MISTURA DE PETRÓLEO E ÁGUA

Monitoramento Permanente dos níveis de fluido dinâmico

Bomba helicoidal com acionamento subterrâneo fornece pressão e temperatura.

Uma bomba helicoidal especialmente projetada com acionamento subterrâneo aumenta a eficiência de produção de uma mistura de petróleo e água e reduz custos e recursos.

Além disso, o sistema PCP permite o monitoramento permanente dos níveis de fluido dinâmico da profundidade do poço.

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Oil-Water Mixture, NETZSCH, Pumps, Systems

Nos bastidores

Até o final de 2019, a Neptune Energy Deutschland GmbH usava o princípio de “gas lift” para bombear uma mistura de petróleo e água com alto teor de gás para a superfície em um de seus locais no campo de petróleo de Bramberge, na região alemã de Emsland. Embora o processo testado e comprovado ainda seja amplamente utilizado devido à sua confiabilidade, ele consome muita energia e, portanto, é caro.

“No campo de petróleo de Bramberge, o petróleo é bombeado há décadas usando o princípio de ‘gas lift’”, explica Jörg Eitler, responsável pelo segmento de mercado Petróleo & Gás - Upstream da NETZSCH Pumps & Systems. “O gás associado é pressionado na tubulação vertical do poço sob alta pressão, empurrando a coluna de petróleo e água para a superfície.” Esse processo confiável também foi usado no poço da Neptune Energy até o final de 2019. Mas esse tipo de produção de petróleo tem uma desvantagem crucial: requer muita energia e, portanto, tem baixa eficiência.

Desafio aceito

Para otimizar a eficiência da produção de petróleo no local, a administração da Neptune Energy decidiu alterar a tecnologia de bombeamento. Eles escolheram uma bomba helicoidal com acionamento subterrâneo (um sistema PCP submersível elétrico) da NETZSCH Pumps & Systems em Waldkraiburg, Alemanha, que pode ser configurada para baixas vazões e alto teor de gás livre. “Nosso desafio era oferecer uma solução técnica que fosse tão confiável quanto o processo de ‘gas lift’, mas altamente flexível ao mesmo tempo”, explica Eitler. “Ela tinha que permitir adaptações às mudanças nas condições, mesmo quando instalada diretamente no poço.” Além disso, o novo sistema precisava garantir uma pressão de 10 bar na superfície. A empresa também precisava de dados confiáveis de pressão e temperatura de uma profundidade de cerca de 1.000 m no poço. Com base no perfil de requisitos que incluía baixa vazão, condições de bombeamento variáveis, incluindo alto teor de gás livre, além da necessidade de informações de aplicação contínuas, a NETZSCH sugeriu um sistema ESPCP com um sistema de sensor de fundo de poço.

A característica especial dessa bomba é que o rotor não é acionado por um cabeçote de acionamento acima do solo usando um eixo ou hastes muito longas, os elementos de transporte e o motor ficam submersos no poço. “O motor e a unidade de rolamento são conectados diretamente ao rotor com uma haste flexível. Todas as forças radiais e axiais do rotor são absorvidas por um mancal subterrâneo especial”, explica Eitler. “Além disso, a vedação dinâmica também fica no poço.” Isso elimina o impacto ambiental por vazamentos acima do solo. A extrema flexibilidade para diferentes condições de aplicação teve que ser levada em consideração para a configuração da bomba, ou seja, o resfriamento do motor deveria ser garantido mesmo com uma vazão muito baixa ou com teor de gás livre muito alto. Como não havia informações confiáveis sobre a pressão de entrada da bomba (nível de fluido dinâmico), foi especificado um fator de segurança muito alto para a capacidade de pressão do equipamento (combinação rotor e estator). “Um nível suficiente de resistência do material foi levado em consideração para e unidade em particular, que está equipada com um rotor de pequeno diâmetro e apresenta baixa vazão”, continua Eitler. Além disso, o sistema de bombeamento foi equipado com um sistema completo de sensores de fundo de poço. Ele inclui sensores de pressão, temperatura e vibração e fornece dados sobre a pressão na bomba, que podem ser usados para determinar o nível de fluido dinâmico no poço, além de dados sobre a temperatura na bomba e a vibração, que são importantes para detecção de falhas. Os sinais são enviados para a superfície através do cabo de alimentação existente e utilizados para o controlador central.

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teor de gás por cento não são problema

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With the NEMO® BY progressing cavity pump in FSIP® design with xLC® stator adjustment system you can reduce maintenance time.

Oil production 4.0: Advantages of NETZSCH downhole progressing cavity pumps

Based on this requirement profile, the experts from NETZSCH recommended an underground-driven progressing cavity pump, a so-called electric submersible pumping system (ESPCP). The system's unique design makes it significantly more energy-efficient than other systems. The rotor is not driven by a rod from an above-ground drive head. The pumping elements and the motor are sunk into the borehole. A unique underground bearing housing absorbs all radial and axial forces of the rotor. The system has been equipped with various pressure, temperature and vibration sensors to react optimally to changing conditions in the borehole. This provides essential data on the dynamic level of the fluid in the borehole and allows you to make appropriate adjustments to the pump. This ensures optimal pumping at all times despite changing conditions.

Solução com excelência

O sistema de bomba ESPCP foi instalado a uma profundidade de aproximadamente 1.000 m e comissionado em meados de novembro de 2019. Desde então, a operadora do campo de petróleo está completamente satisfeita. Com o controle de frequência especial, o sistema (que entrega cerca de 9 m³ de petróleo por dia) pode ser adaptado às condições reais de operação no subsolo. Além disso, o gás livre nunca gerou bloqueio dentro da bomba, e a alta eficiência do sistema trouxe economia de energia significativa. “O uso do ESPCP representa um marco no campo da tecnologia de produção de petróleo”, explica Eitler. A redução do consumo de energia não só gerou uma significativa otimização de custos, como o sistema também é um passo importante para a digitalização dos campos de petróleo: “Para poços e campos marginais em particular, as informações sobre a pressão no poço por meio do monitoramento contínuo do nível de fluido dinâmico são a chave para operar os campos de forma eficiente. Principalmente quando há baixa no preço do petróleo no mercado global, pois essas informações pode ser cruciais para a continuidade da operação de campos altamente diluídos. Esta é a produção de petróleo na indústria 4.0”, resume Eitler.