09 - pocos horizontais
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Hidrodinâmica em meios porosos
Poços HorizontaisPoços HorizontaisPoços HorizontaisPoços Horizontais
Profa Marina Feltran
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Hidrodinâmica em meios porosos
Introdução�Nas últimas décadas,
houve o aumento do usode poços horizontais oudirecionais (inclinados)devido a suas vantagenstécnicas e econômicas;
�Principal objetivo:aumentar o Índice deProdutividade ou o Índicede Injetividade, devido àmaior área de contato;
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Hidrodinâmica em meios porosos
Aplicações
�Formações pouco espessas� Um poço equivale à vários poços verticais em termos de área
exposta ao fluxo
�Reservatórios naturalmente fraturados� Intercepta várias fraturas verticais
�Lâmina d’água mais profunda� A partir da instalação da unidade produtora em lâmina d’água
menos profunda
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Hidrodinâmica em meios porosos
Aplicações
�Minimização da formação de cones de água ou gás
�Reservatórios de gás� Baixa permeabilidade � aumento da área drenada� Alta permeabilidade � redução da velocidade de fluxo e da
turbulência nas imediações do poço (aumento de IP)
�Método de recuperação secundária� Aumento da eficiência de varrido
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Hidrodinâmica em meios porosos
Aplicações�Drenagem em poço vertical e poço horizontal:
Drena um volume cilíndrico
Drena um elipsóide
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Hidrodinâmica em meios porosos
Desvantagens�Somente uma zona pode ser drenada por um mesmo
poço horizontal� Pode ser contornado pela utilização de um poço vertical com
diversos trechos horizontais
�Uma vez atingidos por umaquífero, se tornam anti-econômicos e devem serfechados ou transformadosem produtores (não épossível recompletação)
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Hidrodinâmica em meios porosos
Modelo Físico
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Hidrodinâmica em meios porosos
Modelo Físico�Admitindo-se canhoneio apenas na parte horizontal de
um poço, o modelo físico que pode ser utilizado é oseguinte:
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Hidrodinâmica em meios porosos
Modelo Físico�São admitidas as seguintes hipóteses:
� Reservatório horizontal, de espessura h, homogêneo(porosidade constante), possui permeabilidades nos sentidoshorizontal (kh) e vertical (kv) constantes e compressibilidadeefetiva da rocha constante (cf);
� Produção através de um poço de raio rw, localizado a umadistância zw da base da formação, de comprimento do mesmotamanho da parte horizontal do poço;
� Fluido de compressibilidade pequena e constante (c),viscosidade constante (µ), fator volume-formação (B) com vazãono poço constante (qh), medida em condições-padrão;
� Reservatório limitado por camadas impermeáveis, na partesuperior e inferior;
� Consideram-se pequenos gradientes de pressão e desprezam-se os efeitos gravitacionais;
�Adota-se um modelo de distribuição de fluxo
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Hidrodinâmica em meios porosos
Regimes de Fluxo
�Diversos regimes de fluxo podem ocorrer, dependendoda geometria do sistema poço-reservatório;
�Para o caso de um poço em um reservatório infinitolateralmente, por exemplo, são possíveis os seguintesregimes de fluxo transientestransientestransientestransientes:
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Hidrodinâmica em meios porosos
Regimes de Fluxo
�Em um tempo curto ocorre o fluxo radial perpendicular aoeixo horizontal do poço;
� Inicialmente, o poço comporta-se como um poço vertical,porém no sentido horizontal;
�Geralmente, em reservatórios pouco espessos, esseregime dura no máximo algumas horas, até que sejasentido o efeito dos limites superior e inferior;
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Hidrodinâmica em meios porosos
Regimes de Fluxo
�Em um tempo intermediárioocorre o fluxo pseudo-linearhorizontal;
�Nas imediações do poço, aslinhas de fluxo não sãolineares (dw<<h);
Vista superior
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Hidrodinâmica em meios porosos
Regimes de Fluxo
�Em um tempo longo ocorre o fluxo pseudo-radialhorizontal;
�O poço passa a exercer pouca influência nocomportamento da pressão no reservatório, isto é, longedo poço, as linhas de fluxo são radiais horizontais (comopara um poço vertical;
�Deformações ocorrem apenas nas proximidades do poço.
Vista superior
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Hidrodinâmica em meios porosos
Regimes de Fluxo�Outros casos de geometria reservatório-poço:
�Comprimento do poço um poucomenor que a largura do reservatório;
�Teríamos os regimes:� Fluxo radial transiente perpendicular ao
eixo do poço;� Fluxo pseudo-linear horizontal
transiente;� Fluxo pseudo-radial horizontal
transiente;� Fluxo pseudo-linear horizontal
transiente;� Fluxo pseudo-linear horizontal
pseudopermanente.
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Hidrodinâmica em meios porosos
Área de Drenagem� Projeto de explotação � poços verticais ou horizontais?� ExemploExemploExemploExemplo � Reservatório desenvolvido através de poços verticais:
� ExemploExemploExemploExemplo � Mesmo reservatório desenvolvido através de poçoshorizontais:
k = 10 mDn = 0,1µ = 5 cpct = 750x10-6 (kgf/cm2)-1
� Tempo para atingir o regimeestabilizado de produção = 72 d
� Área de drenagem = (400x400) m2
� Menor espaçamento
400 m
� Tempo para atingir o regimeestabilizado de produção = 72 d
� Área de drenagem = (800x400) m2
� Maior espaçamento
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Hidrodinâmica em meios porosos
Área de Drenagem� Podemos considerar a área de drenagem de um poço horizontal
como uma elipse:
� Segundo Joshi, como regra simples, em um mesmo período detempo, um poço horizontal de 300 m pode drenar uma área duasvezes maior que um poço vertical. E um poço horizontal de 600 mpode drenar uma área três vezes maior que um poço vertical.
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Hidrodinâmica em meios porosos
Fluxo Permanente
� Admite-se que a pressão em qualquer ponto do reservatório não variacom o tempo;
� Admite-se reservatório homogêneo e isotrópico;� Diversas equações desenvolvidas na literatura;� Apesar de serem raros os casos de fluxo permanente, as suas
equações podem ser usadas para fluxo transiente e pseudo-permanente:� Transiente: aumento do raio de drenagem;� Pseudo-permanente: emprego do fator de forma;
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Hidrodinâmica em meios porosos
Fluxo Permanente( )
( ) [ ]
+
−+
−=
)2/(ln)/(2/
2/ln
2
22
w
wehh
rhLhL
LaaB
pphkq
µ
π
[ ] 5,04)/2(25,05,0)2/( LrLa eh++=
Onde: qh � vazão do poço horizontalkh � permeabilidade horizontalL � comprimento do poço horizontalh � espessura da formaçãoreh � raio de drenagem do poço horizontal
we
hh pp
qIP
−=
Joshi (1987)
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Hidrodinâmica em meios porosos
Exercício 10Um poço horizontal de 300m de comprimento foi perfurado em umreservatório de óleo com as seguintes características:
Permeabilidade: k = 80 mDEspessura da formação: h = 50 mPorosidade da rocha: n = 0,05Fator volume-formação: Bo = 1,2 m3/m3 stdViscosidade do óleo: µo = 0,7 cpRaio do poço: rw = 0,1 m
Calcule o índice de produtividade desse poço admitindo fluxo permanenteincompressível. Utilizando o método de Joshi, admita que um poço vertical dreneuma área quadrada de lado igual a 400 m.
( ) [ ]
+
−+=
)2/(ln)/(2/
2/ln
05255,0
22
w
hh
rhLhL
LaaB
hkIP
µ
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Hidrodinâmica em meios porosos
Exercício 11Um dos projetos previstos para o desenvolvimento de um reservatórioaproximadamente quadrado de área de 1 440 000 m2, consiste naperfuração de 9 poços verticais igualmente espaçados. Sugira outrosplanos para o desenvolvimento desse reservatório usando:
a)a)a)a) Poços horizontais de 300 m de comprimento e, se necessário, poçosverticais;bbbb)))) Poços horizontais de 600 m de comprimento e, se necessário, poçosverticais.
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Hidrodinâmica em meios porosos
Bibliografia
Todo conteúdo dessa apresentação teve como base otexto do livro “Engenharia de Reservatórios de Petróleo”,escrito por Adalberto José Rosa, Renato de SouzaCarvalho e José Augusto Daniel Xavier; capítulo 3.