Aula 14 Elevacao e Processamento primario

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ELEVAÇÃO 
ARTIFICIAL 
Prof. Patricia Braga 
Disciplina: Engenharia de Petróleo e Gás 
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Elevação Artificial 
Principais métodos 
 gas-lift contínuo e intermitente (GLC e GLI) 
 bombeio centrífugo submerso (BCS) 
 bombeio mecânico com hastes (BM) 
 bombeio por cavidades progressivas (BCP) 
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Gas-Lift 
 utiliza a energia do gás comprimido para elevar os 
fluidos até a superfície. 
 gas-lift contínuo (GLC): injeção contínua de gás 
que serve para gaseificar a coluna de fluido. 
 gas-lift intermitente (GLI): injeção de gás por 
tempos definidos que serve para deslocar o fluido até 
a superfície. 
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Sistema de Gas-Lift 
Figura 1. Sistema de gas-lift. 
fonte de gás a 
alta pressão 
controlador de 
injeção de gás de 
subsuperfície 
controlador de 
injeção de gás de 
superfície 
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Gas-Lift 
Gas-Lift Contínuo Gas-Lift Intermitente 
Válvula com Pequena Abertura Válvula com Abertura Rápida 
Não necessita de válvulas para 
controle de injeção de gás 
internamente 
Necessita de duas válvulas 
para controle de injeção do gás 
internamente a coluna de 
produção 
Controle de injeção feito 
somente na superfície 
Controle de injeção realizado 
na subsuperfície e na 
superfície 
Tabela 1. Quadro comparativo entre GLC e GLI. 
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Gas-Lift 
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Gas-Lift 
 vantagens 
 pode ser utilizado em áreas de produção onshore 
e offshore 
 utilizado para reservatórios que possuem grandes 
teores de areia e razão gás – líquido (RGL) 
 baixo custo operacional 
 pode ser utilizado em poços direcionais 
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Gas-Lift 
 desvantagens 
 só irá funcionar com a injeção de gás comprimido 
 gás deverá ser não corrosivo 
 não pode trabalhar com grande distância entre o 
poço e os compressores que irão fornecer gás 
comprimido 
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Bombeio Centrífugo Submerso 
 método em expansão devido ao melhoramento dos 
equipamentos. 
 energia elétrica é transformada em energia mecânica 
que posteriormente é transmitida ao fluido sob forma de 
pressão, elevando-o para a superfície. 
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Bombeio Centrífugo Submerso 
Figura 2. Sistema de bombeio centrífugo submerso, adaptado de Silva 2002. 
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Bombeio Centrífugo Submerso 
 vantagens 
 utilizado em poços que produzam alto teor de 
água e baixa razão entre gás – óleo (RGO) 
 flexibilidade quanto sua utilização em variados 
tipos de poço 
 usado em poços com fluidos viscosos e com alta 
temperatura 
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Bombeio Centrífugo Submerso 
 desvantagens 
 não trabalha com poços que produzam areia 
 não é apropriado para poços que produzam H₂S 
 manutenção da bomba é necessário bastante 
cuidado com o cabo elétrico 
 pode ocorrer deposição de detritos na bomba 
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Bombeio Mecânico com Hastes 
 método de elevação artificial mais utilizado em todo 
mundo. 
 movimento rotativo de um motor é transformado em 
movimento alternativo para o fundo do poço que eleva os 
fluidos para a superfície. 
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Bombeio Mecânico com Hastes 
Figura 3. Sistema de bombeio mecânico com hastes, adaptado de Silva 2002. 
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Bombeio Mecânico com Hastes 
Figura 4. Sistema de bombeio mecânico com hastes. 
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Bombeio Mecânico com Hastes 
 vantagens 
 utilizado em poços terrestres 
 utilizado em poço com médias vazões ou baixas 
vazões e grandes profundidades 
 pode trabalhar com fluidos de diferentes 
composições químicas 
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Bombeio Mecânico com Hastes 
 desvantagens 
 não pode ser utilizado em poços direcionais 
 utilização não apropriada para poços com alto 
teor de areia 
 utilização não apropriada para poços com alto 
teor de gás 
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Bombeio Mecânico com Hastes 
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Bombeio por Cavidades Progressivas 
 transferência de energia ocorre através de uma bomba 
de cavidades progressivas, a qual trabalha imersa no 
fluido. 
 início de uso no Brasil em 1984 e o método tem sido 
difundido rapidamente. 
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Bombeio por Cavidades Progressivas 
Figura 5. Sistema de bombeio por cavidades progressivas. 
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 vantagens 
 utilizado em poços com pequenas profundidades 
 possui dois acionamentos: na superfície e outro 
na subsuperfície 
 possui sistema de freio mecânico para travar o 
sistema caso haja parada no processo 
Bombeio por Cavidades Progressivas 
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 desvantagens 
 possui limitação em relação a pressão que é 
formada na bomba por cavidade progressiva 
 não pode trabalhar com poços direcionais 
 não é apropriado para trabalhar em poços com 
alta produção de areia 
 não trabalha em poços com altas temperaturas 
Bombeio por Cavidades Progressivas 
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Bombeio por Cavidades Progressivas 
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Elevação no Brasil 
Tabela 2. Principais métodos de elevação utilizados no Brasil. 
Método de Elevação Número de Aplicações 
Surgente 238 
Gas-Lift Contínuo 538 
Gas-Lift Intermitente 543 
Bombeio Mecânico 5.849 
Bombeio Centrífugo Submerso 278 
Bombeio por Cavidades Progressivas 898 
Outros 130 
Total 8.474 
Fonte: PETROBRAS (2010). 
PROCESSAMENTO 
PRIMÁRIO DE 
PETRÓLEO 
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 é encontrado juntamente com água, gás e outros compostos 
orgânicos, que estão separados no reservatório de acordo com 
suas densidades. 
 zona superior: gás associado rico em metano (CH4) e 
gases corrosivos (H2S e CO2). 
 zona intermediária: óleo propriamente dito, contendo água 
emulsionada. 
 zona inferior: água livre com sais inorgânicos dissolvidos e 
sedimentos. 
Petróleo 
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 ocorre após a descoberta do poço, seus estudos de viabilidade 
de produção e explotação. 
 objetivos 
 separar óleo, gás e água com impurezas em suspensão 
 tratar ou condicionar os hidrocarbonetos, a fim de serem 
enviados as refinarias para o processamento propriamente 
dito 
 tratar a água para reinjeção ou descarte 
Processamento Primário 
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RESERVATÓRIO 
PROCESSAMENTO 
PRIMÁRIO 
Óleo cru 
gás natural 
óleo 
água, sais e 
sedimentos 
1 
2 
3 
condicionar 
processar 
tratar 
tratar 
destinar 
Figura 6. Representação esquemática do processamento primário. 
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Processamento Primário 
Figura 7. Fluxograma do processamento primário de fluidos. 
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 ocorre através de separadores bifásicos (gás/líquido) 
ou trifásicos (óleo/água). 
 funcionamento: 
 ação da gravidade 
 diferença de densidade 
 mudanças bruscas de velocidade e fluxo 
 aglutinação de partículas 
Separação do gás natural 
31 
Separação do gás natural 
Figura 8. Separador bifásico. 
Mateus Coelho
Nota
Separador bifásico: o fluido entra no separador e encontra defletores que se encontram separadamente e influenciam na direção do fluido. Pela ação do força da gravidade, o oleo é separado e vai para o fundo do vaso separador permanecendo por um tempo aproximadamente de 3 a 4 minutos. O gas flui para a seção secundaria, que tambem, por ação da gravidade ocorre separação de gotas de liquidos que ainda estavam presentes em fase gasosa. O gas ainda passa para a seção de aglutinação, que por meio de aletas de metal, almofadas de telas de arames ou placas pouco espaçadas permitem a coalescência e aglutinação das goticulas de 1 liquido. 
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Separação do gás natural 
Figura 9. Separador trifásico. 
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 possui o mesmo princípio de funcionamento do separador 
bifásico, porém apresenta dispositivos a mais: 
 condutor de líquido: evitar a perturbaçãoda 
interface água/óleo. 
 chaminé ou condutor de gás: equalizar a pressão do 
gás entre a coleta do líquido e a decantação na parte 
superior. 
 espalhador: separar o óleo e a água. 
Separação do gás natural – Separador Trifásico 
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 espuma: deve ser evitada, pois dificulta o controle do 
líquido dentro do separador. 
 obstrução por parafina: atrapalha a extração do líquido 
e os extratores de névoa. 
 areia: causa erosão nas válvulas e acumula-se no 
separador. 
 emulsões e arraste: reduzem a eficiência do processo. 
Problemas nos separadores 
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 objetivo: remover e/ou reduzir os níveis de contaminantes para 
atender as especificações dos órgãos governamentais (ANP – Portaria 
309, 27/12/ 2001). 
 processos: 
 desidratação: evitar corrosão/redução da capacidade dos 
gasodutos a partir da formação de hidratos. 
 absorção 
 adsorção 
 dessulfurização: remover compostos de S capazes de 
causar corrosão, utilizando soluções com aminas. 
Condicionamento do gás natural 
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Desidratação por Absorção 
 o gás flui por uma solução de glicol que possui grande poder 
de reter a água, sendo regenerado por aquecimento. 
(a) (b) 
Condicionamento do gás natural 
Figura 10. Principais glicóis utilizados na desidratação por absorção: 
(a) monoetilenoglicol e (b) trietilenoglicol. 
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Desidratação por Adsorção 
 o gás é adsorvido em materiais com alta área superficial e 
alta afinidade por água, sendo posteriormente dessorvido por 
aquecimento. 
 principais materiais: 
 sílica gel 
 alumina 
 peneiras moleculares 
Condicionamento do gás natural 
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 após a separação da fase líquida, o gás natural é enviado para a Unidade 
de Processamento de Gás Natural (UPGN), a fim de separar as frações leves 
das pesadas, as quais apresentam maior valor comercial. 
gás úmido 
(LGN) 
UPGN gás seco 
elevação artificial de petróleo recuperação secundária combustível 
processos 
Processamento do gás natural 
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 processos: 
 refrigeração simples: condensar os HC`s mais pesados, 
reduzindo a temperatura com fluido refrigerante. 
 absorção refrigerada: submeter o gás a alta pressão e baixa 
temperatura com fluido refrigerante. 
 turboexpansão: condensar os HC`s mais pesados, reduzindo 
a temperatura com fluido refrigerante em uma turbina. 
 expansão Joule -Thompson: expandir o gás com a redução 
da pressão e conseqüente abaixamento de temperatura. 
Processamento do gás natural 
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 objetivo: eliminar a maior quantidade possível de água 
contendo sais, microorganismos e gases dissolvidos. 
 fundamento: desestabilizar a emulsão água/óleo, a partir da 
adição de desemulsificantes, agitação moderada e tempo de 
contato. 
 tipos de tratamentos: 
 termoquímico 
 aplicação de campo elétrico 
Tratamento do Óleo 
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 quebra da emulsão água/óleo por aquecimento (45-60oC) em tanques 
de lavagem ou tratadores localizados em campos de petróleo terrestre. 
 os principais desemulsificantes são: Poli(óxido de etileno) e Poli(óxido 
de propileno). 
Fonte: Anselmo, A.G. Dissertação de mestrado, Campinas, 2006. 
(a) (b) 
Tratamento do Óleo - Termoquímico 
Figura 11. Principais desemulsificantes : (a) POE e (b) POP. 
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 quebra da emulsão água/óleo pela aplicação de um campo 
elétrico de alta voltagem. 
 as partículas de água dispersas no óleo se alinham na direção 
do campo, criando pólos induzidos de sinais contrários que 
criam uma força de atração provocando a coalescência. 
 são mais encontrados em sistemas marítimos de produção. 
Tratamento do Óleo – Aplicação de 
Campo Elétrico 
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Fonte: http://www.flargent.com/CatDetail-PT.php?CatId=13 acessado em outubro de 2014. 
Figura 12. Tratador termoeletrostático. 
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Tratamento da Água 
recuperar o óleo por decantação 
remover traços de gás no líquido 
1. usado em plataformas 
marítimas. 
2. possui câmaras de decantação 
e anteparos de retenção. 
Figura 13. Tratamento da água. 
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 deve ser descartada após tratamento adequado, o qual 
permita que os teores de óleo estejam dentro das especificações 
governamentais. 
 deve ocorrer próxima do campo produtor: 
 campos terrestres: reinjetar nos poços, desde que não 
cause problemas ao reservatório. 
 campos marítimos: lançá-la ao mar, desde que não 
cause problemas ambientais. 
Destino da Água 
46 
Processamento Primário