Controle de Areia
Luiz Otavio Almeida Bueno e Silva - PdS
Engenheiro de Petróleo
Petrobras
Introdução
O que é controle de areia· Causas e efeitos da produção de areia
Previsão de produção de areia
Equipamentos de controle de areia
Tubos rasgados Telas
Packers
· Técnicas para Controle de Areia
Sem ControleInjeção de Resina
Perfuração orientadaStand AloneGravel pack Frack pack
Introdução
• O que é controle de areia?
• Porque o controle de areia é necessário?
• Como prever a produção de areia?
Introdução
• O que é controle de areia?
• Porque o controle de areia é necessário?
• Como prever a produção de areia?
• Controle de areia é um dos processos dacompletação que consiste na instalaçãode equipamento ou aplicação detécnicas para prevenir a migração deareia do reservatório para o poço.
Introdução
Introdução
• O que é controle de areia?
• Porque o controle de areia é necessário?
• Como prever a produção de areia?
• 60% do petróleo mundial é produzido de carbonatos.
• 90% dos poços são perfurados em reservatórios dearenito.
• 30% dos arenitos são inconsolidados o bastante paraserem produzidos junto com o petróleo.
Por que o controle de areia é necessário?
Introdução
Produção mundial de petróleo
Carbonatos60%
Arenitos40%
Introdução
Poços produtores de petróleo
Carbonatos10%
Arenitos Consolidados63%
Arenitos Inconsolidados27%
Introdução
Causas da produção de areia
• Ausência de agentes cimentantes.
• Velocidade do fluido (arraste)
• Depleção
• Mudança nas condições originais
Introdução
Introdução
Grãos cimentados
Grão original
Quartzo
Poros
Efeitos da produção de areia
• Danos aos equipamentos do poço.
• Danos aos equipamentos de superfície.
• Erosão.
• Bloqueio de linhas.
Introdução
Introdução
Introdução
Introdução
Introdução
Controle de Areia
Tela wire-wrapped
Introdução
Introdução
Entrada Fluido
Sólidos
Saída de gás
Gás
Espuma
ÓleoEmulsãoÁguaAreia
Introdução
Introdução
• O que é controle de areia?
• Porque o controle de areia é necessário?
• Como prever a produção de areia?
• Fluxo em um poço vertical
Introdução
• Curva de pressão de um poço vertical
Metade da queda de pressão ocorre a 8 m do centro do poço
Vazão 8500 bpdDiam 8,5”33 m de espessura100 mD permeabilidade4 cP viscosidade1.2 fator de formação do óleoP res = 5565 psia
Distância do centro do poço (ft)
Pre
ssão
(p
sia)
Introdução
• Propriedades mecânicas da formação
• Perfis (sônico, densidade, neutrão)
• Porosidade
• Drawdown
• Análise por elementos finitos
• Water breakthrough
Introdução
• Propriedades mecânicas da formação
• Perfis (sônico, densidade, neutrão)
• Porosidade
• Drawdown
• Análise por elementos finitos
• Water breakthrough
Introdução
Introdução
TWC
Curvas Granulométricas
Introdução
• Propriedades mecânicas da formação
• Perfis (sônico, densidade, neutrão)
• Porosidade
• Drawdown
• Análise por elementos finitos
• Water breakthrough
Introdução
Introdução
• Propriedades mecânicas da formação
• Perfis (sônico, densidade, neutrão)
• Porosidade
• Drawdown
• Análise por elementos finitos
• Water breakthrough
Introdução
• Porosidade > 30% - grande chance denecessidade de CA
• Porosidade < 20% - CA menos provável
• 20% < Porosidade < 30 % - ????
Introdução
• Propriedades mecânicas da formação
• Perfis (sônico, densidade, neutrão)
• Porosidade
• Drawdown
• Análise por elementos finitos
• Water breakthrough
Introdução
• DrawdownP
ress
ão d
e fl
uxo
no
po
ço (
psi
)
Pressão do reservatório (psi)
Máx
imo
d
raw
do
wn
17
86
psi
Máx
imo
dra
wd
ow
n3
98
0 p
siProdução de areia independente do drawdown = 4200 psi
Introdução
• Propriedades mecânicas da formação
• Perfis (sônico, densidade, neutrão)
• Porosidade
• Drawdown
• Análise por elementos finitos
• Water breakthrough
Introdução
Introdução
Introdução
• Propriedades mecânicas da formação
• Perfis (sônico, densidade, neutrão)
• Porosidade
• Drawdown
• Análise por elementos finitos
• Water breakthrough
Introdução
Introdução
• Liner Rasgado
• Tela wire-wrapped
• Tela pre-packed
• Tela metálica c/ shroud
• Tela Expansível
• Packers
Equipamentos de Controle de Areia
• Liner Rasgado
• Tela wire-wrapped
• Tela pre-packed
• Tela metálica c/ shroud
• Tela Expansível
• Packers
Equipamentos de Controle de Areia
Liner Rasgado
Liner Rasgado
Liner Rasgado
Liner Rasgado
• Rasgos em vários padrões
• 3 % - 6% da área
• Perfil Keystone – evita entupimentos
• Mais barato que telas
• Indicado para poços de baixaprodutividade
• Liner Rasgado
• Tela wire-wrapped
• Tela pre-packed
• Tela metálica c/ shroud
• Tela Expansível
• Packers
Equipamentos de Controle de Areia
Tela wire-wrapped
Tubo base
Fio soldado
Tela wire-wrapped
Tela wire-wrapped
• Pequena área de fluxo
• Fio soldado c/ perfil keystone
• 2 x D10
• Liner Rasgado
• Tela wire-wrapped
• Tela pre-packed
• Tela metálica c/ shroud
• Tela Expansível
• Packers
Equipamentos de Controle de Areia
Tela Pre-Packed
Tela Pre-Packed
• Liner Rasgado
• Tela wire-wrapped
• Tela pre-packed
• Tela metálica c/ shroud
• Tela Expansível
• Packers
Equipamentos de Controle de Areia
Shroud Meio Filtrante
Tubo Base
Tela Metálica com Shroud
Controle de Areia
• Liner Rasgado
• Tela wire-wrapped
• Tela pre-packed
• Tela metálica c/ shroud
• Tela Expansível
• Packers
Equipamentos de Controle de Areia
Controle de Areia
Telas Expansíveis
Telas Expansíveis
Vídeo 1Vídeo 2
• Liner Rasgado
• Tela wire-wrapped
• Tela pre-packed
• Tela metálica c/ shroud
• Tela Expansível
• Packers
Equipamentos de Controle de Areia
Packers
Swell Packer
Packers
ECP
Técnicas de Controle de Areia
Poço revestido cimentado
Poço aberto comGravel Pack
Poço revestido com Gravel Pack
Poço Aberto
LinerFurado
• Sem controle
• Resina
• Perfuração seletiva
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Técnicas de Controle de Areia
Controle de Areia
• Sem controle
• Resina
• Perfuração seletiva
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Métodos de Controle de Areia
Sem Controle
Ponte formada pelos grãos da
formação
Fluxo
Fluxo
Fluxo
Cimento
Sem Controle
Velocidade
Velocidade de escorregamento
Sem Controle
Sem Controle
• Instalação de equipamentos de separação de areia.
• Redução de curvas nas tubulações.
• Inspeção e manutenção mais frequente dosequipamentos de superfície.
• Uso de metalurgias especiais nos equipamentos.
• Tratamento dos resíduos oleosos (areia separada).
• Parada para manutenção para retirada da areia(flexitubo, caçamba)
Sem Controle
• Sem controle
• Resina
• Perfuração Orientada
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Métodos de Controle de Areia
Resina
• Injeção de resina p/ consolidação
• Tampão balanceado/perfuração
• Método Rápido
• Não há garantia de penetração emtodos os canhoneados
• Intervalos 3 – 5 metros
• <1% dos casos
Resina
• Sem controle
• Resina
• Perfuração Orientada
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Métodos de Controle de Areia
Perfuração Orientada
Perfuração Orientada
Perfuração Orientada
Perfuração Orientada
• Poços Horizontais
• Grandes diferenças entre tensões
• Dificuldades em garantir a orientaçãodos tiros +/- 26o
• Casos de sucesso – VARG Field -Noruega
• Sem controle
• Resina
• Perfuração Orientada
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Técnicas de Controle de Areia
Stand Alone
• Tela posicionada diretamente em frenteà formação – sem propante
• Cu=D40/D90 < 5
• Finos < 5%
• Poucos poços candidatos
Stand Alone
% A
cum
ula
da
de
par
tícu
las
% Diâmetro equivalente (microns)
Stand Alone
• Baixa confiabilidade• Indicada para intervalos homogêneos• Excelente produtividade (exceto quando
plugueada por finos)• Baixo custo• Indicada para intervalos produtores de
pouca areia• É possível usar com packers para
isolamento de zonas
ICD – Inflow Control Devices• Diminuem o fluxo anular
• Minimizam criação de “hot spots”
• Equalizam o fluxo por toda extensão
Vídeo1
Vídeo2
Stand Alone
Stand Alone
• Sem controle
• Resina
• Perfuração Orientada
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Técnicas de Controle de Areia
Gravel Pack em Poço Revestido
Cimento
TelasRevestimento
Canhoneadospreenchidos pelo Gravel Pack
Formação
Gravel Pack em Poço Revestido
Gravel Pack em Poço Revestido
• Técnica mais difundida
• Poços de inclinação < 45o
• Telas wire wrapped
• Boa confiabilidade
• Necessária garantia de preenchimento detodo intervalo telado
• Indicado para intervalos longos
Gravel Pack em Poço Revestido
Vantagens
• Melhor performance em intervalos longos
• Suporta tratamentos químicos
• Bons resultados em poços antigos
Desvantagens
• Reduz o diâmetro do poço
• Reparos demandam a retirada total do conjunto
• Dificuldade de isolamento de intervalos
Gravel Pack em Poço Revestido
Seleção do Gravel
• Saucier – 6 vezes maior que o tamanho do grãomédio da formação
Posição Squeeze
Tudo que é injetado na coluna vaipara a formação.
Gravel Pack em Poço Revestido
Posição de Circulação
O que é injetado na coluna retorna pelo anular ou vai para a formação.
Gravel Pack em Poço Revestido
Posição de Circulação Reversa
O que é injetado na coluna retorna pelo anular ou vai para a formação.
Gravel Pack em Poço Revestido
Gravel Pack em Poço Revestido
Deslocamento do Propante
• Slurry Pack – alta concentração de propante
• Water Pack – em desuso
• High Rate Water Pack – altas vazões
Gravel Pack em Poço Revestido
Execução do GP
• Condicionar revestimento
• Substituir fluido de completação
• Assentar Sump Packer
• Canhonear Revestimento
• Descer o conjunto de Gravel Pack
• Testar ferramentas nas várias posições
• Posicionar soaking ácido
• Injetar ácido – avaliar injetividade
Gravel Pack em Poço Revestido
Execução do GP
• Calibra flowmeter
• Inicia injeção de gravel
• Monitorar parâmetros de injeção/vazão deretorno/abertura do choke
• Quando atingir o “screen out” parar o bombeio
• Posicionar ferramenta na posição reversa
• Circular até retorno limpo
Gravel Pack em Poço Revestido
VídeoVídeo
Controle de Areia
• Sem controle
• Resina
• Perfuração Orientada
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Técnicas de Controle de Areia
Areia da formação
nãoUniforme
Tela
Pacote de areiado gravel Uniforme
Gravel Pack em Poço Aberto
Gravel Pack em Poço Aberto
Gravel Pack com projeto adequado
Gravel Pack parcialmente plugueado
Gravel Pack em Poço Aberto
Gravel Pack em Poço Aberto
Desafios• Formações com baixa resistência à fratura
• Altas pressões de bombeio
• Garantia de cobrimento de todo ointervalo telado
• Embuchamento prematuro
Vídeo 1Vídeo 2
Gravel Pack em Poço Aberto
• Sem controle
• Resina
• Perfuração Orientada
• Stand Alone
• Gravel Pack em poço revestido
• Gravel Pack em poço aberto
• Frac Pack
Técnicas de Controle de Areia
Frac Pack
Abre uma fratura e faz a contenção de areia em uma só operação.
• Poços bem cimentados• Não deve haver contato Óleo/Agua ou Gás/Óleo
próximos• Poços danificados• Confiabilidade alta mesmo com grande
presença de finos• Excelente produtividade em intervalos
heterogêneos• Alto custo• Risco de fraturar zona de conto O/A ou G/O
Frac Pack
Frac Pack
Frac Pack
Esfera de isolamento
Selos entre Gravel Packs
VIF
Cauda da completação superior
Frac Pack
Step Rate Test (SRT)
Frac Pack
Step Rate Test (SRT)
Frac Pack
Mini Frac
Frac Pack
Vídeo 1
Frac Pack
Seleção da Técnica de Contenção de Areia Adequada
Bai
xa
Méd
ia
A
lta
Baixa Média Alta“Qualidade” da areia
Gravel Pack em Poço Aberto
Telas convencionais
Pro
bab
ilid
ade
de
pro
du
ção
de
arei
a n
a vi
da
do
po
ço
Árvore de Decisão
Simuladores
São utilizados para o planejamento de toda aoperação de gravel.
PressõesVazõesConcentração de propante
Simuladores
Simuladores
WSSVWell Service and Stimulation Vessel
WSSV
Blue Angel15.000 psi
13.800 hp de bombeio970tm de armazenamento de propante
WSSV
Blue Angel15.000 psi
13.800 hp de bombeio970tm de armazenamento de propante
Blue Shark15.000 psi
10.600 hp de bombeio650tm de armazenamento de propante
WSSV
Blue Marlin15.000 psi
12.800 hp de bombeio970tm de armazenamento de propante
WSSV
DeepSTIM Brasil I15.000 psi
16.850 hp de bombeio650tm de armazenamento de propante
WSSV
DeepSTIM Brasil II15.000 psi
21.450 hp de bombeio650tm de armazenamento de propante
WSSV
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