a seguir, responda as perguntas propostas: 280,0
CPD , Pe=221,7bara ) a r a b ( o ç o p o d o d n u f o n o ã s s e r P
270,0
CPD , Pe=231,5bara CPD , Pe=241,3bara
260,0
CPR
250,0 240,0 230,0 220,0 210,0 200,0
190,0 0
250
500
750
1000
1250
1500
Vazão de líquido (sm3 /d)
a) Qual a vazão de surgência para cada curva de pressão disponível? Pe=221,7 bara -> Qsurgência =400 m3/d Pe=231,5 bara -> Qsurgência = 600 m3/d Pe= 241,3 bara -> Qsurgência = 730 m3/d
35
b) Devido ao baixo grau de compactação dos grãos da matriz da formação, o engenheiro de reservatório deniu a vazão limite de produção dada por 500 m3 /d para evitar a produção de areia. O poço poderá produzir essa vazão? Se positivo, explique como. Leve em consideração a pressão estática de 241,3 bara para sua análise. Sim, porque a pressão disponível (CPD) é superior a pressão requerida (CPR) para a vazão de 500 m3/d. O poço poderá produzir por meio do fechamento da válvula de superfície que dissipará parte da energia do poço. c) Como o projeto de injeção de água atrasou, a pressão estática do reservatório começou a ser depletada. O que devemos fazer para manter a produção de 500 m3 /d, se a pressão estática estiver em torno de 221,7 bara. Como a pressão disponível é inferior à pressão requerida para a vazão de 500 m3/d, o fluido produzido não tem energia suficiente para chegar até a superfície. Para produzir a vazão de 500m3/d é necessário utilizar um método de elevação artificial para complementar essa energia.
RESERVADO
RESERVADO
2 o l u t í p a C Gas-Lift
Contínuo
Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Conceituar Gas-Lift Contínuo; • Correlacionar curvas típicas usadas para analisar o comportamento do sistema com suas respectivas denições; • Calcular o ponto econômico de otimização das operações com Gas-Lift Contínuo.
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Alta Competência
38
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
2. Gas-Lift Contínuo
A
elevação natural dos hidrocarbonetos em poços é um fenômeno que resulta do uso da própria energia do reservatório para trazer os uidos da zona produtora até a superfície. Sob determinadas circunstâncias, porém, a energia (pressão) disponível não é suciente para manter os poços com altos valores de produção. Nessas situações, a elevação articial surge como um método para adicionar energia ao uido, complementando a energia do reservatório. O Gas-Lift Contínuo é um método de elevação de petróleo largamente usado. É empregado não só em poços sem condições de surgência, mas também naqueles nos quais se pretende aumentar a produção de óleo. Consiste basicamente na injeção contínua de gás num determinado ponto da coluna, reduzindo a densidade média dos uidos produzidos. Isso provoca uma diminuição no gradiente de pressão ao longo da tubulação e, conseqüentemente, menor pressão requerida no fundo do poço. O resultado é um aumento da vazão de produção. Embora existam variações, o esquema básico de um poço equipado para produzir por Gas-Lift Contínuo é mostrado na ilustração a seguir. Vaso separador
Recuperação do gás
Líquido + Gás Líquido
Cabeça do poço
Gás Estação de compressores Controle de injeção de gás
Válvulas de gas-lift
Coluna de produção
Esquema básico para produção de Gas-Lift Contínuo
RESERVADO
39
Alta Competência
Ao longo da coluna de produção estão distribuídos alguns mandris de gas-lift contendo, cada um, uma válvula de gas-lift . O gás é normalmente injetado através do espaço anular revestimento-coluna de produção (setas escuras) e penetra na coluna por meio das válvulas especialmente desenhadas para essa nalidade.
2.1. Princípios e metodologia Os princípios e limitações do método de elevação articial por GasLift Contínuo podem ser compreendidos com o auxílio de alguns grácos de perl de pressão. O gráco a seguir apresenta uma conjugação de dois tipos diferentes de grácos representados como I e II: gas-lift
40
Psep
Cabeça do poço Pwh Válvula de gas-lift
I
L Pwf
Pe
Pressão
q Vazão de líquido
II
IPR
Gráco de perl de pressão num poço produzindo por GLC
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
Onde: Pe = pressão estática; Pwf = pressão de fundo em uxo; Pwh = pressão de cabeça; IPR = pressão disponível do reservatório; Psep = pressão de separador; q = vazão. O gráco I, na parte superior, indica o gradiente de pressão entre o fundo do poço e a planta de processo. O gráco II, na porção inferior da ilustração, representa um gráco de vazão de líquido contra pressão de fundo que mostra a pressão disponível do reservatório - IPR. A justaposição dos grácos com variáveis diferentes tem por objetivo auxiliar a compreensão da relação entre perl de pressão, pressão de fundo em uxo e vazão de líquido. No perl de pressão pode-se ler o valor de pressão em cada ponto da coluna de produção ou de linha. Assim, por exemplo, tem-se que, do fundo do poço até a superfície, a pressão se reduz de Pwf (pressão de fundo em uxo) até Pwh (pressão de cabeça); entre a cabeça do poço e a planta de processo varia de Pwh (pressão de cabeça) até Psep (pressão de separador). Observam-se diferentes inclinações da curva do perl de pressão, isto é, diferentes gradientes em diferentes pontos do sistema. Dessa forma, podemos ter um gradiente alto (linha tracejada) entre o fundo do poço e a válvula de gas-lift e entre a válvula e a cabeça do poço um gradiente mais baixo (linha cheia). Esta diferença no gradiente de pressão constitui a base de funcionamento desse método.
RESERVADO
41
Alta Competência
O gráco de IPR ( Inflow Performance Relationship) corresponde a uma curva de desempenho do reservatório e mostra a relação entre a pressão de fundo (Pwf) e a vazão de líquido produzida (q). O gás injetado pelo espaço anular entra na coluna de produção através da válvula de gas-lift . Neste ponto de injeção o gradiente de pressão na coluna sofre uma mudança abrupta (no cruzamento entre a curva cheia e a tracejada). Na coluna acima deste ponto, o gradiente de pressão torna-se menor (linha cheia) porque o gás é injetado e ao se misturar com os uidos do poço, reduz a densidade média desses uidos. Ou seja, torna a mistura de uidos “mais leve” (menos densa). Abaixo do ponto de injeção, contudo, o gradiente de pressão é maior devido a existência de uma quantidade proporcionalmente maior de líquido (curva tracejada).
42
Ao invés de se utilizar o perl de pressão, conforme mostra o gráco, pode-se visualizar o efeito do gas-lift através de um sistema, como mostra o gráco a seguir. Pressão TPR sem gas-lift Pe
∆p
TPR com gas-lift
IPR ql
Vazão de líquido
Gráco de curvas de pressão requerida e disponível no fundo do poço
Onde: Pe = pressão estática de reservatório; IPR = pressão disponível de reservatório; TPR = pressão requerida pela coluna;
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
∆
p = diferença de pressão entre a IPR e a TPR surgente;
ql = vazão de líquido. Nesta ilustração temos duas curvas de pressão requerida no fundo do poço (TPR): a primeira com gas-lift e a outra sem. É assinalada também a curva de pressão disponível do reservatório (IPR). A interseção entre as curvas TPR e IPR indica o ponto de operação do sistema. A TPR com gas-lift está abaixo da curva sem gas-lift , ou seja, a pressão de fundo em uxo (Pwf) do primeiro caso é menor que a do segundo. Vê-se que para o poço em questão não há solução de equilíbrio entre o poço reservatório na condição sem gas-lift , isto é, não há interseção entre a IPR e a TPR. Resumindo, o poço não é surgente. Contudo, com injeção de gás, obtém-se uma solução, ou seja, um ponto de operação do poço. Resumidamente, o efeito do gas-lift pode ser compreendido pela interpretação dos dois tipos de grácos: Perfil de pressão - redução do gradiente de pressão acima do ponto de injeção num poço produzindo por Gas-Lift Contínuo, promovendo uma redução de pressão ao longo de toda a coluna; •
Curvas de sistema - redução da pressão de fundo requerida, que pode ser percebida pela alteração no comportamento da curva TPR no gráco de CPD e CPR. •
Há duas variáveis com grande impacto sobre o perl de pressão:
RESERVADO
43
Alta Competência
1º) A primeira delas é a profundidade de injeção de gás, cujo efeito pode ser observado no gráco a seguir. Nele são apresentados três pers de pressão, sendo um deles surgente (cinza) e os outros dois (linhas dupla e tracejada) com injeção de gás em diferentes profundidades. Pwh
Pressão
e d a d i d n u f o r P
Válvulas
Pressão Pe
Q1
44
Q2 Q3 o ã z a V
IPR
Efeito da profundidade de injeção sobre a vazão
Onde: Pwh = pressão da cabeça do poço; Pe = pressão estática de reservatório; IPR = pressão disponível de reservatório; Q1, Q2, Q3 = valores de vazão de líquido. IMPORTANTE!
De modo geral, quanto maior a profundidade de injeção, menor é a pressão de fundo em uxo; portanto, maior é a vazão de líquidos produzida.
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
A primeira situação de poço surgente, ilustrada por Q 1, é a que resulta na maior pressão de fundo em uxo e, conseqüentemente, na menor vazão de líquido produzido. Na linha dupla Q2, o gás é injetado aproximadamente no meio da coluna, o que promove redução do gradiente acima deste ponto e da pressão de fundo. O resultado disso é uma vazão de líquido maior. Finalmente, a linha tracejada Q 3 compreende a injeção do gás mais próximo ao fundo do poço, levando ao maior valor de vazão de líquido. 2º) A segunda variável com grande impacto sobre o desempenho do poço é a vazão de gás injetado. Por razões práticas, é freqüente o uso do parâmetro razão gás-líquido de injeção (RGLI), denido pela equação abaixo, em substituição à vazão de gás injetado. Entretanto, ambos os parâmetros - RGLI e vazão de gás (Q gi) - indicam a quantidade ou proporção de gás que está sendo utilizado na elevação articial. RGLI =
Qgi QL
=
Vazão de gás injetado Vazão de líquido (óleo e água)
O gráco a seguir apresenta três situações sobrepostas, todas com injeção no mesmo ponto da coluna, sendo a primeira (Q 1) com o poço surgente (RGLI = 0) e as demais (Q2 e Q3) com vazões de gás progressivamente maiores. Embora a profundidade de injeção seja xa, a RGLI determina vazões diferentes e, como regra geral, valores maiores de RGLI implicam em maiores vazões de líquido.
RESERVADO
45
Alta Competência
Pwh
Pressão
e d a d i d n u f o r P
RGLI1 RGLI2 > 0
RGLI3 > RGLI2 Válvula
Pressão
Pe Q1 Q2 Q3 o ã z a V
IPR
Gráco de efeito da RGLI sobre a vazão
46
Onde: RGLI = razão gás-líquido de injeção; Pwh = pressão de cabeça; IPR = pressão disponível do reservatório; Pe = pressão estática de reservatório; Q1, Q2, Q3 = valores de vazão de líquido. A seguir, um exemplo de perl de pressão para diferentes vazões de injeção.
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
0 Pressão de separação
200 ) m ( e d a d i d n u f o r P
400
Qgi m3 /d surgente
600
50 mil 100 mil
800
200 mil
1000 L
300 mil
Válvula de gas-lift
1200 1400 1600 0
20
40
60
Pressão (kgf/cm2)
80
100 Pressão de fundo em fluxo
Gráco de efeito da vazão de gás injetado sobre o perl de pressão
O aumento da vazão de injeção ocasiona a redução da pressão de uxo e conseqüentemente o aumento da vazão. Porém, o incremento da vazão de injeção não gera uma redução proporcional da pressão de fundo ou aumento proporcional da vazão. Ocorre, entretanto, que a injeção de gás em demasia introduz no escoamento multifásico, tanto na coluna de produção quanto na linha e riser , um adicional de perda de carga por fricção. O gas-lift aumenta a velocidade do escoamento acima do ponto de injeção, o que implica em aumento do gradiente de pressão por fricção. Estabelece-se, assim, uma contraposição entre dois efeitos: • Por um lado, o gás tende a reduzir a densidade do uido e, portanto, o gradiente gravitacional; • Por outro, faz aumentar o gradiente por fricção. Esse fato, a rigor, aumenta também o gradiente por aceleração, mas este é usualmente de pouca importância. Isso impõe um limite claro à eciência do método, como ilustram os próximos grácos.
RESERVADO
47
Alta Competência
Os grácos “Efeito da vazão de gás injetado (Qgi) sobre o perl de pressão” e “Efeito da RGLI sobre a curva de pressão requerida obtidos de um poço real”, demonstram que valores excessivamente altos de vazão de gás injetado podem ser prejudiciais. Mais do que isso, valores de RGLI (razão gás-liquido de injeção) ou de Qgi (vazão de gás de injeção) aceitáveis para uma determinada vazão de produção do poço podem não ser para outras vazões. Deve-se observar a grande diferença entre uma curva de pressão de fundo requerida elaborada com RGLI constante ou com Qgi constante. Para o gráco a seguir, assume-se que a quantidade de gás injetado é variável e proporcional à vazão de líquido do poço. Assim, quanto mais alta a vazão de líquido, maior a vazão de gás injetado.
48
) 2 m c / f g k ( o x u l f m e o d n u f e d o ã s s e r P
260 240 220 RGLI
200
surgente
180
150 m3 / m3 300 m3 / m3
160
500 m3 / m3 700 m3 / m3
140 120 100 0
200
400
600
800
1000
Vazão de líquido (m /dia) 3
Gráco de efeito da RGLI sobre a curva de pressão requerida
Para o gráco posterior, a vazão de gás é independente da vazão. Assim, para vazões de líquido muito baixas, a RGLI é muito maior que para altas vazões de líquido. Estes dois tipos de curvas são, simplesmente, duas formas diferentes de se analisar o mesmo fenômeno.
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
) 260 2 m c / f 240 g k ( 220 o x u 200 l f m e 180 o d 160 n u f e 140 d o 120 ã s s e r 100 P
Qgi m3 /d Surgente
50 mil 100 mil 200 mil 300 mil
0
200
400
600
800
1000
Vazão de líquido (m3 /d)
Gráco de efeito da Qgi m3 /d sobre a curva de pressão requerida
Assim, a RGLI ideal para um poço, isto é, aquela que conduz à maior vazão, depende de diversos parâmetros, como por exemplo a vazão de líquidos produzida, a profundidade de injeção do gás, o comprimento da linha etc.
2.2. Desempenho do método de elevação por Gas-Lift Contínuo Uma forma concisa e clara de demonstrar o efeito da RGLI ou da vazão de gás injetado é analisar a curva de desempenho do gaslift . Essa curva é elaborada considerando o equilíbrio entre poço e reservatório. Esses pontos de equilíbrio são aqueles em que a curva de IPR intercepta as curvas de TPR. A curva de IPR é única e independente do gas-lift . A TPR, porém, é fortemente afetada pelo gás injetado para elevação. Assim, sobrepondo a IPR às diversas curvas de TPR (uma para cada vazão de gás) temos diferentes pontos de equilíbrio, como mostra o gráco a seguir. Apesar da vazão de equilíbrio geralmente aumentar com o aumento da RGLI, podemos identicar que existirá um ponto ideal de produção máxima. A partir deste nível, ocorre uma diminuição da vazão. Isto pode ser melhor compreendido através da análise da curva de desempenho do gas-lift , como mostra o gráco do ”efeito da Qgi sobre a curva de pressão requerida”. Esta curva resume o que se pode esperar do poço utilizando-se o gas-lift como método de elevação articial.
RESERVADO
49
Alta Competência
) 2 260 m c / f 240 g k ( 220 o x u l f 200 m e180 o d160 n u f e140 d o120 ã s s e r 100 P
RGLI surgente
150 m3 /m3 300
m3 /m3
500 m3 /m3 700 m3 /m3
IPR
0
200
400
600
800
1000
Vazão de líquido (m3 /d)
Sobreposição de IPR e TPRs para diferentes valores de RGLI
50
A partir do cruzamento da curva de IPR com as curvas de TPR para diversas vazões de injeção é possível gerar a curva de desempenho que descreve o comportamento da vazão de líquido produzida em função da vazão de gás injetado, como gráco a seguir.
) d / 3 m ( o d i z u d o r p o d i u q í l e d o ã z a V
800 700 600 500 400 300 200 100 0
0
100
200
300
400
500
Vazão de gás injetado (milm3 /d)
Curva de desempenho do poço
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
A curva de desempenho é válida apenas para um determinado poço em questão e para uma dada profundidade de injeção, ou seja, se por qualquer razão o gás passar a ser injetado por outra válvula, a curva representada no gráco acima não se aplica mais. Da mesma forma, com o passar dos meses, ocorre uma mudança da IPR, causada pela depleção do reservatório ou alteração do BSW ou BSW da formação (teor de água e sedimentos contidos no petróleo), o que provoca alteração das curvas de TPR e, conseqüentemente, também da curva de desempenho.
2.3. Otimização de Gas-Lift Contínuo O termo otimização de gas-lift , extensivamente empregado na indústria, refere-se à elaboração da curva de desempenho e à escolha do ponto de operação. Essas tarefas são conduzidas pelas equipes de operação e de elevação articial. Baseiam-se em algumas relações econômicas, cujo desenvolvimento será demonstrado a seguir: 550 Tangente econômica
500
) d / 3 m ( s 450 o d i u q í l e d 400 o ã z a V
O E B
QL
A
350
QGI
300 0
50
100
150
200
250
300
350
Vazão de Gás Injetado (1000 m 3 /d)
Onde: O = ponto de máxima vazão; E = ponto econômico; ∆
QL = variação da vazão de líquidos;
∆
Qgi = variação da vazão de gás injetado. RESERVADO
51
Alta Competência
•
Princípio da otimização econômica do gas-lift
Se o poço operar com gas-lift no ponto O, estará trabalhando no seu ponto de máxima vazão de líquidos. Admitindo-se não haver limitação da disponibilidade de gás para o gas-lift , este seria o ponto ideal de operação. Convém ressaltar, mesmo sendo óbvio, que operar aquém do ponto O pode ser razoável, se houver qualquer limitação que obrigue a isso. Porém, operar além do ponto O é inadmissível, porque além de se consumir mais capacidade de compressor para comprimir um volume maior de gás, o resultado seria uma menor vazão de produção de líquidos.
52
O componente econômico é o que determina o ponto ideal de operação. Considere que o poço representado no gráco de “curva de desempenho do poço” esteja operando no ponto A e que se deseje aumentar sua produção de líquidos até se atingir o ponto B. Em outros termos, deseja-se obter um aumento ∆QL na vazão de líquidos à custa de um aumento de ∆Qgi na vazão de gás injetado. A decisão de se passar do ponto A para o ponto B, a despeito de signicar um aumento na produção de líquidos, só deve ser tomada se houver ganho econômico, isto é, se a receita adicional proveniente do incremento na produção de óleo for maior ou igual, aos custos extras decorrentes do aumento da vazão de gás injetado. Assim, matematicamente, tem-se:
Onde: fO = fração de óleo produzida no total de líquidos fO =
1 – BSW 100
;
RO = receita decorrente da produção de óleo; CG = custo de fornecimento da vazão de gás para o gas-lift. Rearranjando esta inequação, tem-se:
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
Dessa forma, o processo de aumento da produção de óleo do poço a partir do incremento da vazão de gás deve ser feito de tal forma que esta inequação seja respeitada, ou seja, é viável desde que haja economicidade. Assim, se o aumento da vazão de óleo for grande ou o seu valor de mercado for alto, então possivelmente o incremento de vazão de gás será compensado pelo aumento da receita de óleo. Isto poderá ser repetido até que esta inequação torne-se uma equação, ou seja, até que um incremento da receita de óleo tornese equivalente ao dispêndio promovido pela vazão de gás. A partir desse ponto o processo será anti-econômico. O ponto onde se verica a igualdade é chamado de ponto econômico, assinalado como ponto E do gráco de “curva de desempenho do poço”, uma vez que ele traduz a melhor relação entre a produção de óleo e gás injetado do ponto de vista econômico. A cada ponto de curva Q L x Qgi pode-se traçar uma reta tangente. A tangente trigonométrica desta reta corresponde exatamente à relação ∆QL / ∆Qgi. A reta tangente que passa pelo ponto econômico, denominada tangente econômica, está assinalada no gráco “princípio da otimização econômica do gas-lift ”. Numa consideração gráca nota-se que a tangente econômica é aquela de menor inclinação possível, que ainda possui caráter de economicidade, já que acima do ponto E a inequação mostrada anteriormente não é respeitada. Em outros termos, para se conseguir produção de óleo maior do que a correspondente ao ponto E devese operar o gas-lift numa condição não econômica onde, por certo, o custo com a compressão do gás a ser injetado será maior do que a receita adicional advinda do ganho de óleo.
RESERVADO
53
Alta Competência
A conclusão mais importante dessa avaliação é o fato de que a operação com gas-lift , no ponto de máxima vazão de líquidos (ponto O), ou em qualquer outro ponto entre E e O, só é admissível em casos muito particulares, onde o custo da compressão de gás adicional tende a ser muito baixo. Há diversos procedimentos e algoritmos aceitos para proceder a otimização de um poço. Porém, todos implementam variações do seguinte método: a) Obter a curva de QL x Qgi do poço. Pode ser obtida com auxílio de simuladores numéricos ou diretamente a partir de testes de produção. b) Obter o valor do custo de compressão de gás, bem como a receita adquirida na produção de óleo.
54 c) Calcular a relação:
d) A partir de um ponto qualquer no trecho crescente da curva Q L x Qgi, vericar a possibilidade de se proceder a um incremento na vazão de gás respeitando a inequação:
e) Repetir o passo d até o atendimento da condição de igualdade. Nesta situação, estará denido o ponto econômico de operação recomendado para o gas-lift do poço.
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
2.4. Exercícios 1) Conceitue o método gas-lift de elevação de petróleo. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________
2) Marque V (verdadeiro) e F (falso) em relação ao método de bombeamento articial por Gas-Lift Contínuo. ( ) O Gas-Lift Contínuo é um método de elevação de petróleo largamente usado. ( ) É empregado apenas em poços sem condições de surgência. ( ) Consiste, basicamente, na injeção contínua de gás num determinado ponto da coluna, reduzindo a densidade média dos uidos produzidos. ( ) A injeção contínua de gás provoca um aumento no gradiente de pressão ao longo da tubulação e, conseqüentemente, maior pressão requerida no fundo do poço. ( ) Ao longo da coluna de produção estão distribuídos alguns mandris de gas-lift contendo, cada um, uma válvula de gas-lift . 3) Associe a simbologia com suas respectivas denições: ( a ) TPR
(
) Pressão de separador
( b ) Pwf
(
) Pressão de cabeça
( c ) Pwh
(
) Pressão disponível do reservatório
( d ) IPR
(
) Pressão de fundo em uxo
( e ) Psep (
) Pressão requerida pela coluna
RESERVADO
55
Alta Competência
4) Correlacione as curvas típicas usadas para analisar o comportamento do GLC com suas respectivas variáveis. a) Perl de pressão
( ) Vazão de líquido versus vazão de gás injetado. ( ) Pressão versus profundidade.
b) Curvas de sistema
c) Curva de desempenho ( ) Pressão de fundo de poço versus vazão de líquido. 5) A partir do gráco abaixo, responda: ) d / 3
56
800 700
m ( o 600 d i z u d 500 o r p 400 o d i u 300 q í l e 200 d o ã 100 z a V 0
A B C
0
100
200
300
400
500
Vazão de gás injetado (milm3 /d)
Gráco de curvas de desempenho dos poços A, B e C
a) Qual (ou quais) dos poços pode ser considerado(s) surgente(s)? ( ) Apenas o poço A ( ) Apenas o poço B ( ) Apenas o poço C ( ) Os poços A e B ( ) Todos os poços
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
b) O que você recomendaria para o poço B? ( ) Fazer gas-lift com a mesma vazão de gás dos poços A e C ( ) Não fazer gas-lift , em razão de ser a curva de desempenho declinante. ( ) Fazer gas-lift com uma vazão de gás de 400 mil m3 /d ( ) Fazer gas-lift com uma vazão de 50 mil m 3 /d, porque este é o ponto de interseção entre as curvas do poço A e B. ( ) Fazer gas-lift com vazão de gás menor que a do poço A e maior que a do poço C. c) Em qual (ou quais) poços você injetaria se você dispusesse apenas de 50 mil m3 /d para gas-lift ? ( ) Injetaria 25 mil m3 /d no poço A e 25 mil m3 /d no poço B ( ) Injetaria 50 mil m3 /d no poço A
57
( ) Injetaria 50 mil m3 /d no poço B ( ) Injetaria 50 mil m3 /d no poço C ( ) Distribuiria a vazão igualmente entre os três poços.
RESERVADO
Alta Competência
6) Um poço elevado através do método Gas-Lift Contínuo tem um comportamento traduzido segundo a curva apresentada a seguir: ) d /
700
m ( o d i z u d o r p o d i u q í l e d o ã z a V
600
3
500
400
300 200
100 0
50
0
100
200
150
250
Vazão de gás injetado (milm3 /d)
Considere os seguintes valores econômicos: CG = 109 US$/1000 m 3
58
RO = 100 US$/m3 Encontre o ponto econômico de operação do gas-lift , para as situações em que: a) BSW = 0% b) BSW = 50% OBS: Para auxiliar nos cálculos, na tabela a seguir são apresentados valores de vazão de gás injetado (em mil m 3 /d) e de líquido produzido (em m3 /d), mostrados no gráco anterior. Algumas colunas úteis para os cálculos foram também acrescentadas para facilitar a resolução. QGi (mil m3/d)
QL (m3/d)
0
0
45
393
50
422
55
444
60
463
65
477
70
491
QGi
∆
QL
∆
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
QGi (mil m3/d)
QL (m3/d)
75
503
80
513
85
521
90
529
95
536
100
541
105
546
110
551
115
555
120
558
125
561
130
564
135
566
140
568
145
570
150
571
155
572
160
573
165
574
170
575
175
575
180
575
185
574
190
574
195
574
200
573
205
572
210
571
215
569
QGi
∆
QL
∆
59
RESERVADO
Alta Competência
2.5. Glossário BSW - (Basic Sediments Water ) - teor de água e sedimentos contidos no petróleo, expresso em porcentagem volume por volume (%v/v). CPD - Curva de Pressão Disponível. EE - sigla para Elevação e Escoamento. Escoamento multifásico - escoamento de uido em duas ou mais fases, tais como gás + óleo + água. Depleção - redução de qualquer matéria armazenada no corpo. É quando se retira uido do reservatório e não se injeta uido suciente para manter a pressão original do reservatório. IPR - (Inflow Performance Relationship) - curva de desempenho do reservatório ou curva de pressão disponível do reservatório.
60
Mandril - dispositivo ou acessório instalado na coluna de produção para posicionamento de equipamentos. Pe - pressão estática. Psep - pressão de separador. Pwf - pressão de fundo em uxo. Pwh - pressão da cabeça do poço. Qgi - vazão de gás injetado. QL - vazão de líquidos. RGLI - razão gás-líquido de injeção. RGO - Razão Gás-Óleo. Relação entre a vazão de gás e a vazão de óleo. Riser - porção vertical de uma linha de escoamento para transporte do óleo/gás
natural do poço até a plataforma. Dutos exíveis que ligam as linhas submarinas à plataforma de produção. Surgência - propriedade atribuída aos poços cujos uidos produzidos têm potencial para alcançar a superfície sem a necessidade de auxílio por elevação articial. TPR - (Tubing Performance Relationship) - curva de pressão requerida no fundo do poço.
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
2.6. Bibliografia BRILL, J.P. & MUKHERJEE H. Multiphase Flow In Wells. Richardson, Texas, Society of Petroleum Engineers Inc., 1999. 156p. BROWN, K.E. The Technology of Artificial Lift Methods. V.2a. Tulsa, OK, The Petroleum Publishing Co., 1980. 720p. OLIVEIRA, G.P.H.A. Elevação Articial por Gas-Lift Contínuo. PETROBRAS. Apostila, Macaé, 2002.
61
RESERVADO
Alta Competência
2.7. Gabarito 1) Conceitue o método gas-lift de elevação de petróleo. Método de elevação artificial que consiste basicamente na injeção contínua de gás num determinado ponto da coluna, reduzindo a densidade média dos fluidos produzidos. 2) Marque V (verdadeiro) e F (falso) em relação ao método de bombeamento articial por Gas-Lift Contínuo. ( V ) O Gas-Lift Contínuo é um método de elevação de petróleo largamente usado. ( F ) É empregado apenas em poços sem condições de surgência. Justificativa: é empregado não só em poços sem condições de surgência, mas também naqueles nos quais se pretende aumentar a produção de óleo. ( V ) Consiste, basicamente, na injeção contínua de gás num determinado ponto da coluna, reduzindo a densidade média dos uidos produzidos.
62
( F ) A injeção contínua de gás provoca um um aumento no gradiente de pressão ao longo da tubulação e, conseqüentemente, maior pressão requerida no fundo do poço. Justificativa: a injeção contínua de gás provoca uma diminuição no gradiente de pressão ao longo da tubulação e, conseqüentemente, menor pressão requerida no fundo do poço. ( V ) Ao longo da coluna de produção estão distribuídos alguns mandris de gaslift contendo, cada um, uma válvula de gas-lift . 3) Associe a simbologia com suas respectivas denições: ( a ) TPR
( e ) Pressão de separador
( b ) Pwf
( c ) Pressão de cabeça
( c ) Pwh ( d ) Pressão disponível do reservatório ( d ) IPR
( b ) Pressão de fundo em uxo
( e ) Psep ( a ) Pressão requerida pela coluna 4) Correlacione as curvas típicas (que indicam variáveis) usadas para analisar o comportamento do GLC com suas respectivas variáveis. a) Perl de pressão
(c)
Vazão de líquido versus vazão de gás injetado. Pressão versus profundidade.
b) Curvas de sistema
(a)
c) Curva de desempenho
( b ) Pressão de fundo de poço versus vazão de líquido.
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
5) A partir do gráco abaixo, responda: 800
) d / 3 700 m ( o d 600 i z u d 500 o r p 400 o d i u 300 q í l e 200 d o ã 100 z a V 0
A B C
0
100
200
300
400
500
Vazão de gás injetado (milm3 /d)
Gráco de curvas de desempenho dos poços A, B e C
a) Qual (ou quais) dos poços podem ser considerado(s) surgente(s)? (
) Apenas o poço A
( X ) Apenas o poço B (
) Apenas o poço C
(
) Os poços A e B
(
) Todos os poços
63
b) O que você recomendaria para o poço B? ( )Fazer gas-lift com a mesma vazão de gás dos poços A e C ( X ) Não fazer gas-lift, em razão de ser a curva de desempenho declinante. (
) Fazer gas-lift com uma vazão de gás de 400 mil m3 /d
( ) Fazer gas-lift com uma vazão de 50 mil m3 /d, porque este é o ponto de interseção entre as curvas do poço A e B. ( ) Fazer gas-lift com vazão de gás menor que a do poço A e maior que a do poço C. c) Em qual (ou quais) poços você injetaria se você dispusesse apenas de 50 mil m3 /d para gas-lift ? (
) Injetaria 25 mil m3 /d no poço A e 25 mil m3 /d no poço B
( X ) Injetaria 50 mil m3/d no poço A (
) Injetaria 50 mil m3 /d no poço B
(
) Injetaria 50 mil m3 /d no poço C
(
) Distribuiria a vazão igualmente entre os três poços.
RESERVADO
Alta Competência
6) Um poço elevado através do método Gas-Lift Contínuo tem um comportamento traduzido segundo a curva apresentada a seguir: ) d / 3 m ( o d i z u d o r p o d i u q í l e d o ã z a V
700 600 500
400 300 200
100 0
50
0
100
200
150
250
Vazão de gás injetado (milm3 /d)
Considere os seguintes valores econômicos: CG = 109 US$/1000 m3 RO = 100 US$/m3
64
Encontre o ponto econômico de operação do gas-lift , para as situações em que: a) BSW = 0% b) BSW = 50% a) QGi = 95 mil m3/d e QL = 536 m3/d b) QGi = 75 mil m 3/d e QL = 503 m3/d OBS: Para auxiliar nos cálculos, na tabela a seguir são apresentados valores de vazão de gás injetado (em mil m3 /d) e de líquido produzido (em m3 /d), mostrados no gráco anterior. Algumas colunas úteis para os cálculos foram também acrescentadas para facilitar a resolução.
QGi (mil m3/d)
QL (m3/d)
0
0
45
393
50
422
55
444
60
463
65
477
70
491
75
503
80
513
QGi
∆
QL
∆
RESERVADO
Capítulo 2. Gas-Lift Contínuo
QGi (mil m3/d)
QL (m3/d)
85
521
90
529
95
536
100
541
105
546
110
551
115
555
120
558
125
561
130
564
135
566
140
568
145
570
150
571
155
572
160
573
165
574
170
575
175
575
180
575
185
574
190
574
195
574
200
573
205
572
210
571
215
569
QGi
∆
QL
∆
65
RESERVADO
RESERVADO
3 o l u t í p a C
Equipamentos utilizados pelo Gas-Lift Contínuo
Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Identicar os equipamentos de superfície e subsuperfície e de suas respectivas funções; • Conceituar mandril e válvula de gas-lift ; • Identicar os elementos de uma válvula de gas-lift ; • Explicar os procedimentos envolvidos na descarga de um poço de Gas-Lift Contínuo; • Associar equipamentos com situações envolvidas na operação com o método de bombeamento articial por Gas-Lift Contínuo.
RESERVADO
Alta Competência
68
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
3. Equipamentos utilizados pelo Gas-Lift Contínuo
O
uso de equipamentos especícos permite a redução da pressão de uxo no fundo do poço, gerando um conseqüente aumento do diferencial de pressão que resulta em um aumento da vazão. Os equipamentos utilizados no método de elevação por gas-lift podem ser divididos em dois grupos diferenciados: a) Equipamentos de superfície; b) Equipamentos de subsuperfície.
69 A seguir, detalharemos os dois grupos diferentes de equipamentos.
3.1. Equipamentos de superfície São os equipamentos que tem a responsabilidade de ancorar a coluna de produção, fazer a vedação entre a coluna e o revestimento de produção, controlando uxo de uidos à superfície. Existe uma série de equipamentos padronizados que constituem os diversos sistemas de cabeça do poço para a completação de poços terrestres e poços submarinos. Os principais equipamentos de cabeça de poço são: •
Árvore de natal - controla e direciona o uxo.
Controlador Lógico Programável (CLP) - dispositivo eletrônico que controla a duração da injeção de gás pelo anular dos poços. O CLP envia um sinal elétrico para uma válvula solenóide, que converte este sinal em pneumático para abrir ou fechar uma motor-valve. •
RESERVADO
Alta Competência
Válvula solenóide - válvula que converte o sinal fornecido pelo CLP de elétrico para pneumático, fornecendo ou interrompendo o suprimento de gás para a motor-valve. •
Motor-valve - válvula de controle instalada na linha de gas-lift de cada poço, que abre e fecha a intervalos regulares, de acordo com o comando do CLP, para injetar ou suspender a injeção de gás no poço. •
3.2. Equipamentos de subsuperfície Os principais equipamentos de subsuperfície estão descritos abaixo: Coluna de produção ( tubing) - conduz os uidos à superfície e impede o vazamento das pressões; •
70
Obturador ( packer ) - ancora a coluna ao revestimento e impede a comunicação de pressões; •
Válvula de pé ( standing valve ) - impede o retorno de uidos para a formação; •
•
Mandris - assentam as válvulas de gas-lift ;
Válvulas de gas-lift - regulam a injeção de gás na coluna de produção e impedem o retorno de uido para o revestimento. •
Óleo + gás
Gás Poço GLI
2
3 4
1
1. Coluna de produção (tubing) 2. Mandris com as válvulas de gas-lift 3. Obturador ( packer ) 4. Válvula de pé ( standing valve)
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
3.2.1. Mandril de Gas-Lift O mandril de gas-lift é um componente da coluna de produção usado como alojamento de diversos tipos de válvulas (denominadas gas-lift ), que promoverão a comunicação entre anular e coluna. O mandril de gas-lift pode ser descrito como sendo um tubo com uma bolsa lateral, dentro da qual é assentada a válvula de gas-lift . Ele permite que não haja nenhuma redução de diâmetro interno para a passagem de ferramentas. Deve possuir o mesmo tipo de rosca dos tubos da coluna de produção, caso contrário será necessária a utilização de adaptadores de rosca. A substituição das válvulas é feita através de uma operação com arame por dentro da coluna de produção, sem a necessidade de intervenção com sonda.
71
Mandril
Latch
Engaxetamento
Pressão de anular
1
2
3
4
5
Retirada da válvula Retirada da válvula de gas-lift por operação de arame.
RESERVADO
Alta Competência
Os mandris de gas-lift (MGL) mais comumente utilizados são excêntricos, isto é, as bolsas de assentamento das válvulas são localizadas na lateral do mandril, só sendo acessíveis com a utilização de ferramentas especiais (desviadores). Assim, os mandris mantêm uma área de uxo igual ao dos tubos da coluna de produção. Guia do desativador
Conexão caixa 41,”2”EU 3 1/2” EU
Defletor Ressalto para travamento da válvula Área polida superior Orifício de comunicação anular x coluna
72
Área polida inferior
Conexão caixa 41,”2”EU 3 1/2” EU
I) Alguns MGL, em corte; II) Esquema do mandril de gas-lift com bolsa lateral; III) Desviador instalando uma VGL na bolsa do MGL.
3.2.2. Válvula de Gas-Lift A válvula de gas-lift é o equipamento por onde ocorre a injeção de gás na coluna. Ela permite a passagem de uidos no sentido anular/ coluna, mas não a passagem no sentido inverso. Eventualmente, pode ser instalada no mandril uma válvula cega, que não possibilita a circulação de uidos enquanto estiver assentada. Serve para reservar uma posição estratégica na coluna para uso futuro.
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
73
Válvulas de gas-lift de 1 ½“
Normalmente, nas Unidades de Negócio encontramos válvulas de gas-lift dos tipos orifício e de pressão. • Válvulas de “orifício” contêm internamente uma sede com um orifício circular. Normalmente são instaladas na profundidade limite de operação, ou seja, ocupam a posição no mandril mais profundo. Sua única função é oferecer resistência à passagem do gás do revestimento para a coluna de produção, permitindo assim certo nível de controle por parte do técnico de operação; • Válvulas de pressão, também denominadas válvulas calibradas ou de fole carregado, permitem um controle mais renado sobre a vazão de gás. A válvula calibrada (ilustração anterior), do tipo normalmente fechada, abre-se apenas com alta pressão no espaço anular. Em um fole no seu interior é injetado nitrogênio a alta pressão para forçar a haste contra a sede e, dessa forma, obstruir o orifício. Para baixa pressão de gás no anular a válvula permanece fechada; porém, em pressões mais altas, estabelece um equilíbrio entre o gás fora do fole e o nitrogênio dentro do fole, o que leva a haste a se afastar do orifício, permitindo a passagem de gás.
RESERVADO
Alta Competência
Existem duas funções básicas deste tipo de válvula no método Gas-Lift Contínuo: • A primeira - e principal - é permitir a retirada do uido de amortecimento do poço a partir da pressão de gás disponível na superfície - operação de partida ( kick-off ). • A segunda é utilizada como válvula operadora, controlando a vazão de gás a ser injetada na coluna de produção. Mais detalhadamente, esta válvula é mostrada na ilustração a seguir. Coluna de produção
74
Mandril de
gas-lift
Packer
Posicionamento de uma válvula de gas-lift no mandril
Seu princípio de funcionamento é relativamente simples e pode ser compreendido com auxílio da próxima ilustração.
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Domo Corpo Domo
Fole
Pbt
Gas-Lift Contínuo
Ab
Fole Anéis de vedação
Haste Porta
Haste Pressão de gás no anular
Ap
Pvo
Porta
Válvula de retenção Válvula de retenção Anéis de vedação Pressão da coluna de produção
PT
75
Esquema em detalhe de um corte de uma válvula de gas-lift
A pressão do nitrogênio (Pbt) no interior do domo atuando sobre a área da seção transversal do fole (Ab) gera uma força que tende a manter a válvula fechada. Já as pressões do gás no revestimento (Pvo) e do uido na coluna de produção (Pt), atuando na área do fole subtraída da área da sede (Ab - Ap) e na área da sede (Ap), respectivamente, geram forças que tendem a manter a válvula aberta. A posição da haste, que dene a condição de abertura ou fechamento da válvula, é função da resultante dessas forças. Por exercerem o controle da injeção de gás na coluna, esses equipamentos são muito importantes nas instalações convencionais do método, tornando-se necessário um bom conhecimento do seu desempenho dinâmico, ou seja, do comportamento quanto à passagem de gás em função das pressões de montante e jusante (revestimento e tubo respectivamente).
RESERVADO
Alta Competência
3.3. Descarga de um poço de Gas-Lift Contínuo Corresponde ao processo de retirada do uido de amortecimento que se encontra dentro do poço, utilizado na intervenção do poço com sonda de produção. Logo após a instalação dos equipamentos de subsuperfície no poço, o espaço anular e a coluna de produção encontram-se preenchidos com uido de amortecimento, que pode ser óleo morto ou água adensada com algum tipo de sal. Para que o poço comece a produzir, é necessário remover este líquido e substituílo por gás. Este procedimento é feito pelos operadores de produção e chama-se “dar a partida no poço” ou “dar o kick-off no poço”.
76
Dependendo da profundidade do poço, da pressão de injeção do gás, densidade do uido de amortecimento e pressão estática do reservatório, pode ser necessária a utilização de válvulas adicionais, além da operadora. Essas válvulas adicionais, espaçadas ao longo da coluna de produção quando de sua instalação, são denominadas de válvulas de descarga ou válvulas de kick-off . A descarga pode ser feita pelo processo contínuo ou intermitente. Outra maneira de fazer a descarga do poço é através de uma unidade de nitrogênio (N 2). Nesse caso, um exitubo é inserido pela coluna de produção e descido até uma dada profundidade denida pelo engenheiro de elevação. Depois de conrmada a posição do exitubo, o gás N 2 é injetado na coluna de produção emulando o comportamento de uma válvula de gas-lift . O exitubo vai descendo até a proximidade da válvula operadora. Com isso, o poço começa a produzir e a válvula operadora a injetar o gás na coluna de produção. Após a partida do poço, a unidade de nitrogênio é retirada do poço.
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
3.4. Operação do Gas-Lift Contínuo Após a partida, o gás é injetado na coluna de produção na altura da válvula operadora. Os uidos produzidos pelo reservatório recebem uma corrente de gás na altura da válvula operadora. A alta velocidade do gás proveniente da válvula de gas-lift propicia uma mistura homogênea dos uidos. Como a densidade do gás é baixa, a densidade da mistura resultante (gás + uido do reservatório), possui uma densidade menor, se comparada à densidade do uido produzido, ocasionando uma redução do gradiente de pressão ao longo da coluna de produção após a válvula de gas-lift . Isso acarreta uma diminuição da pressão de fundo na frente dos canhoneados, aumentando a vazão produzida. A operação de um poço de gas-lift é feita por meio do controle da vazão de gás injetado e da supervisão das variáveis medidas do poço, como por exemplo as pressões de fundo e da árvore de natal. Dependendo do tipo de completação (molhada ou seca) e do arranjo submarino, o controle da vazão de gás injetado pode ser feito por uma válvula (choke) de superfície ou submarina. A cada novo teste de produção, o poço é alinhado ao separador de teste e as vazões produzidas e injetadas são medidas, assim como as variáveis de controle, tais como: • Pressão de fundo; • Pressão do separador de teste; • Pressão na árvore de natal molhada; • Pressão a montante do choke; • Pressão a jusante do choke; • BSW; • RGO.
RESERVADO
77
Alta Competência
Através de aumento / redução de vazão do gás injetado, verica-se se o poço se encontra no ponto ótimo de operação. Se necessário, a vazão é aumentada ou diminuída, alterando a abertura do choke de injeção de gás. Quando o poço estiver no ponto ótimo, é alinhado ao separador de produção. Além da supervisão das variáveis medidas, é possível acompanhar os poços com gas-lift contínuo por meio de medidores virtuais que geram estimativas das vazões dos poços com base nas pressões medidas e na medição do gás injetado. Alguns medidores utilizam a pressão de fundo, quando disponível, e outros, a variação de pressão no choke de injeção. Isso permite detectar alterações no comportamento dos poços antes de um novo teste de produção e minimizar as perdas de produção.
78
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
3.5. Exercícios 1) Correlacione os equipamentos de superfície na coluna da esquerda com suas respectivas denições na coluna da direita. a) Árvore de natal
( ) Converter o sinal elétrico em pneumático
b) CLP
( ) Controlar e direcionar o uxo
c) Válvula ( ) Abrir e fechar, segundo o sinal recebido e solenóide acionar ou interromper a injeção no poço. d) Motor-valve ( ) Comandar a injeção de gás e enviar o sinal elétrico para a válvula solenóide 2) Complete as lacunas das frases que descrevem os equipamentos de subsuperfície: a) A _______________________ impede o retorno de uidos para a formação. b) A ______________________ conduz os uidos à superfície e impede o vazamento das pressões. c) As ____________________ regulam a injeção de gás na coluna de produção e impedem o retorno de uido para o revestimento. d) Os______________________ assentam as válvulas de gas-lift . e) O _______________________ ancora a coluna ao revestimento e impede a comunicação de pressões. 3) Identique os equipamentos de subsuperfície correlacionando a numeração com os respectivos equipamentos. Óleo + gás
Gás Poço GLI
( ) Válvula de pé ( standing valve) ( ) Coluna de produção (tubing)
2
( ) Obturador ( packer ) 3 4
1
( ) Mandris com as válvulas de gas-lift
RESERVADO
79
Alta Competência
4) Dena mandril e válvula de gas-lift . _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________
5) Identique, na ilustração a seguir, que representa uma válvula de gas-lift , os elementos I, II, III, IV e V.
I II
( ) Seção transversal do fole (Ab)
80
( ) Pressão de uido na coluna de produção (Pt) ( ) Pressão do nitrogênio (Pbt) V
III
( ) Pressão do gás no revestimento (Pvo) ( ) Área da sede (Ap)
IV
6) Explique o que é e qual a função do procedimento denominado “descarga de um poço de Gas-lift Contínuo”. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
7) Compete as lacunas com as situações que envolvem a operação através do método de Gas-lift Contínuo. • Após a partida, o gás é injetado na ____________________________ na altura da válvula operadora. Os uidos produzidos pelo reservatório recebem uma corrente de gás na altura da ____________________________. • A alta velocidade do gás proveniente da _____________________ propicia uma mistura homogênea dos uidos. Como a densidade do gás é baixa, a densidade da mistura resultante (gás + uido do reservatório), possui uma densidade menor se comparada à densidade do uido produzido, ocasionando uma ______________________________ ao longo da coluna de produção após a válvula de gas-lift . Isso acarreta uma diminuição da _______________________________na frente dos canhoneados, aumentando a vazão produzida.
81
RESERVADO
Alta Competência
3.6. Glossário Ab - seção transversal do fole. Ap - seção tranversal da sede. BSW - (Basic Sediments Water ) - teor de água e sedimentos contidos no petróleo, expresso em porcentagem volume por volume (%v/v). Choke - válvula de superfície ou submarina.
CLP - Controlador Lógico Programável. Excêntricos -
componente que está localizado afastado do centro.
Kick-off - descarga.
Mandril - dispositivo ou acessório de máquina-ferramenta, destinado a segurar a ferramenta ou a peça a ser trabalhada.
82
MGL - Mandril Gas-Lift . Operação com arame - wireline. Packer - obturador.
Pbt - pressão do nitrogênio. Pt - pressão do uido na coluna de produção. Pvo - pressões do gás no revestimento. RGO - razão gás-óleo. Relação entre a vazão de gás e a vazão de óleo. Solenóide - bobina contendo um elemento móvel de material magnético que se move em função da direção do campo magnético. Standing valve - válvula de pé. Tubing - coluna de produção.
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
3.7. Bibliografia BRILL, J.P. & MUKHERJEE H. Multiphase Flow in Wells. Richardson, Tx, Society of Petroleum Engineers Inc., 1999. 156p. BROWN, K.E. The Technology of Artificial Lift Methods. V.2a. Tulsa, OK, The Petroleum Publishing Co., 1980. 720p. OLIVEIRA, G.P.H.A. Elevação Articial por Gas-Lift Contínuo. PETROBRAS. Apostila, Macaé, 2002.
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RESERVADO
Alta Competência
3.8. Gabarito 1) Correlacione os equipamentos de superfície na coluna da esquerda com suas respectivas denições na coluna da direita. a) Árvore de natal b) CLP c) Válvula solenóide
( c ) Converter o sinal elétrico em pneumático ( a ) Controlar e direcionar o uxo ( d ) Abrir e fechar, segundo o sinal recebido e acionar ou interromper a injeção no poço. d) Motor-valve ( b ) Comandar a injeção de gás e enviar o sinal elétrico para a válvula solenóide 2) Complete as lacunas das frases que descrevem os equipamentos de subsuperfície: a) A válvula de pé impede o retorno de uidos para a formação. b) A coluna de produção conduz os uidos à superfície e impede o vazamento das pressões.
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c) As válvulas de gas-lift regulam a injeção de gás na coluna de produção e impedem o retorno de uido para o revestimento. d) Os mandris assentam as válvulas de gas-lift . e) O obturador ancora a coluna ao revestimento e impede a comunicação de pressões. 3) Identique os equipamentos de subsuperfície, correlacionando a numeração com os respectivos equipamentos. Óleo + gás
Gás Poço GLI
( 4 ) Válvula de pé ( standing valve) ( 1 ) Coluna de produção (tubing)
2
( 3 ) Obturador ( packer ) 3 4
1
( 2 ) Mandris com as válvulas de gas-lift
4) Dena mandril e válvula de gas-lift . O mandril de gas-lift é um componente da coluna de produção, uma “bolsa lateral” usada como alojamento de diversos tipos de válvulas de gas-lift , que promoverão a comunicação entre anular e coluna. A válvula de gas-lift é o equipamento por onde ocorre a injeção de gás na coluna. Ela permite a passagem de fluidos no sentido anular/coluna, mas não a passagem no sentido inverso.
RESERVADO
Capítulo 3. Equipamentos utilizados pelo
Gas-Lift Contínuo
5) Identique, na ilustração a seguir, que representa uma válvula de gas-lift , os elementos I, II, III, IV e V.
I II
( II ) Seção transversal do fole (Ab) ( IV ) Pressão de uido na coluna de produção (Pt) ( I ) Pressão do nitrogênio (Pbt) V III
( V ) Pressão do gás no revestimento (Pvo) ( III ) Área da sede (Ap)
IV
6) Explique o que é e qual a função do procedimento denominado “descarga de um poço de Gas-lift Contínuo”. Corresponde ao processo de retirada do fluido de amortecimento que se encontra dentro do poço, utilizado quando da intervenção no poço com sonda de produção. Logo após a instalação dos equipamentos de subsuperfície no poço, o espaço anular e a coluna de produção encontram-se preenchidos com fluido de amortecimento, que pode ser óleo morto ou água adensada com algum tipo de sal. Para que o poço comece a produzir, é necessário remover este líquido e substituí-lo por gás. Este procedimento é feito pelos operadores de produção e chama-se “dar a p artida no poço” ou “dar o kick-off no poço”. 7) Compete as lacunas com as situações que envolvem a operação através do método de Gas-lift Contínuo. Após a partida, o gás é injetado na coluna de produção na altura da válvula operadora. Os uidos produzidos pelo reservatório recebem uma corrente de gás na altura da válvula operadora. A alta velocidade do gás proveniente da válvula de gas-lift propicia uma mistura homogênea dos uidos. Como a densidade do gás é baixa, a densidade da mistura resultante (gás + uido do reservatório), possui uma densidade menor se comparada à densidade do uido produzido, ocasionando uma redução do gradiente de pressão ao longo da coluna de produção após a válvula de gas-lift . Isso acarreta uma diminuição da pressão de fundo na frente dos canhoneados, aumentando a vazão produzida.
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Anotações
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Anotações
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