Elevacao Escoamento

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André Duarte Bueno (bueno@lenep.uenf.br)
Elevação e Escoamento de Petróleo 
 
Elevação e Escoamento de Petróleo 
UFRJ – Julho - 2010
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Elevação e Escoamento de Petróleo 
 
Principais fontes de consulta
Material de aula de Maurício Prado,
University of Tulsa.
Livro Fundamentos de Engenharia 
de Petróleo, José Eduardo Thomas, 
Interciência, 2nd, Rio de Janeiro, 
2001.
Adolfo Puime Pires (puime@lenep.uenf.br)
André Duarte Bueno (bueno@lenep.uenf.br)
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Elevação e Escoamento de Petróleo 
● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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• Os fluidos que estão armazenados no 
reservatório precisam ser elevados e 
escoados até as facilidades na 
superfície (até o separador). 
• De um modo geral este processo de 
elevação e escoamento é dividido em 
três etapas:
• Recovery - recuperação
• Lift - elevação
• Gathering - escoamento
Introdução
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Fluxo no Meio Poroso
• Recovery - recuperação:
Refere-se ao fluxo de fluidos do reservatório 
até o fundo do poço.
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Fluxo na coluna de produção
• Lift - elevação: 
Refere-se ao fluxo de fluidos do fundo do poço 
até a superfície (topo de poço).
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Fluxo no regulador de fluxo
• Gathering - escoamento:
Refere-se ao fluxo de fluidos do topo do poço, 
passando pelo regulador de fluxo, e indo até 
o separador.
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Fluxo na linha de produção
• Gathering - escoamento:
Refere-se ao fluxo de fluidos do topo do 
poço, passando pelo regulador de fluxo, 
e indo até o separador.
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A vazão do sistema depende da energia 
disponível e da energia perdida: 
• no reservatório, 
• na coluna de produção, 
• no regulador de fluxo e 
• na linha de produção.
Introdução
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● Para manter ou aumentar a produção é necessário 
usar sistemas para incrementar o nível de energia 
ou facilitar o fluxo dos hidrocarbonetos. 
Estes sistemas podem ser aplicados:
● No reservatório
● Na coluna de produção
● Na linha de produção
Introdução
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● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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Modelos e Análise Nodal
● Fatores a 
serem 
considerados
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• Quando trabalhamos com um sistema 
operando em fluxo monofásico, 
fazemos uma análise de cada 
componente do sistema.
• Quando trabalhamos com fluxo 
bifásico (multifásico), trabalhamos
com análise nodal, que é a análise integral 
do sistema considerando a vazão 
e pressão ao longo de 2 trechos, 
inflow (curva IPR) e outflow (curva OPR).
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Modelos aproximados para fluxo 
bifásico - correlações
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Modelos e Análise Nodal
Fluxo no Reservatório:
- IPR de Vogel (1968)
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Padrões de Fluxo Vertical Multifásico
Bolha Golfada Transição Anular
Bubble Slug Annular
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Padrões de Fluxo Vertical Multifásico
Bolha Golfada Transição Anular
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Fluxo Através do Regulador de Fluxo
•Objetivos:
● Provocar uma perda de carga
que restringe a vazão de fluido
no sistema. 
Controlar a vazão do sistema.
● Utilizado para atender solicitações
do engenheiro de reservatório.
● Fluxo crítico: 
● velocidade do fluxo 
igual ou superior à velocidade do
som no meio, garante que 
variações na linha não passem
para coluna.
JM PP 2≥
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Padrões de Fluxo Horizontal Multifásico
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Padrões de Fluxo Horizontal Multifásico
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● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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• Lembre-se, do ponto de vista do engenheiro de 
reservatório a recuperação de hidrocarbonetos 
é classificada em:
• Primária: 
Usa energia do reservatório.
• Secundária: 
Requer o uso de métodos tradicionais para elevar 
a energia do reservatório.
• Terciária: 
Requer o uso de métodos avançados para elevar 
a energia do reservatório.
Elevação Natural e Artificial
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• Do ponto de vista do engenheiro de 
elevação e escoamento, 
o escoamento pode ocorrer por:
• Fluxo Natural: 
Usa energia natural do reservatório.
• Elevação Artificial - gás lift: 
Usa processos para incrementar a energia do 
sistema, com a injeção de gás lift 
(colocado na coluna de produção).
• Elevação Artificial - Bombeio: 
Usa processos para incrementar a energia do 
sistema (colocado na linha de produção)
Elevação Natural e Artificial
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Em resumo
● Pressão Elevada no Reservatório 
→
Elevação Natural 
● Diminuição da Pressão, ou 
Produção de Fluidos Mais Pesados, ou 
Manutenção da Pressão
→
Elevação Artificial
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Elevação e Escoamento de Petróleo 
Elevação Natural
• Quando ocorre?
● Início da vida produtiva do reservatório.
● Poços surgentes.
• Força motriz?
● O fluxo de fluidos, óleo, água e gás, 
esta associado a energia do reservatório.
• Vantagens?
● Menores problemas operacionais. 
● Equipamentos mais simples.
● Menores custos operacionais.
Elevação Natural e Artificial
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Elevação Artificial
• Quando ocorre?
● Quando a pressão do reservatório não é mais 
suficiente.
• Força motriz?
● Uso de gás lift ou bombeio.
• Vantagens?
● Mantém o reservatório produzindo.
• Desvantagens?
● Custo elevado de operação elevado, 
consumo de gás, consumo de energia elétrica.
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Elevação e Escoamento de Petróleo 
● Principais Métodos de elevação artificial
● Gás Lift Contínuo ou Intermitente
● Bombeio Centrífugo Submerso
● Bombeio Mecânico com Hastes
● Bombeio por Cavidades Progressivas
● Outros...
Elevação Natural e Artificial
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● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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Sistemas de gás Lift
• Quando ocorre?
● Quando a elevação natural não é mais 
suficiente para produção.
• Força motriz?
● Utiliza a energia do gás comprimido para elevar 
fluidos (óleo e/ou água) para a superfície.
• Vantagens?
● Ampla faixa de vazões (1-1700m³/dia).
● Altas profundidades (até 2600m).
● Adequado para poços com alto teor de areia.
● Elevada RGL.
● Baixos investimentos.
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Sistemas de gás Lift
• Planta de um sistema 
de gás-lift
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Sistemas de gás Lift
• Relação entre produção natural e artificial
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Tipos de Instalações de gás Lift
Sistemas de gás Lift
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Gás Lift Contínuo
Sistemas de gás Lift
● Funcionamento similar à elevação natural;
o gás injetado a alta pressão gaseifica a coluna de fluidos, 
de forma contínua, do ponto de injeção até a superfície.
● Com o aumento da quantidade de gás na coluna ocorre 
uma redução na densidade dos “fluidos” da coluna, 
uma redução na pressão no fundo do poço, 
e consequente aumento de vazão. 
● Aumento do gás → diminuição do gradiente médio
● Controle de injeção no poço → regulador de fluxo
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Gás Lift Contínuo
Sistemas de gás Lift
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Gás Lift Intermitente
Sistemas de gásLift
● Desloca a coluna de fluidos através da 
injeção de golfadas de gás a alta pressão
● é executada de forma cíclica, 
● é controlada por um intermitor de ciclo 
e uma válvula,
● tempos bem definidos
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Gás Lift Intermitente
Sistemas de gás Lift
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● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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Bombeio Centrífugo Submerso
Equipamentos de subsuperfície
• Bomba
• Admissão da bomba
• Protetor
• Motor elétrico
• Cabo elétrico
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Bombeio Centrífugo Submerso
Equipamentos de superfície
• Quadro de comandos
• Fonte de energia
● Transformador 
• Cabeça de produção
• Caixa de ventilação
• Válvula de retenção
• Válvula de drenagem
• Sensor de pressão e 
temperatura de fundo
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● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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Bombeio Mecânico com Hastes
● Característica: 
é o método de elevação mais utilizado em todo o 
mundo.
Quando é usado?
● Poços rasos 
→ vazões médias
● Poços profundos 
→ vazões baixas
 Tem problemas com produção de areia, poços 
desviados e poços com presença de muito gás.
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Bombeio Mecânico com Hastes
● Elementos 
de um
bombeio 
mecânico
com hastes 
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Bombeio Mecânico com Hastes
● Funcionamento: 
o movimento rotativo de um motor elétrico 
ou de combustão interna é transformado 
em movimento alternado.
● Uma coluna de hastes transmite o 
movimento alternado para o fundo do poço, 
acionando uma unidade de bombeio 
localizada próxima à cabeça do poço.
● A unidade de bombeio eleva os fluidos 
produzidos pelo reservatório para a 
superfície.
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● Introdução
● Modelos e Análise Nodal
● Elevação Natural e Artificial
• Sistemas de gás Lift
• Bombeio Centrífugo Submerso
• Bombeio Mecânico com Hastes
• Processamento Primário
Sumário
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Elevação e Escoamento de Petróleo 
● Objetivo:
 Separar as fases gás, óleo e água.
● Fases:
Separação, compressão, desidratação, processamento de 
gás, tratamento da água e e tratamento do óleo .
Processamento Primário de Fluidos
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Elevação e Escoamento de Petróleo 
Separação 
trifásica
Processamento Primário de Fluidos
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Processamento Primário de Fluidos
Separação 
bifásica
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