Motores de Indução

Aplicações na Indústria de

Petróleo e Gás

Jim Silva Naturesa

Aplicações

� Elevação artificial de petróleo.� Os principais sistemas de elevação são:� Bombeio mecânico por hastes - BMH (sucker

rod pumping);� Elevação por gás (gas lift): contínuo ou

intermitente;� Bombeio centrífugo submerso - BMS

(electrical submersible pumping);� Bombeio por cavidades progressivas;� Injeção de água.

Aplicações - BCS

� Bombeio centrífugo submerso:

� A energia é transmitida para o fundo do poço via cabos elétricos.

� Essa energia elétrica étransformada em energia mecânica através de um motor de subsuperfície, o qual está acoplado a uma bomba centrífuga.

� A bomba transmite energia para o fluído sob a forma de pressão.

BCS (RJS-477A)

BCS (RJS-477A)

� Em junho de 1998, a Petrobrás colocou em operação o poço RJS-477A (Bacia de Campos – RJ).

� Foi o primeiro poço a entrar em operação utilizando uma bomba centrífuga submersa em águas profundas (1107 metros).

BCS (RJS-477A)

� O sistema utiliza inversores de freqüência para partida e/ou parada suave e controle da vazão de petróleo.

� As correntes harmônicas geradas pelos inversores são atenuadas por filtros passivos.

� O cabo submarino possui uma isolação de 20 kV e diâmetro de 35 mm2.

� A bomba submersível é composta de múltiplos estágios: motor elétrico, separador de gás, selo e a bomba.

BCS (RJS-477A)

� A figura ao lado apresenta a bomba submersível com os múltiplos estágios.

� Perceba que o motor é introduzido primeiro no poço.

� O inversor de freqüência fica na plataforma de petróleo.

BCS (RJS-477A)

� O motor elétrico tem aproximadamente 20 cm de diâmetro e seu comprimento pode chegar a 15 metros.

� O motor completo pode ter até 30 estágios.

� Para o RJS o sistema possui; uma bomba com 126 estágios, um motor de 270 HP e tensão de alimentação de 3436 V.

BCS

� As falhas mais comuns no BCS (60% dos casos) ocorrem no cabo elétrico, principalmente na partida e parada do equipamento.

� Outro problema refere-se a dificuldade de refrigeração do motor elétrico a grandes profundidades, podendo atingir temperaturas de até 93°C.

BCS

BCS

BMH

� Bombeio Mecânico por Hastes (BMH): é formado por uma unidade motora (cavalo de pau) instalada na superfície e por uma bomba de fundo operada por hastes.

� Vantagens:

� Pode utilizar gás ou eletricidade como fonte de energia;

� Utilizada em poços de pequeno diâmetro;� Pode elevar óleos de alta temperatura e

viscosidade.

BMH

� Desvantagens:

� Poços tortuosos apresentam problemas de fricção;

� É limitado pela profundidade, devido àcapacidade das hastes;

� Pesado e volumoso para operações no mar.

BMH

BMH

BMH

BMH

BMH

BMH � A carga medida por um dinamômetro na haste é dada por:� F = Ph + Fe + Fac + Ff + Pf

� Onde:� Ph é peso da haste; Fe é a força de empuxo; Fac é a força de

aceleração; Ff é a força de fricção e Pf é o peso do fluido.

Gasodutos

Gasodutos

Referências

Motores elétricos.

Centro de Treinamento Weg. Características e especificações de motores de alta tensão WEG – DT-6.

Deckmann, S. Avaliação da Qualidade de Energia Elétrica. Apostila de curso. Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação – Unicamp.

Sen, P. Principles of Electric Machines and Power Electronics. John Wiley & Sons.

Toro, V. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Editora LTC.

Yamayee, Z & Bala, J. Eletromechanical Energy Devices andPower Systems. John Wiley & Sons.

ReferênciasFundamentos de engenharia de petróleo.

Bezerra, M. Avaliação de Métodos de Elevação Artificial de Petróleo Utilizando Conjuntos Nebulosos. Dissertação de mestrado. Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências da Unicamp. 2002.

Corrêa, O. Petróleo. Noções sobre Exploração, Perfuração, Produção e Microbiologia. Editora Interciência. 2003.

Gerding, M. Fundamentals of Petroleum – Third Edition. PetroleumExtension Service and Association of Desk and Derrick Clubs. 1986.

Jahn, F.; Cook, M. & Graham, M. Hydrocarbon Exploration andProduction. Developments in Petroleum Science, Elsevier. 2007.

Fundamentos de engenharia de petróleo.

Kennedy, J. Oil and Gas Pipeline Fundamentals – SecondEdition. PennWell Books. 1993.

Thomas, J. (Organizador). Fundamentos de Engenharia de Petróleo. Editora Interciência. 2001.

Vendrusculo, E. Estudo e Implementação de Estratégia para Minimização de Sobretensões produzidas por Inversores PWM em Sistemas de Acionamento de Motores Elétricos com Cabos Longos. Tese de doutorado. Faculdade de Engenharia Elétrica da Unicamp. 2001.

Referências