Selecionando vedações para o aumento na produção de petróleo upstream

Ao longo dos anos, as operações de petróleo upstream melhoraram sua eficiência e capacidade de extrair maiores quantidades de petróleo do solo. Os engenheiros estão conseguindo isso perfurando mais fundo, usando recuperação avançada de petróleo (EOR) e operando em temperaturas mais altas do que nunca. Embora eficazes, essas táticas podem representar desafios para as vedações usadas em bombas e compressores, pois muitas vezes criam ambientes exigentes para a operação das vedações.

O teor de petróleo encontrado nos poços varia e pode depender da localização, clima e altitude, bem como de outros fatores. Uma variação comum no petróleo bruto é se ele é considerado pesado ou leve. O petróleo bruto leve contém principalmente hidrocarbonetos. À medida que as impurezas no óleo aumentam, ele se torna mais pesado, mais espesso e mais viscoso e é chamado de óleo bruto pesado. As impurezas podem incluir metais pesados, compostos aromáticos (produtos químicos como tolueno, xileno e benzeno) e resinas, tornando o petróleo bruto pesado menos valioso e mais demorado para processar. Areias betuminosas, betume e asfalto são todos considerados pesados. Quanto mais pesado for o petróleo bruto, mais desafiador é para as vedações na operação de processamento, pois abrasivos e resinas pegajosas rasgam e destroem as vedações, enquanto compostos aromáticos podem causar possíveis ataques químicos.

De poço para poço, a quantidade de enxofre também pode variar. O petróleo com baixas quantidades de enxofre é chamado de petróleo bruto doce. O petróleo bruto azedo, por outro lado, possui grandes quantidades de enxofre, o que pode ser perigoso. Quanto maior o teor de enxofre, maior a probabilidade da presença de sulfeto de hidrogênio (H2S), que é um gás venenoso, corrosivo e inflamável. Tanto o enxofre quanto o H2S têm um cheiro característico de ovo podre, o que os torna facilmente identificáveis.

No entanto, o H2S é perigoso e pode ser mortal em concentrações mais altas. Mesmo em pequenas quantidades, o H2S pode atacar quimicamente as vedações - enquanto o politetrafluoretileno (PTFE) é totalmente compatível, a borracha nitrílica (NBR) é normalmente compatível em concentrações inferiores a 10 partes por milhão (ppm), fluorelastômero (FKM) inferior a 2.000 ppm e borracha de nitrilo butadieno hidrogenado (HNBR) inferior a 50.000 ppm (5%).

Em muitos poços de petróleo, apenas cerca de 10% do petróleo é simplesmente bombeado para fora do solo. A recuperação avançada de óleo (EOR) é normalmente usada em seguida, onde uma linha separada é perfurada e vapor, água, dióxido de carbono (CO2) ou outro meio é injetado atrás do óleo para soltá-lo e facilitar sua remoção. O tipo de mídia injetada no poço de petróleo pode ter um impacto significativo sobre o que o material de vedação ideal deve conter, por isso é importante entender os efeitos de cada um.

A injeção de água é o método EOR mais popular. Embora a água usada para injeção possa vir de fontes externas, a água produzida é frequentemente usada (que é o excesso de água bombeado de um poço diferente) e pode conter óleo, gás, H2S e partículas abrasivas – como ferrugem, areia, sais, asfaltenos e ceras. Essas partículas podem encurtar a vida útil de uma vedação. Além disso, a água é considerada não lubrificante, de modo que as vedações que funcionam em óleo podem grudar e rasgar quando usadas com grandes quantidades de água.

A injeção de vapor, outro método de EOR, é usada para petróleo pesado que é espesso e viscoso. O vapor injetado produz calor úmido que solta o petróleo bruto pesado. Com vapor, há considerações adicionais de ter temperaturas mais altas, além de questões de resistência química de compatibilidade de vapor com o material de vedação.

Com o EOR, o dióxido de carbono também pode ser injetado atrás do óleo para expulsá-lo. Os poços de petróleo geralmente contêm água subterrânea e, quando o dióxido de carbono entra em contato com a água, pode formar ácido carbônico, por isso é importante confirmar a compatibilidade química. Um problema maior com o dióxido de carbono é a descompressão explosiva, que ocorre quando gases pressurizados permeiam as vedações de borracha. Se ocorrer uma redução rápida da pressão, o gás dentro da borracha pode se expandir violentamente, criando uma fissura resultando em vazamento imediato. Para dióxido de carbono ou qualquer gás EOR, é importante escolher selos que tenham excelente resistência à permeação ou porosidade mínima, para evitar que o gás entre no selo.