Gas-Lift - Vantagens

Transcrição

1 Gas-Lift - Vantagens Método relativamente simples para operar O equipamento necessário é relativamente barato e é flexível Podem ser produzidos baixos ou altos volumes É efetivo sob condições adversas de poço

2 Gas-Lift - Vantagens Areia ou outros sólidos podem ser manuseados com poucos problemas Corrosão e altas razões gás-óleo são melhor administradas do que outros métodos de elevação artificial Pequena taxa de falhas Requer pouco espaço Pode ser utilizado offshore

3 Gas-Lift - Desvantagens Uma fonte de gás de alta pressão deve estar disponível Custo dos compressores pode implicar aumento significativo do capital inicial O uso em um único poço ou em pequenos campos não é efetivo em termos de custo

4 Êmbolo É o método menos utilizado em elevação artificial É mais utilizado em poços que já estejam produzindo É aplicável em poços com alta razão gáslíquido ou poços de gás com baixa pressão de fundo de poço e baixa produtividade

5 Êmbolo Utiliza um êmbolo que se desloca para cima e para baixo na coluna de produção O êmbolo possui uma válvula bypass que abre quando alcança o topo da tubulação e fecha quando toca o fundo do poço

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8 Êmbolo - Vantagens Baixo custo comparado com outros métodos: de instalação e de operação Não requer espaço extra para equipamentos de superfície em poços offshore Pode ser adaptado a poços direcionais

9 Êmbolo - Vantagens Pode ser utilizado em poços que operam com gas-lift intermitente aumentando a eficiência Eficiente na prevenção de formação de parafina

10 Êmbolo - Desvantagens Não é apropriado o uso em poços de alta produtividade Problemas com areia e aprisionamento do êmbolo causam interrupção na produção Fluxo do poço pode diminuir a eficiência do equipamento de superfície

11 Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) Mecânico com Hastes (Cavalo de Pau) Cavidades Progressivas (BCP) Hidráulico

12 Bombeio Centrífugo Submerso Energia é transmitida para o fundo do poço através de um cabo elétrico e transformada em energia mecânica através de um motor de subsuperfície que está diretamente ligado a uma bomba centrífuga

13 Bombeio Centrífugo Submerso

14 BCS Equip. de Subsuperfície Bomba Admissão da bomba Protetor Motor elétrico Cabo elétrico

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16 BCS Equip. de Subsuperfície Bomba Centrífuga de múltiplos estágios, consistindo cada estágio de um impulsor e um difusor Impulsor preso a um eixo que gira a 3500 rpm a 60 Hz Giro transmite energia cinética ao fluido aumentando a sua velocidade

17 BCS Equip. de Subsuperfície Bomba Difusor, que permanece estacionário, redireciona o fluido do impulsor inferior para o superior transformando a energia cinética em pressão Cada estágio fornece um incremento de pressão no fluido

18 BCS Equip. de Subsuperfície

19 BCS Equip. de Subsuperfície Bomba Forma e tamanho do impulsor e difusor determinam a vazão a ser bombeada Número de estágios determina a capacidade de elevação (head) Existem bombas cujas vazões se situam entre 20 e m³/dia e capacidade de elevação de até m

20 BCS Equip. de Subsuperfície Bomba Fabricante publica curva de desempenho para cada bomba e considerando o bombeio de água Para fluidos com outros valores de densidade e viscosidade, devem ser feitas correções na curva Bomba deve operar no intervalo de vazão recomendado pelo fabricante

21 BCS Equip. de Subsuperfície

22 BCS Equip. de Subsuperfície Potência necessária do motor é diretamente proporcional à densidade do fluido Escolha da bomba Seleção da bomba de maior diâmetro externo que caiba no revestimento deixando uma folga para passagem do cabo elétrico

23 BCS Equip. de Subsuperfície Escolha da bomba Seleção da bomba em que vazão esteja aproximadamente no meio da faixa recomendada A partir da curva de desempenho da bomba, calcula-se o número de estágios para fornecer ao fluido a elevação necessária

24 BCS Equip. de Subsuperfície Admissão Localizada na parte inferior da bomba É o caminho do fluido para abastecimento do primeiro estágio Pode ser na forma simples ou na forma de separador de gás Simples: pequenos volumes de gás

25 BCS Equip. de Subsuperfície Admissão Separador estacionário: baixas vazões Separador centrífugo: altas vazões Escolha feita em função da série da bomba, da vazão de líquido e da razão gás-líquido nas condições de bombeio

26 BCS Equip. de Subsuperfície Motor Do tipo trifásico, dipolo, de indução Eixo do motor conecta-se ao eixo do protetor, da admissão da bomba e ao impulsor da bomba e deve estar perfeitamente alinhado para não partir-se ao entrar em funcionamento Fabricantes fornecem em 4 diâmetros diferentes (séries)

27 BCS Equip. de Subsuperfície Motor Para cada série: várias potências e várias combinações de tensões e corrente Escolha para determinado poço é feita em função do diâmetro do revestimento, potência necessária, transformadores disponíveis e profundidade do poço

28 BCS Equip. de Subsuperfície Protetor Instalado entre o motor e a admissão da bomba Funções do protetor: Conexão da carcaça do motor à carcaça da bomba Conexão dos eixos da bomba e do motor Prevenir a entrada de fluido no motor Equalizar as pressões do fluido produzido e do motor, evitando diferencial de pressão

29 BCS Equip. de Subsuperfície Protetor Funções do protetor: Prover o volume necessário para expansão do óleo do motor devido ao seu aquecimento Alojar o mancal que absorve os esforços axiais transmitidos pelo eixo da bomba

30 BCS Equip. de Subsuperfície Cabo elétrico Energia da superfície para o motor Dimensionamento: Corrente elétrica que alimentará o motor Temperatura de operação Voltagem da rede Tipo de fluido a ser produzido Espaço disponível entre a coluna de produção e o revestimento

31 BCS Equip. de Subsuperfície Cabo elétrico Cabo escolhido deverá resultar em uma queda de tensão menor que 10 V para cada 100 m de cabo

32 BCS Equip. de Superfície Quadro de Comandos Transformador Cabeça de Produção Caixa de Ventilação Válvula de Retenção Válvula de Drenagem ou de Alívio Sensores de pressão e temperatura de fundo

33 BCS Equip. de Superfície Quadro de Comandos Controle e operação segura do equipamento de fundo Dividido em dois compartimentos: baixa e média tensão Baixa tensão: relés, amperímetro, temporizador, etc Média tensão: transformadores de corrente e de controle, fusíveis e chave seccionadora

34 BCS Equip. de Superfície Transformador Transforma a tensão da rede elétrica na tensão nominal do motor, acrescida das perdas do cabo elétrico Cabeça de produção Especial, possuindo uma passagem para a coluna de produção e uma para o cabo elétrico

35 BCS Equip. de Superfície Caixa de ventilação Instalado entre o poço e o quadro de comandos Finalidade: prover a saída para a atmosfera do gás que porventura migre do poço para o interior do cabo Válvula de retenção Mantém a coluna de produção cheia de fluido quando, por qq motivo, o conjunto é desligado

36 BCS Equip. de Superfície Válvula de drenagem ou de alívio Serve para evitar a retirada da coluna de produção cheia de fluido, provocando derramamento de óleo Sensores de pressão e temperatura de fundo Avaliação do comportamento do poço

37 Bombeio Mecânico com Hastes Movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão interna é transformado em movimento alternativo por uma unidade de bombeio conectado a uma coluna de hastes que transmite o movimento alternativo para o fundo do poço, acionando uma bomba que eleva os fluidos produzidos para a superfície

38 Bombeio Mecânico com Hastes Método de elevação artificial mais utilizado no mundo Principais componentes Bomba de subsuperficie Coluna de hastes Unidade de bombeio Motor

39 Bombeio Mecânico com Hastes

40 Bombeio Mecânico com Hastes Bomba de subsuperficie Principais partes: camisa, pistão, válvulas de passeio e de pé Curso ascendente: válvula de passeio fechada e válvula de pé aberta Curso descendente: válvula de passeio aberta e válvula de pé fechada

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43 Bombeio Mecânico com Hastes Deslocamento volumétrico da bomba D v 2,36x10 7 A p S p N D v desloc. volumétrico da bomba (m³/dia) A p área do pistão (in²) S p curso efetivo do pistão (in) N velocidade do bombeio (cpm)

44 Bombeio Mecânico com Hastes Deslocamento volumétrico da bomba A vazão de líquido a ser obtido na superfície será inferior ao deslocamento volumétrico Motivos: vazamento de líquido em volta do pistão durante o curso ascendente, compressibilidade do fluido e incompleto enchimento da camida com líquido vindo do espaço anular Eficiência volumétrica: 70 a 80%

45 Bombeio Mecânico com Hastes Coluna de hastes Parte crítica do sistema: fadiga Podem ser de aço ou fibra de vidro (para poços com sérios problemas de corrosão e cargas elevadas) Haste no topo da coluna chamada de haste polida

46 Bombeio Mecânico com Hastes Carga medida no topo da haste polida F Ph Fe Fac Ff Pf Ph peso das hastes Fe força de empuxo = peso do fluido deslocado pela coluna de hastes Fac força de aceleração Ff força de fricção Pf peso do fluido que está acima do pistão

47 Bombeio Mecânico com Hastes Carta dinamométrica Principal ferramenta disponível para avaliação das condições em que está ocorrendo o bombeio Obtida através de um dinamômetro instalado para registrar as cargas na haste polida durante um ciclo completo

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49 Bombeio Mecânico com Hastes Unidade de bombeio Equipamento que converte o movimento de rotação do motor em movimento alternativo das hastes Tipo viga (cavalo de pau) Pneumática Hidráulica

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51 Cavalo de Pau Estrutura Contrapesos Caixa de redução Motor

52 Cavalo de Pau Estrutura Base Tripé Viga transversal ou balancim Cabeça da unidade de bombeio Biela e manivela

53 Cavalo de Pau Contrapesos O motor somente é solicitado a fornecer energia no curso ascendente. No descendente, a força de gravidade é responsável pelo movimento das hastes. Isto exige o motor de forma cíclica, provocando uma redução na vida útil Para minimizar o problema, utilizam-se contrapesos colocados na manivela ou na viga da unidade

54 Cavalo de Pau Contrapesos No curso ascendente, os contrapesos descem diminuindo a potência requerida do motor No curso descendente, o motor deve fornecer energia para elevar os contrapesos Motor exigido de forma mais contínua Em uma unidade balanceada, o torque máximo no curso ascendente é igual ao do descendente

55 Cavalo de Pau Caixa de redução Transforma a energia de alta velocidade e baixo torque do motor em energia de alto torque e baixa velocidade 600 rpm do motor são convertido em 20 cpm da coluna de hastes Custo de aproximadamente 50% do total da unidade

56 Cavalo de Pau Motor Elétricos possuem maior eficiência, menor custo operacional e menor ruído Combustão interna em locais onde a construção de uma rede para distribuição de energia elétrica não é economicamente viável