Encontrar novas alternativas de P&A

Tecnologia de barreira de termite da Interwell (Imagem: Interwell)

O escopo de P&A é grande e os desafios diversos. Também é uma atividade que está aumentando. Em 2017, pela primeira vez, mais poços foram abandonados no Mar do Norte do Reino Unido (aproximadamente 160) do que novos poços foram perfurados (menos de 100), pois os campos atingem o fim de suas vidas produtivas. Aqui, espera-se que cerca de 1.400 poços sejam obstruídos e abandonados nos próximos 10 anos. É um empreendimento caro, sem retorno econômico.

O Relatório de Estimativa de Custo de Descomissionamento de UKCS 2019 da Autoridade de Petróleo e Gás (OGA) do Reino Unido diz que a atividade de P&A é responsável por 44% dos custos de descomissionamento (abaixo de 48% em 2016). Espera-se que a conta possa ser reduzida em 35%. Incursões estão sendo feitas. O Relatório de estimativa de custos diz que os custos de P&A do poço se beneficiaram do escopo aprimorado do trabalho necessário e das melhores práticas de execução, enquanto os poços submarinos se beneficiaram das taxas ciclicamente baixas da sonda / embarcação. Mas, os custos ainda flutuam e mais tem que ser e pode ser feito.

O Centro de Tecnologia de Petróleo e Gás (OGTC), um organismo de capital público encarregado do desenvolvimento de tecnologia com sede em Aberdeen, está apoiando vários projetos. Malcolm Banks, gerente do centro de soluções para construção de poços da OGTC, diz: “O trabalho de abandono está aumentando em volume e o escopo é bastante significativo. Essa foi uma das primeiras áreas que a indústria queria que abordássemos (quando a OGTC foi fundada em 2016). ”Os principais objetivos estão se movendo mais em direção a tecnologias de abandono sem rigidez, reduzindo o escopo envolvido e materiais de barreira alternativos, para substituir os bujões de cimento longos, que por sua vez, reduziria o escopo e a dependência de plataformas.

"Historicamente, o cimento tem sido o padrão, mas não é perfeito", diz Banks; colocá-lo no lugar por longas seções do poço pode ser demorado e desafiador. “Portanto, a indústria está buscando alternativas, bem como soluções economicamente implementáveis.” O objetivo são tomadas que podem ser mais rápidas e fáceis de instalar, com integridade pelo menos tão boa quanto o cimento. Isso também significa encontrar maneiras mais fáceis de colocar barreiras. “Historicamente, isso significa remover tubulares inteiros, acabamentos e cortar e puxar o revestimento, e isso pode levar semanas”, diz Banks. “Então, estamos vendo como cortar ou remover seções com meios térmicos ou mecânicos.

“Outro desafio é entender a condição e a integridade do poço e a geologia que o cerca. Muitos poços mudaram de mãos três ou quatro vezes e as informações são perdidas. Porém, essas informações podem ajudar a reduzir riscos e incertezas. Portanto, estamos analisando pesquisas internas baratas antecipadamente e modelando usando dados e análises de dados para reduzir riscos e incertezas. ”

A Spirit Energy vem testando tampões de termite, onshore e offshore no Reino Unido. (Foto: Energia Espiritual)

Ensaios de campo
Vários projetos estão em fase de teste de campo. Por exemplo, o OGTC apoiou dois testes de campo realizados pelo operador Spirit Energy de termita - uma composição pirotécnica de pó de metal e óxido de metal - como forma de formar uma barreira queimando tubulares e revestindo a rocha de formação. Eles viram a tecnologia de termite da empresa norueguesa Interwell usada em um poço em Caythorpe, na Inglaterra, em 2018, e também da plataforma Audrey, no sul do Mar do Norte, no início deste ano.

O OGTC também está apoiando o trabalho com o BiSN, apoiado pela BP, olhando para qualificar a liga de bismuto como um material de barreira seguido por uma possível implantação. Conforme relatado em Offshore Engineer (janeiro de 2019), a BiSN, com sede na Inglaterra, está usando liga de bismuto que é derretida no buraco usando um aquecedor de termite. Quando endurece, a liga de bismuto é única na medida em que se expande. O BiSN, cujo nome deriva de Bi para bismuto e Sn, para estanho, na tabela periódica, já teve um teste na Noruega com a Aker BP, como relatamos em janeiro. Outra empresa que analisa o uso de ligas, implantadas através de tubos em linhas de cabo ou slick elétricas e usadas com termite no fundo do poço como substituto do cimento, é a Isol8, de Aberdeen, liderada pelo ex-diretor gerente da Interwell, Andrew Louden. A Isol8 também está trabalhando com o OGTC e procurando oportunidades de testes de campo.

Separadamente, a Rawwater, na Inglaterra, está desenvolvendo ligas de bismuto em expansão como elementos de vedação. O trabalho da empresa com bismuto (que ele chama de 'manipulação de metal fundido') remonta a 2000, quando o material foi usado em plataformas de teste, simulando circuitos de resfriamento submarinos nucleares. Após uma reunião com uma grande petroleira no mesmo ano, a empresa direcionou sua atenção para a P&A, usando um aquecedor elétrico de fundo de poço desenvolvido para extração de óleo pesado, da empresa canadense SealWell, e telemetria de fundo de poço para controlar o aquecimento. O professor Bob Eden, diretor-gerente da Rawwater, diz que dois plugues de teste foram colocados em poços em Alberta em 2010 e a empresa continuou trabalhando na tecnologia desde então, executando uma série de projetos de pesquisa. O primeiro focou-se nos bujões de 4 polegadas, que foram implantados em terra, mas os testes de pressão subsequentes foram prejudicados pela corrosão na parede através da parede. O segundo direcionou a implantação offshore de plugues de 7 polegadas, trabalhando com a OTM e, em seguida, com o Industry Technology Facilitator no Reino Unido, apoiado pela Shell, Nexen, Equinor e ConocoPhillips, com foco na metalurgia da liga de bismuto para atingir uma expectativa de vida de 3.000 anos. Em 2016, a empresa iniciou um projeto Innovate UK focado no desenvolvimento de ligas de alta temperatura para poços de temperatura média a alta, trabalhando também com o Centro de Inovação de Petróleo e Gás (OGIC) e a Universidade de Aberdeen.

Em 2010, a Rawwater instalou um plug de bismuto em terra em Alberta. (Foto: Água bruta)

O projeto foi concluído recentemente e o resultado são duas ligas, a Liga 80 e a Liga 150, que resistem à fluência a 80 ° C e 150 ° C, respectivamente, e resistem à corrosão em ambientes ácidos. Ambas as ligas foram certificadas pelo Bureau Veritas para atender aos 3.000 anos de vida útil exigida. A Rawwater formou recentemente uma parceria com a consultoria de engenharia Astrimar, com sede no Reino Unido, e está procurando parceiros para implantar testes, após testes em oficinas nas instalações da empresa em Culcheth, Inglaterra. Enquanto isso, a Rawwater continua avançando na tecnologia para selar microfissuras em instalações nucleares.

Alguns acreditam que o cimento simplesmente não é suficiente. Brian Smart, do Encompass ICOE, um recurso de saúde, segurança e meio ambiente baseado em Edimburgo para a indústria offshore, diz: “Acreditamos que o cimento não é suficiente a longo prazo como material de obturador, uma razão reconhecida como sendo a sua deterioração química. A outra razão pela qual sua reação ao movimento do solo - como a subsidência do reservatório ou sua reversão à medida que o reservatório é recarregado - reforça o cimento rígido, quebrando-o e destruindo sua integridade como um tampão. Richard Stark, da mesma organização, diz: “Um dos problemas é que há muito pouca informação sobre a deterioração do plug in situ. Contudo, problemas de integridade ocorreram em todas as bacias devido à corrosão do aço ou à perda de integridade do cimento. Com esses dois materiais, é isso que está se acumulando para o futuro. ”

Eles têm uma idéia para um material alternativo: argila rápida. É uma argila que ocorre naturalmente - encontrada na Escandinávia e na América do Norte - que, ao longo de muitos anos, teve o halita ou o sal que a transforma em um sólido de argila lavado. Sem o sal, ele permanece tixotrópico - ou seja, tende a liquefazer quando agitado. Essa propriedade significaria que acomodaria os efeitos do movimento do solo sem quebrar a bentonita e possui propriedades semelhantes, e foi testada, mas, como incha (ao contrário da argila rápida), pode fraturar o poço, diz o Dr. Carl Fredrik Gyllenhammar, que trabalha com a Encompass. O ICOE e dirige a empresa norueguesa Cama GeoScience, que recebeu financiamento para pesquisas para testar esse conceito no Instituto Internacional de Pesquisa de Stavanger e na Universidade de Stavanger.

Argila rápida liquefaz quando agitada (Foto: Encompass ICOE)

Furar com cimento
Algumas empresas querem ficar com o cimento, mas melhorá-lo. A Well-Set, com sede na Noruega, está olhando para o cimento magneto-reológico. Isso envolve o uso de cimento tradicional, mas o controle de como ele é fixado - sua reologia - com maior precisão, impregnando o cimento com partículas magnéticas e depois usando um campo magnético para colocá-lo, diz Banks. É semelhante a um processo usado na suspensão de carros, onde um campo magnético endurece o sistema hidráulico da suspensão para o "modo esportivo". O OGTC apoiou um estudo de área de trabalho com o Well-Set e agora está migrando para um projeto da Fase 2, apoiado pela ConocoPhillips, envolvendo testes em larga escala e de bancada.

Enquanto isso, na Universidade de Strathclyde, Glasgow, estão sendo analisadas as tecnologias de silicato nanoparticulado e biogrout. "Com o tempo, o cimento encolherá, rachará e se degradará", diz Banks. “A capacidade no anel de reter a barreira a longo prazo é algo que preocupa a indústria.” Especialmente porque não há como voltar e consertá-la. Assim, as idéias da engenharia civil estão sendo analisadas, incluindo o biogrout, que usa enzimas que depositam carbonato de cálcio no ambiente de fundo de poço. “Enquanto isso, o silicato nanoparticular entra no cimento ou rachaduras onde ele gelifica e, embora não tenha resistência à compressão”, diz Banks, “possui capacidade de retenção de pressão e ajuda a selar áreas de um poço que, de outra forma, poderia fluxo."

Outra tecnologia adaptativa de cimento está sendo desenvolvida pela Resolute Energy Solutions, sediada no Reino Unido, que está testando o uso de aditivos no cimento que se expandem no fundo do poço para eliminar o encolhimento. Eles estão no programa TechX da OGTC, para ajudar a acelerar o trabalho.

Teste, teste, teste
Um desafio para novos materiais de barreira de poço de projeto é o critério que eles devem atender. O cimento é usado há décadas e é o padrão, mesmo que não seja perfeito, como alguns afirmam. Se outros materiais forem utilizados, eles precisam ser comprovados. Um desafio é exatamente o que eles precisam comprovadamente fazer.

Outro desafio é que os critérios atuais para materiais de barreira de poço são baseados em cimento. “Se aplicássemos o mesmo exame minucioso no cimento que se aplica a novos materiais, os tampões de cimento teriam dificuldades.” Diz Brian Willis, engenheiro de pesquisa e desenvolvimento da Astrimar. “Os requisitos ainda são muito escritos com uma mentalidade de cimento. A qualificação é feita de acordo com os valores e a resistência do cimento, em vez de como um plugue funciona como uma barreira. Não está sendo feito o suficiente para entender como os novos plugues podem falhar e como isso pode afetar o desempenho na vedação de um poço e a sua permanência no local. Isso significa que existem materiais que passaram por qualificação e testes de campo recomendados e que agora estão enfrentando problemas e é difícil determinar o que está dando errado, porque os testes de qualificação iniciais não eram tão extensos quanto realmente podem ser necessários. ”

A Astrimar desenvolveu uma ferramenta de análise preditiva de fluxo STEM para ajudar a avaliar a vida útil prevista de materiais de barreira e projetos de P&A. Foi criado com base em um banco de dados de materiais, incluindo cimento, construído pela Astrimar após uma extensa coleta de dados. Foi usado como parte do desenvolvimento do produto Rawwater. "Com a adição de testes extensivos de TRL4, a vida prevista da liga de bismuto, em comparação com o cap rock, melhorou bastante", diz Willis. Mas, ele enfatiza, não se trata apenas do material implantado, mas também das interfaces entre o material e o que está selando. “Na realidade, a indústria ainda não quantificou completamente quais são os verdadeiros riscos.” Ele diz: “O regulador terá que lidar com isso, provavelmente motivado pela pressão da sociedade como um todo”. perguntas sobre qual nível de vazamento seria aceitável, considerando que já existe vazamento natural do fundo do mar não relacionado a nenhuma atividade de campo petrolífero.

A Rawwater tem se concentrado em extensos testes de oficina em suas instalações na Inglaterra. (Foto: Água bruta)

Uma nova plataforma (teste)
O recém-criado National National Decommissioning Center (NDC), financiado em parte pelo Centro de Tecnologia de Petróleo e Gás da Universidade de Aberdeen, está planejando construir uma câmara de teste em seu centro de Newburgh, perto de Aberdeen, que poderia colocar materiais de barreira à prova.

Com financiamento do Decommissioning Challenge Fund do governo escocês, a NDC encarregou a empresa de engenharia Apollo Offshore Engineering de Aberdeen de projetar uma plataforma na qual os materiais de barreira pudessem ser testados a 150 ° C e 10.000 psi, cobrindo 80% da plataforma continental do Reino Unido (UKCS) poços. A câmara de teste de diâmetro interno de 20 polegadas poderá abrigar cartuchos que podem simular os diferentes anéis em um poço, com diferentes disposições de tubulação e revestimento (até 18 polegadas de diâmetro), de maneira repetível. Ele também foi projetado para simular a entrada do poço ou o retorno da rocha e do fluxo através do espaço anular. Teria até uma interface de equipamento liso para imitar condições reais de fundo de poço.

O Dr. Richard Neilson, que trabalha no projeto, diz que seria uma instalação de teste bastante exclusiva, projetada com a contribuição da indústria, inclusive do Grupo de Colaboração em Material de Barreira Alternativa da OGTC, que inclui desenvolvedores e operadores.

"Há várias tecnologias de barreira em desenvolvimento, como o uso de termita e termita combinadas com liga de bismuto, além de resina e escala de poço", diz o Dr. Neilson. “Uma vez dentro do poço, há coisas que você pode fazer para testá-lo, como abaixar a instrumentação, como transdutores de pressão acima e abaixo. Mas em algum momento você deseja ver o que está acontecendo. Podemos colocar um plugue e testá-lo sob pressão e depois examiná-lo; a morfologia do que foi gerado. Há uma grande vantagem em poder fazer isso. Você pode mostrar que esses materiais farão o que era esperado em condições de fundo de poço. ”

O exame dos materiais pode ir ainda mais longe na universidade, usando scanners de tomografia computadorizada (TC) nos quais é investido nos últimos anos, o que significa que a porosidade do material pode ser observada. O próximo desafio é o financiamento para torná-lo realidade. Com isso, Neilson diz que pode ser construído em cerca de 18 meses.

Os materiais de P&A do Centro Nacional de Descomissionamento testam o design da plataforma. (Imagem: NDC)

Ficando mecânico
Na área de colocação de poços, o OGTC apoiou o trabalho inicial com a Oilfield Innovations, uma startup baseada em Aberdeen que está procurando maneiras de cortar e compactar tubulares, para que seções de rocha a rocha possam ser abertas sem remover o material do poço. Em 2017, a empresa realizou testes do conceito e, no ano passado, trabalhou com a Universidade de Strathclyde para entender melhor alguns dos processos.

A OGTC também está trabalhando com o SPEX baseado em Aberdeen em um estágio de desenvolvimento do sistema - teste pré-bancada - para usar explosivos controlados para desintegrar seções específicas que cairiam no poço. A OGTC também está apoiando outra empresa da Aberdeen, a Deep Casing Tools, para desenvolver sua ferramenta Casing Cement Breaker - um tipo de rolo excêntrico que corre no fundo do poço para deformar a carcaça e quebrar o cimento. A tecnologia foi lançada no exterior, em um teste com a Equinor, no início deste ano. O objetivo do projeto OGTC é torná-lo uma ferramenta de uma viagem, capaz de cortar, quebrar o cimento e depois trancar em uma viagem.

E tem mais. O programa acelerador de tecnologia TechX da OGTC também tem Sentinel Subsea em seus livros - uma empresa que desenvolve uma tecnologia de detecção de hidrocarbonetos que detecta quaisquer vestígios de uma substância pré-colocada que vazou sob a barreira do poço. Na detecção, um sinal seria enviado à costa, observando de onde vinha o vazamento no poço.

Há muita coisa acontecendo, muito mais a ser feito e muitas perguntas a serem respondidas. Felizmente, há muitas pessoas tentando e muito mais por vir.

(Imagem: Interwell)