ESTUDO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MODELAGENS PARA O CÁLCULO DO AUMENTO DE PRESSÃO ANULAR (APB) EM POÇOS
Aumento de pressão anular, expansão térmica, fluidos confinados
O aumento de pressão anular (APB – Annular Pressure Buildup) é um fenômeno térmico que ocorre em poços de petróleo que sofrem variações de temperatura ao longo de sua vida útil, é geralmente considerado nos fatores de segurança utilizados nos projetos das tubulações dos poços. O projeto das tubulações dos revestimentos devem levar em consideração as altas pressões resultantes deste efeito no anular, por aumentarem o riscos de falha por pressão interna ou por colapso do revestimento em pontos fracos, resultando em perda de produção ou, no pior caso, a perda do poço. Poços submarinos não são equipados com a opção de controlar a pressão anular a uma distância e de desviar os líquidos liberados a um volume controlado. Plataformas não tripuladas e poços em locais de difícil acesso enfrentam problemas semelhantes. Além disso, em poços HPHT (alta pressão e alta temperatura), as altas temperaturas em desenvolvimento no poço durante períodos prolongados de produção agravam o problema do aumento de pressão nos anulares devido à expansão térmica dos líquidos tenderem a aumentar em temperaturas mais elevadas. O presente trabalho apresenta três modelagens para o aumento de pressão em anulares de poços, para verificar se um modelo mais simplificado pode ser suficiente para um resultado aceitável. O primeiro modelo, mais simplificado, considera que a expansão térmica do fluido é governada pela razão entre a expansão térmica isobárica e a compressibilidade isotérmica; a formação de balão e balão reverso nos revestimento do anular pela variação de pressão e temperatura a que são submetido e, a completa rigidez dos revestimento nos trecho que estiverem cimentados. O segundo modelo segue as mesmas premissas do modelo anterior, a menos por consideram também a deformação do revestimento pelo coeficiente de Poisson por se tratar de colunas axialmente fixas. E o último modelo considera sistemas de múltiplos anulares selados como sistemas interativos, onde os anulares influenciam-se uns pelos outros, interdependência, e tem como premissa que o aumento de pressão anular causado pelo aquecimento do fluido e o correspondente das tensões radial, tangencial e axial nas tubulações devem atingir o equilíbrio através de todo o poço. Neste último modelo os revestimento são compostos termo elásticos que se deformam mesmo em contato com o cimento e a expansão do fluido é determinada em termos da variação da densidade do fluido como função da pressão e temperatura, formando um Sistema não-linear a ser resolvido pelo método de Newton. Os resultados dos primeiros modelos demonstraram que estes superestimam, e de forma mais pronunciada a temperaturas mais elevadas (e pressões) do que a temperaturas mais baixas. Enquanto que o terceiro modelo apresentou resultados com boa aproximação a um programa comercial para qualquer configuração de poço.