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Departamento de Engenharia Industrial DEI/POLI Engenharia do Petróleo Elevação Professor Ilson P. Pasqualino.

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1 Departamento de Engenharia Industrial DEI/POLI Engenharia do Petróleo Elevação Professor Ilson P. Pasqualino

2 Introdução Caminho dos fluidos produzidos Fluxo no reservatório Fluxo na coluna de produção Fluxo na superfície Poços surgentes Elevação natural A vazão até os separadores provém da energia do reservatório Menores problemas operacionais Menores custos de produção Final da vida produtiva ou vazão abaixo da capacidade Elevação artifical

3 Elevação Natural de Petróleo 1. Fatores que Influenciam na Produção Acumulada por Surgência Propriedade dos fluidos Índice de produtividade Mecanismo de produção Dano na formação Técnicas de estimulação Isolamento adequado das zonas (água, gás, óleo) Equipamentos (coluna, linhas de produção, restrições ao fluxo, etc.) Estudo e acompanhamento das pressões

4 Elevação Natural de Petróleo 2. Fluxo no Meio Poroso Modelo linear para reservatórios de óleo com índice de produtividade (IP) constante q = vazão P e = pressão estática do reservatório P w = pressão no poço na zona de produção Este modelo não se aplica para pressões abaixo da saturação do óleo (Inflow Performance relationship)

5 Elevação Natural de Petróleo Equação de Darcy Aproximação para o escoamento de um fluido em meio poroso h = espessura do reservatório r w = raio do poço r e = raio do reservatório k = permeabilidade absoluta = viscosidade do fluido

6 Elevação Natural de Petróleo Modelo de Vogel (1968) para reservatórios com gás em solução Funciona razoavelmente para fluidos trifásicos para baixa saturação de água Outros modelos para pressões acima da pressão de saturação e poços com dano Patton e Goland (1980) Standing (1970)

7 Elevação Natural de Petróleo Outras formas de obter as curvas de IPR Medição direta (a mais precisa) Para diversas vazões estabilizadas Mede-se a pressão dinâmica no poço Dois testes de produção + modelo analítico Um teste de produção e a pressão estática + modelo analítico

8 Elevação Natural de Petróleo 3. Fluxo na Coluna de Produção A pressão no fundo deve ser suficiente para vencer A coluna hidrostática do fluido na coluna de produção As perdas por fricção As perdas nas restrições (válvulas) As perdas na linha de produção A pressão nos equipamentos de separação Gradiente dinâmico Gradiente devido à elevação f(,h) Gradiente devido à fricção f(D,q,fluido,rugosidade) Gradiente devido à aceleração (significativo para RGO alto)

9 Elevação Natural de Petróleo Curva de gradiente de pressão para fluxo monofásico de liquido Oposição de solicitações no fundo do poço

10 Elevação Natural de Petróleo Padrões de fluido vertical

11 Elevação Natural de Petróleo Cálculo da curva de gradiente de pressão Simuladores de fluidos multifásicos a)Densidade pelo RGL considerando os fluidos deslocando-se a mesma velocidade b)Fluidos se deslocando a velocidades diferentes tendo os volumes determinados a cada ponto. Mesmo padrão de fluxo c)Mesma aproximação de b) com padrões de fluxo diferente Os simuladores devem ser aplicados em poços com características conhecidas Curva de gradiente numa coluna de produção

12 Elevação Natural de Petróleo A curva de gradiente pode ser melhor determinada a partir de medições de pressão com vazão estabilizadas As curvas mestras para escoamento multifásico são opções para estimativa do gradiente dinâmico

13 Elevação Natural de Petróleo 4. Fluxo na Superfície Escoamento multifásico Propriedades variando de ponto a ponto Desnível entre as cabeças de poço e separadores => coluna hidrostática Padrão de fluxo altera principalmente o gradiente de fricção

14 Elevação Natural de Petróleo Fluxo no regulador de fluxo abertura perda de pressão pressão no fundo vazão P m > 2P j Fluxo crítico Segundo Ros (1960) P m = pressão a montante (kg/cm 2 ) P j = pressão a jusante (kg/cm 2 ) q (m 3 /dia) RGL (m 3 /m 3 ) S = abertura do regulador de fluxo (1/64 de pol) Regulador de Fluxo

15 Elevação Natural de Petróleo Determinação da vazão Máxima por Surgência Determinação da abertura do regulador de fluxo para produzir a vazão desejada

16 Elevação artificial Sistema de Gás-Lift Sistemas de Bombeio Bombeio Centrífugo Submerso Bombeio Mecânico com Hastes Bombeio por Cavidades Progressivas

17 Elevação artificial Sistema de Gás-Lift Metodo de elevação artificial para Gaseificar a coluna de fluido gás-lift contínuo – alta vazão Deslocar a coluna de fluido gás-lift intermitente – baixa vazão Vazões: 1 a 1700 m 3 /dia Profundidade: até 2600 m Aplicações: Alto teor de areia Elevado RGL Investimento baixo Poços terrestres e submarinos

18 Elevação artificial Planta de Gás Lift

19 Elevação artificial Gás-Lift contínuo Baseia-se na injeção contínua de gás na coluna de produção com o objetivo de gaseificar o fluido até a superfície A injeção de gás é controlada por um regulador de fluxo (choke) na superfície e seu aumento gera um aumento da vazão Gás-Lift intermitente Deslocamento de golfadas de fluido através da injeção intermitente de gás a alta pressão A injeção de gás é controlada na superfície a partir de um intermitor de ciclo e uma válvula controladora (motor valve)

20 Elevação artificial Instalação aberta A coluna trabalha sem obturador e válvula de pé Só pode ser utilizada em poços com boa produtividade e elevada pressão de fundo (selo fluido) É utilizada quando se torna impossível descer um obturador em função de problemas no revestimento Utilizado apenas para para gás-lift contínuo

21 Elevação artificial Instalação semifechada A coluna trabalha com obturador e sem válvula de pé Pode se utilizada tanto para gás-lift contínuo quanto intermitente Vantagens O nível de fluido no anular permanece estável independente das variações de pressão O nível do fluido (gás) não pode atingir a extremidade da coluna

22 Elevação artificial Instalação fechada Idêntica à anterior porém com uma válvula de pé É utilizada para gás- lift intermitente A válvula evita que durante a produção os fluidos sejam empurrados de volta pela injeção do gás- lift intermitente

23 Elevação artificial Válvulas reguladoras de pressão introduzidas para: Facilitar a operação de descarga do poço (válvulas de descarga) Controlar o fluxo de gás do anular para o interior da coluna (válvulas de descarga e operadora) A válvula só se abre quando a pressão atinge um determinado valor Pode ser posicionadas na coluna com o auxílio de um cabo

24 Elevação artificial Descarga de um Poço de Gás-Lift

25 Elevação artificial Deslocamento com Gás-Lift Intermitente

26 Elevação artificial Bombeio Centrífugo Submerso A energia é transmitida para o fundo do poço através de um cabo elétrico Um motor de sub- superfície aciona uma bomba centrífuga Este tipo de bomba é ideal para poços onde o óleo possui alta viscosidade Estão sendo desenvolvidos sistema para elevadas RGO

27 Elevação artificial Estágio de uma Bomba de Múltiplos Estágios para BCS Procedimento Gráfico para a Determinação da Profundidade de Assentamento

28 Elevação artificial Bombeio Mecânico por Hastes Bombeio mecânico mais utilizado no mundo Aplicação Poços terrestres Vazões médias em poços rasos Baixas vazões em poços fundos Não recomendável para poços com areia ou gás Melhor do que o BCP ou BCS para poços com gás Princípio de funcionamento O movimento rotativo é transformado em movimento alternativo Uma coluna de hastes transfere este movimento para o fundo acionando uma bomba

29 Elevação artificial Esforços sobre a Haste em Ciclo de Bombeamento Partes da Bomba em Ciclo de Bombeamento

30 Elevação artificial Bombeio por Cavidades Progressivas Sistema com boa eficiência para fluidos viscosos Sua utilização tem se difundido A utilização de motor de fundo vem sendo desenvolvida Princípio de funcionamento Um motor de superfície transmite rotação para um rotor a partir de uma haste O rotor ao girar no interior do estator (borracha) origina um movimento axial das cavidades progressivamente da sucção para a descarga


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