Sistemas de produção artificial: métodos e seleção - Ciência - 2023

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o sistemas de produção artificiais são os processos usados em poços de petróleo para aumentar a pressão dentro do reservatório e, assim, ser capazes de estimular o petróleo a subir à superfície.

Quando a energia de impulso natural do reservatório não é forte o suficiente para empurrar o óleo para a superfície, um sistema artificial é usado para obter mais material.

Embora alguns poços contenham pressão suficiente para que o óleo suba à superfície sem estimulação, a maioria não o faz, exigindo um sistema artificial.

Dos cerca de 1 milhão de poços de petróleo e gás produzidos no mundo, apenas 5% fluem naturalmente, tornando quase toda a produção mundial de petróleo e gás dependente de operações eficientes de sistemas artificiais de produção.

Mesmo para os poços que inicialmente têm um fluxo natural para a superfície, essa pressão se esgota com o tempo. Para eles, também é necessário o uso de um sistema artificial.

Métodos

Embora existam vários métodos para atingir a produção artificial, os dois tipos principais de sistemas artificiais são sistemas de bomba e sistemas de elevação a gás.

Por exemplo, nos Estados Unidos, 82% dos poços usam balancins mecânicos, 10% usam gás elevador, 4% usam bombas submersíveis elétricas e 2% usam bombas hidráulicas.

Sistemas de bombeamento

Sistema de bombeamento mecânico

Este sistema usa equipamentos na superfície e abaixo dela para aumentar a pressão e empurrar os hidrocarbonetos em direção ao solo. As bombas mecânicas são os balancins bem conhecidos vistos em poços de petróleo em terra.

Na superfície, o rocker balança para frente e para trás. Ele é conectado a uma cadeia de hastes chamadas hastes de sucção, que afundam no poço.

As hastes de sucção são conectadas à bomba de haste de sucção, que é instalada como parte dos tubos próximos ao fundo do poço.

À medida que o balancim oscila, ele opera a corrente da haste, a haste da sucção e a bomba da haste da sucção, trabalhando de maneira semelhante aos pistões dentro de um cilindro.

A bomba da haste de sucção levanta o óleo do fundo do poço para a superfície. Geralmente, as unidades de bombeamento são acionadas eletronicamente ou por meio de um motor a gasolina, denominado motor principal.

Para que o sistema de bombeamento funcione corretamente, um redutor de velocidade é empregado para garantir que a unidade da bomba se mova de forma constante.

Sistema de bombeamento hidráulico

Esse sistema de bombeamento aplica uma bomba hidráulica do fundo do poço, em vez de hastes de sucção, para trazer o óleo à superfície. A produção é forçada contra os pistões, fazendo com que a pressão e os pistões levem os fluidos à superfície.

Semelhante à física aplicada às rodas d'água que movem os antigos moinhos, a energia natural é usada dentro do poço para trazer a produção para a superfície.

As bombas hidráulicas são geralmente compostas por dois pistões, um em cima do outro, conectados por uma haste que se move para cima e para baixo dentro da bomba.

Tanto as bombas hidráulicas de superfície quanto as subterrâneas são movidas a óleo limpo, previamente extraído do poço.

A bomba na superfície envia o óleo limpo através dos tubos para a bomba hidráulica instalada no subsolo na parte mais baixa da corrente de tubos. Os fluidos do reservatório são enviados para a superfície por uma segunda cadeia paralela de tubos.

Sistema de bombeamento submersível elétrico

Os sistemas de bombeamento submersíveis elétricos empregam uma bomba centrífuga abaixo do nível dos fluidos do reservatório. Conectada a um longo motor elétrico, a bomba é composta por vários impulsores, ou pás, que movem os fluidos dentro do poço.

Todo o sistema é instalado na parte inferior da cadeia de tubos. Um cabo elétrico percorre todo o comprimento do poço e conecta a bomba a uma fonte de eletricidade na superfície.

A bomba submersível elétrica aplica a produção artificial ao girar os impulsores no eixo da bomba, que exercem pressão sobre os fluidos circundantes, forçando-os a subir à superfície.

As bombas submersíveis elétricas são produtoras em massa e podem elevar mais de 25.000 barris de fluidos por dia.

Sistema de gas lift

Como um sistema de produção artificial emergente, o gas lift injeta gás comprimido no poço para restaurar a pressão, fazendo com que ele produza. Mesmo quando um poço flui sem elevação artificial, geralmente usa uma forma natural de elevação a gás.

O gás injetado, principalmente nitrogênio, reduz a pressão no fundo do poço, diminuindo a viscosidade dos fluidos no poço. Isso, por sua vez, faz com que os fluidos fluam mais facilmente para a superfície. Normalmente, o gás injetado é o mesmo gás reciclado produzido no poço de petróleo.

Embora tenha muito poucas unidades na superfície, este sistema é a escolha ideal para aplicação offshore. No fundo do poço, o gás comprimido é injetado no anel do tubo, entrando no poço através de vários pontos de acesso, chamados de válvulas de elevação de gás.

Conforme o gás entra no tubo nesses diferentes estágios, ele forma bolhas, alivia os fluidos e diminui a pressão.

Seleção de um sistema de produção artificial

Para obter o máximo potencial de desenvolvimento de qualquer poço de petróleo ou gás, o sistema de produção artificial mais eficiente deve ser selecionado. Os critérios usados historicamente para selecionar o sistema artificial para um determinado poço variam amplamente na indústria:

- Experiência do operador.

- Quais sistemas artificiais estão disponíveis para instalações em certas áreas do mundo.

- O sistema artificial que está operando nos poços contíguos ou semelhantes.

- Determine quais sistemas serão implementados na velocidade desejada e nas profundidades necessárias.

- Avalie listas de vantagens e desvantagens.

- Sistemas especialistas para descartar e selecionar sistemas.

- Avaliação dos custos iniciais, custos operacionais, capacidades de produção, etc. com o uso da economia como ferramenta de seleção, geralmente com base no valor presente.

Na maioria dos casos, o sistema de produção artificial com melhor desempenho em campos semelhantes serve como critério de seleção. Além disso, os equipamentos e serviços disponíveis podem determinar facilmente qual sistema de produção artificial será aplicado.

No entanto, quando parte do cenário exigiria custos significativos para manter altas taxas de produção nos poços, é prudente considerar a maioria dos métodos de avaliação e seleção disponíveis.

Referências

Rigzone (2019). Como funciona o elevador artificial? Retirado de: rigzone.com.
UNAM (2019). Fundamentos de Sistemas de Produção Artificial. Retirado de: ptolomeo.unam.mx:8080.
Schlumberger (2019). Elevação artificial. Retirado de: slb.com.
Petrowiki (2019). Elevação artificial. Retirado de: petrowiki.org.
Wikipedia, a enciclopédia livre (2019). Elevação artificial. Retirado de: en.wikipedia.org.