Estratégias de controle utilizando agente desemulsificante para o aumento da produção de poços de petróleo com gas-lift - Souza, Fernanda Bernardi (2023)
Sistemas de elevação de petróleo estão sujeitos a instabilidades no escoamento multifásico, sendo, muitas vezes intensificados com o fim da vida produtiva do poço, devido ao declínio da pressão natural do reservatório e à elevação do teor de água e impurezas. Em certos cenários, a depender das propriedades físico-químicas do óleo e da água associados ao alto grau de cisalhamento que pode ocorrer ao longo da elevação do fluido, as emulsões podem se formar. Essas emulsões podem aumentar exponencialmente a viscosidade do fluido, o que, por sua vez, eleva o atrito de fluxo, aumentando consequentemente as chances de desenvolver golfadas. Ambos os problemas desencadeiam maiores custos de processamento e redução na eficiência da produção. Para o controle anti-golfadas, o fechamento da válvula choke de topo é um dos métodos mais eficazes para sua mitigação. Para a mistura viscosa, métodos de desemulsificação química em vazão fixa contínua têm mostrado ser uma técnica simples e efetiva para qualquer tipo de emulsão gerada. Nesta dissertação, apresenta-se uma estratégia de controle anti golfada não convencional, o uso do desemulsificante químico, cujo objetivo é manipular a viscosidade em conjunto com a válvula choke. Para a análise, é desenvolvida uma modelagem matemática que incorpora o efeito do desemulsificante químico no modelo Fast Offshore Well Model (FOWM) usado para descrever o comportamento de um poço de elevação offshore com golfada severa em campos brasileiros. Em malha aberta, foram testados dois pontos de aplicação, um no gas-lift e outro na árvore de natal. Ambos os resultados foram eficientes, uma vez que houve a estabilização da vazão de produção com o deslocamento do ponto Hopf para maiores aberturas de choke, destacando a injeção no gas-lift, que promoveu uma recuperação de óleo mais significativa. Em malha fechada, a adoção de um controlador multivariável PID com desacoplador lead-lag mostrou ser o mais eficaz em relação aos demais modelos estudados: PID multiSISO, PID MIMO com desacoplador proporcional e controlador preditivo baseado em modelo. Para apresentar ganho na planta, a taxa de desemulsificante tem que ser operada numa dosagem acima de 6 g s-1 , abaixo desse valor, não há vantagens em relação à estrutura SISO que usa a choke como variável manipulada para controlar a pressão de fundo do poço.