Modelo de Bezerra, 2006

A seguinte comparação foi feita com os resultados obtidos por Bezerra, et al (2006). Em seu trabalho, Bezerra desenvolveu um simulador de controle de poço com análise de solubilidade através de equilíbrio de fases e cálculo flash.

As principais diferenças de considerações são mostradas na Tabela 5-10:

Tabela 5-10 - Tabela comparativa entre simuladores

Considerações Bezerra Simulador proposto

Cálculo do escoamento através de subsequentes estados permanentes.

Cálculo de escoamento transiente pelas equações de balanço

Gás que sai de solução não solubiliza novamente

Há a ressolubilização do gás no fluido limpo acima da zona contaminada

Zona contaminada é homogênea (razão gás líquido constante)

Zona contaminada heterogênea, de acordo com a liberação e reabsorção do gás

Não há escorregamento entre as fases Há o escorregamento entre as fases

Gás real distribuído como bolha única Há a consideração de diferentes padrões de escoamento de acordo com a fração de vazio de gás

São desconsideradas as perdas de carga por atrito no gás

Perda de carga na região bifásica dada pela correlação de Beggs e Brill (BEGGS e BRILL, 1972)

Fluido de perfuração fora da zona contaminada é considerado incompressível

Fluido de perfuração compressível

É importante salientar também que a análise da zona contaminada feita por Bezerra separa o gás livre do fluido contaminado a cada intervalo de tempo, colocando-o na parte superior do escoamento, sendo seguido pelo fluido saturado sem gás interno, como mostra a Figura 5-56:

Figura 5-56 - Esquema da discretização da seção composta da mistura da fase óleo do fluido de perfuração e do gás oriundo da formação (Bezerra, 2006)

O caso base rodado para comparação possui as seguintes características e é ilustrado pela Figura 5-57:

 Poço vertical terrestre de 3000 metros de profundidade

 Geometria constante

 Temperatura constante de 120 o_C

 Revestimento em 2000 metros de profundidade

 Vazão de gás fixa e igual a 1375 scf/min

 Tempo de exposição de 8 minutos

 Vazão na perfuração de 300 gpm

 Vazão reduzida de circulação de 200 gpm

 Fluido 100% sintético de base parafina com composição dada pela Tabela 5-11

Figura 5-57 - Esquema de poço terrestre usado para comparação (Bezerra, 2006) Tabela 5-11 - Composição simplificada de n-parafina

Componentes Fração Mássica Fração Molar

C13+ 3,42 3,852 C14 65,04 68,078 C15 19,76 19,317 C16 4,23 3,879 C17+ 7,55 4,874 Total 100,00 100,00

Os resultados foram comparados por sobreposição de gráficos obtidos do trabalho de Bezerra (2006).

A Figura 5-58 mostra o comparativo da pressão na válvula de choke presente na superfície durante o processo de circulação do kick. As diversas linhas do trabalho de Bezerra são referentes a uma análise de malha de seu simulador, explicada em seu trabalho.

Figura 5-58 - Pressão na válvula de choke

Pode-se perceber que o comportamento da pressão é próximo enquanto o fluido está em sua condição subsaturada (antes da liberação do gás). Porém, após a liberação, o simulador proposto apresentou uma variação mais branda, com um valor máximo de aproximadamente 540 psi, enquanto o simulador de Bezerra apresentou pico de aproximadamente 625 psi em sua melhor malha.

Essa diferença pode ser associada principalmente à condição de reabsorção do gás livre pelo simulador proposto. Essa reabsorção diminui a coluna de gás livre presente no poço durante a circulação, diminuindo assim a contrapressão sofrida na válvula de choke.

O comportamento do Pit gain, apresentado pela Figura 5-59, demonstra o mesmo comportamento. A diferença de volume inicial apresentado se deve à consideração dos efeitos de pressão e temperatura no fluido de perfuração limpo.

Tempo [s] Simulador P re ssão [ psi]

Figura 5-59 - Pit gain

Bezerra em seu trabalho considera que a pressão de bombeio durante a circulação é igual à pressão de formação adicionada à perda de carga por atrito do líquido para a vazão reduzida de circulação. Sua pressão de formação é calculada da seguinte forma:

𝑃𝑓𝑜𝑟𝑚 = 𝜌𝑙× 𝑔 × 𝐿𝑝𝑜ç𝑜+ 𝑆𝐼𝐷𝑃𝑃 (5.1)

5-1

Como seu fluido limpo é considerado incompressível, a pressão de formação acaba sendo menor do que a do simulador proposto, pois, com o fluido compressível, a um perfil constante de temperatura, o fluido se torna mais denso a medida que a pressão aumenta. Essa compressão aumenta o poder de solubilidade e reduz o efeito de inchamento da zona contaminada, acusando um menor ganho de volume na superfície.

As diferenças de considerações entre as pressões e as perdas de carga por atrito são mais evidentes na Figura 5-60, que representa a pressão na sapata de revestimento posicionada a 2000 metros de profundidade. O simulador proposto mostra uma pressão mais alta, consequente da maior pressão de circulação no fundo do poço, porém essa diferença não ultrapassa 35 psi, o que é um valor baixo para as grandezas em questão.

Simulador

Volume [

bbl]

Figura 5-60 - Pressão na sapata de revestimento à 2000 m de profundidade

A Figura 5-61 mostra a vazão de gás na superfície. O simulador apresentado por Bezerra apresenta um perfil com dois patamares. O primeiro patamar é relativo ao gás livre que estava dentro do poço e, de acordo com o sistema de discretização adotado (Figura 5-56), é colocado na parte superior da zona contaminada. O segundo patamar é a produção de gás que está solubilizado ao líquido saturado. A autora salienta que este gás aparece em superfície apenas no separador (e não na saída do choke) na pressão e temperatura ambiente, já que nas condições de pressão e temperatura na válvula de choke, o fluido possui capacidade de manter gás em solução. P re ssão [ psi] Tempo [s] Simulador

Figura 5-61 - Vazão de gás na válvula de choke

Como comparação, o simulador proposto apresenta duas vazões: a vazão de gás livre e a vazão de gás total, que é a soma do gás livre com o gás ainda em solução, todas em relação às pressões elevadas da válvula de choke. Pode-se perceber que a ambas as linhas cobrem os dois patamares apresentados pois não há a separação por células entre as fases líquida e gasosa, o que faz com que haja produção de gás durante toda o período de produção da zona contaminada.

A vazão de gás total apresenta valores menores que o mostrado por Bezerra devido ao processo de reabsorção do gás pelo fluido limpo acima da zona contaminada. A vazão de gás livre, por sua vez apresenta valores ainda menores pois existe massa de gás solubilizado no fluido. Esta massa aparecerá apenas no separador, quando o fluido for levado às condições de superfície.