Implementação de unidade experimental para controle da pressão anular de fundo durante o processo de cimentação de poços de petróleo

Abstract

O processo de cimentação de poços é bastante complexo, além da pasta de cimento apresentar elevada densidade e ocorrer o bombeio de fluidos de diferentes reologias, a pressão no fundo do poço sofre grandes variações, devido à mudança na pressão hidrostática do poço e às perdas por atrito. Conhecer a janela operacional do poço e manter a pressão anular de fundo dentro desta é primordial para a segurança e a vida útil do poço. Devido às variações na pressão ocasionadas pelos distúrbios, a pressão anular de fundo pode extrapolar o limite superior (pressão de fratura) e o inferior (pressão de poros), da janela operacional. Ao extrapolar tais limites, os fluidos da região anular podem migrar para a fratura (perda de circulação) ou os fluidos nativos do reservatório podem migrar para a região anular (kick), essas situações são indesejadas durante a cimentação, podendo causar sérios acidentes, perdas humanas, prejuízos financeiros e danos ambientais irreversíveis. Para representar os fenômenos mais importantes do processo de cimentação, foi construída uma unidade experimental com instrumentação capaz de quantificar vazão, densidade e pressão em tempo real. Foram analisados o comportamento da pressão anular de fundo no bombeio de fluidos com diferentes densidades (8, 11 e 14 ppg), além dos fenômenos de perda de circulação com kick de gás, controlando a pressão em um valor desejado (set point), utilizando uma estratégia de controle por realimentação (controlador PI), através do índice da abertura da válvula choke.