Elevação e Escoamento de Petróleo
Adolfo Puime Pires ([email protected])
André Duarte Bueno ([email protected])
Gas Lift
Sumário
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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
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
Gas-Lift – O que é?
•.
Gas-Lift – O que é?
•.
Gas-Lift - Tipos
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GLC - Gas Lift Contínuo:
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●
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
Gas-Lift - Tipos
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GLI - Gas Lift Intermitente:
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●
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
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)
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)
Gas-Lift - Tipos de Instalações
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)
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
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
Gas-Lift – Instalação Fechada
• Instalação fechada:
● com packer
● com válvula de pé
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•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
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
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
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
●
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..
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Gas-Lift Contínuo - GLC
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Gas Lift Contínuo - GLC :
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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
Gas-Lift Contínuo - GLC
Gas-Lift Contínuo - GLC
•Diagrama de
pressões
de um poço
produzindo
por gas-lift
contínuo.
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
Gas-Lift Contínuo - GLC
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Limite econômico
A produção depende de
uma série de parâmetros:
● Características do reservatório
● Características da completação
● Dimensionamento do sistema
de gas-lift.
● Custos operacionais.
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A figura mostra que existe
um intervalo cujo uso
de gas-lift é econômico.
Gas-Lift Intermitente - GLI
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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
Gas-Lift
Intermitente
- GLI
Gas-Lift Intermitente - GLI
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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:
Gas-Lift Intermitente - GLI
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a) Período de alimentação
● Controlador e válvula de
injeção fechados
● Alimentação da coluna com
fluido do reservatório
(válvula de pé aberta)
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
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
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
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
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%)
Gas-Lift – Seleção do Método
• Gas Lift Contínuo - GLC:
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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:
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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.
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)