Os Métodos de elevação artificial conhecidos

1. Introdução

Com novas descobertas de jazidas de hidrocarbonetos leves, pesados e ultrapesados para serem utilizados no mundo precisam ser elevados para a superfície para serem comercializados. Os mesmos podem ser elevados pela pressão da formação ou por elevação artificial.

 A pressão no reservatório é gerada pelo peso das camadas sobrepostas, essa pressão obriga que o petróleo escolha o local com menor pressão para emergir, nesse caso a coluna de produção localizada no poço de petróleo, quando isso ocorre naturalmente chamamos o poço de POÇO SURGENTE. Diferente do POÇO INSURGENTE, que é quando a pressão da formação não oferece elevação suficiente para que os hidrocarbonetos cheguem à superfície, nesse caso necessita-se de métodos de elevação artificial.

 Os métodos de elevação artificial conhecidos são:

• BOMBEIO MECÂNICO;
• BOMBEIO POR CAVIDADE PROGRESSIVA;
• BOMBEIO CENTRÍFUGO SUBMERSO;
• GÁS LIFT;
• BOMBEIO PNEUMÁTICO ZADSON;
• RECUPERAÇÃO POR INJEÇÃO DE ÁGUA OU GÁS.

Neste trabalho será abordado o método de elevação por BOMBEIO MECÂNICO que é o mais utilizado e foi o primeiro método a ser criado para poços insurgentes.

1. Funcionamento do Bombeio Mecânico

 O Bombeio Mecânico funciona transformando o movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão interna em movimento alternativo, através de uma unidade de bombeio localizada próximo a cabeça do poço. O movimento alternativo é transmitido para o fundo do poço por uma coluna de hastes, este movimento aciona uma bomba localizada no fundo do poço, que eleva os fluidos produzidos pelo reservatório até a superfície.

 Thomas (2001), diz que, este método de elevação artificial é o mais utilizado no mundo.

1.  Vantagens

• Métodos conhecido, de simples operação e diagnostico;
• Simples instalação;
• Utilizados em poços produtores de óleo viscoso;
• Utilizados em poços rasos de média a baixa vazão.

1.  Desvantagens

• Poços produtores de areia
• Poços com desvio;
• Poços onde o gás produzido passa pela bomba;
• Não utilizado em poços profundos e ultraprofundos;
• Custo elevado da unidade (montagem e manutenção);
• Poços produtores de óleo parafinado.

1. Componentes

 

1.  Bomba de Subsuperfície

 Fornece energia ao fluido da formação, elevando-o até a superfície. A transmissão de energia ocorre com o aumento da pressão. A bomba é do tipo alternativo de simples efeito.

1. Partes Principais

1. Pistão

O pistão é a parte móvel da bomba de fundo que é ligado diretamente à coluna de hastes, ele abriga a válvula de passeio, que durante o curso ascendente do ciclo de bombeio, sustenta e eleva o líquido contido no tubo de produção. Podem ser utilizados:

• Pistão Metálico com superfície lisa;
• Pistão Metálico com superfície com ranhuras: as ranhuras ajudam na lubrificação e acúmulo de sólidos;
• Pistão de Fibra: mais baratos, porém menos resistentes.

1.  Camisa

É a parte fixa da bomba de fundo, contém a válvula de pé, que é fixada na camisa da bomba de fundo, funcionando como uma válvula de admissão, por onde o fluído penetra na camisa durante o curso ascendente do ciclo de bombeio. A camisa consiste de um tubo sendo que a superfície interna é endurecida ou revestida com uma camada dura. O tubo da camisa pode ser fixo ou móvel.

1.  Válvulas de pé e passeio

 As válvulas de pé e passeio são ambas do tipo sede/esfera. A válvula de passeio é instalada na parte móvel. A válvula de pé, instalada na parte fixa, permite fluxo somente no curso ascendente, funciona como uma válvula de retenção no curso descendente.

1.  Coluna de Hastes

 As hastes operam em ambientes que podem ser abrasivos, corrosivos ou ambos. Podem haver cargas cíclicas, já que o peso do fluido acima da bomba é mantido pela coluna de hastes no curso ascendente, já no curso descendente é sutentado pela coluna de produção. Pelos esforçoes alternativos a coluna de hastes é um ponto crítico do sistema. Dentro da variedade de tipos de hastes existentes podem-se citar as de aço e as de fibras de vidro. As de aço são usadas com maior frequência. Devido ao custo elevado das hastes de fibra de vidro, as mesmas são utilizadas quando o poço apresenta grande problema de corrosão e cargas elevadas.

 As de hastes são classificadas mediante o diâmetro nominal e da composição química (grau de aço) quanto se trata de hastes de aço. Em relação às de fibra de vidro são classificadas pelo diâmetro nominal, temperatura permitida de trabalho e composição química das extremidades metálicas. Em função da localização podem-se nomear as hastes, a primeira haste que se localiza no topo da coluna é a haste polida, que tem o objetivo de proporcionar uma melhor vedação na cabeça do poço. Essa haste se mantem entrando e saindo do poço, por conta do movimento alternativo da coluna de hastes. O stuffing Box é que veda a cabeça do poço. A haste polida sofre a maior força de tração, por sustentas as seguintes cargas:

• Peso das hastes: peso da coluna de hastes medido no ar, Para uma determinada coluna, seu valor é constante e positivo, atuando sempre de cima para baixo;
• Força de Empuxo: esta força é igual ao peso do fluido deslocado pela coluna de hastes O seu valor é constante e negativo, atuando sempre de baixo para cima;
• Força de Aceleração: É a força responsável pela variação da velocidade das hastes. A velociadade é nula quando atinge o ponto mais alto e o ponto mais baixo do ciclo, consequentemente são os pontos onde ocorrem os valores máximos de aceleração;
• Força de fricção: Atua no sentido oposto ao do movimento e é devida ao atrito das hastes com o fluido e com a coluna de produção. O seu valor é variável e diretamente proporcional à velocidade das hastes.
• Peso do fluido: É o peso da coluna de fluido que está acima do pistão. Atua somente no curso ascendente, quando todo o fluido que está na coluna de produção é sustentado pela válvula de passeio.

1. Falhas na Coluna de Hastes

 A coluna de hastes é, usualmente, o componente mais critico deste sistema, responsável pelo maior numero de ocorrências de falhas, parte significativa destas falhas deve-se ao ataque de agentes corrosivos, presentes no fluido produzido, combinados com efeitos mecânicos (fadiga e erosão), que comprometem a integridade física das hastes, Em virtude das falhas ocorridas com as hastes de bombeio,, um significativo investimento torna-se necessário para a comtinuidade de  operação deste método de elevação artificial.