DESAFIOS: AUMENTO DE PRESSÃO ANULAR DEVIDO AO EFEITO TÉRMICO

Devido ao avanço da tecnologia de explorações marítimas em reservatórios de alta temperatura e alta pressão têm revelados novos problemas relacionados à integridade estrutural de poços. Um problema recorrente nas últimas décadas é o aumento de pressão nos anulares do

poço, ou APB (Annular Pressure Buildup). Este fenômeno que pode ser decorrente da temperatura positiva ou negativa, se ocorre devido à expansão dos fluidos presentes nos anulares. Quando positivo é resultante do aquecimento do poço com a produção de hidrocarbonetos.No negativo, a injeção de fluido frio no poço pode promover o efeito contrário (contração de fluidos anulares), reduzindo muito a pressão interna do fluido, podendo explodir

o revestimento interno ou colapsar o externo.

Caso os anulares do poço se encontrem confinados, o aumento de pressão anular, oriundo do aumento de temperatura do sistema, pode atingir níveis críticos, ultrapassando a resistência mecânica do tubo de produção ou dos revestimentos, podendo levar à perda do poço.

Fonte: Barcelos, 2017

As respostas térmicas e mecânicas em um poço de petróleo dependem da sua perfuração, completação e da formação rochosa adjacente. O APB está presente em qualquer poço produtor que contenha um anular confinado em sua configuração, porém o cenário se torna mais crítico em poços offshore e em regiões mais frias e profundas. Isto ocorre devido às baixas temperaturas de instalação, em contraste com as altas temperaturas de produção, fazendo com que o incremento de pressão nos anulares possa ultrapassar o limite de resistência mecânica do tubo de produção ou dos revestimentos, levando a uma possível perda do poço.

Figura 22 - Tubos de revestimento após sofrer colapso por APB

Fonte: Barcelos, 2017

Verifica-se que se aumentar muito a pressão dentro deste anular confinado (com sapata coberta) pode acontecer o colapso do tubo interno deste anular a depender da sua resistência ao colapso. É possível perceber que se a sapata está descoberta e o aumento excessivo de pressão pode fraturar a rocha, dissipando a pressão dentro do anular. Este aumento de pressão se deve, pelo líquido (lama de perfuração) que permanece após perfuração desta fase, confinado no anular. Em geral, este líquido possui baixa compressibilidade, o que em termos práticos significa que se este fluido confinado for aquecido, a sua pressão pode aumentar excessivamente. AFE ou annulus fluid expansion na verdade o fluido não pode expandir-se por causa do confinamento e sim acaba aumentando devido à pressão. Este aquecimento acontece na partida do poço.

Por conta disto, o desenvolvimento de ferramentas computacionais para simular o escoamento e os fenômenos térmicos em poços têm crescido muito nos últimos anos, o que permitiu um avanço nas capacidades de produção e design de poços da indústria petrolífera. Essas ferramentas auxiliam em um planejamento mais seguro e eficiente dos poços, tendo um papel muito importante em condições críticas de operação. (BARCELOS, 2017)

Outros métodos para auxiliar a mitigar tais problemas é o uso de aditivos líquido projetado para reduzir a densidade circulante equivalente (ECD) e para fornecer excelente controle de perda de fluido, propriedades de suspensão de alta temperatura e resistência a ácido às lamas de cimento. Aumentar a resistência à tração do cimento, com aditivos que sendo depositado e pode ajudar a mitigar quaisquer efeitos indesejáveis de encolhimento que possam ocorrer durante a hidratação da pasta de cimento em temperaturas de até 600° F (316° C). Utiliza-se a resina para atuar como uma barricada anular contra vazamentos de água e gás.

Um processo de isolamento zonal totalmente projetado com controles automatizados para fornecer os benefícios do cimento leve (espuma) durante a colocação e para a vida útil do poço. (Halliburton).

O desafio está ligado a trilhar uma estratégia de mitigação que depende de conhecer a pressão /resposta de temperatura no poço de cada anel sujeito e o dispositivo de mitigação. O dispositivo de mitigação é ativado em um “ponto de operação” predeterminado. O ponto de operação (definido por pressão e temperatura) está relacionado com o “APB permissível” no anel. A determinação do ponto de operação geralmente envolve uma criteriosamente escolhida térmica e análises de sensibilidade APB. O design de estratégias de mitigação de APB está intimamente ligada à integridade do poço: garantia de fluxo e integridade do revestimento de produção (barreira) e prevenção de quebra de poço desagradável (como rupturas subterrâneas e vazamentos mudline.)

Para este fim, um projeto de poço robusto (mitigação de APB) é fundada nos três princípios seguintes, que são geralmente implementados iterativamente (porque os poços submarinos raramente são simples):

• Cada anel se mantém sozinho (evita a explosão da corda externa e colapso da corda interna).

• APB permissível em cada anel é amarrado aos DFs tubulares relevantes.

• Se esperado APB> permitido APB, redesenhar poço ou seções do poço, atenuar o APB ou fazer as duas coisas.“Robustez” é um aspecto importante do design estrutural. Devido ao custo, dificuldade de perfuração e complexidade do poço, o projetista prudente deve explicar a gama de condições durante a vida útil do poço (aproximadamente 20 anos), as incertezas parâmetros, resultados da modelagem e variação e degradação de propriedades tubulares. Abordar a integridade do poço pode ser considerada a arte de considerar todos os parâmetros que afetam o poço e traçando o caminho de cada ameaça até o seu fim lógico.

Vê-se, portanto, o projeto dependente de componentes com tolerâncias especificadas e que as incertezas no seu desempenho devem ser incorporadas em avaliações de integridade. Importante, a noção de APB permissível (e, portanto, tubular DFs / confiabilidades) e a capacidade do dispositivo de mitigação regular as pressões anulares dentro de uma faixa determinarão a robustez do design. (UDAYA et. al., 2017)