A facilidade com que o petróleo alcança a superfície está diretamente relacionada com a pressão existente no reservatório. Quando esta pressão é naturalmente suficiente, os fluidos contidos no reservatório chegam facilmente à superfície, ao que chamamos elevação natural.
Os poços que produzem por elevação natural são chamados poços surgentes, sendo certo que tais poços, ao longo de sua vida produtiva, acabam por ter um declínio na pressão preexistente, o que dificulta a produção econômica do reservatório.
Quando isto se verifica, seja no início ou ao longo de sua vida produtiva, significa que a pressão do reservatório não é suficiente para o petróleo surgir, sendo necessária a utilização de métodos de elevação artificial para que possa produzir. Tais métodos consistem na utilização de equipamentos que visam aumentar o diferencial de pressão sobre o reservatório, aumentando sua vazão.
Os métodos de elevação artificial mais comuns na indústria do petróleo são: • Gas-lift contínuo e intermitente (GLC e GLI).
• Bombeio centrífugo submerso (BCS). • Bombeio mecânico com hastes (BM). • Bombeio por cavidades progressivas (BCP).
2.4.1. Elevação natural – poços surgentes
Na elevação natural de petróleo, o fluxo de fluidos (óleo, água e gás) desde o reservatório até os equipamentos de produção na superfície (separadores, tratadores e tanques) é devido unicamente à energia do reservatório, que é função da pressão do gás natural no seu interior. Normalmente ocorre no início da vida produtiva das jazidas. Com o passar do tempo e o aumento da produção acumulada, a pressão do reservatório diminui, tornando-se insuficiente para elevar os fluidos até a superfície com uma vazão econômica ou conveniente. A Figura 2.13 ilustra um esquema de elevação
Figura 2.13 – Elevação natural
Comparando-se com poços que produzem por elevação artificial, os surgentes produzem com menores problemas operacionais devido a simplicidade dos equipamentos de superfície e subsuperfície, com maiores vazões de líquido e, em conseqüência, com menor custo por unidade de voluma produzido.
2.4.2. Gas-lift
É um método bastante utilizado por ter um custo relativamente baixo, mesmo em se tratando de poços profundos.
Consiste na utilização de gás comprimido para elevar os fluidos até a superfície. A energia gerada pelo gás comprimido tem excelente potencial, permitindo boa condução de fluidos, mesmo com alto teor de areia e sedimentos, propiciando vazões até 1500 m3/d a grandes profundidades (2.400 metros), o que logicamente vai depender da pressão de injeção.
Existem dois tipos de gas-lift, o contínuo e o intermitente. O contínuo é semelhante à elevação natural, baseia-se na injeção continua de gás a alta pressão na coluna de produção com o objetivo de gaseificar o fluido desde o ponto de injeção até a superfície. O gas-lift intermitente baseia-se no deslocamento de golfadas de fluidos para a superfície através da injeção de gás a alta pressão na base das golfadas.
A Figura 2.14 ilustra esquematicamente poços equipados com gas lift. O sistema é composto por:
• Fonte de gás a lata pressão (compressores).
• Controlador de injeção de gás na superfície (choke ou motor valve). • Controlador de injeção de gás de subsuperfície (válvulas de gas-lift).
• Equipamentos para separação e armazenamento dos fluidos produzidos (separadores, tanques, etc.).
Figura 2.14 – Sistema de gas-lift
A Figura 2.15 ilustra esquematicamente os tipos de instalação de gas-lift, que pode ser tipo aberta, semi-fechada ou fechada, cuja escolha depende das características do poço.
Figura 2.15 – Tipos de instalação de gas-lift
2.4.3. Bombeio centrífugo submerso
Neste método utiliza-se uma bomba centrífuga de múltiplos estágios no interior do poço. A energia necessária para o funcionamento da bomba é transmitida para o fundo do poço através de um cabo elétrico.
Cabe ressaltar que a escolha por métodos diversos dependerá de várias características técnicas do poço em questão, em observância ao melhor custo/benefício.
A Figura 2.16 ilustra esquematicamente um poço produtor com bombeamento centrífugo submerso. Os principais equipamentos de subsuperfície de um poço equipado para produzir com bombeamento centrífugo submerso (BCS) são:
• Bomba – do tipo centrífugo de múltiplos estágios. • Admissão da bomba.
• Protetor. • Motor elétrico. • Cabo elétrico.
Figura 2.16 – Poço produtor por bombeio centrifugo submerso
2.4.4. Bombeio mecânico com hastes
Este método é o mais conhecido e utilizado em todo o mundo, popularmente conhecido como bombeio com "cavalo de pau", ilustrada na Figura 2.17.
O princípio de funcionamento é a transformação do movimento rotativo de um motor elétrico ou de combustão, em movimento alternativo, que através das hastes de uma coluna transmite este movimento para o fundo do poço, acionando uma bomba que eleva os fluidos até a superfície.
Em poços rasos obtém-se vazões médias de trabalho, mas, à medida que a profundidade aumenta, a vazão diminui, devendo ser analisados critérios de viabilidade na produção.
• Bomba de subsuperfície – do tipo alternativo. • Coluna de hastes.
• Unidade de bombeio. • Motor.
Figura 2.17 – Sistema de bombeio mecânico
2.4.5. Bombeio por cavidades progressivas
O bombeio por cavidades progressivas (BCP) é um método de elevação artificial em que a transferência de energia ao fluido é feita através de uma bomba de cavidades progressivas. É uma bomba de deslocamento positivo que trabalha imersa em poço de petróleo, constituída de rotor e estator. A geometria do conjunto é tal que forma uma série de cavidades herméticas idênticas. O rotor ao girar no interior do estator origina um movimento axial das cavidades, progressivamente, no sentido da sucção para a descarga, realizando a ação de bombeio. O acionamento da bomba pode ser originado da superfície, por meio de uma coluna de hastes e um cabeçote de acionamento, ou diretamente no fundo do poço, por meio de um acionador elétrico ou hidráulico acoplado à bomba.
A utilização de bombas de cavidades progressivas para elevação artificial de petróleo no Brasil teve início em 1984, em fase experimental. Devido à simplicidade do método e à eficiência na produção de fluidos viscosos, o número de instalações com este tipo de equipamento tem se difundido rapidamente.
Figura 2.18 – Sistema de bombeio por cavidades progressivas