Produção de Petróleo em Campos Petrolíferos
Como funcionam as linhas de controle em poços?
As linhas de controle permitem a transmissão de sinais, permitem a aquisição de dados de fundo de poço e permitem o controle e a ativação de instrumentos de fundo de poço.
Os sinais de comando e controle podem ser enviados de um local na superfície para a ferramenta de fundo de poço no furo de poço.Dados de sensores de fundo de poço podem ser enviados para os sistemas de superfície para avaliação ou uso em certas operações de poço.
Válvulas de segurança de fundo de poço (DHSVs) são válvulas de segurança de subsuperfície controladas por superfície (SCSSV) operadas hidraulicamente a partir de um painel de controle na superfície.Quando a pressão hidráulica é aplicada em uma linha de controle, a pressão força uma luva dentro da válvula a deslizar para baixo, abrindo a válvula.Ao liberar a pressão hidráulica, a válvula se fecha.
As linhas hidráulicas de fundo de poço da Meilong Tube são usadas principalmente como condutos de comunicação para dispositivos de fundo de poço operados hidraulicamente em poços de injeção de óleo, gás e água, onde durabilidade e resistência a condições extremas são necessárias.Essas linhas podem ser configuradas de forma personalizada para uma variedade de aplicações e componentes de fundo de poço.
Todos os materiais encapsulados são hidroliticamente estáveis e compatíveis com todos os fluidos típicos de completação de poços, incluindo gás de alta pressão.A seleção do material é baseada em vários critérios, incluindo temperatura do fundo do poço, dureza, resistência à tração e ao rasgo, absorção de água e permeabilidade ao gás, oxidação, abrasão e resistência química.
As linhas de controle passaram por um desenvolvimento extensivo, incluindo testes de esmagamento e simulação de poço de autoclave de alta pressão.Testes de esmagamento de laboratório demonstraram o aumento da carga sob a qual a tubulação encapsulada pode manter a integridade funcional, particularmente onde são usados “fios de proteção” de fios de arame.
Onde são usadas as linhas de controle?
★ Poços inteligentes que exigem a funcionalidade e os benefícios de gerenciamento de reservatório de dispositivos de controle remoto de fluxo devido aos custos ou riscos de intervenções ou incapacidade de suportar a infraestrutura de superfície necessária em um local remoto.
★ Ambientes terrestres, de plataforma ou submarinos.
Geração de energia geotérmica
Tipos de plantas
Existem basicamente três tipos de usinas geotérmicas usadas para gerar eletricidade.O tipo de usina é determinado principalmente pela natureza do recurso geotérmico no local.
A chamada planta geotérmica de vapor direto é aplicada quando o recurso geotérmico produz vapor diretamente do poço.O vapor, após passar por separadores (que removem pequenas partículas de areia e rocha) é alimentado à turbina.Esses foram os primeiros tipos de usinas desenvolvidas na Itália e nos Estados Unidos. Infelizmente, os recursos de vapor são os mais raros de todos os recursos geotérmicos e existem apenas em alguns lugares do mundo.Obviamente, as usinas a vapor não seriam aplicadas a recursos de baixa temperatura.
As usinas de vapor flash são empregadas nos casos em que o recurso geotérmico produz água quente de alta temperatura ou uma combinação de vapor e água quente.O fluido do poço é entregue a um tanque flash onde uma parte da água se transforma em vapor e é direcionada para a turbina.A água restante é direcionada para descarte (geralmente injeção).Dependendo da temperatura do recurso pode ser possível usar dois estágios de tanques flash.Neste caso, a água separada no tanque do primeiro estágio é direcionada para um tanque flash do segundo estágio, onde mais vapor (mas com menor pressão) é separado.A água restante do tanque do segundo estágio é então direcionada para o descarte.A chamada planta de flash duplo fornece vapor em duas pressões diferentes para a turbina.Novamente, este tipo de planta não pode ser aplicado a recursos de baixa temperatura.
O terceiro tipo de usina geotérmica é chamado de usina binária.O nome deriva do fato de que um segundo fluido em um ciclo fechado é usado para operar a turbina em vez do vapor geotérmico.A Figura 1 apresenta um diagrama simplificado de uma usina geotérmica do tipo binária.O fluido geotérmico passa por um trocador de calor chamado caldeira ou vaporizador (em algumas usinas, dois trocadores de calor em série, o primeiro um pré-aquecedor e o segundo um vaporizador) onde o calor do fluido geotérmico é transferido para o fluido de trabalho fazendo com que ele ferva. .Fluidos de trabalho anteriores em plantas binárias de baixa temperatura eram refrigerantes CFC (tipo Freon).As máquinas atuais usam hidrocarbonetos (isobutano, pentano, etc.) de refrigerantes do tipo HFC com o fluido específico escolhido para corresponder à temperatura do recurso geotérmico.
Figura 1. Usina geotérmica binária
O vapor do fluido de trabalho é passado para a turbina, onde seu conteúdo de energia é convertido em energia mecânica e entregue, através do eixo, ao gerador.O vapor sai da turbina para o condensador, onde é convertido novamente em líquido.Na maioria das usinas, a água de resfriamento circula entre o condensador e uma torre de resfriamento para rejeitar esse calor para a atmosfera.Uma alternativa é usar os chamados “dry coolers” ou condensadores refrigerados a ar que rejeitam o calor diretamente para o ar sem a necessidade de água de resfriamento.Esse projeto essencialmente elimina qualquer uso consuntivo de água pela planta para resfriamento.O resfriamento a seco, porque opera em temperaturas mais altas (especialmente na principal estação do verão) do que as torres de resfriamento, resulta em menor eficiência da planta.O fluido de trabalho líquido do condensador é bombeado de volta para o pré-aquecedor/vaporizador de pressão mais alta pela bomba de alimentação para repetir o ciclo.
O ciclo binário é o tipo de planta que seria usado para aplicações geotérmicas de baixa temperatura.Atualmente, os equipamentos binários disponíveis no mercado estão disponíveis em módulos de 200 a 1.000 kW.
FUNDAMENTOS DE USINAS DE ENERGIA
Componentes da usina
O processo de geração de eletricidade a partir de uma fonte de calor geotérmico de baixa temperatura (ou do vapor em uma usina convencional) envolve um processo que os engenheiros chamam de Ciclo Rankine.Em uma usina convencional, o ciclo, conforme ilustrado na figura 1, inclui uma caldeira, turbina, gerador, condensador, bomba de água de alimentação, torre de resfriamento e bomba de água de resfriamento.O vapor é gerado na caldeira pela queima de um combustível (carvão, óleo, gás ou urânio).O vapor é passado para a turbina onde, ao se expandir contra as pás da turbina, a energia térmica do vapor é convertida em energia mecânica, causando a rotação da turbina.Este movimento mecânico é transferido, através de um eixo para o gerador, onde é convertido em energia elétrica.Depois de passar pela turbina, o vapor é convertido novamente em água líquida no condensador da usina.Através do processo de condensação, o calor não utilizado pela turbina é liberado para a água de resfriamento.A água de resfriamento é entregue à torre de resfriamento onde o “calor residual” do ciclo é rejeitado para a atmosfera.O condensado de vapor é entregue à caldeira pela bomba de alimentação para repetir o processo.
Em resumo, uma usina é simplesmente um ciclo que facilita a conversão de energia de uma forma para outra.Neste caso, a energia química do combustível é convertida em calor (na caldeira), depois em energia mecânica (na turbina) e finalmente em energia elétrica (no gerador).Embora o conteúdo de energia do produto final, a eletricidade, seja normalmente expresso em unidades de watts-hora ou quilowatt-hora (1.000 watts-hora ou 1kW-hora), os cálculos de desempenho da planta geralmente são feitos em unidades de BTUs.É conveniente lembrar que 1 quilowatt-hora é a energia equivalente a 3413 BTU.Uma das determinações mais importantes sobre uma usina de energia é quanta entrada de energia (combustível) é necessária para produzir uma determinada saída elétrica.
Umbilicais submarinos
Funções principais
Forneça energia hidráulica para sistemas de controle submarinos, como para abrir/fechar válvulas
Fornece energia elétrica e sinais de controle para sistemas de controle submarinos
Entregue produtos químicos de produção para injeção submarina na árvore ou no fundo do poço
Forneça gás para operação de elevação de gás
Para entregar essas funções, um umbilical de águas profundas pode incluir
Tubos de injeção química
Tubos de alimentação hidráulica
Cabos de sinal de controle elétrico
Cabos de energia elétrica
Sinal de fibra óptica
Grandes tubos para elevação de gás
Um umbilical submarino é um conjunto de mangueiras hidráulicas que também podem incluir cabos elétricos ou fibras ópticas, usados para controlar estruturas submarinas de uma plataforma offshore ou de uma embarcação flutuante.É uma parte essencial do sistema de produção submarina, sem o qual a produção econômica submarina sustentada de petróleo não é possível.
Componentes chave
Conjunto de Terminação Umbilical Topside (TUTA)
O Topside Umbilical Termination Assembly (TUTA) fornece a interface entre o umbilical principal e o equipamento de controle do topside.A unidade é um compartimento independente que pode ser aparafusado ou soldado em um local adjacente ao cordão umbilical em um ambiente exposto a riscos a bordo da instalação superior.Essas unidades geralmente são feitas sob medida para os requisitos do cliente com vista à seleção hidráulica, pneumática, de energia, de sinal, de fibra ótica e de material.
O TUTA geralmente incorpora caixas de junção elétrica para os cabos de energia elétrica e comunicação, bem como tubulações, medidores e válvulas de bloqueio e purga para os suprimentos hidráulicos e químicos apropriados.
(Submarino) Conjunto de Terminação Umbilical (UTA)
O UTA, localizado no topo de uma plataforma de lama, é um sistema eletro-hidráulico multiplexado que permite que muitos módulos de controle submarinos sejam conectados às mesmas linhas de comunicação, elétrica e hidráulica.O resultado é que muitos poços podem ser controlados por meio de um umbilical.A partir do UTA, as conexões aos poços individuais e SCMs são feitas com conjuntos de jumpers.
Cabos voadores de aço (SFL)
Cabos flutuantes fornecem conexões elétricas/hidráulicas/químicas do UTA para árvores individuais/cápsulas de controle.Eles fazem parte do sistema de distribuição submarina que distribui funcionalidades umbilicais para seus alvos de serviço pretendidos.Eles são normalmente instalados após umbilicais e conectados por ROV.
Materiais Umbilicais
Dependendo dos tipos de aplicação, os seguintes materiais estão normalmente disponíveis:
Termoplástico
Prós: É barato, entrega rápida e resistente à fadiga
Contras: Não é adequado para águas profundas;problema de compatibilidade química;envelhecimento, etc
Aço inoxidável duplex Nitronic 19D revestido de zinco
Prós:
Custo mais baixo em comparação com o aço inoxidável super duplex (SDSS)
Maior resistência ao escoamento em comparação com 316L
Resistência à corrosão interna
Compatível com a maioria dos serviços de injeção hidráulica e química
Qualificado para atendimento dinâmico
Contras:
Proteção contra corrosão externa necessária - zinco extrudado
Preocupações sobre a confiabilidade das soldas de costura em alguns tamanhos
Os tubos são mais pesados e maiores do que os SDSS equivalentes – problemas de suspensão e instalação
Aço inoxidável 316L
Prós:
Baixo custo
Necessita de pouca ou nenhuma proteção catódica para curta duração
Força de baixo rendimento
Competitivo com termoplástico para amarrações de baixa pressão e águas rasas - mais barato para vida útil curta
Contras:
Não qualificado para serviço dinâmico
suscetível a pitting de cloreto
Aço Inoxidável Super Duplex (Equivalente a Resistência a Pitting - PRE >40)
Prós:
Alta resistência significa diâmetro pequeno, peso leve para instalação e suspensão.
Alta resistência à corrosão sob tensão em ambientes de cloreto (resistência à corrosão equivalente > 40) significa que não é necessário revestimento ou CP.
O processo de extrusão significa que não há soldas de costura difíceis de inspecionar.
Contras:
A formação da fase intermetálica (sigma) durante a fabricação e soldagem deve ser controlada.
Custo mais alto, prazos de entrega mais longos de aços usados para tubos umbilicais
Aço carbono zincado (ZCCS)
Prós:
Baixo custo em relação ao SDSS
Qualificado para atendimento dinâmico
Contras:
Costura soldada
Menos resistência à corrosão interna do que 19D
Diâmetro pesado e grande em comparação com SDSS
Comissionamento umbilical
Os umbilicais recém-instalados geralmente contêm fluidos de armazenamento.Os fluidos de armazenamento precisam ser deslocados pelos produtos pretendidos antes de serem utilizados para produção.Cuidados devem ser tomados para observar possíveis problemas de incompatibilidade que podem resultar em precipitados e entupimento dos tubos umbilicais.Um fluido tampão adequado é necessário se a incompatibilidade for esperada.Por exemplo, para comissionar uma linha de inibidor de asfalteno, um solvente mútuo como EGMBE é necessário para fornecer tampão entre o inibidor de asfalteno e o fluido de armazenamento, uma vez que eles são normalmente incompatíveis.