ElevacaoEEscoamentoDePetroleo 01 Introducao Adolfo Andre Mauricio VersaoIntroducaoAEngenharia

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Elevação e Escoamento de Petróleo

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Principais fontes de consulta

Material de aula de Maurício Prado,University of Tulsa.

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

Adolfo Puime Pires ([email protected])

André Duarte Bueno ([email protected])

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Elevação e Escoamento de Petróleo

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

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

• Recovery - recuperação

• Lift - elevação

• Gathering - escoamento

Introdução

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Fluxo no Meio Poroso

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

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Fluxo na coluna de produção

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

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Fluxo no regulador de fluxo

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

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Fluxo na linha de produção

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

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Elevação e Escoamento de Petróleo

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

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

Introdução

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Elevação e Escoamento de Petróleo

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

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

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

Introdução

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Modelos e Análise Nodal

● Fatores a serem

considerados

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Elevação e Escoamento de Petróleo

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

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

Modelos e Análise Nodal

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Modelos aproximados para fluxo bifásico - correlações

Modelos e Análise Nodal

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Modelos e Análise Nodal

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Modelos e Análise Nodal

Fluxo no Reservatório:- IPR de Vogel (1968)

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Padrões de Fluxo Vertical Multifásico

Bolha Golfada Transição Anular

Bubble Slug Annular

Modelos e Análise Nodal

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Padrões de Fluxo Vertical Multifásico

Bolha Golfada Transição Anular

Modelos e Análise Nodal

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Fluxo Através do Regulador de Fluxo•Objetivos:

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

● Utilizado para atender solicitaçõesdo engenheiro de reservatório.

● Fluxo crítico: ● velocidade do fluxo

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

JM PP 2≥

Modelos e Análise Nodal

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Padrões de Fluxo Horizontal Multifásico

Modelos e Análise Nodal

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Padrões de Fluxo Horizontal Multifásico

Modelos e Análise Nodal

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Elevação e Escoamento de Petróleo

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

• Primária: Usa energia do reservatório.

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

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

Elevação Natural e Artificial

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Elevação e Escoamento de Petróleo

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

• Fluxo Natural: Usa energia natural do reservatório.

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

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

Elevação Natural e Artificial

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Em resumo

● Pressão Elevada no Reservatório →

Elevação Natural

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

Manutenção da Pressão→

Elevação Artificial

Elevação Natural e Artificial

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Elevação Natural

• Quando ocorre?

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

• Força motriz?

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

• Vantagens?

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

Elevação Natural e Artificial

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Elevação Artificial

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

suficiente.

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

• Vantagens?● Mantém o reservatório produzindo.

• Desvantagens?● Custo elevado de operação, consumo de gás,

energia elétrica.

Elevação Natural e Artificial

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Principais Métodos de elevação artificial

● Gás Lift Contínuo e Intermitente

● Bombeio Centrífugo Submerso

● Bombeio Mecânico com Hastes

● Bombeio por Cavidades Progressivas

Elevação Natural e Artificial

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Sistemas de gás Lift

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

suficiente para produção.

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

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

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

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Sistemas de gás Lift

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Sistemas de gás Lift

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Tipos de Instalações de gás Lift

Sistemas de gás Lift

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Gás Lift Contínuo

Sistemas de gás Lift

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

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

● Aumento do gás → diminuição do gradiente médio

● Controle de injeção no poço → regulador de fluxo

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Gás Lift Contínuo

Sistemas de gás Lift

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Gás Lift Intermitente

Sistemas de gás Lift

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

● é executada de forma cíclica,

● é controlada por um intermitor de ciclo e uma válvula

● tempos bem definidos

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Gás Lift Intermitente

Sistemas de gás Lift

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Bombeio Centrífugo Submerso

Equipamentos de subsuperfície

• Bomba

• Admissão da bomba

• Protetor

• Motor elétrico

• Cabo elétrico

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Bombeio Centrífugo Submerso

Equipamentos de superfície

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

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Bombeio Mecânico com Hastes

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

Quando é usado?● Poços rasos → vazões médias

● Poços profundos → vazões baixas

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

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Bombeio Mecânico com Hastes

● Elementos de umbombeio mecânicocom hastes

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Bombeio Mecânico com Hastes

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

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

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

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Elevação e Escoamento de Petróleo

● Introdução

● Modelos e Análise Nodal

● Elevação Natural e Artificial

• Sistemas de gás Lift

• Bombeio Centrífugo Submerso

• Bombeio Mecânico com Hastes

• Processamento Primário

Sumário

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Processamento Primário de Fluidos● Objetivo: Separar as fases gás, óleo e água.

● Fases:Separação, compressão, desidratação, processamento de

gás, tratamento da água e e tratamento do óleo .

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Processamento Primário de Fluidos

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Processamento Primário de Fluidos

Separação trifásica

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Elevação e Escoamento de Petróleo

Processamento Primário de Fluidos

Separação trifásica

Principais fontes de consulta

Material de aula de Maurício Prado,University of Tulsa.

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