[pt] ESTUDO SOBRE O SISTEMA DE CONTROLE DE FLUXO DE UMA VÁLVULA DE COMPLETAÇÃO INTELIGENTE TOTALMENTE ELÉTRICA

[en] STUDY OF THE FLOW CONTROL SYSTEM OF AN ELECTRIC ACTUATION INTELLIGENT COMPLETION VALVE

[pt] BRUNO GRECO DE SOUSA

[pt] SIMULACAO COMPUTACIONAL

[pt] VALVULA DE CONTROLE

[pt] COMPLETACAO

[pt] COMPLETACAO INTELIGENTE

[en] COMPUTER SIMULATION

[en] CONTROL VALVE

[en] COMPLETION

[en] SMART COMPLETION

[pt] Com o intuito de ter o controle completo sobre as zonas produtoras do poço de petróleo foi desenvolvido o conceito de completação interligente, que isola cada uma destas e as torna independentes umas das outras, otimizando o fluxo e reduzindo o número de intervenções deWorkover. Um dos principais elementos da completação, em geral, é a válvula de controle de fluxo, que é responsável por permitir o escoamento do petróleo presente dentro do anular para a coluna e então para a superfície. Estas normalmente são do tipo Sliding Sleeve, camisa deslizante, onde a movimentação de uma camisa realiza a abertura ou o fechamento da passagem de fluido para dentro da coluna. A atuação das válvulas pode ser feita de maneira hidráulica através de tubings que descem a coluna ou através de motores elétricos presentes na própria válvula alimentados por cabos, que bem como os tubings hidraulicos, descem pela coluna de produção. A válvulas de atuação hidráulica costumam ser do tipo On/Off, uma vez que só podem trabalhar em dois estados, um totalmente fechado e outro totalmente aberto, porém, as válvulas de atuação elétrica podem ser controladas em qualquer ponto no meio do caminho entre o totalmente aberto ou fechado, tornando-as mais interessantes do ponto de vista da completação inteligente. Este trabalho aborda a análise do escoamento de água do anular para o interior da coluna de produção através de uma válvula de completaçõa inteligente com atuação elétrica cuja patente pertence a empresa Ouro Negro, porém, com geometria diferente da comum Sliding Sleeve. Nesta, ao invés de uma camisa deslizante controlar o fluxo, temos eixos contendo esferas com canais internos que ao serem rotacionados por um motor elétrico fazem o controle do fluxo. Devido as altas vazões envolvidas, no presente estudo foi utilizado 10.000 barris de petróleo por dia, a abordagem do caso exige um tratamento adequado da turbulência, para tal, fez-se o uso do método Reynolds Averaged Navier-Stokes que é um método que prevê as estatísticas estacionárias baseando-se nas equações de transporte para as mesmas.

[en] With the desire to have total control over the production zones within an oil well intelligent completion isolates the different production zones making them completely independent from one another, optimizing the flow and reducing the number of workover operations. One of the main completion elements are the flow control valves, which connect the anular to the production column. Usually these are sliding sleeve valves, in which the movement of the sleeve controls the amount of fluid that flows inside the valve. The valves can be actuated by hydraulic power or electric power, in the first hydraulic tubings come down the column and in the second electric motors located in the valve are used to control the opening. The hydraulic valves are usually On/Off, meaning the flow is either 100 percent or completely closed. The electricity powered valves can stop anywhere in between fully open and fully closed, being only limited by the resolution of the motor used, turning this type of valve extremely interesting to study in the present time. This work analyses the flow of water inside a completion control valve designed by Ouro Negro, who has the patent for the model. Instead of a sliding sleeve concept, the studied valve has a set of axes in which there are spheres with holes to allow fluid flow inside them. These are rotated by individual electric motors located on top of each axis, then controlling the flow. Due to the high flow rates experienced in oil production, estimated to be in 10.000 barrels per day, this case was solved by using the method Reynolds Averaged Navier-Stokes, which predicts stationary statistics based on transport equations for these.

ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA

HILTON BERNARDO BETTA JUNIOR

2019-10-25

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.45821