Desenvolvimento de um simulador de bombeio por cavidades progressivas

O método de elevação artificial por bombeio de cavidades progressivas tem se mostrado muito eficiente na produção de óleos com alta viscosidade ou que carreiem uma grande quantidade de areia. Essa característica tem feito do mesmo o segundo método de elevação mais utilizado nos campos de produção de petróleo. À medida em que aumenta o número de suas aplicações cresce também a necessidade de um maior domínio do conhecimento quanto ao seu funcionamento operacional, de maneira à definir um ponto ótimo de operação. A fim de contribuir para a expansão do conhecimento operacional do método de elevação por bombeio de cavidades progressivas, este trabalho propõe o desenvolvimento de um simulador computacional para poços de petróleo equipados com esse sistema, capaz de representar o comportamento dinâmico do mesmo quando submetido às mais diversas condições operacionais. O sistema foi dividido em cinco subsistemas: motor de indução, escoamento multifásico na coluna de produção, coluna de haste, bomba de cavidades progressivas e anular revestimento-coluna de produção. A modelagem e a simulação de cada subsistema permitiram avaliar as características dinâmicas que definiram os critérios de acoplamento dos mesmos. Com a realização do acoplamento foi possível obter as características dinâmicas das principais variáveis pertinentes ao sistema, tais como: pressão de recalque, pressão de sucção, vazão da bomba, rotação da coluna de haste e o torque aplicado à haste polida. Os resultados apresentados, somados a uma interface gráfica amigável, fazem do simulador de BCP uma ferramenta de grande potencial, tanto de caráter didático, auxiliando na capacitação técnica dos operadores do sistema, quanto para auxílio na engenharia de produção, permitindo realizar uma análise mais detalhada da dinâmica operacional dos poços de petróleo equipado com esse método de elevaçãoThe method of artificial lift of progressing cavity pump is very efficient in the production of oils with high viscosity and oils that carry a great amount of sand. This characteristic converted this lift method into the second most useful one in oil fields production. As it grows the number of its applications it also increases the necessity to dominate its work in a way to define it the best operational set point. To contribute to the knowledge of the operational method of artificial lift of progressing cavity pump, this work intends to develop a computational simulator for oil wells equipped with an artificial lift system. The computational simulator of the system will be able to represent its dynamic behavior when submitted to the various operational conditions. The system was divided into five subsystems: induction motor, multiphase flows into production tubing, rod string, progressing cavity pump and annular tubing-casing. The modeling and simulation of each subsystem permitted to evaluate the dynamic characteristics that defined the criteria connections. With the connections of the subsystems it was possible to obtain the dynamic characteristics of the most important arrays belonging to the system, such as: pressure discharge, pressure intake, pumping rate, rod string rotation and torque applied to polish string. The shown results added to a friendly graphical interface converted the PCP simulator in a great potential tool with a didactic characteristic in serving the technical capability for the system operators and also permitting the production engineering to achieve a more detail analysis of the dynamic operational oil wells equipped with the progressing cavity pum