Elevação e Escoamento de Petróleo. Adolfo Puime Pires André Duarte Bueno

Transcrição

1 Elevação e Escoamento de Petróleo Adolfo Puime Pires (puime@lenep.uenf.br) André Duarte Bueno (bueno@lenep.uenf.br)

2 Gas Lift Sumário Gas-Lift - Tipos GLC, GLI Gas-Lift - Sistemas Gas-Lift - Tipos de instalações Gas-Lift - Válvulas Gas-Lift - Descarga de um poço Gas-Lift - Contínuo Gas-Lift Intermitente Gas-Lift - Comparação entre métodos

3 Gas-Lift O que é? 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

4 Gas-Lift O que é?.

5 Gas-Lift O que é?.

6 Gas-Lift - Tipos GLC - Gas Lift Contínuo: 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

7 Gas-Lift - Tipos GLI - Gas Lift Intermitente: desloca a coluna de fluidos através da injeção de golfadas de gás a alta pressão é executada de forma cíclica, e controlada por um intermitor de ciclo e uma válvula tempos bem definidos

8 Gas-Lift - Sistemas (1) (1) Compressores (2) Controle de injeção de gás (superfície) (3) Controle de injeção de gás (fundo) (4) Separação e armazenamento (4) (2) (3)

9 Gas-Lift - Sistemas (1) (1) Compressores (4) (2) Controle de injeção de gás (superfície) (3) Controle de injeção de gás (fundo) (4) Separação e armazenamento (3) (2)

10 Gas-Lift - Tipos de Instalações

11 Gas-Lift Instalações Qual escolher? Tipo de gas lift GLC ou GLI Tipo de completação do poço Possibilidade de produção de areia Comportamento futuro da IPR Poços no mar (custo elevado intervenções)

12 Gas-Lift Instalação Aberta Instalação aberta: Coluna suspensa sem packer sem válvula de pé Uso de instalação aberta: Quando é impossível descida de packer Poços com boa produtividade e elevada pressão de fundo Um selo de fluido no fundo do poço evita que o gás atinja extremidade da coluna de produção

13 Gas-Lift Instalação Semi fechada Instalação semifechada: com packer para vedar o espaço anular sem válvula de pé Uso de instalação semifechada: GLC ou GLI Vantagens: sem retorno para o anular nível de fluido no anular constante

14 Gas-Lift Instalação Fechada Instalação fechada: com packer com válvula de pé Uso de instalação fechada: GLI sem retorno para o anular nível de fluido no anular constante a válvula de pé impede que o gás entre no reservatório

15 Gas-Lift - Válvulas O que são? Válvulas reguladoras de pressão Onde são instaladas? Instaladas entre a coluna e o revestimento em profundidades determinadas Uso Facilitar a descarga do poço, i.e retirada do fluido de amortecimento Controlar o fluxo de gás do anular para coluna

16 Gas-Lift - Válvulas Tipos? Válvulas de descarga e GLI Insertáveis, podem ser retiradas e recolocadas com cabos, sem retirar a coluna Ficam alojadas dentro de mandris São operadas por pressão no anular Quando a pressão do gás fica acima da pressão do nitrogênio a válvula se abre Calibradas com nitrogênio Insertável de orifício Não possui partes móveis Usada em GLI

17 Gas-Lift - Descarga de um Poço Processo continuo e lento que envolve a injeção de gás para retirar o fluido de amortecimento da coluna e/ou anular para colocar o poço em produção Fase A: válvulas abertas, líquido entra na coluna Fase B: fechamento da primeira Fase C: fechamento da segunda Fase D: abertura da última válvula (operadora) e fechamento das demais

18 Gas-Lift - Descarga de um Poço O dimensionamento de uma instalação de gas-lift é feita usando-se simuladores. Parâmetros: profundidades, pressões de calibração, volumes de gás, vazões de líquido, pressões na cabeça, pressões no fundo do poço, etc..

19 Gas-Lift Contínuo - GLC Gas Lift Contínuo - GLC : 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

20 Gas-Lift Contínuo - GLC

21 Gas-Lift Contínuo - GLC Diagrama de pressões de um poço produzindo por gas-lift contínuo.

22 Gas-Lift Contínuo - GLC Assumindo gradientes médios acima e abaixo do ponto de injeção, teremos: Pw = Pwh + G fa Lvo + G fb ( D Lvo ) Pw - pressão de fluxo no fundo do poço Pwh - pressão de fluxo na cabeça do poço Gfa - gradiente dinâmico médio acima do ponto de injeção de gás Gfb - gradiente dinâmico médio abaixo do ponto de injeção de gás Lvo - profundidade da válvula operadora D - profundidade dos canhoneados

23 Gas-Lift Contínuo - GLC Limite econômico A produção depende de uma série de parâmetros: Características do reservatório Características da completação Dimensionamento do sistema de gas-lift. Custos operacionais. A figura mostra que existe um intervalo cujo uso de gas-lift é econômico.

24 Gas-Lift Intermitente - GLI desloca a coluna de fluidos através da injeção de golfadas de gás a alta pressão é executada de forma cíclica, e controlada por um intermitor de ciclo e uma válvula o gás passa pela válvula operadora, e eleva os fluidos em tempos bem definidos

25 Gas-Lift Intermitente - GLI

26 Gas-Lift Intermitente - GLI Um ciclo de intermitência corresponde às fases que ocorrem para elevação de uma golfada de fluido até a superfície. Defini-se tempo de ciclo como o tempo decorrido entre duas aberturas consecutivas da válvula operadora (de minutos até horas), é dividido em três períodos:

27 Gas-Lift Intermitente - GLI a) Período de alimentação Controlador e válvula de injeção fechados Alimentação da coluna com fluido do reservatório (válvula de pé aberta)

28 Gas-Lift Intermitente - GLI b) Período de injeção/elevação Intermitor e válvula operadora abertos, válvula de pé fechada (evita injeção do fluido no reservatório) Deslocamento da golfada de líquido em direção a superfície

29 Gas-Lift Intermitente - GLI c) Período de redução da pressão Válvula intermitora fechada, e de pé aberta Com a redução da pressão a válvula de pé se fecha Válvula de pé fechada até despressurização da coluna

30 Gas-Lift Intermitente - GLI Durante a elevação de uma golfada para a superfície ocorrem dois fenômenos que diminuem a eficiência do método: Perda por escorregamento: Fração de líquido não produzido, varia de 1,5 a 2% a cada 100 m de elevação Perda por penetração do gás: Gás que entra na golfada, provocando a perda por escorregamento Nota: Técnicas operacionais tentam reduzir estas perdas criando uma interface entre o gás e o líqiudo

31 Gas-Lift Intermitente - GLI A vazão de um poço com GLI é função do número de ciclos e do volume por golfada. Tempo mínimo de um minuto para cada 100m de elevação A ciclagem diária máxima é dada por 1440 N máx = ( Lvo 100) onde: Nmáx - ciclagem máxima de um poço por GLI (ciclos/dia) Lvo - profundidade da válvula operadora (m) A vazão máxima é dada por: qmáx = N máxvgf onde: qmáx - vazão máxima esperada para um poço por GLI Vgf - volume da golfada produzida na superfície

32 Gas-Lift Intermitente - GLI Volume de cada golfada: Vgf = ( Pt Pwh ) 1 FB Gs Ct 100 Pt - pressão no interior da coluna de produção em frente à válvula operadora no instante de sua abertura (kgf/cm2) Pwh - pressão na cabeça do poço, normalmente considerada como sendo a pressão do vaso separador (kgf/cm2) Ct - capacidade volumétrica da coluna de produção por unidade de comprimento (m3/m) Gs - gradiente estático do fluido no poço (kgf/cm2/m) FB - valor estimado do escorregamento do fluido (1,5 a 2%)

33 Gas-Lift Seleção do Método Gas Lift Contínuo - GLC: IP > 1 m3/dia/kgf/cm2 Pressão estática suficiente para suportar 40 a 70% da coluna de fluido do poço Injeção contínua proporcional à vazão de líquido Válvula com orifício relativamente pequena Não se aplica a poços com baixa pressão de fundo (alto ou baixo IP) e poços com alta pressão de fundo mas baixo IP. Gas Lift Intermitente - GLI: Elevada vazão periódica de gás Grande velocidade ascendente à golfada Válvulas com maior orifício e abertura rápida Restrito a poços que produzem a baixas vazões, com baixa pressão de fundo (alto ou baixo IP) e poços com alta pressão de fundo mas baixo IP.

34 Gas-Lift - Comparação entre Métodos Intermitente: necessita de mais gás Contínuo: expansão do gás e gaseificação ocorrem em toda a coluna Intermitente: a pressão do gás sob a golfada é perdida quando a golfada chega na superfície, a energia do gás que vem do reservatório também é perdida Contínuo: não é aplicado a poços com baixa pressão de fundo (qualquer IP) e a poços com alta pressão de fundo e baixo IP (Intermitente resulta em vazão maior)