Título: Desenvolvimento de ferramentas computacionais para modelagem em tempo real da integridade de estrutura de poço.
Coordenaçã0: William Wagner Matos Lira – Professor do magistério superior;
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/2111322410973385
Dados gerais:
Tipo de investimento: Pesquisa aplicada
Financiador: Petróleo Brasileiro SA – PETROBRAS
Área tecnológica: Engenharia de poços
Linha de pesquisa: Modelagam computacional para análise e projeto de poços
Vigência: 31/07/2019 – 29/07/2022
Motivação:
Objetivo geral:
Essa pesquisa tem por objetivo disponibilizar uma plataforma que, em tempo real, interprete os valores dos sensores dos poços, e, usando modelos de engenharia de poço, transforme essas informações em fatores de segurança, para facilitar a interpretação do quão perto da falha um determinado poço se encontra. Inicialmente, o modelo usado será o de revestimentos de poços de petróleo, disponível no sistema SCORE, o qual será adaptado para essa análise em tempo real.
Objetivos específicos:
- Desenvolver um sistema computacional capaz de ler e interpretar, em tempo real, os dados provenientes de sensores instalados em um poço de petróleo, através do protocolo utilizado na PETROBRAS, e posteriormente encaminhar os dados para ferramentas que interpretem esses dados e forneçam resultados em relação à integridade dos poços;
- Desenvolver interface para visualização dos dados, tanto dos sensores quanto dos resultados das ferramentas de integridade de poços, e disparo de alertas. A interface será flexível de forma a acomodar as necessidades de diferentes clientes, como equipe embarcada, Centro de Suporte Operacional da Produção, Centro de Suporte à Decisão de Poços, dentre outros;
- Adaptar o SCORE para calcular a integridade dos revestimentos dos poços de acordo com os dados lidos pelos sensores e informados pela ferramenta de captura e tratamento destes dados;
- Desenvolver ferramenta para previsão de estado futuro de pressão/temperatura/entre outros, através de análise de dados históricos (por exemplo, rede neural ou procedimento similar);
- Desenvolver ferramenta para previsão de estado de integridade de poço devido à intervenção humana (manobra de válvula pressurizada, por exemplo);
- Aplicar os produtos e técnicas desenvolvidos em uma sala piloto de monitoramento de integridade de poços, visando simular e propor também um ambiente voltado à manutenção da segurança de poços em desenvolvimento.
Justificativas:
O projeto de um poço de petróleo é uma atividade complexa e envolve a análise de diferentes aspectos de engenharia, tais como a confiabilidade do revestimento, o comportamento do sal durante a perfuração, dentre outros. Cada um desses aspectos é analisado por profissionais com especialidades distintas, tornando, assim, o projeto de um poço uma tarefa multidisciplinar, composto de vários subprojetos, que devem ser analisados de forma integrada. Depois da etapa de projeto, existem a fases de perfuração, completação, instalação de árvore de natal, interligação com a plataforma/planta de produção e, por fim, a operação em produção. Neste sentido, o monitoramento do poço em produção é fundamental para analisar se o poço construído está operando dentro dos limites de segurança estabelecidos no projeto. Apesar de todos os cuidados tomados no dimensionamento da estrutura do poço, sempre imaginando a pior situação possível, com a máxima carga e a mínima resistência, eventualmente pode ocorrer algo em sua operação que venha a submetê-lo a uma condição não prevista, como, por exemplo, uma manobra de válvulas que pode pressurizar demasiadamente um revestimento. Essa situação pode comprometer toda a estrutura do poço, podendo causar um alto prejuízo financeiro – a construção de um poço pode custar centenas de milhões de dólares, e o custo de sua recuperação, a depender do dano, é imprevisível – e/ou um dano ambiental imensurável, especialmente o vazamento de óleo para o mar, o qual é de difícil contenção, prejudica vários ecossistemas e desgasta a imagem da empresa petrolífera. Mesmo com todos esses impactos, não há hoje uma forma sistemática de monitoramento estrutural dos poços, apesar dos vários sensores instalados em cada um deles.
Resultados esperados:
- Conhecimento produzido: A realização de estudos relacionados ao desenvolvimento de modelos para monitoramento e análise de integridade de revestimentos de poços em tempo real;
Método: - O desenvolvimento de metodologia para previsão de estado de carregamento futuro através de dados históricos;
- O desenvolvimento de metodologia para transformação de dados pontuais de sensores em carregamentos distribuídos em revestimentos;
Produtos: - A aplicação dos produtos desenvolvidos no projeto em sala piloto a ser construída/adaptada;
- O desenvolvimento de simulador de fornecimento de dados em tempo real;
- O desenvolvimento de software para acompanhamento de integridade de poço em tempo real (Poço Digital).
Benefícios do projeto:
Com a conclusão dessa pesquisa, espera-se como benefício do projeto e aplicação na indústria o desenvolvimento de um sistema capaz de monitorar, em tempo real, a integridade estrutural de diversos poços de petróleo simultaneamente. Esse sistema servirá de apoio para a tomada de decisões durante a produção, fornecendo dados de integridade dos poços, em tempo real, aos responsáveis por suas operações, contribuindo com a manutenção da segurança operacional, atendendo às premissas do Sistema de Gerenciamento de Integridade de Poços – SGIP (Resolução ANP N° 46/2016).
A aplicação desta ferramenta melhora a operação de poços de petróleo, em especial os poços marítimos, cujas falhas podem acarretar em danos materiais e ambientais catastróficos. A introdução do monitoramento de integridade dos poços na rotina de controle da produção contribui para a extração de óleo e gás de forma mais segura. O sistema também permitirá, no futuro, o conhecimento do histórico de Fatores de Segurança e Probabilidades de Falha de diversos revestimentos em poços de diferentes campos petrolíferos. Esse valioso banco de dados permitirá uma análise crítica dos parâmetros de projeto que estão sendo adotados pela empresa petrolífera, amparando estudos de viabilidade técnica e econômica, podendo levar a ajustes em manuais e normas de projeto. A ferramenta de predição de integridade de poço dará mais segurança aos operadores de produção de poços de petróleo, pois eles poderão simular qual será o impacto da abertura de uma válvula, por exemplo, em todos os poços que possam ser afetados por esta manobra.
