CAPÍTULO 3 MÉTODOS DE ELEVAÇÃO ARTIFICIAL DE PETRÓLEO. Neste capítulo abordaremos alguns métodos de elevação artificial de petróleo, seu funcionamento, suas características e suas propriedades. BOMBEIO MECÂNICO ( BM ) O bombeio mecânico é um método de elevação artificial utilizado apenas em campos terrestres, e seu príncipio de funcionamento se baseia no movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão interna, que é transformado em movimento alternativo por uma unidade de bombeio localizada próxima à cabeça do poço. Uma coluna de hastes transmite o movimento alternativo para o fundo do poço, acionando uma bomba que eleva os fluidos produzidos pelo reservatório para a superfície. O bombeio mecânico é o método de elevação artificial mais utilizado em todo o mundo. Pode ser utilizado para elevar vazões médias de poços rasos ou baixas vazões para poços de grande profundidade. Esse método de elevação é razoavélmente problemático em poços que produzem areia, em poços desviados e em poços onde parte do gás produzido passa pela bomba. A areia desgasta mais rapidamente as partes móveis e a camisa da bomba devido a sua abrasividade. O gás passando pela bomba reduz sua eficiência volumétrica, podendo até provocar um bloqueio de gás. Contudo, o efeito do gás no bombeio mecânico é menos problemático que no bombeio centrífugo submerso ou no bombeio de cavidades progressivas. Método mais utilizado; Baixas vazões; Poços com pouca profundidade; Aplicação onshore; Inadequado para poços desviados; Bomba de deslocamento positivo; Movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão interna é transformado em movimento alternativo por uma unidade de bombeio. Uma coluna de hastes transmite o movimento alternativo para o fundo do poço, acionando uma bomba que eleva os fluidos produzidos pelo reservatório para a superfície.
BOMBEIO POR CAVIDADES PROGRESSIVAS ( BCP ) O bombeio por cavidades progressivas é um método de elevação artificial em que a transferência de energia ao fluido é feita através de uma bomba de cavidades progressivas. É uma bomba de deslocamento positivo que trabalha imersa em poço de petróleo, constituida de rotor e estator. A geometria do conjunto é tal que forma uma série de cavidades herméticas idênticas. O rotor ao girar no interior do estator origina um movimento axial das cavidades, progressivamente, no sentido da sucção para a descarga, realizando a ação de bombeio. O acionamento da bomba pode ser originado da superfície, por meio de uma coluna de hastes e um cabeçote de acionamento, ou diretamente no fundo do poço, por meio de um acionador elétrico ou hidráulico acoplado à bomba. A utilização das bombas de cavidades progressivas para a elevação artificial de petróleo no Brasil teve início em 1984, em fase experimental. Embora o número de instalações com esse tipo de equipamento seja ainda pequeno, devido à simplicidade do método e a eficiência na produção de fluidos viscosos, este método tem se difundido rapidamente.
Bomba de deslocamento positivo que trabalha imersa em poço de petróleo, constituída de rotor e estator; Excelente para fluidos abrasivos e viscosos; Baixas vazões; Pouca profundidade; Temperatura do fundo é fator limitante; Inadequado para poços desviados.
BOMBEIO CENTRÍFUGO SUBMERSO ( BCS ) A utilização do bombeio centrífugo submerso está se expandindo na elevação artificial de petróleo pela crescente flexibilidade dos equipamentos disponíveis. Neste tipo de bombeio, a energia é transmitida para o fundo do poço através de um cabo elétrico. A energia elétrica é transformada em energia mecânica através de um motor de subsuperfície, o qual está diretamente conectado, através de um selo mecânico, a uma bomba centrífuga de múltiplos estágios. Esta transmite a energia para o fluido sob forma de pressão, elevando-o para a superfície. O bombeio centrífugo submerso é considerado um método de elevação artificial para poços que produzem altas vazões, com alto teor de água a baixa razão gás-óleo. Atualmente é aplicado também em poços com fluidos de alta viscosidade e poços com altas temperaturas. O gás é o inimigo número 1 do BCS uma vez que promove queda de eficiência da bomba (cavitação) e pode até ocasionar parada da mesma por gas lock. Além disso, a areia é outro componente indesejável, pois pode promover a abrasão nos internos da bomba. O conjunto BCS é montado na extremidade da coluna de produção, e é descido nesta ordem (do mais fundo para o mais raso): Motor, selo, admissão e bomba propriamente dita. Este conjunto, com todos os componentes unidos uns aos outros por luvas de acoplamento, impulsiona o óleo de determinada altura, até a superfície. Deve ser dimensionado de acordo com a produtividade do poço e instalado a uma profundidade em que a sucção da bomba fique sempre submergida. A energia elétrica é conduzida da superfície até o motor por meio de um cabo elétrico especialmente projetado para este fim, fixado à coluna de produção. Todo sistema de controle e proteção do motor é feito pelo quadro de comando que é ligado diretamente ao transformador da tensão. A caixa de junção é instalada entre a cabeça do poço e quadro de comando e tem por finalidade evitar que alguma quantidade de gás que eventualmente migre pelo interior do cabo, chegue até o quadro de comando. Nos poços off-shore, onde é exigida uma maior segurança, a passagem do cabo através da cabeça é feita com a utilização de um mandril eletrosub. Quando se deseja medir e ou registrar os valores de pressão e temperatura de fundo, é descido com o motor, um sensor que emite sinais para a superfície, utilizando o mesmo cabo que conduz a energia para o motor. Estes sinais são decodificados e mostrados os valores de sua forma digital num monitor na superfície. Pode-se utilizar uma impressora para registro desses valores. Acima do motor, o selo evita a contaminação do óleo do motor pelo próprio óleo produzido, preservando o mesmo e aumentando sua vida útil. Além disso, promove a conexão entre o motor e a bomba. Antes da bomba há uma seção de admissão, onde usualmente se utilizam equipamentos para diminuir a presença de gás na sucção da bomba ou diminuir o tamanho das bolhas de gás de forma a minimizar sua interferência na bomba. A bomba possui múltiplos estágios, dispostos um imediatamente acima do outro e cada estágio é composto de um rotor (parte móvel) e um estator (parte estacionária). O óleo passa por dentro da bomba sendo rotacionado em altas velocidades pelo rotor e arremessado contra o estator. Este processo transforma a energia cinética oferecida pelo motor em energia de pressão e possibilita que o óleo seja elevado até a superfície. Bomba centrífuga; Altas vazões;
Poços profundos; Produção de areia e gás representam problemas; Baixo MTBF (Medium Time Between Failures) Tempo médio entre falhas; Custo de investimento elevado.
BOMBEIO CENTRÍFUGO SUBMERSO COM COMPLETAÇÃO MOLHADA ( BCSS)
BOMBEIO HIDRÁULICO A JATO ( BHJ ) Fluido motriz adiciona momento ao fluido produzido; Excelente para altas viscosidades; Baixa eficiência; Reciclagem do fluido motriz; Simplicidade na recuperação da bomba de fluido; Possibilita a adição de fluidos de tratamento.
GAS LIFT CONTÍNUO (GLC) O método gas-lift contínuo baseia-se na injeção contínua de gás a alta pressão na coluna de produção com o objetivo de gaseificar o fluido desde o ponto de injeção até a superfície. O gás aqui em questão é o gás natural fruto da produção do próprio poço, que é comprimido em compressores na plataforma e enviado ao anular do poço através de uma linha de serviço. Na superfície, o controle da injeção de gás no poço é feito através de um regulador de fluxo, ou choke. Já no poço há uma válvula de Gas Lift que promove a comunicação entre o anular e a coluna de produção e segue pela linha de produção até chegar à plataforma. É instalado dentro da coluna de produção um mandril de gas lift, onde se encontra uma válvula de gas lift, que pode ser um orifício ou um dispositivo que se abre em função da pressão no anular ou no interior da coluna. A válvula de gas lift tem a função de controlar o fluxo de gás e estabelecer contato entre anular e coluna de produção. Pode também haver mais de uma válvula de gas lift (e consequentemente mais de um mandril ) para que se realize o descarregamento do poço, quando o mesmo, parado para manutenção, precise retornar a produção. Reduz a densidade dos fluidos produzidos; Uso similar offshore e onshore; Método padrão e versátil com excelente continuidade operacional; Sem problemas para poços desviados; Propício para poços que produzem fluidos com alto teor de areia ou com elevada razão gás-líquido;
GAS LIFT INTERMITENTE ( GLI ) O método gas-lift intermitente baseia-se no deslocamento de golfadas de fluido para a superfície através de injeção de gás a alta pressão na base da coluna. Esta injeção de gás possui tempos bem definidos e, normalmente, é controlada na superfície por um intermitor de ciclo e no poço por uma válvula de gas lift. O sistema, porém é muito parecido com o gas lift contínuo, sendo o principio de funcionamento completamente diferente. Aplicável apenas a poços de baixa produtividade. Deslocamento de golfadas de fluido para a superfície através da injeção de gás a alta pressão na base das golfadas. Esta injeção de gás possui tempos bem definidos e, normalmente é controlada na superfície por um intermitor de ciclo e uma válvula controladora; Baixas vazões e altas RGL; Baixa eficiência energética.