O que é elevação artificial? Métodos utilizados na produção de petróleo e gás.

À medida que a pressão do reservatório diminui, a energia natural dos poços de produção pode não ser suficiente para elevar os fluidos à superfície na taxa necessária. Nesse ponto, as tecnologias de elevação artificial podem fornecer energia adicional para manter ou aumentar a produção.

Os métodos de elevação artificial mais comuns na produção de petróleo e gás incluem o gas lift, a bomba submersível elétrica (ESP) , a bomba de haste e as bombas de cavidade progressiva (PCP) . Cada método apresenta diferentes adaptações à profundidade do poço, à taxa de produção, às propriedades do fluido, à produção de gás e água e às condições operacionais. Portanto, a seleção do método de elevação artificial deve levar em consideração as condições específicas do poço e os requisitos de produção.

Quando um poço precisa de elevação artificial?

Na fase inicial da produção de um poço de petróleo, o bombeamento artificial pode não ser necessário. Muitos poços de petróleo conseguem produzir por si próprios, porque a pressão da formação é suficiente para superar a pressão necessária para o fluido subir à superfície.

À medida que a pressão de formação diminui, a capacidade de autoprodução do poço de petróleo enfraquece gradualmente. As seguintes situações geralmente exigem a consideração de elevação artificial:

Queda significativa na produção.

• A pressão no fundo do poço é insuficiente para manter a autoprodução.
• O volume de água de produção aumenta e a dificuldade de bombeamento de fluidos também aumenta.
• A viscosidade do fluido limita a capacidade de autoprodução.
• É necessário manter a taxa de produção desejada.

A escolha do bombeamento artificial depende principalmente do desempenho de produção do poço de petróleo e das mudanças nas condições operacionais, e não de um único limite de produção.

Quais são os principais métodos de elevação artificial?

Elevador de gás

O sistema de elevação a gás funciona injetando gás na tubulação de produção, o que reduz a densidade da coluna de fluido e, consequentemente, diminui a pressão estática da água necessária para elevar o fluido até a superfície.

O método de elevação a gás é adequado para poços de petróleo onde a instalação ou manutenção da bomba de fundo de poço é difícil, como em poços offshore e poços com inclinação acentuada. Também é aplicável a poços de petróleo com taxas de produção mais elevadas.

A eficácia do gas lift é influenciada principalmente pelo volume de injeção, pressão de injeção, posição da válvula, profundidade do poço e fonte do gás injetado. Um volume de injeção insuficiente resultará em capacidade de elevação insuficiente, enquanto a injeção excessiva pode reduzir a eficiência do sistema.

Bomba submersível elétrica (ESP)

A bomba elétrica submersível aciona a bomba centrífuga através do motor de fundo de poço para aumentar a pressão e transportar uma grande quantidade de fluido para a superfície.

A bomba submersível elétrica (ESP) é adequada para poços de petróleo de alta produção, especialmente em situações onde um grande volume de líquido precisa ser bombeado de seções mais profundas do poço.

Seu desempenho pode ser afetado por fatores como interferência de gás, alterações no teor de água, altas temperaturas, falhas elétricas e operação fora da faixa recomendada. Portanto, o desempenho da bomba precisa ser compatível com a capacidade de vazão real do poço de petróleo.

Bomba de Haste

O sistema de bombeamento conecta a bomba de fundo de poço com o dispositivo de bombeio de superfície e a coluna de hastes de sucção. A bomba de fundo de poço, por meio de seu movimento alternativo, eleva o fluido da formação até a superfície.

As bombas são amplamente utilizadas em campos petrolíferos terrestres maduros e são adequadas para condições de produção com vazão baixa a média. O equipamento tem ampla aplicação, os procedimentos de operação e manutenção são consolidados e é adequado para produção de longo prazo.

Os problemas operacionais comuns incluem desgaste da haste de sucção e da tubulação, queda na eficiência da bomba, alterações no nível do líquido, interferência de gás e falhas mecânicas.

Bomba de Cavidade Progressiva (PCP)

A bomba de lubrificação cria uma cavidade móvel contínua através da rotação do rotor dentro do estator de corpo elástico, transportando assim fluidos de forma volumétrica.

O PCP é adequado para petróleo pesado, reservatórios de alta viscosidade e condições de produção de areia. É normalmente utilizado para taxas de produção baixas a médias e proporciona bombeamento volumétrico estável.

Ao selecionar o modelo, é essencial considerar fatores como viscosidade do fluido, temperatura, teor de gás, condições de produção de areia, bem como a compatibilidade entre o material do corpo elástico e o fluido produzido.

Como escolher o método de elevação artificial mais adequado?

Não existe um único método de elevação artificial que seja adequado para todos os poços. A seleção deve considerar todo o sistema de produção e as mudanças esperadas ao longo da vida útil do poço.

Os principais fatores incluem:

Condições de funcionamento ou de poço	Consideração Importante
Alta taxa de produção	ESP ou sistema de elevação a gás podem ser considerados.
Poço profundo	ESP ou pistão a gás podem ser adequados.
Óleo pesado ou viscoso	Uma bomba PCP ou uma bomba de haste podem ser consideradas.
Alta produção de gás	A capacidade de lidar com gás torna-se importante
Produção de areia	O tipo de bomba e a resistência ao desgaste são importantes.
Operação offshore	Os requisitos de acesso e manutenção de equipamentos tornam-se críticos.
Infraestrutura elétrica limitada	Podem ser consideradas opções com acionamento a gás ou mecânico.

Os engenheiros também precisam levar em consideração a pressão do reservatório, o teor de água, a relação gás-óleo, a estrutura do poço, a temperatura, a energia disponível ou o gás injetado, os requisitos de manutenção e as mudanças esperadas na produção.

Esses fatores são utilizados para auxiliar na seleção dos métodos de elevação artificial, e a escolha final depende das condições específicas do poço e das metas de produção.

Leia mais: Como otimizar sistemas de elevação artificial

Como a simulação auxilia as operações de elevação artificial?

À medida que a pressão do reservatório, as propriedades do fluido, o teor de água, a taxa de produção e as condições operacionais se alteram, o desempenho do sistema de elevação artificial também se modifica. A tecnologia de simulação permite avaliar o impacto dessas alterações na produção em um ambiente controlado.

Utilizando ferramentas de simulação de produção , os engenheiros podem simular vários cenários, como ajustes de produção, alterações nos parâmetros de operação da bomba, mudanças no volume de injeção, flutuações de pressão e respostas do equipamento, analisando assim a interação entre o sistema de elevação artificial e o processo de produção como um todo.

A simulação também pode ser usada para o treinamento de operadores. Os participantes do treinamento podem praticar operações de rotina e responder a mudanças nas condições do poço e a situações anormais, reduzindo o risco para os equipamentos de produção reais.

Pensamento final

Quando a energia natural do reservatório não consegue atender às necessidades de produção, as tecnologias de elevação artificial podem ajudar a manter ou aumentar a produção.

A seleção de métodos de elevação artificial deve levar em consideração o volume de produção, a profundidade do poço, a pressão, as propriedades do fluido, a produção de gás e água, as limitações do equipamento e o desempenho futuro da produção. A simulação de produção pode ser usada como uma ferramenta auxiliar para a seleção e as decisões operacionais, avaliando diferentes condições antes da implementação em campo e para o treinamento de operadores.