O papel da elevação artificial na extensão da vida útil de poços em reservatórios esgotados

À medida que os reservatórios de petróleo e gás envelhecem, sua pressão natural cai, tornando a extração dos hidrocarbonetos restantes cada vez mais desafiadora. Sistemas de elevação artificial desempenham um papel fundamental na manutenção da produção e, ao mesmo tempo, prolongam a vida útil dos poços esgotados. Neste artigo, investigamos sua operação, por que ela é essencial para reservatórios esgotados, bem como vários sistemas usados ​​pela indústria.

O que é elevação artificial em petróleo e gás?

Elevação artificial refere-se a qualquer método empregado para aumentar ou manter o fluxo de petróleo ou gás de poços quando a pressão natural, por si só, não tem mais a força necessária para empurrá-los para cima, em direção à superfície. Desempenha um papel fundamental no aumento das taxas de produção, mantendo as operações do poço eficazes, mesmo com a redução dos mecanismos naturais de acionamento, como a pressão da água ou do gás, frequentemente quando a pressão do reservatório diminui e o fluxo natural não é mais viável. Métodos de elevação artificial podem ser implementados quando essa situação surge.

A elevação artificial atende a três objetivos principais para poços: minimizar o tempo de inatividade, otimizar a produção e garantir a viabilidade econômica ao longo de seu ciclo de vida. Ao injetar energia externa, os sistemas de elevação artificial podem superar a queda da pressão do poço para elevar petróleo ou gás à superfície, permitindo a continuidade da produção e prolongando a vida útil produtiva de cada poço.

Por que reservatórios esgotados precisam de elevação artificial

À medida que um reservatório se esgota, a energia que impulsiona o fluido para a superfície diminui gradualmente. Com o tempo, a pressão dentro do reservatório não é mais suficiente para elevar os hidrocarbonetos à superfície, levando à redução das taxas de produção. Nesses casos, a elevação artificial desempenha um papel fundamental na continuidade da extração de hidrocarbonetos e na manutenção da produtividade do poço.

Reservatórios esgotados, especialmente aqueles que estão em produção há vários anos, muitas vezes enfrentam desafios como:

• Diminuindo a pressão: À medida que a pressão do reservatório diminui, fica mais difícil que o petróleo ou o gás flua naturalmente pelos poços.
• Taxas de fluxo mais baixas: O esgotamento leva à diminuição das taxas de fluxo, o que ameaça a lucratividade se não for resolvido.
• Variações de viscosidade: Com o tempo, a viscosidade do óleo tende a aumentar gradualmente, tornando cada vez mais difícil para os fluidos atingirem a superfície sem assistência de fontes externas.

Sistemas de elevação artificial podem ajudar a combater esses desafios, fornecendo a energia necessária para trazer fluidos à superfície com eficiência. Isso prolonga a vida útil do poço, reduz a necessidade de novas perfurações e, em última análise, melhora a economia de um reservatório esgotado.

Tipos comuns de sistemas de elevação artificial

Diversos sistemas de elevação artificial são comumente utilizados na produção de petróleo e gás, cada um com características únicas, adequadas a diferentes condições de poço e tipos de reservatório. Abaixo, alguns dos sistemas mais amplamente adotados:

Bombas Submersíveis Elétricas

Bombas submersíveis elétricas (ESPs) Estão entre os sistemas de elevação artificial mais econômicos e são amplamente utilizados em poços de petróleo com taxas de produção moderadas a altas. Compostas por uma bomba, um motor e um sistema de cabos que submerge no poço e utiliza eletricidade como fonte, as bombas submersíveis elétricas (ESPs) são conhecidas há muito tempo por elevar grandes volumes de fluido de poços profundos; particularmente eficazes onde a pressão natural caiu significativamente.

Bombas desse porte são adequadas para poços de baixo a médio volume e são frequentemente empregadas em operações offshore ou em poços profundos onshore. Bombas Extra Super (ESPs) devem ser empregadas se a taxa de produção de um poço de petróleo começar a diminuir, mas ainda apresentar um potencial significativo de recuperação de petróleo.

Elevador de gás

A elevação a gás é outro método popular de elevação artificial, particularmente eficaz para poços com altas relações gás-líquido. Envolve injetando gás (normalmente nitrogênio ou gás natural) no poço para reduzir a densidade dos fluidos, facilitando o fluxo dos hidrocarbonetos para a superfície.

Este sistema é altamente versátil e pode ser aplicado tanto em poços verticais quanto desviados. A elevação a gás é frequentemente utilizada quando o poço produz uma combinação de petróleo e gás, e o gás natural está disponível para injeção. Este método funciona melhor em poços onde os fluidos de produção são muito viscosos para outros métodos de elevação.

Bombas de haste

Bombas de haste (também conhecidas como bombas de feixe ou de haste de bombeamento) são um dos métodos de elevação artificial mais antigos e difundidos atualmente, consistindo em um macaco hidráulico de superfície artificial conectado a um sistema de hastes mecânicas que transporta o petróleo pelo poço através de seu sistema de hastes mecânicas até um macaco hidráulico artificial. São particularmente úteis na elevação de petróleo de poços rasos a médios com vazões moderadas.

As bombas de haste são adequadas para poços com menores proporções de gás para líquido que se tornaram inativos; sua simplicidade, confiabilidade e custo-benefício as tornam escolhas populares em campos onde as taxas de produção começaram a diminuir ao longo do tempo.

Bombas de cavidade progressiva

Bombas de cavidade progressiva (PCPs) São amplamente utilizados em poços contendo fluidos altamente viscosos, como óleo pesado, e são mais adequados para poços com taxas de produção baixas a médias. Seu sistema é composto por um parafuso helicoidal fechado dentro de um estator fechado que transporta fluidos entre o poço e a superfície.

Os PCPs podem fornecer uma ação de elevação consistente que garante a produção mesmo após o fluxo natural ter diminuído significativamente em reservatórios esgotados, mesmo onde a viscosidade tenha aumentado significativamente devido a temperaturas ou pressão mais baixas. Eles oferecem produção confiável quando o fluxo natural diminui substancialmente.

Como a elevação artificial prolonga a vida útil

À medida que os reservatórios de petróleo e gás amadurecem, a pressão natural diminui, tornando cada vez mais difícil sustentar a produção. Os sistemas de elevação artificial desempenham um papel fundamental na revitalização desses poços, garantindo a extração contínua e maximizando o potencial do reservatório. Veja como eles prolongam a vida útil dos poços:

1. Reduzir a pressão decrescente do reservatório

Com o passar do tempo, os impulsos naturais enfraquecem, diminuindo a energia necessária para impulsionar os fluidos em direção à superfície. A sustentação artificial serve para compensar essa perda, fornecendo energia externa, mantendo ou até mesmo aumentando as taxas de produção que, de outra forma, diminuiriam.

2. Melhora a recuperação de hidrocarbonetos

Sem sistemas de elevação artificial, muitos poços seriam abandonados prematuramente e as valiosas reservas recuperáveis ​​seriam deixadas sem utilização. Ao otimizar as vazões, esses sistemas ajudam a extrair mais petróleo e gás para fins de recuperação, aumentando assim o fator de recuperação do reservatório.

3. Adapta-se às diferentes condições do poço

À medida que os poços envelhecem, fatores como aumento do corte de água, interferência de gás ou produção de areia podem comprometer o desempenho e exigir ajustes, como a instalação ou o ajuste de métodos de elevação artificial, como ESPs (para situações de alto corte de água ou fluidos viscosos), para manter a produção constante e estável. Métodos de elevação artificial (como PCPs para fluidos viscosos) podem ser implantados ou ajustados adequadamente para permanecerem soluções eficazes, mantendo a produção consistente e contínua.

4. Aumentar a viabilidade económica

A elevação artificial pode aumentar significativamente a viabilidade econômica dos operadores, prolongando a produção do poço em níveis lucrativos, retardando o abandono e prolongando sua vida útil, otimizando assim o retorno sobre o investimento e adiando os custos de descomissionamento. Isso permite que os operadores maximizem o retorno e, ao mesmo tempo, adiem os custos de descomissionamento o mais rápido possível.

5. Habilitando a recuperação secundária e terciária

A elevação artificial pode facilitar estratégias de recuperação secundária e terciária utilizadas por recuperação aprimorada de petróleo (EOR), como inundação de água ou injeção de gás. Ao manter as vazões, a elevação artificial pode aprimorar esses métodos de EOR, aumentar ainda mais as reservas recuperáveis ​​e, assim, criar reservas recuperáveis ​​adicionais.

6. Reduz falhas de poços e tempo de inatividade

Os modernos sistemas de elevação artificial contam com recursos de monitoramento e automação, permitindo que os operadores detectem problemas precocemente e otimizem o desempenho. Isso reduz falhas inesperadas, minimiza o tempo de inatividade e prolonga a produtividade do poço.

A elevação artificial não é apenas uma solução temporária — é uma estratégia de longo prazo para prolongar a vida útil de poços em reservatórios esgotados. Ao manter a produção, melhorar a recuperação e se adaptar à evolução das condições dos poços, esses sistemas garantem que campos maduros permaneçam lucrativos por muitos anos.

As tecnologias de elevação artificial desempenham um papel fundamental no prolongamento da vida útil de poços de petróleo e gás em reservatórios esgotados, principalmente por meio da melhoria do fluxo de fluidos, redução dos custos operacionais e aumento geral das taxas de recuperação. A elevação artificial pode estender a produção além da pressão natural do reservatório que se esgotou, ajudando os poços a manter a produção eficiente mesmo após a pressão natural do reservatório ter caído significativamente. À medida que a indústria de petróleo e gás enfrenta os desafios do esgotamento de campos, as tecnologias de elevação artificial continuam sendo ferramentas cruciais para otimizar a produtividade, a longevidade e a economia da gestão de reservatórios.