Aula 14 Fluxo de líquidos nos meios porosos Parte 04

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Engenharia de Reservatórios de Petróleo I 
AULA 14: FLUXO DE LÍQUIDOS NOS MEIOS POROSOS – 4ª PARTE 
ENGENHARIA DE RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO I 
Aula 14: Fluxo de Líquidos nos Meios 
Porosos – 4ª Parte 
Engenharia de Reservatórios de Petróleo I 
AULA 14: FLUXO DE LÍQUIDOS NOS MEIOS POROSOS – 4ª PARTE 
Apresentação do conteúdo da aula 
1. Fluxo de Fluídos Líquidos em Meios Porosos; 
• Poços direcionais e horizontais, caraterísticas e aplicações; 
• Áreas drenadas, comparação e métodos de cálculo; 
• Zona danificada; 
• Queda da pressão pelo efeito de película; 
• Poços Multilaterais, aplicações; 
• Vazão dos poços horizontais; 
• Cone de água nos poços horizontais e vazão crítica. 
Engenharia de Reservatórios de Petróleo I 
AULA 14: FLUXO DE LÍQUIDOS NOS MEIOS POROSOS – 4ª PARTE 
Poços Direcionais e Horizontais 
Características dos poços direcionais e horizontais 
 
• Poços para de desenvolvimento dos campos de petróleo passaram a ser preferencialmente dos tipos 
direcionais e horizontais; 
• No Brasil, da ordem de cinquenta por cento dos poços marítimos direcionais perfurados anualmente são 
horizontais; 
• A evolução tecnológica e ferramentas associadas têm revolucionado os conceitos da perfuração de poços; 
• Os poços inclinados permitem atingir objetivos afastados da cabeça do poço; 
• Os poços horizontais permitem expor maior extensão do reservatório e assim maximizar a recuperação dos 
reservatórios com menor número de poços produtores; 
• A perfuração de poços direcionais, além de aumentar a produtividade e diminuir custos, reduz o impacto 
ambiental que é um dos grandes problemas associados às atividades da indústria de petróleo e gás. 
Engenharia de Reservatórios de Petróleo I 
AULA 14: FLUXO DE LÍQUIDOS NOS MEIOS POROSOS – 4ª PARTE 
Poços Direcionais e Horizontais 
Aplicações dos poços direcionais e horizontais 
 
• Os poços direcionais permitem que vários poços de 
desenvolvimento sejam perfurados a partir de uma plataforma, 
reduzindo custos; 
• Permitiram desenvolver a técnica de poços multilaterais, sendo 
ramos perfurados a partir do mesmo poço de origem; 
• Poços horizontais são os que atingem ângulos próximos de 
noventa graus, expondo grandes trechos do reservatório, 
aumentando a vazão de óleo produzido; 
• O aparecimento de motores steerable MWD, brocas 
apropriadas tornaram possível a perfuração horizontal. 
 
Figura 1.1 reproduzida L A S Rocha et al 
op cit em “saiba mais ” 
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Poços Direcionais e Horizontais 
Aplicações dos poços horizontais - continuação 
• Reservatórios de rochas carbonáticas fraturadas e de baixa permeabilidade e porosidade tem limitada 
sua explotação comercial usando-se poços verticais, dai que o uso de poços horizontais viabilizam esses 
reservatórios. Interceptam diversas fraturas ou fissuras; 
• Os poços horizontais viabilizaram a explotação dos recursos não convencionais na América do Norte em 
rochas de baixíssima permeabilidade; 
• Formações fechadas de óleo pesado com baixa permeabilidade também podem viabilizar sua extração 
com poços horizontais; 
• Campos offshore, onde é crítico o posicionamento das plataformas marítimas de produção, os poços 
horizontais com longo trechos horizontais viabilizaram essa explotação em bacias como Mar do Norte e 
do Alaska; 
• Nas etapas de recuperação, aumenta o índice de Injetabilidade com uso desse tipo de poços, quando 
comparado com poços verticais. 
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Poços Direcionais e Horizontais 
Aplicações dos poços horizontais - continuação 
 
• Problemas de cone de água ou de gás podem ser 
minimizados com poços horizontais; 
• Reservatórios de baixa permeabilidade possibilitam aumento 
da área drenada por cada poço e consequente diminuição do 
número de poços; 
• Nos reservatórios de alta permeabilidade, permitem a 
diminuição da velocidade de fluxo e a turbulência nas 
imediações do poço, aumentando sua produtividade; 
• Nos métodos especiais de recuperação utilizando injeção de 
vapor utilizam poços horizontais, como no SAGD Steam 
Assisted Gravity Drainage. 
Processo SAGD 
Figura 15.32 reproduzida de A J Rosa et al 
op cit em “saiba mais” 
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Poços Horizontais 
Comparação das regiões de drenagem entre poços vertical e 
horizontal 
 O poço horizontal em geral drena um volume maior do que o poço 
vertical; 
 O poço vertical drena um volume cilíndrico, enquanto o poço 
horizontal drena um elipsoide, como mostram as figuras ao lado; 
• h espessura do reservatório; rw raio do poço; L 
comprimento do trecho horizontal do poço; re raio da área 
drenada. 
Figura 3.34 reproduzida de A J Rosa et al 
op cit em “saiba mais” 
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Poços Horizontais 
Área de drenagem em um poço horizontal – exemplos 
Na figura ao lado, há áreas de drenagem de dois poços horizontais, 
calculando-se a área como sendo uma elipse no plano horizontal com 
cada extremidade do poço sendo o foco da elipse. 
 
Método dos semicírculos 
A₃₀₀ = 𝜋𝑟² + 2𝑟ₑ 𝐿 = 3,14x225²+ 2x225 x300 = ≅ 294000𝑚2 
 
A₆₀₀ = 𝜋𝑟² + 2𝑟ₑ 𝐿 = 3,14x225²+ 2x225 x600 = ≅ 429 000 𝑚² 
 
Método da elipse cujos eixos: a=L/2 + rₑ e b= rₑ 
A₃₀₀ = 𝜋𝑎𝑏 = 3,14 [
300
2
+ 225 ] 225 ≅ 265 000 𝑚2 
A₆₀₀ = 𝜋𝑎𝑏 = 3,14 [
600
2
+ 225 ] 225 ≅ 371 000 𝑚2 
Acompanhar exercícios nos exemplos 3.9 e 3.10 pg 253/255 na op cit 
A J Rosa. 
Figura 3.52 reproduzida de A J Rosa et al 
op cit em “saiba mais” 
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Poços Horizontais 
Zona danificada. Comparação entre os poços vertical e horizontal 
 
• Os formatos das zonas danificadas devido à invasão dos fluidos 
durante a perfuração tanto no poço vertical como horizontal. 
Figura ao lado; 
• Na parte superior, a zona invadida é maior devido ao maior tempo 
de exposição; 
• No poço horizontal, a zona invadida é maior devido ao tempo 
maior necessário para sua perfuração. A invasão tende a ser mais 
acentuada e o dano mais severo que no furo vertical. Figura 3.39 reproduzida de A J Rosa et al 
em “saiba mais” 
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Poços Horizontais 
Queda de pressão pelo efeito película. Comparativo entre os poços vertical e horizontal 
 
A queda de pressão devido ao efeito de película de um poço horizontal é dada pela equação: 
∆𝑝 = 
qh 𝐵𝜇
2𝜋𝑘𝐿
 s 
Essa queda de pressão é menor no poço horizontal do que no poço vertical. O cumprimento L é em geral 
maior do que a espessura da formação h; a vazão do fluxo nas paredes do poço por unidade de comprimento 
é menor. 
• Reservatórios de alta permeabilidade têm sucesso com a extração por poços horizontais; 
• A estimulação de um poço horizontal pode não ser tão vantajosa com seria em um poço vertical, devido 
ao pequeno ganho de produtividade que seria obtido. 
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Poços multilaterais 
Os poços multilaterais otimizam a produção, reduzem os custos 
e há máxima recuperação das reservas. Usam-se: 
• Em reservatórios de óleo pesado ou baixa mobilidade; 
• Reservatórios de baixa permeabilidade ou naturalmente 
fraturados; 
• Reservatórios pequenos, depletados ou de baixa pressão; 
• Reservatórios em camadas ouformações laminares; 
• Reservatórios isolados ou compartilhados. 
Em reservatórios de óleo pesado 
Figura 5.19 reproduzida de L A S Rocha et al 
 op cit em “saiba mais” 
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Vazão dos poços horizontais 
Vazão em regime permanente 
• Em regime de fluxo permanente, a pressão em qualquer ponto do reservatório não varia com o tempo, 
sendo raros reservatórios que operem nesse regime. Entretanto, as soluções nesse regime são 
amplamente usadas por vários motivos; 
• Existem diversas equações para previsão da vazão nos poços horizontais qh em regime permanente; 
• Em geral, o comprimento do poço horizontal é maior do que a espessura do reservatório, então a 
equação de Borisov (op. cit.) fica assim simplificada: 
qh=
2𝜋𝑘ℎ(𝑝ₑ−𝑝𝑤)
𝐵𝜇ln (𝑟ₑ/(
𝐿
4
)
 
• No fluxo incompressível e unifásico, a produtividade do horizontal se assemelha com a produtividade de 
um poço vertical com uma fratura vertical de condutividade infinita; 
• Acompanhe os exercícios resolvidos do exemplo 3.11 pg.257/258 da op. Cit. A J Rosa . 
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Poços horizontais 
Cone de água e/ou gás em poços horizontais 
 
• Nos poços horizontais, o gradiente de pressão é praticamente uniforme em todo o reservatório com 
ligeiro acréscimo nas imediações do poço; a diferença dos poços verticais é que a grande parte da queda 
de pressão ocorre nas imediações do poço; 
• Devido à maior produtividade, os poços horizontais podem ser produzidos com menores diferenciais de 
pressão minimizando ou retardando a formação de cones; 
• Os poços horizontais, quando invadidos pela água, estarão irremediavelmente perdidos; 
• Os poços horizontais podem não ter como objetivo o aumento de vazões de produção de poços, podem 
também ter uso no retardamento do índice de produção de água, para prevenir o aparecimento 
prematuro de água nos poços produtores. 
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Poços horizontais 
Cone de água e/ou gás em poços horizontais 
 
• Na correlação de Chaperon (op. cit. em A J ROSA), a vazão crítica de óleo em um poço horizontal é dada 
pela seguinte expressão: 
qoch=0,005261
𝐿
𝑦ₑ
∆𝜌
𝑘ℎ²
𝛽ₒ𝜇ₒ
 F em m³ std/d 
• L comprimento do poço; yₑ a dimensão da área de drenagem perpendicular ao eixo do poço em metros; 
∆𝜌 a diferença de massa específica dos fluídos em g/cm³; k permeabilidade horizontal; md; h espessura 
da zona de óleo; 𝛽ₒ fator volume de formaçaõ do óleom³/m³ std; 𝜇ₒ viscosidade do óleo cp; F função 
adimensional da permeabilidade vertical. 
• A vazão crítica de óleo em um poço horizontal em presença de possível cone de gás: 
 q ocgh = 
ℎ² − ℎ−𝐼 ²ln (
𝑟ₑ
𝑟𝑤
)
ℎ² − ℎ−𝐼 ²ln (
𝑟ₑ
𝑟′𝑤
)
 qocgv onde qocgv = 0,002627 𝑘
𝛽ₒ𝜇ₒ
 [𝜌ₒ −𝜌𝑔
ln (
𝑟
𝑟𝑤
)
 ] (h² - (h - Iᵥ )² ) 
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DAKE, L. P. Engenharia de reservatórios. 
Fundamentos. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. cap. 6. 
FARUK, Civan. Reservoir Formation Damage. Gulf 
Publishing Company Book Division, 2000. 
JAHN, F. et al. Introdução à exploração e produção 
de hidrocarbonetos. Rio de Janeiro: Elsevier 
Campus, 2012. 
ROCHA, L. A. S. et al. Perfuração Horizontal. Rio de 
Janeiro: Interciência. 
ROSA, Adalberto Jose et ali. Engenharia de 
reservatórios de petróleo. Rio de Janeiro: 
Interciência, 2006. cap. 3. 
Saiba mais 
Poços direcionais e horizontais 
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VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
Fluxo de Gases em Meios Porosos; 
Equações de difusividade; 
Fluxo turbulento e efeito de 
película. 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.