Índice:
Método da Fonte - Aproveitando a Energia Interna de um Depósito
Qual é a força motriz por trás da produção de petróleo em condições de reservatório?
Por quanto tempo um poço pode produzir água?
Neste artigo, apresentarei brevemente os principais métodos de extração de petróleo. O petróleo existe em camadas de rocha porosa (acumuladores). É nesses acumuladores que o petróleo se acumula. Um segundo pré-requisito é que os acumuladores sejam cobertos por uma vedação impermeável para óleo e gás; caso contrário, o gás evaporará e o petróleo acabará se transformando em betume.
Para extrair petróleo, é preciso perfurar um poço. O poço entra na camada produtora de petróleo, e é aqui que a diversão começa — o petróleo precisa ser trazido à superfície de alguma forma.
Como o petróleo surge na Terra? (Parte 1)
Existem três métodos principais de extração de petróleo (extração de poço): fonte e mecanizada (por bombeamento). Às vezes, também é utilizado o método de elevação a gás, que não utiliza bombas, mas requer injeção externa de energia. Portanto, o método de elevação a gás pode ser considerado um método de transição entre os métodos de extração por fonte e mecanizada.
Método da Fonte - Aproveitando a Energia Interna de um Depósito:
Quando um campo petrolífero é recém-desenvolvido, o petróleo nele contido normalmente está sob alta pressão. A pressão dentro da formação é chamada de pressão de formação, e a pressão dentro do poço é chamada de pressão de fundo de poço. Normalmente, em um poço fechado, esses valores são consistentes. Em um poço operando normalmente, a formação sofre uma depressão — a pressão de fundo de poço é menor que a pressão de formação. Por outro lado, em um poço fechado, a formação sofre uma depressão — a pressão de fundo de poço é maior que a pressão de formação. Se a pressão da formação for alta o suficiente, ela pode superar a resistência da pressão atmosférica e forçar o petróleo para fora. Nesse caso, forma-se uma fonte de petróleo.
Qual é a força motriz por trás da produção de petróleo em condições de reservatório?
1. Modelo de tampa de tanque:
Depósitos anticlinais (em forma de domo), em particular, têm uma região cheia de gás no topo — a capa de gás.
Como todos sabemos, o gás é altamente compressível. Quando um poço de petróleo é operado, o gás começa a se expandir, e essa é a força motriz que impulsiona o petróleo através do poço até a superfície.
Neste caso, o campo de petróleo é produzido de forma que o gás natural presente na rocha de cobertura não escape prematuramente; ele é incluído no balanço da reserva nacional e é recuperado após a produção de petróleo.
2. Modelo de gás dissolvido:
Além da tampa de gás, o óleo também contém gás dissolvido. Pressões mais altas aumentam a quantidade de gás dissolvido. A razão entre o volume de gás dissolvido e o volume ou massa de óleo em condições padrão é chamada de fração gasosa (FG). Por exemplo, se a FG for de 50 metros cúbicos por tonelada, isso significa que 50 metros cúbicos de gás estão dissolvidos em cada tonelada de óleo (em condições padrão).
Quando a pressão cai, o gás começa a subir na forma de bolhas, levando o óleo consigo. O segredo é garantir que o número de bolhas seja suficiente e que elas sejam grandes o suficiente; caso contrário, apenas o gás borbulhará, e o líquido não subirá.
O gás natural produzido juntamente com o petróleo é chamado de gás associado. O gás associado é semelhante ao gás natural comum, mas com concentrações mais elevadas. Especificamente, ele contém mais gás liquefeito de petróleo (GLP, uma ampla fração de hidrocarbonetos leves, com maior teor de propano e butano) e condensado (pentano e hidrocarbonetos superiores). O gás associado é uma matéria-prima valiosa para a indústria petroquímica e uma fonte de misturas de propano e butano usadas como combustível para motores a gás.
3. Modo de pressão da água:
Nesse modo, a principal força motriz para o deslocamento do petróleo para o fundo do poço de produção é a pressão da água marginal. A água existe no fundo do depósito, seja como água residual de sua formação ou como um suprimento contínuo de água marginal, que está conectada à superfície e é derivada de fontes como água de degelo e água da chuva.
Este é o modo de operação mais eficiente do campo petrolífero, e sua utilização eficaz permite a extração de grandes quantidades de petróleo da formação. No entanto, a operação a longo prazo só é possível sob uma condição: injeção externa contínua de água por meio de um sistema de poços injetores (um sistema que mantém a pressão da formação); caso contrário, a fonte de energia se esgotará rapidamente.
4. Pressão elástica da água:
Neste modo, o deslocamento do óleo ocorre devido à expansão elástica do próprio óleo, da água ao redor do reservatório e da estrutura da formação. Isso significa que, sob a influência da rocha sobrejacente, o óleo, o líquido e a estrutura da rocha são todos comprimidos, ainda que ligeiramente. A elasticidade do líquido e da própria formação é muito baixa. No entanto, quando o sistema hidráulico é grande e a pressão da formação é alta, grandes quantidades de líquido podem ser deslocadas da formação para o poço devido à expansão do líquido e à redução do volume dos poros (fratura). As propriedades elásticas do líquido e da formação são caracterizadas pelos coeficientes de compressibilidade do líquido e da formação, respectivamente. Há também um modo de gravidade, mas este não fornece energia suficiente para elevar o óleo.
Por quanto tempo um poço pode continuar jorrando?
Isso depende inteiramente do campo petrolífero e do método de extração. Em geral, quanto mais jovem o campo, mais poços ele possui. No entanto, a energia se esgota rapidamente, em meses ou até anos, forçando o uso de métodos de extração mecanizados, sempre mais caros. Há exceções, como o campo petrolífero de Tengiz, no Cazaquistão, que jorrou por pelo menos 21 anos (1991-2010). O petróleo pode ainda estar fluindo, mas não vemos nenhuma informação sobre ele há muito tempo.
Novos poços em campos mais antigos também atuam como poços " jorrando". No entanto, eles normalmente não estão conectados ao oleoduto principal de produção, pois este é pressurizado, normalmente em torno de 20 a 25 atmosferas. Um poço " jorrando" não gera essa pressão, portanto, o petróleo não flui dele.
Nesses casos, um separador de gás é instalado para separar o gás do líquido, coletar o óleo em um recipiente e, em seguida, incinerar o gás. Isso certamente representa um desperdício brutal de recursos, mas, em alguns casos, é mais barato incinerar o gás associado e pagar a multa do que coletá-lo e usá-lo.
O que acontece quando o poço jorrante seca?
Agora, só faltava uma coisa: trocar para uma bomba de haste de bombeamento de óleo para poços profundos. No entanto, em alguns casos, a troca imediata para um sistema de bombeamento pode ser problemática. Por exemplo, em campos de gás natural e petróleo. Bombas de haste de bombeamento de óleo para poços profundos são bombas de deslocamento positivo, principalmente de pistão e centrífugas. Se o coeficiente de gás for alto, a bomba se encherá de ar ou, mais precisamente, se tornará aerada. Isso significa que a câmara de trabalho fica cheia de gás, fazendo com que a bomba funcione a seco e queime rapidamente.
Para evitar isso, um separador de gás é instalado na unidade de bombeamento para remover o gás livre. Outro método é usar um dispersor, projetado para quebrar inclusões gasosas no fluido de formação, criando uma mistura uniforme de gás e líquido que é então fornecida à entrada da bomba centrífuga submersível.
No entanto, isso não é eficaz se o teor de gás for alto. Portanto, nesses casos, utiliza-se a elevação de gás. Esse método elimina a necessidade de abaixar a bomba e utiliza de forma mais eficaz a energia interna do gás dissolvido na formação. O gás é bombeado da superfície por meio de uma série de tubulações até o fundo da bomba, onde se mistura com o líquido. O gás injetado se mistura com o gás liberado pelo fluido da formação, formando uma mistura gás-líquido com densidade suficiente para que a pressão existente no fundo do poço seja suficiente para elevar o líquido à superfície através do riser.
A seção a seguir explorará os princípios operacionais de uma bomba de haste de sucção de petróleo para poço profundo.
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