Estudo de caso: Campo de petróleo do Oriente Médio reduz o tempo de inatividade do poço em 60% com a adaptação da árvore de Natal API 6A

Histórico do cliente

Um operador independente de médio porte no Sultanato de Omã administra um campo petrolífero terrestre maduro na Bacia de Sal de Ghaba. O campo produz petróleo bruto de 28-32° API a partir da formação de arenito Barik em profundidades de poços que variam de 2.400 a 3.100 metros. A pressão do reservatório varia entre 1.800 e 2.600 PSI, com concentrações de H2S medidas em 1,2-2,8% por volume e conteúdo de CO2 em média 3,5%. A temperatura estática do fundo do poço atinge 98°C em condições de fluxo.

A operadora opera 47 poços de produção ativos, dos quais 31 são de fluxo natural e 16 requerem assistência de gas lift. A produção bruta diária é em média de 18,5 mil barris de fluido, com corte médio de água de 64%. O campo está em produção desde 2004, e o equipamento original da cabeça do poço estava chegando ao fim de sua vida útil projetada.

Problemas iniciais

No início de 2024, a operadora registrou falhas crescentes relacionadas à cabeça do poço em todo o campo:

• Vazamento na sede da válvula gaveta:12 poços apresentaram vazamento interno além das sedes das válvulas gaveta, exigindo injeção frequente de selante de válvula como medida temporária. Dois poços progrediram para lavagem completa do corpo da válvula.
• Corrosão da ranhura do anel do flange:As ranhuras do anel do flange RTJ em 5 poços apresentaram profundidades de pite superiores a 1,5 mm, comprometendo a integridade da pressão durante as operações de intervenção no poço.
• Degradação da vedação do pescoço do suporte da tubulação:As vedações elastoméricas em 8 suportes de tubulação endureceram e perderam elasticidade, produzindo migração mensurável de gás para a área de vedação secundária nas saídas da cabeça do revestimento.
• Impacto operacional:O tempo de inatividade não programado atingiu 380 horas por trimestre em todo o campo. Os custos de intervenção em poços foram em média de US$ 42.000 por evento. A operadora gastou aproximadamente US$ 680.000 anualmente em reparos emergenciais de poços, campanhas de injeção de selante e componentes de reposição de vários fornecedores.
• Fragmentação de compras:A aquisição de peças de reposição de cinco fornecedores diferentes criou complexidade de estoque e rastreabilidade inconsistente de materiais em todo o campo.

Por que o cliente escolheu esta solução

A operadora avaliou propostas de três fabricantes licenciados API 6A. O Grupo Puyang Zhongshi foi selecionado com base nos seguintes critérios técnicos e comerciais:

Produtos adquiridos

Solução Técnica

Processo de seleção de materiais:A equipe de engenharia de corrosão da operadora forneceu dados de análise de fluidos produzidos. Zhongshi recomendou material Classe DD de acordo com API 6A - um aço de baixa liga com limite de escoamento mínimo de 75K e dureza controlada (HRC 22 máx.) de acordo com NACE MR0175 para serviço com H2S. Todas as peças forjadas contendo pressão foram submetidas a 100% de testes ultrassônicos (UT) de acordo com ASTM A388 e inspeção de partículas magnéticas (MPI) de acordo com ASTM E709 antes da usinagem.

Atualização do projeto da válvula:Uma mudança importante em relação ao equipamento anterior foi a especificação de válvulas de gaveta com sede metálica com revestimento duro Stellite 6 nas superfícies de vedação da gaveta e da sede. O fornecedor anterior usava assentos com inserção de elastômero que se degradavam dentro de 18 a 24 meses sob a combinação de H2S e ciclagem térmica. O projeto da sede metálica eliminou totalmente esse modo de falha.

Proteção contra corrosão:Todas as superfícies expostas de aço carbono receberam um sistema de pintura offshore de três camadas: primer epóxi rico em zinco, camada intermediária de epóxi de alta espessura e acabamento de poliuretano. As superfícies internas molhadas foram deixadas sem revestimento para evitar o risco de delaminação do revestimento em serviços ácidos.

Inspeção de qualidade:Cada conjunto de árvore de Natal foi submetido a testes hidrostáticos do corpo a 1,5x a pressão nominal de trabalho (7.500 PSI) com um período de espera de 15 minutos, seguido por testes de gás à pressão nominal de trabalho com nitrogênio a 5.000 PSI. Certificados de teste e relatórios UT/MPI foram compilados em um livro de dados entregue com cada montagem.

Embalagem e exportação:Cada conjunto foi montado em estruturas de aço com pontos de fixação aparafusados, envolto em filme VCI (Inibidor de Corrosão Volátil) e fechado em caixas de madeira compensada com pacotes dessecantes. Todas as faces dos flanges receberam tampas protetoras com retentores parafusados. A remessa partiu de Xangai em navio porta-contêineres com trânsito de 24 dias para o Porto de Sohar, Omã.

Resultados do Projeto

O superintendente de produção da operadora relatou: "As árvores de Natal de Zhongshi têm funcionado sem um único vazamento de válvula ou problema de vedação desde o comissionamento. Nossa equipe de intervenção agora pode se concentrar na otimização de elevação artificial em vez de reparos emergenciais no poço."

Por que este projeto é importante

Informações sobre aquisições:Este projeto demonstra que a especificação do material – e não apenas a classificação de pressão – é o diferenciador crítico ao selecionar equipamentos de cabeça de poço para serviços ácidos. O fornecedor anterior da operadora atendeu aos requisitos mecânicos da API 6A, mas utilizou materiais inadequados para o ambiente corrosivo, resultando em falhas crônicas.

Dicas de seleção para operadores:

• Sempre solicite a certificação completa da classe de material de acordo com API 6A Anexo F antes de emitir um pedido de compra
• Insista em relatórios UT e MPI para todas as peças forjadas que contenham pressão - não apenas certificados de conformidade
• Considere acordos de estoque em consignação para reduzir os custos de manutenção de estoque e garantir a disponibilidade de peças de reposição
• Avalie o custo total de propriedade, incluindo os custos de intervenção, e não apenas o preço unitário na fase do pedido de compra

Para engenheiros de elevação artificial:A integridade da cabeça do poço impacta diretamente o desempenho do sistema de elevação artificial. A migração de gás através das vedações do suporte da tubulação pode diminuir artificialmente as leituras de pressão do revestimento, levando a cálculos imprecisos do ponto de ajuste da válvula de elevação de gás. Condições estáveis ​​da cabeça do poço são um pré-requisito para uma otimização confiável da elevação artificial.

Perguntas frequentes

P: Como você determina a classe de material API 6A correta para serviço ácido?
R: A seleção da classe de material depende da pressão parcial de H2S, concentração de cloreto, pH e temperatura. Para concentrações de H2S acima de 0,05 psi de pressão parcial, aplica-se a NACE MR0175. Os materiais das classes DD e EE são comumente especificados para campos ácidos no Oriente Médio. Sempre forneça ao seu engenheiro de corrosão dados completos de análise de fluido produzido.

P: Qual é o prazo de entrega típico para montagens de árvores de Natal API 6A?
R: O prazo de entrega padrão é de 8 a 12 semanas a partir do recebimento de um pedido aprovado. Classes de materiais personalizadas ou tamanhos de furo não padronizados podem adicionar 2 a 4 semanas. A entrega rápida pode reduzir o prazo de entrega para 6 semanas para configurações padrão.

P: Os cabeçotes de tubulação existentes podem ser reutilizados ao atualizar as árvores de Natal?
R: Depende da condição da face do flange da cabeça da tubulação, da ranhura do anel e das roscas do parafuso de travamento. Recomendamos uma inspeção dimensional e um END da cabeça da tubulação existente antes de se comprometer com a reutilização. Se a corrosão da ranhura do anel exceder 0,8 mm ou o engate da rosca for inferior a 75%, recomenda-se a substituição.

P: Quais testes são realizados antes do envio?
R: Cada conjunto passa por teste hidrostático do corpo a 1,5x a pressão nominal de trabalho, teste de gás à pressão nominal de trabalho e teste de função de todas as válvulas gaveta (ciclos de abertura/fechamento). Relatórios de testes, certificados de materiais e registros de END são compilados em um livro de dados de entrega.

P: Como as válvulas de gaveta com sede metálica se comparam às válvulas com sede de elastômero em serviços de gás ácido?
R: As válvulas com sede metálica e revestimento duro Stellite proporcionam resistência superior à fragilização por H2S e à degradação térmica em comparação com vedações de elastômero. Embora as sedes metálicas exijam um torque operacional mais alto e possam não atingir um fechamento estanque sem bolhas, sua vida útil em ambientes ácidos é normalmente 3 a 5 vezes maior do que as alternativas de elastômero.

P: Qual suporte pós-venda está disponível para locais remotos?
R: O suporte técnico remoto está disponível por videochamada em 24 horas. Suporte de engenharia no local pode ser providenciado com aviso prévio de 7 a 10 dias. Programas de peças sobressalentes em consignação estão disponíveis para operadores com frotas de mais de 10 poços.

P: A intercambialidade OEM é suportada para configurações de cabeça de poço existentes?
R: Sim. As substituições podem ser fabricadas para corresponder às dimensões de flange OEM existentes, padrões de parafusos e perfis de ranhura de anel. Dados dimensionais detalhados do equipamento existente são necessários para uma engenharia precisa de intercambialidade.