estudo de escoamento e garantia de escoamento de um po§o de

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  • ESTUDO DE ESCOAMENTO E GARANTIA DE ESCOAMENTO

    DE UM POO DE GS DE ALTA VAZO E LONGO TIE-BACK

    Mariana Cavadinha Costa da Silva

    Projeto de Graduao apresentado ao Curso

    de Engenharia de Petrleo da Escola

    Politcnica, Universidade Federal do Rio de

    Janeiro, como parte dos requisitos

    necessrios obteno do ttulo de

    Engenheiro.

    Orientadores: Alexandre Mussumeci

    Paulo Couto

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    JULHO, 2010

  • ii

    ESTUDO DE ESCOAMENTO E GARANTIA DE ESCOAMENTO

    DE UM POO DE GS DE ALTA VAZO E LONGO TIE-BACK

    Mariana Cavadinha Costa da Silva

    PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

    ENGENHARIA DO PETRLEO DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE

    FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE INTEGRANTE DOS REQUISITOS

    NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE ENGENHEIRO DO

    PETRLEO.

    Aprovado por:

    _________________________________________ Prof. Alexandre Mussumeci Valim de Freitas, Ph.D.

    (Orientador)

    _________________________________________ Prof. Paulo Couto, D.Sc.

    (Co-orientador)

    _________________________________________ Prof. Virgilio Jose Martins Ferreira Filho, D.Sc.

    _________________________________________ Gustavo Jose Nunez Romero, M. Sc

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    JULHO, 2010

  • iii

    Silva, Mariana Cavadinha Costa da Estudo de Escoamento e Garantia de Escoamento

    de um Poo de Gs de Alta Vazo e Longo Tie-Back. / Mariana Cavadinha Costa da Silva Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politcnica, 2010.

    XV, 66p.: il.; 29,7 cm. Orientadores: Alexandre Mussumeci Valim de

    Freitas, Paulo Couto Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/

    Curso de Engenharia do Petrleo, 2010. Referencias Bibliogrficas: ps. 65-66. 1. Produo Campo de Gs. 2. Garantia de

    Escoamento. 3. Hidratos. I. Freitas, Alexandre Mussumeci Valim de. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia do Petrleo. III. Titulo.

  • iv

    Agradecimentos

    A Deus por seu amor e proteo.

    Aos meus pais pelo exemplo e carinho durante todos esses anos.

    minha irm, Maria Clara, sempre companheira e atenciosa.

    minha av, Jovita, pelo cuidado e incentivo.

    Aos professores do curso de Engenharia de Petrleo, em especial aos meus

    orientadores Alexandre Mussumeci e Paulo Couto pelo conhecimento transmitido,

    pacincia e dedicao que tanto contriburam para a elaborao deste trabalho.

    Aos meus colegas de turma pelo companheirismo, troca de experincias e

    ajuda dentro e fora da universidade.

    A Schlumberger por permirtir a utilizao do seu software, o PIPESIM, para as

    simulaes realizadas neste trabalho, pela confiana e por todo apoio durante os

    meses de estgio.

    Por ltimo e no menos importante, gostaria de agradecer ao Fabiano, por sua

    incansvel dedicao, pelo seu amor e por estar junto comigo em todos os meus

    desafios.

    Em tudo, dai graas, porque esta a vontade de Deus em Cristo Jesus para

    convosco

    1 Tessalonicenses 5.18

  • v

    Sumrio

    Nomenclatura ........................................................................................................... viii

    Lista de Figuras ......................................................................................................... xi

    Lista de Tabelas ....................................................................................................... xiv

    Resumo .................................................................................................................... xvi

    Abstract ................................................................................................................... xvii

    1. Introduo ........................................................................................................... 1

    1.1. Motivao ...................................................................................................... 1

    1.2. Objetivo ......................................................................................................... 1

    1.3. Metodologia ................................................................................................... 2

    2. Propriedades dos Gases .................................................................................... 3

    2.1. Densidade ..................................................................................................... 3

    2.2. Temperatura e Presso Pseudocrticas ......................................................... 3

    2.3. Viscosidade ................................................................................................... 4

    2.4. Fator de Compressibilidade ........................................................................... 5

    2.5. Compressibilidade Isotrmica ........................................................................ 6

    2.6. Massa Especfica .......................................................................................... 7

    2.7. Fator Volume Formao ................................................................................ 7

    2.8. Pseudopresso do Gs Real ......................................................................... 8

    2.9. Outros conceitos importantes ........................................................................ 8

    2.9.1. Grau API ................................................................................................ 8

    2.9.2. Razo Gs leo .................................................................................... 8

    3. Propriedades do Reservatrio ......................................................................... 10

    3.1. Definies Importantes ................................................................................ 10

    3.1.1. Permeabilidade .................................................................................... 10

    3.1.2. Espessura do Reservatrio .................................................................. 10

  • vi

    3.1.3. Fator de Skin ....................................................................................... 10

    3.1.4. Presso Mdia do Reservatrio ........................................................... 11

    3.2. Performance do Reservatrio ...................................................................... 11

    4. Escoamento em Dutos ...................................................................................... 15

    4.1. Escoamento de Gs Monofsico ................................................................. 15

    4.1.1. Na Coluna de Produo....................................................................... 15

    4.1.2. Nas linhas de Produo ....................................................................... 18

    4.2. Escoamento Multifsico ............................................................................... 20

    5. Garantia de Escoamento .................................................................................. 21

    5.1. Hidratos ....................................................................................................... 21

    6. Estudo de Caso ................................................................................................. 26

    6.1. O campo UFRJ ............................................................................................ 26

    6.2. O Fluido ....................................................................................................... 35

    6.3. Simulaes Hidrulicas ............................................................................... 41

    6.3.1. Simulao Multifsica (PIPESIM) ........................................................ 41

    6.3.2. Simulao Monofsica (FORTRAN) .................................................... 46

    6.3.3. Anlise dos Resultados ....................................................................... 49

    6.4. Simulaes de Garantia de Escoamento ..................................................... 51

    6.5. Estudo de Viabilidade Tcnica e Econmica ............................................... 57

    6.5.1. Premissas Bsicas .............................................................................. 57

    6.5.2. Primeira Configurao Flowline Sem Isolamento .............................. 59

    6.5.3. Segunda Configurao Flowline Com Isolamento ............................. 60

    6.5.4. Terceira Configurao PIP ................................................................ 61

    6.5.5. Anlise Final ........................................................................................ 62

    7. Concluso.......................................................................................................... 64

    8. Referncias Bibliogrficas ............................................................................... 65

    Apndice A ................................................................................................................ 67

    Apndice B ................................................................................................................ 69

  • vii

    Apndice C ................................................................................................................ 76

    Apndice D ................................................................................................................ 91

    Apndice E ................................................................................................................ 95

    Apndice F ..........