Método gas-lift de produção de petróleo: descrição e características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

O conjunto de métodos de transporte aéreo de produção de hidrocarbonetos em campos de petróleo e gás há muito é utilizado pela indústria nacional como alternativa ao desenvolvimento de poços fluentes. Esta tecnologia, sob certas condições de aplicação, oferece vantagens econômicas e técnicas significativas, mas também requer a conexão de recursos adicionais. A solução ideal na maioria dos casos é o método gas-lift de produção de petróleo, no qual uma mistura de gás é usada como meio de elevação ativo. Tal solução justifica-se pelo alto desempenho, mas também impõe requisitos organizacionais adicionais em termos de segurança. Por esse motivo, o método é usado principalmente por grandes organizações com uma base de recursos suficiente.

Características gerais do método gas-lift de produção de petróleo

Os princípios do transporte aéreo, ou seja, a tecnologia de levantar os recursos do poço de um depósito subterrâneo, foram utilizados pela primeira vez no final do século XVIII. O surgimento da ideia desse método deveu-se ao rápido desenvolvimento das tecnologias de mineração, mas por muito tempo seu uso total foi limitado pela f alta de equipamentos compressores suficientemente desenvolvidos. O autor do método gas-lift de produção de petróleo é o engenheiro alemão Karl Loscher, que apresentou um esquema geral para levantar recursos usando a energia das misturas de ar. No futuro, a técnica foi repetidamente otimizada, modernizada e aprimorada em certos aspectos da operação. A utilização prática de uma ponte aérea em escala industrial com a criação de uma base teórica para sua implementação técnica começou apenas no século XX. Em campos de petróleo, a primeira experiência de uso do gas lift data de 1985.

Em nosso tempo, o uso da tecnologia de gas lift justifica-se principalmente em poços com altas vazões. Além disso, em condições de alto teor de impurezas, o gas lift é a solução mais econômica para elevar o recurso à superfície. Isso se aplica principalmente a misturas de óleos que contêm sais, resinas e parafinas, que dificultam o levantamento de massas. Em relação à comparação com o transporte aéreo em si, podemos dizer que o método de gás lift de produção de petróleo é uma continuação da tecnologia geral de elevação artificial de líquidos. Somente se uma mistura de ar for usada como meio ativo em um transporte aéreo clássico, um transporte a gás usa substâncias contendo carbono. Por isso, um dos principais fatores operacionaiscaracterísticas da tecnologia consideram o consumo específico de gás. No cálculo do custo de utilização de um elevador a gás, os custos de energia para manutenção e fornecimento de misturas gasosas são cerca de 30% do custo total dos projetos.

Escopo de aplicação do método gas-lift de produção de petróleo

Um poço de alto rendimento com alta pressão de fundo é um local alvo para a introdução do gas lift. Tais depósitos são um ambiente favorável para a organização do transporte aéreo em princípio. Mas a prática de limitar os métodos de fluxo de produção de petróleo também determina uma série de condições sob as quais o gas lift se torna o único método possível de trabalhar em um poço. Pelo menos, a característica geral do método gas-lift de produção de petróleo como o mais adaptado a ambientes hidráulicos dinamicamente desequilibrados permite que seja utilizado em poços de baixa pressão de saturação e em poços de areia com condições de instalação de difícil acesso para suporte técnico. Por exemplo, um sistema de elevação a gás pode ser usado em condições de inundação, em áreas pantanosas ou onde há risco de inundação. Os indicadores de pressão, aliás, podem ser equalizados artificialmente por meio de equipamentos compressores - embora o aumento dependa dos indicadores de energia do gás do poço, ele pode ser bastante ajustado às necessidades atuais.

Por outro lado, se não houver fornecimento centralizado de materiais técnicos e gasosos com alto nível de mecanização do processo de produção, é melhor usar o esquema de fonte tradicionalmineração. Como no caso do transporte aéreo, o método de gás lift de produção de petróleo é uma continuação da tecnologia do método de fluxo, mas em uma versão aumentada. É a expansão tecnológica da infraestrutura de produção que não permite a aplicação deste método em poços pequenos, cuja operação é calculada por curtos períodos.

Processo tecnológico de produção

Após o desenvolvimento do poço, forma-se na superfície a base estrutural da ponta, que posteriormente atua como plataforma para organização dos principais processos de trabalho. No nicho do poço, é organizado um túnel fechado com câmaras e válvulas de transição que atuam como reguladores de fluxo de recursos. O movimento do fluido produzido para cima do canal é o principal processo operacional, que é suportado pelo meio gaseificado no fundo do poço. Para garantir a gaseificação, uma câmara com um bocal para fornecer a mistura ativa é abaixada paralelamente ao canal ao longo de um circuito isolado. Na verdade, o princípio do método gas-lift de produção de petróleo é reduzido à direção do gás para o meio líquido do recurso alvo, após o qual o processo de elevação deve ocorrer. É importante notar que o enriquecimento com misturas gás-ar por si só não garante a ascensão do líquido. Para esta operação, são utilizadas bombas especiais. A força de elevação depende tanto do grau de gaseificação quanto da potência da bomba, sendo que ambos podem ser ajustados. Para controle complexo de indicadores de pressão no circuito, é utilizada uma unidade compressora localizada na superfície.

Intensidade de produçãorecurso pode ser controlado por mecânica manual ou sistemas automáticos com sensores eletrônicos. Os parâmetros operacionais são definidos de acordo com as capacidades do equipamento receptor. Uma característica do método de gas lift da produção de petróleo é um tratamento especial após a extração do recurso. Como o líquido sobe junto com a mistura de gases, é necessária uma separação especial, após a qual o óleo já purificado é enviado para um reservatório especial. Além disso, como o gas lift é frequentemente usado em ambientes com alta contaminação de polpa, pode ser necessária uma filtragem grossa em vários estágios antes que o recurso entre no tanque de armazenamento temporário.

Equipamento Aplicado

Toda a infraestrutura técnica é formada por dois grupos de equipamentos - dispositivos universais e dispositivos para organização de processos de manutenção de poços e instalações especiais que são utilizadas na operação de gas lift. O primeiro grupo pode incluir equipamentos de circulação de bombeamento, equipamentos de revestimento, ferragens de montagem, tubos metálicos para bombeamento, etc. Como regra, os métodos de produção de petróleo com fluxo e gas-lift são construídos neste equipamento com pequenas diferenças estruturais.

Quanto aos elementos técnicos especiais para realizar o levantamento de óleo a gás, eles incluem o seguinte:

• Compressor. Instalação para manutenção de pressão ótima por injeção de ar comprimido. Principalmente unidades industriais de alta potência são usadas,capaz de ajustar os parâmetros do valor de trabalho em uma ampla faixa.
• Câmara de elevação a gás. Pode-se dizer que é o núcleo da infraestrutura de produção de óleo gas-lift, na qual ocorrem os principais processos de direcionamento do fluxo, distribuição e fornecimento de misturas gás-ar. Trata-se de uma estrutura metálica com ramais e canais de saída, cujo funcionamento é regulado por válvulas de fechamento.
• Válvulas. Nesse sistema, a válvula desempenha não apenas a função de bloquear a circulação do meio líquido, mas também atua como reguladora de vazão. As válvulas de elevação de gás são utilizadas em diferentes níveis do poço, o que permite um controle mais preciso da taxa de produção. A principal característica do projeto de tais válvulas pode ser chamada de presença de elementos sensíveis que registram indicadores de pressão com alta precisão e mudam seu estado dependendo da força de impacto na área de controle.

Elevação a gás

Neste caso, o conceito de elevador reflete a complexa infraestrutura de um elevador a gás submerso em um poço. Seu conceito contém dois canais - para injeção de gás e para levantamento do recurso líquido alvo. Ambos os canais são organizados com tubos de metal, mas não precisam ser unidos entre si em paralelo. Além disso, às vezes é fornecida uma direção angular do tubo de fornecimento de gás, que é determinada pelas especificidades da conexão da unidade de bombeamento. A configuração da colocação da tubulação depende das condições sob as quais o método de gás-lift da produção de petróleo é organizado. A foto abaixo ilustra a tecnologia moderna.o uso de uma coluna combinada de injeção e recuperação em um circuito com diâmetro de 90 a 140 mm. Neste caso, independentemente da configuração da direção dos canais, tanto da parte superior na cabeça quanto na região inferior do sapato, se possível, é fornecida uma fixação rígida da estrutura. As tubulações também podem ter furos tecnológicos (perfuração) para liberação de areia e outras partículas estranhas.

Operação de elevação a gás sem compressor

O fornecimento de gás e a regulagem dos indicadores de pressão, em princípio, não precisam ser realizados com o apoio de equipamentos compressores. Se os campos de gás e petróleo estiverem localizados no mesmo local de operação, o gas lift de fundo de poço pode ser organizado em seu próprio suporte de energia sem um compressor. Mas, mesmo neste caso, as tecnologias de produção de óleo de fluxo e gas-lift irão divergir, uma vez que a exclusão da regulação por ar comprimido do exterior não exclui o controle de indicadores de pressão do gás natural. Além disso, nessas condições, é possível realizar a secagem de fundo de poço e limpeza preliminar do recurso, o que reduz o custo do processo tecnológico.

Controles do processo de elevação a gás

Em primeiro lugar, vale ress altar que o gas lift requer o uso de uma ampla gama de dispositivos de medição que permitem manter sob controle importantes indicadores de desempenho. Estes incluem pressão, temperatura, umidade e fluxo de gás. O controle direto da produção de petróleo no método de gas lift é realizado por meio das válvulas eválvulas de fechamento com sistemas de acionamento alimentados por geradores na superfície. Plantas mais avançadas operam sob o controle de controles automáticos, sem a participação de operadores, ajustando os parâmetros de gaseificação e a taxa de recuperação dos recursos.

Vantagens da Tecnologia

Em termos de implementação técnica, o método é bastante trabalhoso e caro, mas possui uma série de propriedades positivas que justificam seu uso:

• Alto desempenho.
• Amplas oportunidades para ajuste estrutural às condições externas de operação e parâmetros do poço.
• Confiabilidade e segurança do processo de mineração.
• Flexibilidade. Esta propriedade reflete as vantagens e desvantagens do método gas-lift de produção de petróleo, que se manifestam em vários aspectos de sua aplicação. Por exemplo, do ponto de vista de um operador qualificado, o próprio processo de controle é bastante simples e praticamente não requer esforço físico. Mas, o pessoal de manutenção está lidando com maquinário complexo que requer muito trabalho e custo de manutenção.
• A maioria dos equipamentos críticos está localizada na superfície.
• Universalidade do método.

Falhas da tecnologia

No entanto, este método não pode ser considerado otimamente adequado para todos os campos, se levarmos em conta a totalidade dos fatores operacionais, bem como os aspectos ambientais e econômicos. Para os aspectos negativos do uso do método de elevação a gásprodução de petróleo incluem:

• Custos elevados dos recursos energéticos. Estamos falando da injeção de gás em volumes industriais e do custo do combustível para geradores que cumprem as funções de equipamentos de bombeamento com compressores.
• O investimento pode não corresponder ao valor dos materiais de petróleo e gás recuperados - especialmente considerando o custo de processos adicionais de limpeza e separação de processos.
• À medida que grandes jazidas são exploradas, os volumes de produção diminuem, enquanto o nível de suporte organizacional e técnico deve permanecer o mesmo.

Conclusão

A experiência das empresas produtoras de petróleo e gás mostra que cerca de metade dos custos dos projetos de desenvolvimento e operação de campos recai sobre a organização da infraestrutura técnica com suporte para fluxos de trabalho adicionais. Parece que as tendências de desenvolvimento da indústria devem avançar para a otimização estrutural de tais eventos, mas o método do gas lift prova o contrário. Como sugeriu Karl Locher, autor do método gas-lift de produção de petróleo, a conexão de fontes de energia auxiliares durante o içamento reduz o consumo de energia da operação de trabalho, mas não a organização do evento como um todo. De qualquer forma, o equipamento para a coluna de elevação não oferece tanto benefícios na forma de conectar um canal de gaseificação, mas abre mais oportunidades no controle dos parâmetros do processo de produção. E essa vantagem é justamente a perspectiva de desenvolver o gas lift como forma depode expandir as possibilidades de combinar vários reservatórios de desenvolvimento em uma unidade de produção de alta capacidade.