Como todos os sistemas de elevação artificial,Bombas de haste API são usados para restaurar a produção quando a energia natural do reservatório é insuficiente para trazer petróleo e gás à superfície. Os operadores agora estão aplicando essa tecnologia comprovada a recursos não convencionais que só recentemente se tornaram econômica e tecnicamente viáveis.
Visão geral do sistema de bomba de haste API:
A indústria de petróleo e gás reconhece que os reservatórios de xisto variam, e a maior parte da produção de poços de xisto provém dos estágios fraturados. Inicialmente, altas pressões de fundo fornecem energia suficiente para elevar petróleo e gás das zonas estimuladas para a superfície. No entanto, as vazões e pressões de fluidos diminuem com o tempo, exigindo a instalação de sistemas de elevação artificial. Independentemente do tipo de sistema escolhido, a instalação de sistemas de elevação artificial em campos de xisto localizados fora das zonas convencionais de petróleo normalmente requer investimentos significativos.
Para melhorar o retorno sobre o investimento, as operadoras estão empregando várias estratégias.
Essas estratégias baseiam-se no fato comprovado de que a produção de poços de xisto diminui durante os estágios iniciais da produção. Como os sistemas de elevação artificial podem atender às altas necessidades iniciais de produção dos poços de xisto, alguns operadores optam por implementá-los durante a fase inicial de produção, substituindo-os por sistemas de menor vazão à medida que a produção diminui.
Outros operadores optam por abrir mão das altas taxas de produção iniciais em favor de sistemas que permanecem econômicos mesmo após o declínio da produção.Bomba de haste APIOs sistemas são frequentemente escolhidos porque podem efetivamente elevar fluidos de poços com maior profundidade e acomodar uma ampla gama de taxas de produção e condições de poço. Os operadores podem instalarBombas de haste APIdurante a produção inicial ou quando a produção cai a ponto de os sistemas de alta taxa se tornarem menos eficazes.
Por que escolher um sistema de bomba de haste API?
Os operadores escolhem Bomba de haste APIsistemas por muitas razões. As bombas de haste API têm uma longa história na indústria de petróleo e gás, e os engenheiros estão familiarizados com a tecnologia. Elas são geralmente consideradas confiáveis, econômicas e fáceis de instalar e manter. A bomba de haste API é o sistema de elevação artificial mais comum, consistindo de um motor primário, unidade de bombeamento de superfície, coluna de hastes de bombeamento e bomba de fundo de poço. O motor primário, acionado por um motor de combustão interna ou motor elétrico, transmite potência a um redutor de velocidade, que então aciona a unidade de bombeamento de superfície. O braço da manivela na plataforma de bombeamento de superfície alterna a viga móvel, acionando a coluna de hastes de bombeamento montada na outra extremidade da viga móvel para cima e para baixo. Esse movimento da coluna de hastes permite que a válvula de esfera móvel e a válvula de esfera estacionária da bomba de fundo de poço capturem fluido ou o liberem na tubulação. Em algumas configurações de bomba de haste API, a válvula de esfera faz parte da bomba de haste API — um conjunto integrado — permitindo que o conjunto de recuperação da haste mantenha a tubulação estacionária.
Um sistema de bombeamento de viga móvel. À medida que a válvula de esfera móvel na extremidade da haste de bombeamento se move para baixo na coluna de fluido, a esfera é empurrada para fora da sede da válvula. Quando a válvula móvel atinge seu ponto mais baixo, a viga móvel está em seu ponto mais baixo. A viga móvel então começa a se mover para cima, puxando a haste de bombeamento para cima e forçando a esfera na válvula móvel de volta para sua sede, capturando a coluna de fluido acima dela (verde). À medida que o fluido é bombeado para a superfície, a pressão do reservatório excede a pressão na câmara da bomba, forçando a esfera na válvula estacionária para fora de sua sede. O fluido de formação (setas verdes) flui através da válvula estacionária abaixo, enchendo a câmara da bomba. Quando a válvula móvel começa a descer, a pressão da coluna de fluido força a esfera na válvula fixa de volta para sua sede, permitindo que a bomba circule para frente e para trás.
Em poços verticais, os operadores instalamBombas de haste APIabaixo da seção perfurada para lidar com a interferência do gás. Isso cria um separador gás-líquido natural baseado na gravidade, permitindo que o gás livre migre para cima a partir da seção perfurada, enquanto o líquido mais denso flui para o anular do tubo de revestimento que circunda a bomba de haste API. No entanto, em poços horizontais, como a bomba de haste API é instalada acima da seção perfurada, quando a pressão de sucção da bomba de haste API está abaixo do ponto de bolha e a relação gás-líquido é alta, o fluido que flui para a bomba de haste API pode apresentar formação de espuma.
Nos poços de xisto, os operadores instalam um separador gás-líquido no fundo do poço.Bomba de haste APIpoço para isolar a bomba do fluido produzido. O separador gás-líquido direciona o líquido para a bomba de haste API e descarrega o gás. Quando a pressão no ponto alto do anular é baixa, o gás livre se separa do líquido e migra para cima, enquanto o líquido que contém o gás flui para baixo, para a porta de sucção da bomba de haste API.
Separador gás-líquido tipo packer. Um separador gás-líquido tipo packer é instalado diretamente na tubulação acima do packer, forçando todos os fluidos da formação a fluir através do separador antes de entrar noBomba de haste APIEntrada. O fluido da formação (setas pretas) migra dentro da tubulação, passa pela junta perfurada do separador e entra no anel entre a tubulação interna e a externa. De lá, ele retorna através das ranhuras na tubulação externa para o anel entre o revestimento e a tubulação externa acima do obturador. Esse caminho de fluxo cria um fluxo turbulento de baixa pressão, permitindo que o gás seja dessorvido do fluido. O gás livre dessorvido sai da entrada da bomba de fundo de poço e migra para cima ao longo do anel entre a tubulação e o revestimento.
Em muitos casos, particularmente na presença de fluidos espumosos, o separador gás-líquido não consegue eliminar os efeitos da interferência do gás, resultando em uma porção de gás remanescente noBomba de haste APIdurante cada ciclo. Essa condição é facilmente identificada usando um diagrama de dinamômetro que descreve a relação entre a força da haste da bomba e o deslocamento.
Após mais de uma década de rápida perfuração e produção, a maioria das formações de xisto ainda exige que operadores e empresas de serviços compreendam suas características naturais. Engenheiros de perfuração e completação continuam focados na otimização da geometria dos poços, no espaçamento dos poços e no projeto de fraturas. No entanto, nos estágios iniciais da exploração e desenvolvimento de recursos de xisto, o estabelecimento de métodos para otimizar a produção das formações de xisto recebeu relativamente pouca atenção.
À medida que o ambiente de desenvolvimento do xisto evolui, as prioridades das operadoras também mudam. Os preços atuais do petróleo estão muito baixos e a maioria das melhores jazidas de xisto já está desenvolvida. Portanto, investir na perfuração e no fraturamento hidráulico de inúmeros poços em campos de petróleo e gás para produzir continuamente a partir de reservatórios de permeabilidade extremamente baixa não é mais viável.
Em vez disso, os operadores podem aumentar seu retorno sobre o investimento aprimorando as práticas de completação e produção de poços. Essa abordagem tem se mostrado mais prática. Alguns especialistas acreditam que 95% do óleo de xisto existente permanece inexplorado, e grande parte desse óleo de xisto inexplorado pode ser recuperado de poços já perfurados e fraturados.