BRPI1103813B1

BRPI1103813B1 - disposição para extração de hidrocarbonetos em poços que utilizam bombas de cavidade progressiva

Info

Publication number: BRPI1103813B1
Application number: BRPI1103813-6A
Authority: BR
Inventors: Leoncio Del Pozo
Original assignee: Compañias Asociadas Petroleras S.A.
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2020-10-13
Also published as: AR077348A1; US20120034120A1; BRPI1103813A2; CA2747117C; CA2747117A1

Abstract

DISPOSIÇÃO PARA EXTRAÇÃO DE HIDROCARBONETOS EM POÇOS QUE UTILIZAM BOMBAS DE CAVIDADE PROGRESSIVA. Disposição para a extração de hidrocarbonetos em poços que utilizam bombas de cavidade progressiva, que abrange um tubo giratório alojado em um tubo fixo que se estende ao longo da tubulação de recobrimento do poço. O tubo giratório conduz o fluído do fundo do poço para a superfície. Entre o tubo giratório e o tubo fixo fica definido um espaço anular onde é injetado um lubrificante antifricção entre a parede externa do tubo giratório e a parede interna do tubo fixo. O extremo inferior do tubo giratório apresenta um trecho com orifícios, de passagem do fluído para o interior do mesmo conectado à bomba de cavidade progressiva mediante uma haste, e o seu extremo superior está acoplado a um conduto de saída de produção e a um mecanismo motriz de acionamento do mesmo. O trecho superior do tubo fixo está conectado a um conduto de injeção do lubrificante antifricção no espaço definido entre ambos os tubos giratório e fixo. Esta disposição permite reduzir o desgaste por atrito e corrosão das tubulações convencionais utiliza das em poços de jazidas petrolíferas onde a. extração dos fluidos é realizada mediante (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a uma disposição para a extração de hidrocarbonetos em poços que utilizam bombas de cavidade progressiva, e mais particularmente se relaciona com uma disposição de tubulações de extração petrolífera desenvolvida com a finalidade de reduzir o desgaste por atrito e corrosão das mesmas em poços de jazidas onde são utilizadas bombas de cavidade progressiva ou “BCP”.

ESTADO DA TÉCNICA E VANTAGENS DA INVENÇÃO

[002] Dentro da arte prévia cabe mencionar que habitualmente nos poços de jazidas de extração de hidrocarbonetos, a transmissão de potência do motor de superfície para as bombas de fundo do tipo “bombas de cavidade progressiva”, ou BCP, é realizada através de uma ou mais barras ou hastes metálicas que giram dentro da tubulação metálica ou “tubing”. Devido a que a profundidade do poço de produção pode ser de várias centenas de metros ou mais de mil metros, é impossível evitar que existam pontos de contato e fricção entre o “tubing” e as hastes que giram no seu interior. A bomba de cavidade progressiva utiliza o petróleo bombeado do fundo do poço como lubrificante entre as superfícies que estão submetidas à fricção, vale dizer, entre o lado interno da tubulação e o lado externo das hastes que giram ao longo de seu interior. O documento US6675902 revela um sistema que utiliza bomba de cavidade progressiva e tubulação convencional ou espiralada compreendendo um corpo tubular com um estator e um rotor dentro do estator. Um dos inconvenientes que provoca a fricção entre as hastes de acionamento da bomba de fundo e a tubulação surge na medida em que as jazidas de petróleo envelhecem, já que o processo de recuperação secundária faz com que a porcentagem de água na mescla “água-petróleo” aumente até atingir valores superiores a 95%, causando uma lubrificação deficiente e, em muitos casos, um fenômeno combinado de desgastes da tubulação por atrito e corrosão da mesma. Como consequência da reiterada fricção entre as hastes e a tubulação, é rota a capa limite de proteção que se forma pelo fino depósito de hidrocarboneto presente na água, e/ou pela injeção artificial de algum produto capaz de formar uma película usada como anticorrosivo no caso que se pratique o último, provocando a corrosão e a deterioração da tubulação. Portanto, resulta de extrema importância resolver este grave problema já que, como se compreenderá, implica consideráveis perdas econômicas devido à necessidade de interromper a exploração das jazidas petrolíferas até que se possa consertar ou substituir as tubulações.

[003] A fim de solucionar os inconvenientes precedentemente explicados, foi desenvolvida a disposição objeto da presente invenção, a qual permite reduzir de forma considerável o problema combinado de “desgaste-corrosão-desgaste” das tubulações, tal como será explicado mais adiante ao descrevê-la na forma proposta de realização a ser levada à prática.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] E objetivo da presente invenção fornecer uma disposição para a extração de hidrocarbonetos em poços que utilizam bombas de cavidade progressiva, desenvolvida com a finalidade de reduzir o desgaste por atrito e corrosão das tubulações convencionais utilizadas em poços de jazidas onde a extração dos fluídos é realizada mediante bombas de cavidade progressiva. Esta disposição abrange um tubo giratório alojado no tubo fixo que se estende ao longo da tubulação de recobrimento do poço. O tubo giratório conduz o fluido do fundo do poço até a superfície. Entre o tubo giratório e o tubo fixo fica definido um espaço anular onde é injetado um lubrificante antifricção entre a parede exterior do tubo giratório e a parede interior do tubo fixo. O extremo inferior do tubo giratório apresenta um trecho com orifícios de passagem do fluido para o interior do mesmo conectado à bomba de cavidade progressiva através de uma haste, e seu extremo superior está acoplado a um conduto de saída de produção e a um mecanismo motriz de acionamento do mesmo. O trecho superior do tubo fixo está conectado a um conduto de injeção do lubrificante antifricção no espaço definido entre ambos os tubos giratório e fixo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[005] Para maior clareza e compreensão do objeto do presente invento, o mesmo foi ilustrado com várias figuras que o representam com as formas preferidas de realização, tudo a título de exemplo, onde: A FIG. 1 representa esquematicamente um exemplo típico de uma disposição convencional para a extração de hidrocarbonetos em poços que utilizam bombas de cavidade progressiva. A FIG. 2 representa esquematicamente a disposição objeto da presente invenção para a extração de hidrocarbonetos em poços que utilizam bombas de cavidade progressiva. As FIGs. 3 a 6 mostram respectivamente os detalhes ampliados A, B, C e D da disposição assinalados na FIG. 2.

[006] Esclarece-se que na FIG. 1 correspondente à arte prévia e nas restantes figuras onde é ilustrada a presente invenção, são indicadas com os mesmos números de referência a partes iguais ou equivalentes em ambos os casos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[007] Na FIG. 1, é mostrado que o exemplo ilustrado de uma disposição de bombeamento convencional abrange um “casing” 1, ou camisa de revestimento do poço, que apresenta uma boca de saída de boca de poço 2, em cujo interior estende-se uma tubulação 3, que conduz o fluído do fundo do poço para a superfície, formada por uma sucessão de trechos 4 acoplados entre si por uniões 5. Entre o “casing” lea tubulação 3 fica definido longitudinalmente um espaço anular 13. O trecho 4 superior da tubulação 3, que é projetado da boca de poço na superfície do terreno T da jazida, apresenta um conduto 6 de saída de produção, através do qual e mediante uma prensa de estopas 7 passa a primeira de uma sucessão de hastes 8 conectadas entre si mediante uniões 9, até que a última haste 8, no trecho inferior da tubulação 4, está acoplada a uma bomba BCP de fundo 10. Para o acionamento da bomba 10, a haste superior 8, e consequentemente o acionamento da bomba 10, a haste superior 8 está acoplada a um motor elétrico 11 através de um mecanismo de transmissão 12 de roldanas e correias.

[008] Assim como já foi exposto, a bomba 10 utiliza o petróleo bombeado do fundo do poço como lubrificante entre as superfícies que estão submetidas a fricção, vale dizer, entre o lado interno da tubulação 3 e o lado externo das hastes 8 que giram ao longo do seu interior. Na medida em que as jazidas envelhecem aumenta a porcentagem de água na mescla “água-petróleo”, e a lubrificação se torna deficiente provocando o desgaste da tubulação por fricção e corrosão da mesma, até que é rota a capa limite de proteção que se forma pelo fino depósito de hidrocarboneto presente na água.

[009] Na FIG. 2 pode-se apreciar a forma em que a presente invenção soluciona o problema de desgaste por atrito das hastes de bombeio e a consequente corrosão das mesmas. Com efeito, a disposição ora proposta para resolver tais problemas é conformada por um tubo giratório 14 alojado em um tubo fixo 15, entre os quais fica um espaço de separação que define um container de óleo lubrificante, tal como se pode ver na FIG. 3, onde é mostrado o detalhe assinalado com a referência A nesta FIG. 2. Para a injeção do óleo lubrificante, o extremo superior do tubo fixo 15 está acoplado a um conduto 22 acessível sobre a superfície do terreno T.

[010] Na realização preferida que se descreve e ilustra, a tubulação tem uma secção de 23 8 polegadas e a tubulação 15 tem uma secção de 2 7/8 polegadas, o que resulta suficiente para obter a lubrificação necessária que evita o desgaste do tubo 14 por fricção com o tubo 15. Ou seja, a presente invenção constitui um encamisado da longitude necessária para transformar o poço em um gigantesco coxim, que funcionará preservado pela capa de óleo lubrificante que é injetada do exterior. Desta maneira, evita-se o desgaste interno da tubulação devido à fricção das hastes e a corrosão acelerada pela tubulação, tal como ocorre nas disposições convencionais.

[011] O tubo 15 está conformado por uma sucessão de trechos acoplados mediante as uniões 5, como é mostrado na FIG. 4 correspondente ao detalhe B da FIG. 2. O tubo 14 está conformado por uma sucessão de trechos acoplados mediante uniões 16, como é mostrado na FIG. 5 correspondente ao detalhe C assinalado na FIG. 2.

[012] O trecho superior do tubo 14 tem uma redução diametral 17 de onde é acoplado a um conduto 18, com junta articulada ou “swivel”, que conclui na saída de produção 6. O trecho superior do tubo 14 apresenta um acabamento definido por um tubo 19 com orifícios através dos quais passa o fluído que é extraído mediante uma bomba 10, à qual o mencionado trecho inferior do tubo 14 está conectado mediante uma haste 20. Na FIG. 6 mostra-se ampliado o mencionado tubo 19 assinalado na FIG. 2 com a referência D, onde se vê claramente os orifícios 19’ do mesmo.

[013] O tubo 14 transmite a potência de produção e conduz 100% do fluido extraído do fundo do poço para a superfície pelo seu interior. A película de óleo 21 entre ambos os tubos 14 e 15 (ver detalhe da figura) permite evitar a corrosão interna do tubo 15 e a corrosão externa do tubo interno 14. Além disso, mediante uma película de pintura na parede interior do tubo 14 que transporta o fluído, contribui para evitar a corrosão interna provocada pelo fluído. A única modificação do tubo 14 consiste na conformação da união roscada 16, adaptando-lhe a entre-rosca conectora (ver detalhe C na FIG. 5) que permite vincular ambos os tubos sem que o diâmetro externo dos mesmos sofra variações.

[014] Em síntese, a disposição objeto da presente invenção consiste essencialmente na utilização de dois tubos, 14 e 15, de fabricação padrão API, de 23 8 polegadas e 278 polegadas, respectivamente, que em conjunto definem um “coxim hidráulico” da superfície ao fundo do poço, o qual é possível lubrificar enchendo o espaço anular entre ambos os tubos com óleo lubrificante e da viscosidade desejada, por exemplo, SAE 10. Este lubrificante evita a corrosão e atenua o desgaste entre ambos os tubos 14 e 15. Além disso, esta disposição permite a condução de todo o fluído produzido pelo interior do tubo 14 sem peças móveis no interior do mesmo, pelo que pode ser aplicada uma capa de pintura em seu interior para evitar a sua corrosão interna. Também se podería dispor de um arranjo similar de tubos de diferentes diâmetros, por exemplo, 1,42 polegadas de diâmetro interno, 1,88 polegadas de diâmetro externo dentro de um tubo de 23 8 polegadas de diâmetro interno, ou em outros diâmetros, obtendo o mesmo efeito de “coxim hidráulico” antes mencionado.

[015] Desta maneira, obtêm-se destacáveis vantagens perante as disposições conhecidas e utilizadas, tais como: - Ao aumentar a área de contato entre as duas superfícies que roçam diminui a pressão de contato, que é a causa do desgaste, já que a menor pressão de contato, gera menor desgaste (efeito “coxim hidráulico”). - Permite diminuir o número de revoluções por minuto com que gira o tubo que transmite a potência, já que este suporta maior torsão por ter maior diâmetro que as hastes das disposições convencionais, o que lhe confere maior momento de inércia, permitindo uma diminuição da quantidade de ciclos de fricção gerados pela frequência de rotação para uma mesma potência aplicada, já que ao transmitir maior torque pode girar mais devagar e é produzida menor quantidade de ciclos de desgastes. - Permite interpor um lubrificante artificial selecionado pelo usuário entre ambas as superfícies de fricção, ou seja, entre os tubos 14 e 15. - Permite prescindir de hastes no interior do tubo que conduz a produção para a superfície para poder aplicar uma pintura que evite a corrosão de sua parede interna.

Claims

1. Disposição para a extração de hidrocarbonetos em poços que utilizam bombas de cavidade progressiva, desenvolvida com a finalidade de reduzir o desgaste por atrito e corrosão das tubulações convencionais utilizadas em poços de jazidas petrolíferas, caracterizada por abranger, ao longo da tubulação de recobrimento do poço (1), um tubo giratório (14) de condução de fluído do fundo do poço para a superfície, alojado em um tubo fixo (15), entre os quais fica definido um espaço (13) que contém um lubrificante antifricção (21) da parede externa do mencionado tubo giratório (14) contra a parede interna do mencionado tubo fixo (15), apresentando o extremo inferior do tubo giratório (14) um trecho com orifícios (19') de passagem do fluído para o interior do mesmo conectado à bomba de cavidade progressiva (10) mediante uma haste (8), estando o extremo superior do tubo giratório (14) acoplado a um conduto (18) de saída de produção (6) e a um mecanismo motriz (12) de acionamento do mesmo, e o trecho superior do mencionado tubo fixo (15) está conectado a um conduto de injeção do lubrificante antifricção (21) no espaço (13) definido entre ambos os tubos giratório (14) e fixo (15).

2. Disposição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do trecho superior do tubo giratório (14) apresentar uma redução diametral (17) de onde o mencionado trecho superior se acopla ao conduto (18) de saída de produção (6) e ao mencionado mecanismo motriz (12) através de uma junta articulada.

3. Disposição de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato do tubo giratório (14) estar conformado por uma sucessão de trechos acoplados entre si mediante as uniões roscadas (16).

4. Disposição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, ou 3 caracterizada pelo fato do tubo giratório (14) estar conformado por uma sucessão de trechos acoplados entre si.

5. Disposição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato da parede interna do tubo giratório (14) estar recoberta por uma película de pintura protetora.