Material Didático de Engenharia de Produção de Petróleo, do curso de Engenharia de Petróleos na Universidade Católica de Angola (UCAN), 2026. Docente: Prof. Manuel Brito.
Material Didático de Engenharia de Produção de Petróleo (Engenharia de Petróleos, UCAN), do ano letivo de 2026. Docente: Manuel Brito. Para o 5.º ano da licenciatura.
Engenharia de Produção I3. DESEMPENHO DOS POÇOS FLUENTES3.4 FLOWLINES E CHOKEAutor: Prof. Manuel de Brito[email protected]
Engenharia de Produção I3.2 DESEMPENHO DO FLUXO DE ENTRADA NO POÇO3.4 FLOWLINES E CHOKEVeteraano3.4 FLOWLINES E CHOKE3.4.1 INTRODUÇÃOOs chokes são usados na cabeça do poço, para limitar a taxa de produção pararegulamentação, proteger o equipamento de superfície contra slugging, e evitarproblemas de areia devido ao alto drawdown, e controlar a taxa de fluxo para evitarconing de agua e gás.Os chokes normalmente fazem parte do conjunto da árvore ou seja, entre atubulação de produção e a linha de descarga.Existem dois tipos de Choke para cabeça de Poço:• Choke Positivo fixo• Choke ajustavelVeteraano
3.4.1 INTRODUÇÃO3.4.1.1 CHOKE POSITIVO FIXO E AJUSTÁVELÉcomposto de um corpo ou caixa em cujo interior se pode instalar ou trocarmanualmente diferentes diâmetros de orifícios, e é utilizado o choke deorifício positivo em função de sua simplicidade e baixo custo.Já os chokes ajustáveis permitem regular a passagem de fluxo mediantevariações do diâmetro equivalente da passagem.É similar ao choke positivo,com exceção de que, para ajustar o diâmetro de abertura do orifício de fluxo,há uma varinha fina com graduações visíveis que indicam o diâmetro efetivodo orifício.Veteraano
3.4 FLOWLINES E CHOKE3.4.1 INTRODUÇÃOO choke na cabeça de poço significa fixar a pressão da cabeça do poço, eassim a pressão do fundo do poço fluindo e a taxa de produção. Paradeterminar a pressão da cabeça do poço, calcula-se a perda de pressão notubo, a pressão de fundo do poço do fluxo pode ser determinada.Se a pressão do reservatório e o índice de produtividade forem conhecidos, ataxa de fluxo pode então ser determinada com base na relação dedesempenho de influxo (IPR).Figura1: Esquema do ChokeVeteraano
3.4 FLOWLINES E CHOKEOs chokes têm, portanto, várias aplicações como dispositivos de controle naindústria de petróleo e gás. Tais aplicações são:Manter uma vazão de fluxo permissível na cabeça poço.Controlar a vazão de produção.Proteger as equipes de superfície.Controlar e prevenir problemas de arejamento ao proporcionar suficiente contra pressão naformação produtora.Permitir a obtenção de informações para calcular o índice de produtividade em qualquer etapa davida produtiva de um poço.Prevenir a coning de gás e água.Veteraano
3.4 FLOWLINES E CHOKE3.4.2 FLUXO SONICO E SUBSONICOA queda de pressão nos Choke do poço geralmenteé muito significativa. E nãoexiste uma equação universal para prever a queda de pressão nos estrangulamentospara todos os tipos de fluidos de produção.Um fluxo sônico existe em um Choke depende de uma razão de pressão de jusantepara montante. Se esta receçã o de pressão for menor que uma relação de pressãocritica, existe fluxo sônico (critico). Se essa receçã o de pressão for maior ou igualàrelação de pressão critica, existe fluxo subsônico (subcrítico).𝑝 2𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡 k/k-1 aonde:= k= Cp/Cv𝑝 𝑘+1𝑢𝑝O valor do ké de 1,28 para o gás natural. Já a razão de pressão criticaé de cerca de 0,55 para o gásnatural.Veteraano
3.4 FLOWLINES E CHOKE3.4.2 FLUXO SONICO E SUBSONICOVeteraano
3.4.3 FLUXO DE LIQUIDO MONOFÁSICOA queda de pressão em um Choke dá-se devido à mudança de energia cinética, para fluxoliquido monofásico, e expressa como:2𝑔 ∆𝑃𝑐𝑞 = 𝐶 𝐴𝐷𝜌Aonde:𝑞= vazão de fluxo ft3/s𝐶 = coeficiente de descarga do Choke𝐷𝐴=Areado Choke, ft2𝑔 = fator de conversão de unidade32.17lbm-ft/lbf-s2𝑐Veteraano
3.4.3 FLUXO DE LIQUIDO MONOFÁSICOPara unidades de campos teremos:∆𝑃2𝑞 = 8074𝐶 𝑑𝐷2𝜌𝐶 pode ser determinado com base no𝐷número de Reynolds e na razão choke /diâmetro do tubo.𝑑 0.31672𝐶 = + + 0.025 𝑙𝑜𝑔 𝑁 − 4𝐷𝑅𝑒𝑑2𝑑1 0.6𝑑1Aonde: d é o diâmetro do tudo upstream in1d é o diâmetro do choke in2𝑁:Numero de Reynolds𝑅𝑒Veteraano
3.4.4 FLUXO DE GÁS MONOFÁSICOAs equações de pressão para fluxo de gás através de um Choke ocorre porque não há tempopara a transferência de calor (adiabática) e a perda de fricçãoé insignificante nos chokes.Além da preocupação com a queda de pressão entre os, a queda de temperatura associadaao fluxo de estrangulamento tambémé uma questão importante para poços de gás, porquepodem se formar hidratos que podem obstruir as linhas de fluxo. Fluxo SubsônicoSob condições de fluxo subsônico, a passagem de gás através de um choke pode ser expressa:− 𝑘 1𝑘 𝑃 𝑃𝑑𝑛𝑑𝑛𝑞 = 1.248𝐶 𝐴 𝑃 ∗ − 𝑘𝑠𝑐𝐷2𝑢𝑝𝑘 − 1 𝛾 𝑇 𝑝 𝑃𝑔𝑢𝑝𝑢𝑝𝑢𝑝Veteraano
3.4.4 FLUXO DE GÁS MONOFÁSICOUsando o número de Reynolds para determinar C expressamos:D20𝑞 𝛾𝑠𝑐𝑔𝑁 =𝑅𝑒𝜇𝑑2A velocidade do fluxo subsônico é menor é menor que a velocidade do som no gásno no local condições, e pode ser expressa em:−𝑘 1𝑧 𝑝𝑢𝑝𝑑𝑜𝑤𝑛2𝜈=𝑣 +2𝑔 𝐶 𝑇 1−𝑘𝑐𝑃𝑢𝑝𝑢𝑝𝑧 𝑝𝑑𝑛𝑢𝑝Aonde: Cp é o calor especifico do gás a pressão constante de 187,7 lbf-lbm-RVeteraano
3.4.4 FLUXO DE GÁS MONOFÁSICO3.4.5 FLUXO SONICOSob condições de fluxo sônico, o gás passa a uma taxa que atinge seu valor máximo. Ataxa de passagem de gás é expressa isto para gases ideais temos a equação:𝑘 2 𝑘 + 1𝑄 = 879𝐶 𝐴𝑝𝑠𝑐𝐷𝑢𝑝𝛾 𝑇 𝐾 + 1 𝑘 − 1𝑔𝑢𝑝O coeficiente de fluxo do choque Cd não é sensível ao numero Reynolds para valoresnuméricos de Reynolds maiores que 106. Assim o Cd valor para o numero de Reynoldsde 106 pode ser assumido para Cd em valores mais alto de numero de Reynolds.Veteraano
3.4.4 FLUXO DE GÁS MONOFÁSICO3.4.5 FLUXO SONICOA velocidade do gás sob condições de fluxo sônico é igual a velocidade dosom do gás, expressamos da seguinte forma:𝑧 2𝑢𝑝2𝑣 =𝑣 + 2𝑔 𝐶 𝑇 1 −𝑐 𝑝 𝑢𝑝𝑢𝑝𝑧 𝑘 + 1𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡ou𝑣 = 44.76 𝑇𝑢𝑝Veteraano
3.4.4 FLUXO DE GÁS MONOFÁSICO3.4.6 TEMPERATURA NO CHOKEDependendo da razão da pressão a montante para a jusante, a temperatura no Chokepode ser muito mais baixa do que o esperado. Essa baixa temperatura se deve aoefeito de resfriamento Joule – Thomson, ou seja, uma expansão repentina do gásabaixo do bico causa uma queda significativa de temperatura. Podemos expressarda seguinte forma:−𝑘 1𝑧 𝑝𝑢𝑝𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡𝑇 = 𝑇 𝑘𝑑𝑛𝑢𝑝𝑧 𝑝𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑡𝑢𝑝A pressão outlet é igual para a pressão do Downstream em condições de fluxo subsônico.Veteraano
TAREFAVeteraano