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UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 1 EQUIPAMENTOS DE SUPERFÍCIE - Ilustração mostrando os equipamentos de superfície de um poço de petróleo, destacando a Cabeça de Revestimento (1), o Carretel de Ancoragem (2), a Cabeça de Produção (3) e a Árvore de Natal (4). Inicialmente serão abordados os equipamentos de superfície de um poço de petróleo utilizados durante a fase da Perfuração. O dimensionamento destes equipamentos está intrinsicamente relacionado com o programa de revestimentos que serão descidos durante a perfuração do poço. - A figura acima representa uma visão em três dimensões da disposição dos revestimentos descidos no poço O poço é perfurado em fases. Os metros iniciais normalmente são perfurados facilmente porque as formações (rochas) superficiais não oferecem resistência. Essa fase inicial deve ser perfurada e imediatamente revestida sob pena de ocorrer desmoronamento das paredes do poço, é descido então o revestimento de superfície. À medida que formações mais profundas são atravessadas surgem algumas variáveis que devem ser levadas em conta para o sucesso da perfuração: formações permeáveis com fluidos, pressões, etc. Assim teremos um programa de perfuração e descida de revestimentos muito dependente das condições de subsuperfície. - A sequência da figura acima mostra as fases da perfuração e descida de tubos para revestimento do poço. Inicialmente é perfurado ou cravado um tubo de grande diâmetro chamado de tubo condutor; em seguida são perfuradas as fases seguintes e descidos os revestimentos de superfície, intermediários e, por fim, o revestimento de produção. O revestimento de produção é o poço propriamente dito porque é por seu interior que será produzido o petróleo e instalados os equipamentos de elevação natural ou artificial do óleo ou gás. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 2 A figura abaixo ilustra um poço com seu conjunto de revestimentos adequadamente cimentados. Normalmente o revestimento é cimentado de modo que o cimento cubra toda a porção “a poço aberto” e uma parte do revestimento anteriormente descido. Podem existir situações onde não se faça necessário ou seja impraticável essa conduta Esquema da “cabeça do poço” com os revestimentos de superfície, intermediário e de produção O Cabeçal exemplificado acima pressupõe a descida de 03 diâmetros de Revestimentos até a conclusão do Poço. COMPONENTES DO CABEÇAL DO POÇO A seguir analisaremos cada item componente do sistema de superfície de um poço de petróleo instalados na fase de Perfuração: Cabeça de Revestimento Equipamento posicionado ( enroscado, soldado ou preso por cunhas ) ao topo do revestimento de superfície, responsável pela sustentação das demais colunas de revestimento do poço. A cabeça de revestimento oferece apoio também para o Equipamento de Segurança de Cabeça de Poço ( ESCP: BOP, Carreteis de Perfuração, Carreteis Espaçadores, Saída de Lama, etc ), imprescindíveis para os trabalhos de perfuração. Também permite um meio de acesso ao espaço anular entre o revestimento de superfície e o revestimento descido em seguida, através de saídas laterais roscadas, flangeadas ou estojadas. Exemplos: - A figura acima ilustra uma cabeça de revestimento tipo soldada com uma saída lateral com válvula, flange superior com parafusos e a junta-anel de vedação. Destaca-se também um revestimento ancorado através de cunha posicionada no interior da Cabeça de Revestimento. Conexão tipo Soldada Abaixo demonstramos a forma de união entre o revestimento e a cabeça de revestimento tipo soldada. Existe um orifício especialmente posicionado para testar a estanqueidade dos cordões de solda após sua aplicação. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 3 - Na figura anterior temos os pontos de solda evidenciados e o orifício para avaliação da estanqueidade da solda efetuada. Normalmente as cabeças soldadas estão especificadas para revestimento de 20” e 30” Conexão tipo “Slip-Lock” Outro tipo de conexão é feito pelo acunhamento do revestimento à cabeça. Esta possui sua extremidade inferior com cunhas e parafusos de energização. A vedação é feita por anéis ou gaxetas existentes na parte interna da cabeça que vedam contra a superfície externa do revestimento. Essa forma de conexão facilita a montagem e economiza substancial tempo de sonda porque não envolve o demorado processo de soldagem. É muito aplicada em poços exploratórios onde está previsto o abandono provisório ou permanente do poço após sua perfuração e avaliação. - A figura mostra a união entre revestimento e cabeça sendo feito por cunha energizadas por parafusos. A vedação é feita por gaxetas existentes na Cabeça de Revestimento. A Cabeça pode ser facilmente desconectada o que permite sua reutilização. Conexão tipo Roscada A Cabeça de Revestimento roscada é bastante comum quando o revestimento de superfície é menor que 20”. Para diâmetros de 13.3/8” e menores é mais prático e econômico utilizar-se cabeças de revestimento do tipo roscadas. - A figura acima ilustra uma cabeça de revestimento do tipo roscada com flange superior e saídas laterais também roscadas. EXEMPLOS DE TIPOS DE CABEÇA DE REVESTIMENTO ( Denominação FMC / CBV adotada pela Padronização de Matreriais da Petrobrás ( PM-V ) Cabeça Tipo C-22 (PC-22) à Cabeça de Revestimento tipo “PC-22”, extremidade inferior p/ solda, ou rosca, possui flange superior API Spec 6A e alojamento cilíndrico p/ acomodação do Suspensor de Revestimento “C-22”, além de duas saídas laterais c/ rosca, flange ou estojo para conexão de válvulas roscadas ou flangeadas. - A figura acima exemplifica uma cabeça do tipo PC-22 com extremidade p/ solda e saídas laterais roscadas. Cabeça Tipo C-29 (PC-29) à Cabeça de Revestimento tipo “PC-29”, extremidade inferior p/ solda, flange ou rosca, possui flange superior API e alojamento cilíndrico p/ acomodação do Suspensor de Revestimento “C-29”, além de duas saídas laterais c/ rosca, flange ou estojo para conexão de válvulas laterais. Apresenta ganho em altura em relação à C-22 e aumento da área do alojamento do Suspensor de Revestimento. É especialmente indicada para poços mais profundos onde espera-se a ancoragem de grande carga de revestimento. - A figura acima exemplifica uma cabeça do tipo PC- 29 com extremidade p/ solda e saídas laterais roscadas. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 4 A versão conhecida como “C-29-L” possui parafusos prisioneiros (“Lock-Down Screw”) distribuídos ao redor do flange para fixação e energização do Suspensor de Revestimento. Cabeça de Revestimento INDEPENDENTE. O conceito de cabeça de revestimento INDEPENDENTE baseia-se no fato da cabeça promover unicamente a ancoragem e isolamento do espaço anular entre revestimentos sem estabelecer uma continuidade como a que ocorre com Carretéis de Ancoragem. É uma cabeça utilizada em poços razos perfurados em área terrestre que possuem um número mínimo de fases. Normalmente poços que admitem cabeças de revestimento independentes são perfurados em somente duas fases: são descidos o Revestimento de Superfície e o Revestimento de Produção. Após a descida do último revestimento, o mesmo fica com sua extremidade exposta para enroscamento de uma cabeça de produção. Em caso de necessidade de montagem de um carretel flangedo pode-se adaptar um flange na cabeça de revestimento INDEPENDENTE. Esse recurso é normalmente empregado para montagem do ESCP que perfura o poço. - Figura mostrando uma cabeça de revestimento do tipo independente. Destaca-sea ancoragem e vedação para o revestimento descido no seu interior. Não existe conexão flangeada para adaptação de um carretel superior mas somente uma sobreposta para energização da vedação. Possui saídas laterais roscadas. - Figura ilustrando um Adaptador para tranformar a Cabeça de Revestimento Independente para receber um Carretel Superior ( Drilling Spool ) durante a perfuração e descida do revestimento seguinte. - A figura acima mostra a cabeça de revestimento ancorando o revestimento de produção destacado em amarelo. Carretel de Ancoragem Os Carretéis de Ancoragem (Casing Head Spool) complementam o “cabeçal” do poço a partir da Cabeça de Revestimento. São utilizados quando forem descidos revestimentos intermediários entre o revestimento de produção e o revestimento de superfície. Fazem a adaptação da pressão de trabalho de cada fase do poço, promovem vedação e permitem acesso ao espaço anular entre os revestimentos bem como alojam suspensores adequados aos diâmetros dos revestimentos descidos. A figura acima ilustra um Carretel de Ancoragem com suas extremidades flangeadas, saídas laterais e alojamento interno para o suspensor de revestimento. EXEMPLOS DE TIPOS DE CARRETÉIS DE ANCORAGEM ( Denominação FMC / CBV adotada pela Padronização de Matreriais da Petrobrás ( PM-V ) Carretel Tipo C-22 (PC-22) à Carretel de Ancoragem tipo “PC-22” extremidades com flange API 6A e alojamento interno cilíndrico p/ acomodação do Suspensor de Revestimento “C- 22”. Sua geometria interna é o mesmo da Cabeça de Revestimento “C-22” exceto pela extremidade inferior que está preparada com selos internos para vedação contra o revestimento anteriormente descido. Essa vedação representa a “vedação Secundária” entre os anulares dos revestimentos descidos. A “vedação primária” está representada pelo suspensor do revestimento e cabeça ou carretel inferior. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 5 - A figura acima representa um Carretel do tipo “PC- 22” com vedação inferior para receber a extremidade do revestimento, saídas laterais roscadas e alojamento interno para o Suspensor PC-22. Carretel Tipo C-29 (PC-29) à Carretel de Ancoragem tipo “PC-29”, extremidades com flange API 6A, e alojamento cilíndrico p/ acomodação do Suspensor de Revestimento “C- 29”, com duas saídas laterais c/ rosca, flange ou estojo para conexão de válvulas laterais. Apresenta ganho em altura em relação ao Carretel de Ancoragem PC-22 e aumento da área do alojamento do Suspensor de Revestimento. É especialmente indicado para poços mais profundos onde espera-se a ancoragem de grande carga de revestimento. - A figura anterior representa um Carretel do tipo “PC-29-L” com vedação inferior para receber a extremidade do revestimento, saídas laterais roscadas e alojamento interno para o Suspensor PC- 29. Suspensor de Revestimento É o equipamento responsável pela ancoragem da coluna de revestimento e pela vedação superior do espaço anular entre revestimentos cimentados, São alojados no interior da cabeça de revestimento ou carreteis de ancoragem. Possue vedação por elemento de borracha que são comprimidos contra o tubo e contra o alojamento cilíndrico da cabeça de revestimento por ação do peso dos revestimentos ancorados ou, opcionalmente, pela energização dos parafusos prisioneiros existentes em alguns tipos de Cabeças de Revestimento ou Carretéis de Ancoragem. - A figura acima representa um Suspensor de Revestimento. Em amarelo evidencia-se o conjunto de cunhas de ancoragem e em preto está representado a borracha de vedação C-29 à Suspensor tipo envolvente, fecha automaticamente contra o corpo do tubo de revestimento. Pode ser instalado sem necessidade de remover completamente o BOP, mas apenas suspendê-lo o suficiente para a introdução do suspensor. As duas cunhas, presentes nesse tipo de suspensor, evitam colapso do revestimento mesmo sob extrema carga. Pode ser também energizado por ação dos parafusos lockdown. Compatível com a Cabeça de Revestimento ou Carretel de Ancoragem tipo C-29. - A figura ilustra o Suspensor de Revestimento do tipo C-29 apropriado para Cabeças e Carretéis C-29. - Figura mostrando um Suspensor PC-29 fabricação FMC, adotado pelo Padrão PM-V. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 6 . C-22 à Suspensor tipo envolvente, fecha automaticamente contra o corpo do tubo. Pode ser instalado sem necessidade de remover completamente o BOP. Compatível com a Cabeça de Revestimento C-22. - Suspensor de Revestimento tipo PC-22 O “Casing Hanger” mantém o último revestimento suspenso e tracionado. Essa tração energiza a borracha do suspensor promovendo a vedação do espaço anular entre os revestimentos descidos. Montagem do sistema de Revestimentos A seguir demostramos como é feito o corte da extremidade superior do revestimento descido de modo a prepará-lo para receber o carretel superior. - A figura abaixo mostra o detalhe da extremidade em BISEL do revestimento ancorado e preparado para receber o carretel superior com a vedação secundária. O comprimento “L” deixado para receber o carretel superior é função da posição dos anéis de vedação secundária contidos internamente no corpo deste carretel. Esse comprimento pode variar, normamelnte é de 6 + - ¼” polegadas para os equipamentos da FMC/CBV e 4.5/16”+ - 1/8” para os equipamentos da MMA. É recomendável medir o comprimento interno do recesso do carretel superior que abrigará a extremidade do revestimento mais a altura do anel antes de cortar o revestimento. - Sistema de vedação e ancoragem entre dois revestimentos descidos. A figura abaixo mostra o detalhe da vedação secundária estabelecida entre o engaxetamento do carretel superior contra o tubos de revestimento. A vedação primária se estabelece entre o revestimento e o “casing hanger” energizado. Nota-se o detalhe da abertura lateral no flange superior para acesso e teste de estanqueidade do suspensor de revestimento e do engaxetamento do carretel superior. Esse “test port” deve ser sempre utilizado para aferir as vedações após a montagem dos equipamentos. Acessórios do Cabeçal de revestimento - Bucha Adaptadora Equipamento que faz a compatibilização entre os carreteis de revestimento e a cabeça de produção ou outro carretel superior, com os revestimentos descidos. Por facilidade e economia na construção os carreteis são fabricados com internos padronizados e compatíveis com o maior revestimento a ser descido (Bore Superior); casos onde se faça necessário a antecipação de descida de revestimentos de menor diâmetro recorre-se às buchas adaptadoras para garantir vedação secundária e centralização dos revestimentos. - A figura acima ilustra diversos tipos de buchas de vedação. A especificação de uma bucha é feita com base no diâmetro externo dos revestimentos. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 7 - Figura mostrando uma Bucha de Redução p/ revestimento, posicionada no interior do Carretel de Ancoragem ou Cabeça de Produção. - Vedação Secundária Chamamos de vedação secundária aquela que se estabelece entre a extremidade inferior de um Carretel em sua superfície interna e a superfície externa do tubo de revestimento. Essa vedação é feita por elastômeros que podem ficar alojados originariamente no interior do carretel como também podem estar presentes nas buchas de vedação anteriormente mostradas. Vedação com BUCHA - Figura mostrando a vedação entre carretel e revestimento feita por meio de uma BUCHA de Vedação. Vedação com Anéis Internos no Carretel - Figura mostrando o posicionamento dos anéis de vedação integrais ao corpo do carretel. Superior. - Parafuso prisioneiro( Lock Down Screw ) Os parafusos prisioneiros são posicionados na circunferência do flange superior de Cabeças de Revestimento e Carreteis de Ancoragem. Têm como função fixar e energizar os suspensores de revestimento. Podem também ser utilizados para retenção do “bore protector”. A quantidade de parafusos existentes no flange é função da pressão de trabalho do mesmo. - Figura mostrando a disposição dos parafusos “Lock- Down” no flange. Existem dois tipos de parafusos “Lock-Down” basicamente. Os esquemas abaixo mostram, em corte, os tipos de parafusos prisioneiros. - Figura mostrando o parafuso lock-down diretamente enroscado no flange com sobreposta também enroscada no flange. Este tipo de parafuso sofre ação do fluido do poço contra a rosca de fixação e avanço. - Figura mostrando o tipo de parafuso que não sofre ação dos fluidos do poço contra a rosca de fixação e avanço em face do posicionamento da rosca diretamente na sobreposta de energização das gaxetas e pelo posicionamento de anéis raspadores na extremidade do parafuso. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 8 - Bore Protector e Test Plug O “Bore Protector” é um equipamento em forma de bucha colocado no interior da cabeça de revestimento ou cabeça de produção para proteger a sua área selante (seal bore) durante os trabalhos de perfuração ou workover. Esse equipamento protegerá a superfície onde se alojará o casing ou tubing hanger (descida de broca, estabilizadores, centralizadores, raspadores, packers etc). O “bore protector” é descido e assentado com a ferramenta (running tool) especialmente projetada para sua instalação e posterior recuperação. O “Test Plug” é um equipamento que fica posicionado no interior da cabeça de revestimento ou carretel de ancoragem e permite que seja testado o sistema de segurança de cabeça de poço ( BOP Stack ) que fica montado imediatamente acima. Esse dispositivo Isola o poço permitindo assim uma pressurização hidráulica para teste do ESCP (BOP e Linhas de ataque) do poço. - A figura acima mostra o “bore protector” e sua ferramenta de descida e retirada - A ilustração acima demostra a forma de instalação do “bore protector” e do “test plug” no interior do cabeçal de perfuração. - Flanges Adaptadores São itens destinados a compatibilizar Cabeças de Revestimento, Carreteis de Ancoragem e Preventores de Erupção (BOP) durante a montagem para perfuração dos poços. São equipamentos com diâmetros de flanges e pressões de trabalho diferentes utilizados em montagens de cabeçais de poço que contém equipamentos com pressões de trabalho ou diâmetros nominais distintos. Os “Flanges” são estruturas responsáveis pela junção dos equipamentos. Possuem furações para alojamento de parafusos de “amarração” ou possuem parafusos fixos diretamente em seu corpo; tambem dispõem de recessos para alojamento de anéis ou juntas que promovem a vedação entre eles. Dentre os Flanges Adaptadores mais comuns destacamos: Flange Adaptador tipo A-3 à possui ganho de altura para permitir posicionamento das porcas dos parafusos prisioneiros. Une flanges de pressão de trabalho ou diâmetros diferentes. - Figura mostrando um Adaptador tipo A-3 com duplo flange com furação para posicionamento de parafusos estojo com porcas Flange Adaptador tipo A-4 à flange duplamente estojado com ganho mínimo em altura. Une flanges de pressões de trabalho ou diâmetros diferentes. - Figura mostrando um Adaptador tipo A-4 com duplo flange com parafusos prisioneiros (duplo estojo). UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 9 Flange tipo Companheiro à peça onde de um lado dispomos de um flange e do outro existe uma conexão roscada para posicionamento de um niple, um tampão ou tomada para coleta de pressão. São estruturas normalmemte utilizadas em extremidades de válvulas flangeadas ou em saídas laterais de linhas de condução. COMPANHEIRO - Figura mostrando um Adaptador tipo Flange- Rosca com furação para posicionamento de parafusos estojo com porcas. - Junta-Anel Flange A Junta-Anel metálica tem a função de promover a vedação entre dois flanges. São feitos de material mais mole que o o do seu alojamento no flange para, quando apertados, se deformarem o necessário para vedar. Pelo fato de haver deformação plástica do anel é que não se deve reutilizá-lo. Abaixo temos ilustrado os diversos tipos de anéis de vedação para flanges. As juntas tipo R e RX são usadas nos flanges API tipo 6B, enquanto as do tipo BX são usadas nos flanges API tipo 6BX. - Figura mostrando os diversos tipos e diâmetros de juntas-anéis para flange. As juntas R e RX são intercambiáveis entre si, apesar das juntas RX serem mais altas que suas R correspondentes. As Juntas R podem Ter seção oval ou octogonal. As Juntas RX tem seção octogonal e são energizáveis, isto é, são atuados positivamente pela pressão do poço e também deformam quando do aperto entre os flanges, assegurando uma melhor vedação. As juntas BX tem seção octogonal e também são do tipo energizáveis. Flange 6B - Anel Estrutural No Flange tipo “6B” o anel oferece apoio para as superfícies dos flanges que mantêm entre si um afastamento (stand off). Aqui o anel recebe toda a carga de aperto dos parafusos. Flange 6BX – Anel Não-Estrutural No Flange tipo “6BX” o anel não oferece apoio para as superfícies dos flanges. As superfícies dos flanges se tocam mantendo o anel devidamente energizado e vedando sem receber a carga da estrutura formada pelos componentes flangeados. Aqui o anel só recebe a carga de aperto dos parafusos até os flanges se “apoiarem” um no outro. - Figura mostrando a diferença entre o flange tipo 6B e 6BX ( API Spec 6A ). O flange tipo 6B apoia- se na junta-anel. O flange tipo 6BX não se apoia no anel. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 10 Demostração dos pontos de vedação existentes entre os anéis e respectivos flanges – Seção Transversal Anel tipo “R” (Flange 6B) OVAL OCTOGONAL A vedação deste tipo de anel “estrutural” se efetua em ambos os lados do anel, contra o flange em quatro planos, como mostrado na figura. Anel tipo “RX” (Flange 6B) A vedação deste tipo de anel “estrutural” se efetua somente em um dos lados do anel, contra a face externa do flange em dois planos, como mostrado na figura. Anel tipo “BX” (Flange 6BX) A vedação deste tipo de anel “não-estrutural” se efetua somente em um dos lados do anel, contra a face externa do flange em dois planos, como mostrado na figura. No detalhe do corte transversal está mostrado o orifício de equalização. Anel tipo “SRX” e “SBX” (Flange 6B e 6BX) Esses aneis são variações para uso em conexões submarinas (Sub-Sea Aplications), possuem orifícios para equalização que evitam o trapeamento de pressão em conexões efetuadas debaixo d’água. Para promover o aperto adequado deve-se obedecer à ordem do esquema abaixo: procede-se o aperto sempre em pares opostos e com o torque especificado para a pressão de trabalho do flange diâmetro do parafusos. SISTEMA DE CABEÇA DE POÇO PARA PERFURAÇÃO MARÍTIMA - Perfuração a partir de plataforma fixas (jaquetas) ou plataformas de perfuração autolelevatórias (PA). A “cabeça de poço” utilizadas nas perfurações marítimas efetuadas a partir de jaquetas fixas ou sondas do tipo “PA” é similar ao utilizado na área terrestre. É composta de uma cabeça de revestimento com carretéis de ancoragem superpostos. A diferença está na inclusão de componentes posicionados no fundo do mar que ficam responsáveis pela ancoragem das colunas de revestimento: é o que se denomina “OBS” ( Ocean Bottom Suspension ). A figura acima mostra a localização do sistema OBS em relação à plataforma queperfura o poço. Destacamos algumas funções básicas do sistema OBS: UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 11 - Ancorar as colunas de revestimento e absorver o seu peso. Os esforços devidos ao peso das colunas de revestimento não são descarregados na platagorma. - Permitir o abandono provisório ou definitivo do poço deixando o cabeçal de abandono no fundo do mar. - Permitir a reentrada no poço ( Tie-Back ). O abandono provisório seguro só é possível em face da existência do sistema OBS que “deixa” no fundo do mar a cabeça do poço com todos os revestimentos isolados e com possibilidade de nova conexão ( TieBack ) até a superfície. Neste sistema todos os equipamentos de controle do poço ( ESCP ) estão na superfície. A figura acima mostra o sistema OBS de revestimentos descidos no poço e a ancoragem de cada revestimento revestimento anteriormente descido. A carga total fica sobre o o revestimento de 30” que se apioa no solo marinho. A figura acima mostra os equipamentos de superfície normais compostos de cabeça de revestimento e carreteis de ancoragem e o sistema “OBS” posicionado no fundo do mar. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 12 PRESSÃO DE TRABALHO A pressão de trabalho é o diferencial máximo de pressão que os equipamentos de superfície suportam, de dentro para tora, dentro dos limites de temperatura estabelecidos pelo API, desde que tenham sido aprovados nos testes estáticos de pressão. Dentro deste conceito, a AP1 Specification 6A estabelece que os equipamentos fornecidos de acordo com seus critérios sejam especificados para as seguintes press6es de trabalho: 2000; 3000; 5000; 10000; 15000; 20000 PSI. As válvulas e chokes com conexões roscadas são cobertos apenas para pressões máximas de 2, 3 e 5 KS1. Os equipamentos básicos (cabeça de revestimento, cabeça de produção) e acessórios (corpos de válvulas, chokes, etc) com conexões flangeadas são cobertos para pressões de trabalho de 2 a 20 KSI. Obviamente, a pressão de trabalho de um equipamento é limitada pelo componente de menor pressão de trabalho. A pressão de trabalho de um equipamento de superfície depende da temperatura que o mesmo está submetido, razãa pela qual, não tem sentido a Informação de uma sem que a outra tenha sido informada. Neste trabalho, sempre que especificarmos a pressão de trabalho de um equipamento, estaremos considerando a mesma nas condições standard da API Spec 6A, ou seja, entre –29 °C e +121 °C, que é o range de temperatura para o qual os equipamentos são projetados. Ocasionalmente os equipamentos de superfície e as válvulas são submetidos, por acidente ou de modo intencional a pressões maiores que as pressões de trabalho de projeto, notadamente durante operações de restauração e estimulação. Embora o equipamento quase sempre resista, estas práticas devem ser evitadas. Os equipamentos de superfície que já tenham sido utilizados, devem suportar as pressões originais de trabalho, desde que sejam aprovados em novos testes de pressão antes de serem novamente instalados, pois não devem se deformar nas condições de trabalho. As pressões mencionadas nesse trabalho são restritas para os equipamentos feitos de materiais metálicos de acordo com a API Spec 6A. As partes não metálicas estão sujeitas às limitações de temperatura próprias dos elastômeros. Na prática, os fornecedores, vem utilizando as borrachas nitrílicas para as temperaturas normais (-29°C a +121°C) e o Viton (fluorcarbono) para altas temperaturas. Também as roscas, em função das particularidades de projeto, apresentam pressões de trabalho que variam com cada tipo, em face disto, nos equipamentos de superfície que apresentarem roscas, essas limitações também deverão ser levadas em conta. A seguir, será mostrada tabela apresentando as máximas pressões de trabalho para as roscas comumente usadas nos equipamentos de superfície:. TIPO DE ROSCA PRESSÃO DE TRAB. (psi) PRESSÃO DE TESTE (psi) ½”LP 10.000 15.000 ¾” – 2”LP 5.000 10.000 2.1/2” – 6”LP 3.000 6.000 1.050” – 4.1/2”EU 5.000 10.000 4.1/2” – 10.3/4”BUTT 5.000 7.500 11.3/4” – 13.3/8”BUTT 3.000 4.500 16” – 20”BUTT 1.500 2.250 PRESSÃO DE TESTE A pressão de teste é definida pela API Spec 6A como sendo 1,5 (um e meio) ou 2 vezes o valor da pressão de trabalho. Os valores das pressões de trabalho e pressões de teste para conexões roscadas e extremidades flangeadas estão mostradas na tabela acima. Procedimentos de Teste Os testes de fábrica devem ser efetuados antes da pintura dos equipamentos, à temperatura ambiente. Basicamente os testes hidrostátícos consistem em três partes: período primário de sustentação da pressão; redução da pressão a zero; período secundário de sustentação da pressão de teste. Os períodos de sustentação da pressão de teste não devem ser menores que 3 minutos, começados a contar após atingir a pressão de teste. GARANTIA Como garantia para que os equipamentos de superfície suportem as prssões de trabalho e pressões de teste, o AP1 estabelece as dimensões dos flanges, as propriedades físicas e químicas dos materiais metálicos de fabricação dos equipamentos, e até mesmo o torque a ser aplicado nas porcas durante as montagens dos conjuntos. EFEITO DA TEMPERATURA A temperatura é o único fator fora do projeto de um equipamento de superfície, que reduz a pressão de trabalho para a qual o equipamento foi especificado. As partes metálicas dos equipamentos de superfície, fabricadas conforme a API Spec 6A, são adequados para trabalharem em temperaturas entre –29 °C e 121°C. Para temperaturas entre 121°C e 343°C há uma redução no pressão de trabalho para a qual o equipamento foi especificado. A nova pressão de trabalho do equipamento é uma função da temperatura de trabalho, conforme mostrado na tabela abaixo. Acima de 343°C não é recomendada a UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 13 utilização dos equipamentos fabricados conforme a API Spec 6A, porque os aços começam a revenir em torno de 400°C, reduzindo a resistência mecânica. TEMPERATURA PRESSÃO DE TRABALHO °C °F Psi Psi Psi 121 250 2000 3000 5000* 149 300 1955 2930 4880 177 350 1905 2860 4765 204 400 1860 2785 4645 232 450 1810 2715 4525 260 500 1735 2605 4340 288 550 1635 2455 4090 316 600 1540 2310 3850 343 650 1430 2145 3575 *Não aplicável para flanges 5000 tipo 6BX. O Revenido é um tratamento térmico que consiste em reaquecer os aços temperados (endurecidos) a temperaturas elevadas, seguindo-se um resfriamento. O revenido alivia as tensões internas criadas pelos bruscos resfriamentos nas Têmperas, mas reduz a dureza e aumenta o elongamento do aço temperado. UN-RNCE – Suporte Técnico - Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço – Módulo I – Equipamentos de Superfície Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 14 CONJUNTO CABEÇA DE PRODUÇÃO Após a perfuração do poço com a consequente descida do revestimento de produção procede-se à instalação da Cabeça de Produção. Esse equipamento será a porta de entrada do poço e será utilizado para suportar a coluna de produção, para permitir a montagem do sistema de segurança para intervenção no poço, para garantir acesso ao anular coluna-revestimento, entre outras funções.. De acordo com o programa de revestimento descido podemos utilizar cabeças Flangeadas ou Roscadas. A Cabeça de Produção é a estrutura posicionada para dar continuidade ao revestimento de produção e para alojar os Suspensores que suportam a coluna de produção do poço. Possui saídas laterais para posicionamento de válvulas que darão acesso seguro e controlado ao espaço anular coluna- revestimento. - Cabeça de Produção Flangeada O exemplo abaixo representauma cabeça de produção tipo biflangeada, particularmente utilizada em poços da área marítima que produzem a partir de plataformas fixas. Esse tipo de cabeça de produção fica flangeada ao carretel ou cabeça de revestimento que ancorou o revestimento de produção e faz com este vedação através de gaxetas ou anéis do tipo O’Ring existentes em sua parte inferior, internamente ( vedação secundária). Figura mostrando uma cabeça de produção posicionada acima do carretel de ancoragem do “cabeçal” de perfuração. Modelos de Cabeça de Produção Biflangeda CAB TC-OO 11” X 7.1/16” X 5000PSI Cabeça de Produção tipo biflangeada com alojamento interno cilíndrico para receber todos os suspensores da Série TC, exceto o suspensor TC-60. Possui duas saídas laterais estojadas para acoplamento de válvula tipo esfera ou gaveta flangeadas. Dispõe de duplo flange API com pressões de trabalho variando entre 3000 e 10.000psi. Conta com parafusos prisioneiros posicionados no flange superior necessários para a retenção do Suspensor de Coluna (Donat, tubing hanger) ou, em alguns casos, para energização de sua vedação. Possui pino de alinhamento para suspensor tipo dupla luva suspensora (TC-2C). É uma cabeça robusta e utiliza-se em poços de pressões elevadas. Figura mostrando uma cabeça de produção biflangeada com alojamento interno cilíndrico. CAB TC-6O 11” X 7.1/16” X 5000PSI A Cabeça de Produção tipo TC-60 é um equipamento extremamente versátil pois aceita todos os suspensores de coluna da série “TC”, inclusive o suspensor bipartido tipo TC- 60. Em casos de possibilidade de mudanças no tipo de completação (Dupla/Simples) este é o equipamento mais econômico. Possui pino de alinhamento para suspensor tipo dupla luva suspensora (TC-2C) e pinos de alinhamento para suspensor bipartido. Possui duas saídas laterais estojadas para acoplamento de válvula tipo esfera ou gaveta flangeadas. Dispõe de duplo flange API com pressões de trabalho variando entre 3000 e 10.000psi. Conta com parafusos prisioneiros posicionados no flange superior necessários para a retenção do Suspensor de Coluna ou, em alguns casos, para energização de sua vedação. É uma cabeça robusta e utiliza-se em poços de pressões elevadas. A figura acima mostra uma cabeça tipo TC-60 com alojamento interno cilíndrico e parafusos de alinhamento para o suspensor bipartido. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 2 Figura mostrando o esquema de montagem do conjunto suspensor bipartido no interior da cabeça de produção TC-60. Em detalhe os parafusos de alinhamento que imobilizam e orientam cada parte do suspensor de coluna tipo TC-60. - Cabeça de Produção Roscada Existe também o tipo de Cabeça de Produção roscada diretamente no revestimento de produção. Esse tipo é empregada mais em poços rasos localizados em terra (onshore) perfurado normalmente em duas fases. Possui também parafusos prisioneiros para fixação do suspensor de coluna. O esquema abaixo mostra uma cabeça de produção roscada diretamente ao revestimento de produção que se encontra ancorado em uma cabeça de revestimento tipo C-22. Neste caso seria mais lógico utilizar-se uma cabeça de revestimento do tipo INDEPENDENTE porque não se faz necessário a continuidade do cabeçal. Essa construção deixa parte do revestimento de produção esposto e não é apropriado para áreas de atmosfera agressiva. A Figura anterior mostra a montagem de uma cabeça de poço perfurado em duas fases com uma cabeça de revestimento, roscada, ancorando o revestimento de produção. A cabeça de produção é enroscada diretamente no revestimento de produção. Vê-se a coluna de produção presa ao suspensor de produção. Foto reproduzindo o desenho anterior de uma cabeça de produção roscada. Modelos de Cabeça de Produção Roscada CAB T-16 7.1/16” X 7” BUTTRESS X 2000PSI Cabeça de Produção tipo Roscada com alojamento interno cônico para receber todos os suspensores da série T-16. Possui saídas laterais roscadas para conexão de válvula esfera. Dispõe de flange superior na Classe de pressão de 3000 e 2000psi. (Nota: Existe cab prod T-16-OO biflangeda equivalente ao modelo TC-OO). A conexão inferior é feita diretamente enroscando-se a cabeça ao revestimento de produção através de rosca API tipo BUTTRESS. Essa é a Cabeça de Produção mais utilizada na área terrestre em poços produtores de óleo. A figura anterior ilustra uma cabeça de produção do tipo T-16. O perfil interno de alojamento do suspensor apresenta uma conicidade própria. Nesta área a cabeça recebe os esforço de ancoragem da coluna e também oferece superfície polida para vedação do suspensor. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 3 Fotografia de um conjunto Cabeça de Produção T-16 com duas válvulas laterais e quatro parafusos prisioneiros. Internamente vê-se o perfil cônico de alojamento do suspensor. CAB TRRD 10.3/4” X 7” BUTTRESS X 2000PSI Este tipo de cabeça de produção é diretamente enroscada no revestimento de produção e ao invés de parafusos prisioneiros e flange superior possue uma porca sobreposta que prende o suspensor fazendo as vezes dos parafusos prisioneiros. Esse conceito é definido pelo API como “Cabeça de produção Independente”. Nesta configuração dispensa-se o uso do adaptador e a Árvore de Natal fica diretamente enroscada no suspensor através de um Niple Adaptador ou dois niples em completações duplas. Adaptadores especiais podem ser utilizados com a função de prisioneiro do suspensor e também vedação secundária para a coluna de produção. Essa versão de adaptadores são especialmente utilizados em instalações para injeção de vapor. Completação Simples Bombeio Mecânico Desenho esquemático de uma cabeça de produção com sobreposta prendendo o suspensor de coluna. A Árvore de Natal de bombeio mecânico é diretamente enroscada no suspensor. Completação Dupla Bombeio Mecânico Figura mostrando de forma esquemática uma cabeça de produção com suspensor duplo alojado. Ilustra-se também as duas Árvores de Natal ( Tê- de-Fluxo) acopladas. Fotografia mostrando um exemplo real do esquema de completação dupla com cabeça de produção tipo TRRD. Comentário: Existem diferentes tipos de Cabeça de Produção. Além da diferença básica com respeito ao tipo de conexão, flangeda ou roscada, conforme mostrada acima, temos as diferenças particulares a cada modelo ou fabricante. Uma diferença representativa diz respeito ao perfil interno de alojamento do suspensor de produção. Cada cabeça somente aloja sua família de suspensor; Por exemplo: para a Cab Prod T-16 temos os suspensores T-16, T-16-T, T16-BP, etc todos estes com aplicações específicas mas todos com o perfil externo e vedações compatíveis com a geometria interna da Cab-Prod T-16. Exemplos de Conjuntos Cabeça e Suspensor. CAB PROD TC-OO C/ SUSPENSOR TC-1A-EN Esse conjunto é especialmente projetado para utilização em poços equipados com DHSV. O suspensor tipo “EN” (Extended Neck) combinado com o adaptador hidráulico tipo A-5SH facilita a comunicação da pressão hidráulica para a Válvula de Segurança de Subsuperfície – (DHSV). Nesta configuração também temos o isolamento dos parafusos Lock-Down das pressões de fluxo. Figura mostrando uma cabeça de produção biflangeada tipo TC-OO com suspensor TC-1A-EN. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 4 Figura mostrando uma cabeça de produção ROSCADA tipo TC com suspensor TC-1A-EN. CAB TC-6O C/ SUSPENSOR DUPLO TC-60 Esta configuração se aplica em poços com duas colunas de produção ou injeção. O Suspensor bipartido tipo TC-60 é utilizado exclusivamente com a Cabeça de Produção “Universal” da série TC, que possui, lateralmente, dois parafusos de alinhamento necessários à operação de descida seletiva das colunas de produção. Os elementos básicos de qualquer ConjuntoCabeça de Produção sâo: - Saída lateral com válvula de acesso ao anular coluna/ revestimento. - Parafusos prisioneiros do suspensor (Lock-Down Screew). - Vedação secundária no revestimento de produção no caso das Cab Prod Biflangeadas. - Flange e Roscas API - Superfície interna polida para receber os elementos de vedação do suspensor. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 5 Suspensor de Produção Os Suspensores de Produção são equipamentos que trabalham alojados nas cabeças de produção e têm como função principal suportar (suspender) a coluna de produção e promover estanqueidade entre a coluna e o espaço anular coluna - revestimento. Abaixo encontra-se ilustrado um Poço-Tipo de Bombeio Mecânico onde fica evidenciado a função básica do Suspensor de Produção: suportar a coluna de tubos enquanto se aloja perfeitamente no interior da Cabeça de Produção do poço. Diversos são os tipos e modelos de suspensores para as diversas Cabeças de Produção existentes. Diferenciam-se fundamentalmente não só pelo formato de seu perfil externo mas pelo tipo de característica que devem ter para atender ao tipo de completação do poço. A seguir descreveremos os diversos tipos de suspensores existentes. SUSPENSORES para a Cabeça de Produção da Série TC A “Série TC” está representada pelos suspensores com perfil externo cilíndrico. Denominações: TC-1A; TC-1A –BP; TC-1A-EN; TC-BEC; TC-1W; TC-T; TC-PACK-OFF; TC-60; TC-2C; TIV Exemplos descritivos: Suspensor TC-1A Suspensor do tipo roscado, com vedação do espaço anular promovida pelo peso da coluna ou pela energização dos parafusos lockdown Figura mostrando o suspensor básico da série TC. Possui rosca para suspensão da coluna e vedação externa. Foto mostrando o Suspensor TC-1A . Detalhe da parte inferior com a presilha de retenção da luva de energização da gaxeta. (anel compressor). Desenho esquemático do processo de vedação que ocorre com o suspensor tipo TC-1A. Suspensor TC-1A-BP Suspensor tipo roscado similar ao modelo TC-1A com alojamento interno para instalaçãp de uma válvula de segurança de contrapressão (BPV – Back Pressure Valve). UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 6 A figura anterior mostra o suspensor TC-1A-BP com o alojamento interno para colocação de válvula de contrapressão ou plug de teste. Foto mostrando o Suspensor TC-1A-BP. No detalhe o prolongamento de sua porção inferior para permitir acomodação do perfil interno para alojamento da BPV. Figura mostrando o Suspensor TC-1A-BP no interior de uma cabeça TC-OO com a coluna de produção enroscada. Suspensor TC-1A-EN Suspensor roscado utilizado em poços surgentes. Possue alojamento interno para instalação de BPV e passagem interna para comunicação hidráulica entre a superfície e a DHSV. O pescoço “EN” (Extended Neck) possue anéis de vedação que isolam a comunicação hidráulica do fluxo do poço. Esta geometria também resguarda os prisioneiros da Cabeça de Produção das pressões do poço. Desenho esquemático do Suspensor TC-1A-EN . Em detalhe está mostrado a passagem hidráulica para acionamento da Válvula de Segurança de coluna. Foto mostrando o Suspensor TC-1A-EN com os anéis de vedação dispostos em seu corpo e no “pescoço”. Desenho esquemático do Suspensor TC-1A-EN alojado no interior da Cabeça de Produção e do Adaptador, suportando a coluna de produção e oferecendo a passagem hidráulica para alinha de controle da DHSV. Abaixo exemplo de um “Extended Neck” com vedação Metal- Metal para poços de alta pressão produtores de Gás. TC-1A – ENS (Metal-Metal) UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 7 A figura anterior mostra o desenho esquemático do Suspensor TC-1A-ENS. Em detalhe vemos o anel metálico de vedação entre o Suspensor e o Adaptador e a passagem da linha de controle hidráulica. Figura esquemática do Suspensor TC-1A-ENS alojado no interior da Cabeça de Produção e Adaptador. Em detalhe a passagem da linha de controle através do suspensor sem descontinuidade. Suspensor TC-BEC Suspensor especialmente projetado para permitir a passagem do cabo elétrico para o interior do anular do poço, de forma segura e eficiente. Possue rosca para suportar a coluna de produção e alojamento paralelo para receber o “mandril elétrico”; pode também ser especificado para conter alojamento para BPV e passagem para linha de controle hidráulico de acionamento da DHSV. Figura esquemática do Suspensor TC-BEC com as roscas de fixação da coluna e mandril elétrico posicionado em paralelo. Foto do Suspensor TC-BCS-C mostrando no detalhe do lado superior a passagem para a coluna de produção, para o mandril elétrico e para a linhya hidráulica da Válvula de Segurança. Desenho do conjunto Cabeça + Suspensor + Adaptador com o detalhe do posicionamento dos conectores elétricos em paralelo à coluna. Suspensor TC-T Suspensor com sistema que permite deixar a coluna de produção tracionada. É utilizado quando existe necessidade de utilização de “tubing anchor” na coluna ou mesmo quando se utiliza packers de assentamento à tração. Desenho esquemático do Susoensor TC-T mostrando em detalhe a luva suspensora posicionada internamente ao corpo do suspensor. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 8 Suspensor TC-1W Suspensor atuado pela energização dos parafusos lockdown, promove a vedação do anular mesmo com a movimentação da coluna. A coluna de produção fica suspensa pelo adaptador da cabeça enquanto o suspensor mantém confinada a pressão do anular; seu projeto garante a vedação mesmo se o tubo não possui uma superfície polida (Tubo Produção normal). Não admite a passagem de luvas ou tubos com “Up-Set”. Figura mostrando o Suspensor TC-1W . No detalhe vemos o suspensor separado em suas duas metades. Abaixo ilustração do detalhe da coluna suspensa pelo Adaptador BO-2. A vedação é proporcionada pelo suspensor TC-1W que possibilita a movimentação da coluna para cima sem perda de vedação coluna – anular. Suspensor TC-PACKOFF Suspensor promove a vedação do anular mesmo com a movimentação da coluna. A coluna de produção fica suspensa pelo adaptador da cabeça enquanto o suspensor mantém confinada a pressão do anular; seu projeto garante a vedação mesmo se o tubo não possui uma superfície polida (Tubo Produção normal). Admite a passagem de luvas ou tubos com “Up-Set”. A figura anterior mostra o Suspensor TC-Packoff. Internamente ao corpo metálico do Suspensor encontra-se moldado ao mesmo uma borracha com geometria adaptada para permitir a vedação contra a coluna de produção durante a operação de “sttripper”. Suspensor TC-60 Suspensor bipartido, utilizado exclusivamente na Cabeça de Produção tipo TC-60 em completações duplas. Sua aplicação se dá em instalações onde a manobra independente e seletiva das duas colunas é mandatória e existe possibilidade de descida de equipamentos tipo Mandril de Gás-Lift, etc. Sua geometria assegura espaço para passagem desses equipamentos mesmo com uma das “metades” já alojada na Cabeça de Produção. Possue luvas de conexão ao Adaptador Duplo de modo a garantir continuidade e isolamento entre as colunas de produção. Quando especificado também incorpora luvas (“stabs”) para assegurar continuidade hidráulica para a linha de controle da válvula de segurança de subsuperfície Foto du suspensor TC-60 mostrando suas duas metades e o detalhe das luvas de continuidade de fluxo. Figura esquematizada do suspensor duplo TC-60. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 9 Figura mostrando o posicionamento do suspensor TC- 60 em relação à cabeça de produção e ao adaptador duplo. No detalheas luvas de conexão para coluna e válvula de segurança. Suspensor TC-2C Suspensor para completação dupla onde espera-se manobra seletiva das colunas e inexistência de equipamentos de diâmetro superior à coluna de produção. Possui corpo inteiriço que recebe as duas “luvas suspensoras” (hanger coupling), após a passagem da coluna através do mesmo. Para a utilização de equipamentos tipo Mandril de Gás-Lift na coluna curta é imperativo a manobra simultânea da coluna de produção. SUSPENSORES para Cabeça de Produção da Série T-16 - T-16; T-16-V; T-16–BP; T-16-F; WA-5; T-16-T; T-16 PACKOFF; T-16-1C-1S; T-16-2C Os suspensores desta série apresentam perfil externo cônico compatível com a cabeça de produção tipo T-16. A parte superior do suspensor é biselada para receber a atuação dos parafusos prisioneiros (lock-down screew) Suspensor T-16 Suspensor tipo monobloco com rosca para a coluna de produção e gaxetas posicionadas na superfície cônica de contato com a cabeça de produção. O peso da coluna ou aperto dos prisioneiro (lock-down) comprimem as gaxetas e promove-se a vedação. Figura mostrando, em corte, o suspensor T-16. No detalhe vemos as gaxetas de vedação posicionadas na parte cônica do suspensor. Fotografia de um Suspensor T-16. No detalhe vemos a rosca de suspensão da coluna e as gaxetas de vedação. Suspensor T-16-F Suspensor tipo monobloco para poços equipados com bombeio centífugo submerso, com rosca para a coluna de produção e gaxetas posicionadas na superfície cônica de contato com a cabeça de produção. Em paralelo temos uma passagem para o cabo elétrico. A vedação contra o cabo é feito por gaxetas internas energizadas por uma porca prensa- gaxetas. Foto mostrando o suspensor T-16-F com a passagem para a coluna de produção e o cabo elétrico em paralelo. Suspensor T-16-PACKOFF Suspensor promove a vedação do anular mesmo com a movimentação da coluna. A coluna de produção fica UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 10 suspensa pelo adaptador da cabeça enquanto o suspensor mantém confinada a pressão do anular; seu projeto garante a vedação mesmo se o tubo não possui uma superfície polida (Tubo Produção normal). Admite a passagem de luvas ou tubos com “Up-Set”. Foto mostrando o suspensor T-16-T em perfil lateral. No detalhe a vedação elastomérica moldada no corpo do suspensor para vedação externa e interna. uspensor T-16-T Suspensor com sistema que permite deixar a coluna de produção tracionada. É utilizado quando existe necessidade de utilização de “tubing anchor” na coluna ou mesmo quando se utiliza packers de assentamento à tração. Desenho esquemático do Suspensor T-16-T. No detalhe vemos a luva suspensora interna com o “casquilho” de retenção. Foto do Suspensor T-16-T. Em detalhe a parte superior com a luva suspensora interna e as gaxetas principais. Figura mostrando o Suspensor T-16-T tipo luva suspensora roscada. Suspensor T-16-V Suspensor tipo monobloco com rosca para a coluna de produção e gaxetas posicionadas na superfície cônica de contato com a cabeça de produção. Esse item foi desenhado especialmente para instalações de injeção de vapor. As gaxetas de material não elastomérico são montadas em alojamento especial que dispõe de anel ajustador tipo sobreposta que recebe o peso da coluna e comprime os elementos de vedação. Figura mostrando o Suspensor T-16-V em corte. No detalhe vemos a vedação não elastomérica presa pelo anel ajustador e presilha. Foto do Suspensor T-16-V. No detalhe vemos as gaxetas para alta temperatura. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 11 SUSPENSORES para a Cab Prod da Série TR-8 - TR-8; TR-1C-1S; TRV-2C; TR-1C; TR-1S Esses suspensores alojam-se em Cabeças de Produção tipo TR, são do tipo alojamento cônico e ficam presos à Cabeça através de sobreposta enroscada na parte superior desta. Suspensor TR-8 Suspensor tipo monobloco com vedação por dois anéis tipo “O” simples e robusto. Foto do Suspensor TR-8. Em detalhe a rosca de conexão da coluna e pos anéis de vedação e o rebaixo para acomodação da sobreposta prisioneira do suspensor. Suspensor TR-8-V Suspensor tipo monobloco com vedação não-elastomérica energizada por anéis metálicos que transferem para as gaxetas o peso da coluna de produção ou a compressão dada pela porca sobreposta. Desenho esquemático do Suspensor TR-8. Em detalhe a rosca de conexão da coluna e as gaxetas de vedação e o rebaixo para acomodação da sobreposta prisioneira do suspensor. Suspensor TR-1C Suspensor tipo monobloco com alojamento interno para receber uma luva suspensora. Essa configuração assemelha-se a um suspensor dentro do outro. Sua aplicação é particular onde a utilização de suspensores roscados não se aplicam. Desenho esquemático do Suspensor TR-1C. Foto do Suspensor TR-1C. No detalhe temos aluva suspensora interna presa por sobreposta aparafusada diretamente no corpo do suspensor. Suspensor TR-1C-1S Suspensor tipo duplo para alojamento de duas colunas de produção, duas colunas de injeção ou a configuração mista de injeção-produção. Possui o sistema de ancoragem por luva suspensora e por cunha retentora. A coluna longa fica normalmente ancorada pelo sistema “1S” da cunha e a coluna curta, descida após a coluna longa, fica suspensa pela luva suspensora (copinho). A vedação da coluna longa é feita pela energização da sobreposta contra a borracha que veda diretamente no corpo do tubo. Figura esquematica do Suspensor TR-1C-1S, em corte, mostrando um lado preparado para receber uma luva suspensora e o outro lado preparado para oferece passagem para o tubo de produção e promover sua ancoragem por meio de cunhas. Suspensor TR-V-2C Suspensor tipo duplo para alojamento de duas colunas de produção, duas colunas de injeção ou a configuração mista de injeção-produção. Possui o sistema de ancoragem por luva suspensora nas duas colunas. É particularmente utilizado em poços duplos em que a injeção cíclica de vapor está prevista. Figura esquemática do suspensor TRV-2C, em corte, mostrando as duas luvas suspensoras com vedações não-elastoméricas posicionadas no interior do suspensor. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 12 Adaptador Cabeça de Produção O Adaptador Cabeça de Produção é o equipamento que fica posicionado na extremidade superior da Cabeça de Produção e que faz a ligação entre esta e a Árvore de Natal. O Adaptador interage com a Cabeça de Produção, com a Árvore de Natal e também com o Suspensor de Produção. Figura mostrando o Adaptador fazendo a ligação entre a cabeça de produção e a Árvore de Natal. Diversos são os tipos de Adaptadores Cabeça de Produção. Existem fundamentalmente para permitir a ligação entre a cabeça de produção e a árvore de natal e facilitar também o sistema de ancoragem e continuidade da coluna de produção. Descreveremos os tipos mais comuns utilizados na indústria do petróleo: Adaptador A-1 Este tipo faz a adaptação de uma árvore de natal roscada com uma cabeça de produção flangeada. É do tipo A com rosca superior tipo pino para receber diretamente o Tê-de- Fluxo da Árvore de Natal. Neste caso a coluna de produção fica suspensa pelo suspensor de coluna e ocorre uma descontinuidade entre a coluna e a árvore. Os parafusos Lock Down ficam expostos ao fluxo do poço. Figura mostrando o Adaptyador tipo “A-1” com extremidade inferior flangeada e extremidade susperior roscada pino. Fotografia de um conjunto Cabeça de produção + Adaptador “A-1” + Árvore de Natal. Adaptador B-1 Este tipo faz a adaptação de uma árvore de natal roscada com uma cabeça de produção flangeada. É do tipo B, que possui uma rosca caixa internamente para, se necessário, ficar diretamente conectado à coluna de produção suportando-a. Neste caso o adaptador faz as vezes também de suspensorde coluna. Difere do adaptador A-1 apenas pela rosca interna. Figura mostrando o Adaptador tipo “B-1” com rosca interna para suspensão da coluna de produção. Adaptador B-2-P Equivalente ao B-1 com flange superior em substituição à rosca pino. Faz a adaptação de uma cabeça de produção flangeada a uma árvore de natal também flangeada como na figura principal. Figura mostrando o Adaptador tipo B-2-P com sua extremidade superior estojada. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 13 Adaptador A-5SH Adaptador biflangeado que oferece uma passagem hidráulica para o interior do poço através do suspensor apropriado (TC- 1A-EN). É utilizado quando a coluna possui Válvula de segurança de Subsuperfície Controlada da Superfície (SSSVSC). Possui área interna polida para receber o “pescoço” do suspensor de coluna tipo TC-1A-EN contendo as vedações que fazem o “caminho” hidráulico para a DHSV. Desenho esquemático do Adaptador A-5SH. No detalhe destaca-se a passagem hidráulica para pressurização da válvula de segurança. Desenho do conjunto Cabeça + Suspensor + Adaptador mostrando a passagem hidráulica através do suspensor e adaptador. Adaptador A-3EC Utilizado em poços de Bombeio Elétrico Centrífugo Submerso, oferece passagem lateral para o cabo elétrico através de abertura especial para alojamento do mandril elétrico. Possui flange inferior do tipo rotativo para conexão à cabeça de produção. O flange tipo rotativo facilita o ajuste do adaptador com o suspensor de coluna (não orientado na cebeça) descido anteriormente, permitindo assim a coinciência dos furos dos flanges da cabeça e adaptador qualquer que seja o posicionamento do suspensor de coluna no interior da cabeça. O suspensor TC-BEC 11” possui rasgo de orientação que define uma única posição em relação à cabeça de produção e o adaptador pode ser costruído com flange normal (não rotativo). Figura mostrando o Adaptador tipo A-3EC com a passagem “excêntrica” para a coluana e os dois flanges rotativos. Nota: Esquema mostrando a Cabeça de Produção, o Suspensor de Produção e o Adaptador de Produção com o mandril elétrico e os dois conectores do mandril ( “pig-tail” de superfície e subsuperfície). Adaptador BO-2 Este tipo de adaptador incorpora uma “luva suspensora” interna que serve como suspensor de coluna. Existe vedação interna entre o adaptador BO-2 e a luva suspensora, que se fixa ao mesmo por rosca especial tipo ACME, paralela, de fácil conexão. É utilizado em conjunto com um suspensor do tipo Pack-Off para que a coluna se movimente mesmo sem a necessidade de retirada da árvore de natal ou mesmo do adaptador. Existe ainda o tipo BO-2H que possui acesso para linha de controle da SSSV e é utilizado com uma luva suspensora especial conectada a ”tubos concêntricos” que possibilitam movimentação vertical da coluna sem prejuízo da conexão hidráulica com a SSSV. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 14 Figura esquemática demostrando o posicionamento do Adaptador tipo BO-2 e a luva suspensora da coluna de produção. Em detalhe o posicionamento do suspensor tipo “packoff” abraçando a coluna de produção. Adaptador KTH O Adaptador tipo “KTH” prende o tubo através de cunhas de ancoragem. Nesse caso o adaptador também faz as vezes de suspensor de coluna. É utilizado em conjunto com um suspensor tipo envolvente ( pack-off ). Sua aplicação prática é em poços de injeção de água que se utiliza de obturadores (packer) assentados à tração. Une-se à cabeça de produção pelo flange inferior; a árvore de natal é diretamente enroscada no tubo de produção. É também particularmente utilizado onde temos que garantir continuidade em toda a coluna como nos casos dos poços de Plunger Lift. Além do sistema de cunhas de ancoragem também possui um sistema de vedação por gaxeta quadrada que envolve o tubo e que veda contra o corpo do mesmo por efeito de compressão dada pela sobreposta “prensa-gaxeta” energizada pelo conjunto de parafusos. É uma vedação auxiliar, secundária, à vedação principal dada pelo suspensor tipo pack-off. Figura esquemática mostrando o Adaptador tipo KTH. No detalhe as cunhas de ancoragem da coluna de produção e a vedação com a borracha e os parafusos de energização da mesma. Adaptador AD Adaptador Duplo flangeado para poços completados com duas colunas de produção e árvore de natal dupla. Esse adaptador oferece dupla passagem vertical para o fluxo proveniente das colunas de produção. A continuidade entre o adaptador e o suspensor é feito através de luvas especiais ( stab’s ) que fazem uma ponte entre o suspensor e o adaptador com estanqueidade entre si. A árvore de natal dupla é diretamente flangeada ao adaptador que possui superfície estojada para conexão de flanges segmentados. Figura esquemática do Adaptador tipo A-D A-2 VAPOR Adaptador com engaxetamento para niple de extensão enroscado no suspensor de coluna. Esse sistema é utilizado em poços de injeção de vapor. Nessa configuração os para fusos prisioneiros do suspensor ( Lock Down Screew ) ficam isolados do fluxo de vapor. Em instalações de elevação artificial por “Plunger Lift” também utiliza-se o adaptador com passagem para o niple de continuidade da coluna de produção. Esse sistema é parecido com o Adaptador tipo KTH em face de oferecer continuidade entre a coluna de produção e a árvore de natal sem restrições internas. Aqui não ocorre a ancoragem da coluna que é transferida para o suspensor alojado na cabeça de produção. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 15 UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 16 Árvore de Natal É o conjunto de válvulas, cruzeta, choke, manômetros, niples, responsáveis pelo fluxo seguro e controlado de fluidos do poço. Dependendo da aplicação existem tipos adequados a cada configuração de produção do poço: Árvores de Bombeio que são simples Tês-de-Fluxo com uma válvula, Cruzetas com válvulas mestra, pistoneio e lateral com choke, Simples para poços com coluna única ou Duplas em poços que produzem por duas colunas, com válvulas de acionamento manual ou remoto, com adaptadores especiais para montagem de equipamentos especiais para intervenção no poço, etc, ARVORE DE NATAL TIPO CRUZETA Cada item de uma Árvore de Natal tem sua função definida. Para a figura acima destacamos os seguintes componentes: - Válvula de Pistoneio à utilizada para permitir o acesso vertical ao poço por equipamentos operados “Through Tubing” (Arame, Cabo, Flexitubo) sem a necessidade de fechar o poço. Posicionada acima da linha de fluxo permite que lubrificadores possam ser montados com segurança. - Válvula Mestra Superior Hidráulica à válvula de bloqueio do poço, normalmente fechada, operada remotamente por pressurização hidráulica. Possuem sistemas especiais de acionamento manual (manual override). - Válvula Mestra Inferior Manual à válvula principal de bloqueio do poço, operada manualmente. - Válvula Lateral Pneumática à válvula de fechamento do poço, normalmente fechada, operada por pressão de ar comprimido, nitrogênio ou gás natural seco. Atuada por controle remoto ou por controle manual (manual override). - Válvula Lateral Manual à válvula para controle e fechamento do poço. Utilizada para fechar o poço quando as válvulas mestras não puderem ser acionadas: presença de ferramentas de “Slick-Line”, “Wire-Line”, “Coil Tubing” efetuando trabalhos no poço. - Choke à equipamento para regulação da vazão de fluidos ou pressão na linha de produção. Restringe a passagem aberta ao fluxo de forma regulada de acordo com a abertura determinada. NOTA: na saída lateral podem ser instaladas duas válvulas sendo uma pneumática e outra, conectada à cruzeta, manual. A existênciade acionamento hidráulico em uma das válvulas mestras e pneumático na válvula lateral é decorrente da necessidade de se dispor de duas fontes independentes para acionamento das válvulas e fechamento do poço. TIPOS DE ÁRVORES DE NATAL a) Cruzeta Simples Flangeada à ilustrada e descrita no item anterior. É uma árvore complexa e projetada para atender a poços surgentes produtores de óleo ou gás. Na Petrobrás (E&P RNCE) as árvores de natal de poços surgentes, gás-lift ou BCS, não possuem as válvulas mestras hidráulicas, somente manuais, e possuem válvulas de acionamento pneumático na linha lateral. Alguns casos (Pescada e Arabaiana) temos a mestra hidráulica com “manual override” e a lateral pneumática também com “manual override”, não existem válvulas back-up exclusivamente manual. b) Cruzeta Dupla Flangeada à é uma árvore que consiste de duas árvores de natal simples posicionadas em paralelo. Estão solidárias pelo adaptador duplo. Suas válvulas e componentes são geometricamente modificadas para garantir a montagem da árvore e acesso vertical ao poço. Guardam simetria de componentes e funções e a distinção entre qual a coluna correspondente a qual árvore de natal é feita da seguinte forma: a coluna longa, que produz intervalo mais profundo corresponde a válvulas mais baixas em relação á cabeça de produção.. c) Mini-Oil à árvore de natal de poços que produzem por Bombeio Mecânico. São um simples Tê-de- UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 17 Fluxo com uma válvula lateral e uma caixa de engaxetamento para promover a vedação na haste polida. Existem também em versões duplas para produção com coluna dupla. Nesse caso são duas árvores simples posicionadas em paralelo conectadas ao suspensor ou adaptador duplos. Nota: Um importante componente das árvores de natal Mini-Oil é a caixa de engaxetamento (STUFFING BOX). Sua função é garantir estanqueidade durante os ciclos de bombeio. Trabalha em conjunto com uma haste polida que o atravessa, possui dois conjuntos de vedação formado por gaxetas toroidais de seção circular/elíptica e trapezoidal. Em operação normal somente o “pacote” de gaxetas superiores promovem a vedação após serem comprimidas pela sobreposta superior. Existe, em alguns modelos uma mola para compensação do efeito de desgaste das gaxetas. A vedação inferior conhecida como “BOP” é utilizada para garantir a troca das gaxetas superiores em condições de segurança em poços semi-surgentes ou de alta RGO. Após a substituição das gaxetas superiores desgastadas novamente essa vedação secundária é relaxada. CAIXA DE ENGAXETAMENTO Desta mesma família temos as árvores de natal de poços que produzem por BCP. Neste caso a árvore é também um simples Tê-de-Fluxo com uma válvula lateral e um sistema de cabeçote de acionamento rotativo para as hastes de bombeio. O cabeçote já possui internamente incorporado uma caixa de engaxetamento para a haste polida rotativa. ARV NATAL BCP Existem outros tipos particulares de Árvores de Natal que podem se considerar uma variante dos conceitos acima mostrados. Enumeramos e descrevemos as mais utilizadas: - Árvore de Natal Injeção de Vapor à é uma árvore de natal tipo cruzeta com válvulas especiais para trabalho em alta temperatura. - Árvore de Natal Plunger-Lift à árvore adequada para o método de elevação, consiste de uma cruzeta com mecanismo especial para abertura e fechamento instantâneo do poço em intervalos de tempo determinados e com um sistema de ancoragem para o pistão (plunger). - Árvore de Natal Injeção de Água à equivalente ás árvores de bombeio mecânico exceto pela substituição da caixa de engaxetamento por um tampão. Existem também as árvores tipo cruzeta flangeada para injeção de água a alta pressão; nestes tipos dispensa-se a utilização de tipos especiais de válvulas de controle remoto hidráulicas ou pneumáticas. COMPONENTES E ACESSÓRIOS PARA ÁRVORE DE NATAL 1) Válvulas tipo Esfera à são válvulas de bloqueio utilizadas em poços produtores de óleo ou injeção de água em pressões até 3000psi. São normalmente roscadas e fazem parte dos conjuntos cabeça de produção e UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 18 árvore de natal de poços bombeados. A vedação é feita entre a esfera metálica (AISI 410) e sedes não metálicas (Teflon). Trabalham totalmente abertas ou totalmente fechadas. A condição de trabalho com semi-abertura pode comprometer a sua vida útil. VÁLVULA ESFERA ROSCADA 2) Válvulas tipo Gaveta à são válvulas de bloqueio utilizadas em poços produtores de óleo e gás e poços injetores de gás. São normalmente flangeadas para pressões de trabalho que variam de 3000psi até 10.000psi. O tipo de bloqueio por gaveta sofre energização pela própria pressão de bloqueio (poço) o que reforça sua utilização em poços de gás com pressões altas. Possui vedação tipo metal-metal da gaveta contra sede metálica ou vedação do tipo não elastomérica da gaveta metálica contra sedes não metálicas. Possuem a facilidade para adaptação de acionamento hidráulico ou pneumático para controle remoto de abertura e fechamento. - Acionamento Manual VÁLVULA GAVETA FLANGEADA - Acionamento pneumático Válvula de gaveta tipo “normalmente fechada” atuada por pressão pneumática. - Acionamento hidráulico Válvula de gaveta tipo “normalmente fechada”, atuada por pressão hidráulica. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 19 NOTA: É comum encontrarmos o acessório “manual override” como alternativa de abertura manual para válvulas pneumática e hidráulicas, 3) Cruzeta à componente da árvore de natal especialmente posicionado para desviar o sentido de fluxo do poço para a linha de produção lateral. Pode ser roscada para receber niples e válvulas roscadas ou flangeadas para receber válvulas flangeadas. Sua disposição em forma de cruz permite acesso ao poço vertical ou lateralmente. CRUZETA FLANGEADA 4) Choke à componente com a função de controlar a vazão de fluido do poço (gás, óleo ou água) ou quebrar a pressão de fluxo para níveis adequados à linha de surgência. Existe o choke tipo “ajustável” onde a abertura de produção pode ser feita de forma contínua desde bloqueio total até abertura máxima através de um volante. A variação das aberturas é conseguida pelo sistema de sede-agulha ou sistema de janelas de fluxo. Existe também o choke tipo “positivo” que compõe-se de um orifício fixo para produção do poço. A alteração de abertura, neste caso, se consegue pela substituição do orifício o que demanda interrompimento da produção (fechamento do poço) e desmontagem do choke. A alteração de positivo para ajustável se consegue sem a necessidade de retirar o choke da árvore de natal; bastando substituir o tampão e orifício do choke positivo pelo “bonnet” com agulha e sede do choke ajustável. Existe a versão de choke ajustável com sistema de abertura de uma camisa que expõe parcial ou completamente furos na sede. Esse conceito é mais imune ao desgaste por abrasão comumente verificado no choke tipo agulha. Seu projeto facilita a utilização de materiais mais resistentes e protege o corpo do choke contra a abrasão do fluxo. CHOKE AJUSTÁVEL TIPO GAIOLA NOTA: Um conceito mais atual de Árvore de Natal é o que se conhece como Árvore de Natal Horizontal (Horizontal Tree). Nesse tipo de árvore a intervenção no poço, com sonda, é feito sem a necessidade de desconexão das linhas de surgência ou mesmo do corpo principal da UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 20 árvore. Foi especialmente desenvolvido para ser instalada em completações submarinas onde se espera uma maior frequência de intervenção com sonda que o normal (poços de BCS). A figura abaixo mostra um sistema de Árvorede Natal Horizontal “seca” onde a Cabeça de Produção incorpora também a função de cruzeta com saídas laterais para a linha de surgência e para acesso ao espaço anular. Todo o sistema é dependente do projeto do “Tubing Hanger” que reúne as funções normais de saspensão da coluna e vedação do espaço anular mais a função especial de “canalizar” o fluxo do poço para a linha lateral (horizontal). Em plataformas de múltiplos poços encontra também especial aplicação em face da facilidade de montagem do sistema de segurança de cabeça de poço (BOP) de sondas para WorkOver, principalmente as sondas hidráulicas (SPH’s) sem a necessidade de desmontagem das linhas de surgência dos poços. Poderíamos também estender sua utilização mesmo para poços da área terrestre onde a intervenção com SPT não demandaria a desconexão das linhas de superfície ou a modificação no lay-out do “cachimbo” antes, durante ou após a intervenção. ÁRVORE DE NATAL HORIZONTAL UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 21 tubo de revestimento de superfície. Podemos destacar mos modos de fixação da cabeça ao tubo pelo processo de SOLDA, de ROSCA e de fixação por CUNHAS. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 22 Abaixo ilustramos os componentes de ancoragem dos revestimentos posteriormente descidos no poço. São os carreteis de ancoragem responsáveis pela vedação e ancoragem entre os demais revestimentos descidos no poço. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 23 Abaixo demostramos a forma de finalização do poço com o posicionamento da cabeça de produção que receberá a coluna de produção do poço juntamente com a Árvore de Natal e o Adaptador específico para o sistema de elevação projetado para o poço. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 24 O esquema abaixo mostra uma montagem de cabeça de poço onde são descidos três revestimentos devidamente ancorados. A cabeça de produção finaliza o poço e prepara o mesmo para receber os equipamentos que promoverão a produção do poço: Adaptador + Suspensor da Coluna de Produção + Árvore de Natal. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 25 A ilustração abaixo mostra o sistema de ancoragem de revestimento no fundo do mar utilizado quando são perfurados poços a partir de plataforma tipo Autoelevatórias (Jack-Up) ou a partir de plataformas fixas com utilização de Templates. O objetivo do sistema OBS ( Ocean Bottom System ) é transferir para o fundo do mar todas as cargas devidas ao peso das colunas de revestimento. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 26 A figura abaixo mostra em detalhe o sistema OBS tipo “Stack-Down” de suspensão de revestimento. É possível perfurar o poço, abandoná-lo temporária ou permanentemente após sua perfuração deixando os equipamentos no nível do solo marinho. Em caso de volta ao poço ( Tie-Back ) é possível reconectá-lo à superfície ou promover a instalação de Árvore de Natal Molhada. UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 27 Equipamentos de Subsuperfície São todos os itens componentes da coluna de produção do poço. Neste conjunto temos itens que fazem parte intrínseca da coluna de produção como os próprios tubos, os packer’s, mandris de gás-lift, válvulas de segurança, válvulas de circulação tipo camisa deslizante, niples de assentamento, juntas de expansão e/ou separação, etc e outros que são utilizados no poço não solidários à coluna de produção: tampões permanentes e recuperáveis, equipamentos de controle de fluxo recuperáveis por arame, etc. Analisaremos cada componente separadamente mostrando seu funcionamento e sua função no poço bem como os requisitos básicos para sua especificação técnica.: BOCA DE SINO à Equipamento posicionado na extremidade da coluna de produção para servir de guia para reentrada de ferramentas descidas abaixo da extremidade da coluna, durante operações efetuadas por dentro ( through tubing ) da mesma com Arame ( Slick-Line ), Cabo Elétrico ( Wire Line ) ou Flexitubo ( Coil Tubing ). O próprio nome sugere sua função. A extremidade em forma de cone dirige as ferramentas para o interior da coluna evitando que as mesmas fiquem presas abaixo da coluna. Extremidade da coluna com Boca de Sino SUB DE PRESSURIZAÇÃO à Equipamento componente da coluna de produção que tem por função principal tamponar provisoriamente a coluna permitindo que a mesma possa ser pressurizada internamente para acionamento de equipamentos operados hidraulicamente, como por exemplo Packer’s, Pump-Out’s, Âncora Hidráulica, etc. Outra utilidade seria testar a estanqueidade da coluna de produção após instalação da árvore de natal. Uma vez cumprido sua função de sub de tamponamento temporário, no caso do tipo “HTPS” ( Hydro Trip Pressure Sub ) fabricação Baker, elevamos a pressão no interior da coluna até o rompimento da sede e liberação da esfera para o fundo do poço. A coluna ficará sem obstrução ao fluxo ou à descida de equipamentos com Wireline: ocorre um restabelecimento do ID da coluna ( o tubo 2.7/8” 6.5lb/pé possui drift de 2.347” e o ID da HTPS 2.7/8” rompida é de 2.375”). Esta propriedade e sua construção com caixa-pino permite que a HTPS possa ser posicionada em qualquer ponto da coluna. A versão de HTPS Dupla trata-se do mesmo equipamento com duas sedes para utilização suplementar. Cada sede recebe uma esfera de diâmetro diferente o que permite repetir seu papel de sub de pressurização ou, alternativamente desenvolver uma função posterior de “Check-Valve”, UN-RNCE – Suporte Técnico – Engª de Poço CURSO: Equipamento de Poço Carlos Francisco Sales de Souza Eng. Petróleo - Mat.: 032.469-4 28 para evitar perda de fluido no caso de ser necessário um amortecimento do poço sem desassentamenbto do packer. HTPS SHEAR-OUT à Tem a mesma função da HTPS, no entanto pode ser descida com sede tamponada (coluna vazia) ou com sede vazada para receber uma esfera. Tem o incoveniente de somente poder ser descida na extremidade da coluna. Possue perfil interno biselado para facilitar reentrada de ferramentas na coluna após o descarte da sede para o fundo do poço. SHEAR-OUT TIPO TAMPÃO SEDE DESCARTÁVEL SHEAR-OUT TIPO MEMBRANA à Trata-se De um dos mais novos componentes da coluna de produção. É um “Sub de Pressurização” que desce tamponado por uma membrana metálica que rompe com uma determinada pressão. O equipamento é impróprio para equipar poço em definitivo devido ao obstáculo deixado pela membrana rompida que impediria qualquer operação de WireLine posterior. Por outro lado é extremamente útil nos casos onde não é permitido a queda de peças (sede, esfera, etc) no poço. Para tamponamento da cauda da coluna curta em completações duplas não existe outra alternativa salvo tampões recuperados por arame. Sua grande utilidade é para operações de maior precisão no rompimento da sede-membrana como nos trabalhos de “Extreme-Overbalance” ou em poços de vapor já que a vedação da membrana é metal-metal. TOP SUB MEMBRANA BOTTON SUB NIPPLE DE ASSENTAMENTO à Os nipples (perfis) de assentamento são “sub’s” diretamente enroscados na coluna de produção que possuem uma área interna polida de vedação e um recesso interno para ancoragem dos equipamentos de controle de fluxo. Servem para alojar, em profundidades bem definidas, tampões ( para isolamento de intervalos ), válvulas de contrapressão ( para impedir perda de fluido para formação ), suspensores de
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