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Boletim técnico da Produção de Petróleo

Publicação:JUN /2011

Volume:5

Número:2

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Expediente, Editorial e Sumário

É com muita alegria que lançamos um novo número do BPP – Boletim técnico da Produção de Petróleo, que vem com uma novidade a partir de agora: Passamos a contar no comitê editorial com a participação de profissionais da Universidade Petrobras – UP, unidade responsável pela formação e disseminação do conhecimento na Empresa. A UP realiza seminários técnicos internos que são um celeiro expressivo de potenciais contribuições técnicas para a nossa publicação, que certamente irão interessar à comunidade de produção de petróleo em geral. Neste número estão destacadas importantes contribuições nas áreas de engenharia de reservatórios e de separação e processamento primário de óleo e gás.


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Ajuste de histórico e previsão sob incerteza,uma aplicação no Campo de Marimbá

As incertezas de reservatório, econômicas e tecnológicas, influenciam as decisões de gerenciamento das reservas e os planos de desenvolvimento resultantes. Contudo, a quantificação do impacto dessas incertezas permite aumentar a confiabilidade desse processo. Uma dificuldade é a variabilidade e a complexidade dos fluxos de trabalho para gerenciar as incertezas identificadas por meio de modelos dinâmicos de simulação. O escopo deste trabalho é a integração entre o ajuste de histórico de produção e a análise probabilística dos cenários representativos, aplicando uma metodologia que permite o reconhecimento dos modelos mais bem calibrados dentro de uma faixa de aceitação definida. Esse procedimento auxilia a identificar os atributos incertos críticos e suas possíveis variações, com o intuito de estimar a faixa representativa das reservas a desenvolver. O objetivo não é obter o melhor ajuste determinístico, mas mostrar como o processo de ajuste do período histórico possibilita mitigar as incertezas identificadas. Para a aplicação da metodologia, é usado um caso baseado no reservatório Carapebus do Campo de Marimbá (Bacia de Campos, RJ), descoberto em março de 1984. Foi utilizado o período histórico de 1985 a 1998, e foram analisadas previsões até 2010, permitindo verificar e validar, em nível global, o procedimento proposto num modelo dinâmico complexo. Para isso, empregaram-se os aplicativos Cougar e Cmost, procurando evidenciar as vantagens e limitações de cada abordagem. Foi avaliada a variação das distribuições das respostas no tempo por meio de amostragem Hipercubo Latino e propagações de Monte Carlo com metamodelos (proxy models). Os métodos aplicados permitem: 1. reduzir a faixa de modelos possíveis que garantem ajustes de histórico mais confiáveis; 2. identificar e condicionar a incerteza presente em função dos dados registrados; 3. diminuir os intervalos de incerteza dos parâmetros críticos identificados; 4. demarcar os limites do desempenho futuro do reservatório. Essa metodologia pretende contribuir para o aumento da confiança do uso da simulação como ferramenta auxiliar do processo decisório, com o propósito de diminuir o risco associado e maximizar as oportunidades de desenvolvimento.


Autores: Gustavo Gabriel Becerra, André Paoliello Modenesi, Érico Fagundes Anicet Lisboa, Deise Massulo Ferreira, Leandro Costa Reis

Palavras-chave

ajuste de histórico, análise de incertezas, reservas e reservatórios, risco, modelo de simulação

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Separação total de gás no fundo de poços direcionais bombeados

Os processos de produção de petróleo exigem desenvolvimentos tecnológicos constantes, mais agora, haja vista a descoberta do Pré-Sal, uma nova reserva de petróleo, potencialmente de alta qualidade. O processo de separação de gás no fundo de poços direcionais bombeados não é exceção. A presença de gás livre a montante da bomba é uma das maiores limitações dos sistemas de bombeio monofásicos, por acarretar perda de eficiência, o fenômeno de surge e até mesmo falhas dinâmicas nos equipamentos. Não obstante o conhecimento deste problema, grande parte das pesquisas atuais está sendo direcionada ao estudo do comportamento do gás no interior das bombas e da máxima fração de gás livre permissível a montante da bomba para uma operação satisfatória. O presente estudo propõe uma mudança de paradigma, tendo por objetivo garantir a separação total de gás livre a montante da bomba por meio do uso de um separador do tipo shroud invertido em tubulação inclinada. Um critério de separação total de gás e uma modelagem fenomenológica são apresentados. Configurações geométricas, propriedades termofísicas dos fluidos e condições de operação representam as variáveis de entrada do modelo. O modelo foi validado qualitativamente com dados de água-ar e óleo-nitrogênio obtidos da literatura. Uma validação quantitativa e ajuste também foram realizados a partir de dados coletados no separador piloto shroud invertido do Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos da Universidade de São Paulo (NETeF/USP), com ar e água como fluidos de trabalho. Os resultados do modelo são mapas de separação total de gás em função das condições de operação. Apesar de o modelo ter sido ajustado para água e ar, os resultados são fenomenologicamente válidos e a modelagem facilmente adaptável para fluidos de fenomenologia semelhante, como, por exemplo, óleo de baixa viscosidade como os presentes no Pré-Sal. A abordagem apresentada poderia assistir na otimização e dimensionamento de sistemas de bombeio submerso na produção de poços direcionais de petróleo.


Autores: Luis Enrique Ortiz-Vidal, Oscar Mauricio Hernandez Rodriguez, Valdir Estevam, Divonsir Lopes

Palavras-chave

escoamento bifásico, escoamento, gás-líquido, separação de gás, modelagem fenomenológica, separador de gás

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Representação eficiente de falhas geológicas no simulador de fluxo

A presença de falhas geológicas é bastante comum em todos os tipos de reservatórios, porém a incorporação de suas propriedades no modelo de fluxo é muito difícil, tornando o ajuste de histórico uma das etapas mais complexas e demoradas de um estudo de reservatório (Ida et al., 2009). Em vista disto, o entendimento do comportamento das falhas torna-se muito importante. As falhas de um campo, constatadas nos testes de formação ou mapeadas no início do desenvolvimento para separar blocos com diferentes contatos óleo/água ou gás/óleo, são consideradas inicialmente selantes. Entretanto, após certo tempo de produção, constata-se que muitas delas permitem a passagem de fluidos. Há várias interpretações para este tipo de comportamento. A abordagem tratada neste trabalho assume que as falhas são um meio poroso com baixa permeabilidade e alta pressão capilar. Para compreender o comportamento da falha, foi construído um modelo sintético de fluxo bidimensional com uma malha bem refinada, contendo uma falha com as características citadas anteriormente, separando duas regiões com diferentes contatos óleo/água. Este modelo será utilizado para analisar como os fluidos atravessam a falha e também para calibrar o modelo de transmissibilidade de falhas para uma malha normal. Com os parâmetros ajustados no modelo sintético, pretende-se realizar uma aplicação num modelo tridimensional real para verificar os ganhos do ajuste de histórico em relação à técnica do uso dos multiplicadores de transmissibilidade das falhas ou inter-regiões.


Autores: Mauro Ida, Véra Lucia Gonçalves Elias, Fagner Oliveira de Almeida, Cássio Pettan Viegas de Carvalho, Silvio Brentan

Palavras-chave

simulação de reservatórios, falhas geológicas

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Estudo numérico e analítico do escoamento laminar de fluido viscoplástico em dutos e anulares elípticos

Durante o processo de perfuração de poços de óleo e gás, em geral, a passagem e oscilações da broca de perfuração provocam a ovalização das paredes do poço. Este artigo apresenta um estudo numérico e analítico do escoamento de fluido viscoplástico tipo SMD através de tubos de seções transversais anulares elípticas com o duto interno concêntrico ou excêntrico. Para a solução analítica é utilizado o método da folga variável, modelando-se o escoamento como entre placas paralelas. Para a solução numérica é usado o método de volumes finitos. O esquema Híbrido de interpolação é empregado para a discretização dos termos convectivos, e o método Simplest para o acoplamento pressão-velocidade. São obtidas expressões para os parâmetros de interesse da engenharia, como perfil axial de velocidade, vazão volumétrica e fator de atrito. Os resultados para o duto anular circular concêntrico e excêntrico são corretamente reproduzidos quando a seção anular elíptica tende para a razão de aspecto unitária. Observou-se que o aumento tanto da ovalização do duto externo como da excentricidade do duto interno produz forte impacto na distribuição de velocidade axial, assim como na tensão de cisalhamento ao longo da seção transversal. Enquanto o aumento da excentricidade do tubo interno para uma razão de aspecto ε fixa sempre provoca uma redução no valor de f Re, o efeito da ovalização do duto externo produz  efeito bem mais complexo sobre f Re, sendo fortemente dependente do ângulo ψ de deslocamento do duto interno.


Autores: Luis Miguel Casanova Alegria, Admilson Teixeira Franco, Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Cezar Otaviano Ribeiro Negrão, Alex Tadeu de Almeida Waldmann

Palavras-chave

fluido viscoplástico, anular elíptico, fator de atrito, excentricidade

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Sistema de separação gás-líquido e bombeamento submarino Vasps – uma nova visão

O Vasps (Vertical Annular Separation And Pumping System) é um conceito inovador de separador bifásico submarino acoplado a um sistema de bombeamento centrífugo submerso (BCS) e que possibilita alta capacidade de integração entre os equipamentos de separação e elevação. Seu princípio de funcionamento é baseado na separação das fases (gás e líquido) quando sujeitas a uma força centrífuga proporcionada pelo escoamento do fluido através de um helicoide vertical. Em maio de 2001, entrou em funcionamento um protótipo do Vasps, instalado no Campo de Marimbá, na Bacia de Campos, que proporcionou um aumento significativo na produção local, com menor custo de operação associado. Visando à utilização da tecnologia em outros cenários, foi desenvolvido, no Programa de Capacitação Tecnológica em Águas Profundas (Procap), um projeto que teve como objetivo otimizar o Vasps, reduzindo seu custo de instalação e intervenção, otimizando sua arquitetura para uso no alojador (“poço falso”), aumentando sua capacidade de processamento (vazão), utilizando um sistema de controle mais eficiente e padronizando sua arquitetura para emprego em outros cenários. O projeto previa também o desenvolvimento de um programa (software) capaz de simular a dinâmica do sistema de separação vertical Vasps (representando o escoamento de misturas multifásicas em regime transiente e permanente). O objetivo deste artigo é apresentar as principais otimizações realizadas no projeto do separador, os resultados dos testes em laboratório para validação do programa de simulação dinâmica e os resultados das simulações de escoamento realizadas para validar a nova arquitetura proposta.


Autores: Marcello Augustus Ramos Roberto, Valdir Estevam

Palavras-chave

separação submarina, separação gás-líquido, Vasps, processamento submarino, CFD, simulador dinâmico, software de simulador dinâmico

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Sistema piloto de separação submarina e reinjeção de água produzida do Campo de Marlim – Parte I – concepção, desafios e Programa de Qualificação Tecnológica

Este trabalho descreve a concepção escolhida, os problemas do cenário adotado e o Programa de Qualificação Tecnológica (TQP) realizado sobre o conjunto e os componentes que constituem o sistema piloto de separação submarina água-óleo e reinjeção de água do Campo de Marlim (SSAO). Por tratar-se de um projeto pioneiro em nível mundial, mesmo levando em consideração as instalações já em operação dos campos de Troll e Tordis, no Mar do Norte, um extenso e abrangente Programa de Qualificação Tecnológica foi equerido. O pioneirismo do projeto do SSAO de Marlim se funda em duas importantes características, bastante distintas daquelas existentes nos dois projetos citados. Em primeiro lugar, os equisitos de qualidade da separação a ser obtida no sistema SSAO são extremamente rigorosos, principalmente no que diz respeito à qualidade da água separada, tendo em vista que a reinjeção dessa água se dará na zona do aquífero no próprio reservatório produtor e não em um reservatório de descarte, o que demanda uma remoção de óleo e sedimentos em níveis rigorosos para que a injetividade no reservatório não sofra redução considerável. Em segundo lugar, devido à elevada lâmina d’água da locação de instalação (870m) e à finalidade de contar com um piloto de demonstração para futuras aplicações em águas profundas, tecnologias convencionais de separação gravitacional – utilizadas nos projetos citados – não puderam ser empregadas, sendo necessário o uso de novas tecnologias, ainda não devidamente qualificadas.


Autores: Carlos Alberto Capela Moraes, Fabrício Soares da Silva, Luiz Philipe Martinez Marins, Dennis Azevedo de Oliveira, André Sampaio Monteiro, Rafael Merenda Pereira

Palavras-chave

processamento primário, correntes líquidas, remoção de sólidos produzidos, separação óleo-água, separação submarina, separadores ciclônicos, separador tubular, sistema compacto de separação

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Sistema piloto de separação submarina e reinjeção de água produzida do Campo de Marlim – Parte II – atividades complementares para a qualificação da concepção

Este trabalho (Parte II) complementa o artigo Sistema piloto de separação submarina e reinjeção de água produzida do Campo de Marlim – Parte I – concepção, desafios e Programa de Qualificação Tecnológica, abordando atividades complementares aos testes descritos naquele artigo e que foram realizadas com a finalidade de complementar a qualificação da concepção adotada no projeto do Sistema piloto de separação submarina água-óleo e reinjeção de água do Campo de Marlim (SSAO). Essas atividades complementares foram, basicamente, de dois tipos: simulações computacionais com softwares de Computer Fluid Dynamics, realizadas no Cenpes, e testes complementares com os hidrociclones do sistema de tratamento de águas oleosas do SSAO, executados na Universidade Federal de Itajubá (Unifei).


Autores: Carlos Alberto Capela Moraes, Fabrício Soares da Silva, Dennis Azevedo de Oliveira, João Américo Aguirre Oliveira Junior , Lucilla Coelho de Almeida, Clarissa Bergman Fonte, Marcos Aurélio de Souza, Luiz Fernando Barca

Palavras-chave

sistema compacto de separação, hidrociclones, separação óleo/água, separador tubular, processamento primário, correntes líquidas, remoção de sólidos, separação submarina, fluidodinâmica computacional

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Memória técnica

A produção é contabilizada pelos milhões de barris de óleo produzidos diariamente, que escoam das profundezas para as torres de processamento e, eventualmente, chegam ao tanque do veículo automotor que nos conduz ao trabalho pela manhã. Nessa cadeia produtiva, o trabalho do pesquisador não está explícito, mas, certamente, sua contribuição está presente nas tecnologias envolvidas nas várias etapas do processo, que brotaram de sua capacidade inventiva e transformadora. O desenvolvimento teórico e/ou experimental gerado pela pesquisa é implementado por meio da introdução de novos conceitos ou pela otimização de antigos processos. No entanto, o produto de seu trabalho deve ser perpetuado de forma escrita, garantindo a preservação da memória técnica da Companhia.


Autores: Rosana Lomba

Palavras-chave

memória técnica

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