Como dimensionar uma Coluna de Hastes com sucesso

A coluna de hastes é um elemento essencial nos sistemas de bombeio utilizados na indústria de petróleo e gás. Ela desempenha um papel fundamental tanto no Bombeio Mecânico - BM, quanto no Bombeio de Cavidade Progressiva - BCP. A coluna de hastes de bombeio é o elemento de ligação que transmite o movimento de bombeio da superfície a bomba de fundo. Para o sistema de BM, a coluna de hastes está conectada a uma bomba de movimento alternativo, enquanto no sistema BCP está conectada a uma bomba de movimento rotativo.

A coluna de hastes é composta pela conexão de hastes individuais, fabricadas em aço ou fibra de vidro, conectadas umas às outras através de componentes de ligação denominados "luvas".

Segundo Rutácio e Karbage (2020), as hastes são barras sólidas de aço, com 25 ou 30ft de comprimento, com extremidades reforçadas tipo pino-pino, padronizadas de acordo com a norma API-SPEC-11B. Também são utilizadas hastes curtas com comprimento de 2, 4, 6, 8, 10 e 12ft, geralmente empregadas para o balanceamento da coluna de hastes. Essas hastes são projetadas para suportar as tensões e cargas envolvidas no bombeio, assim como as condições operacionais específicas do poço, como profundidade, pressão e características do fluido produzido.

As hastes, quando submetidas aos esforços do poço podem falha por tensão ou por fadiga - Curso Alta Competência - Bombeio Mecânico.

HASTE POLIDA

Na construção de uma coluna de hastes, é importante destacar a presença da Haste Polida, também conhecida como "polished rod" em inglês. Essa haste desempenha funções específicas e é exposta na superfície do poço.

A Haste Polida é projetada para receber o movimento de bombeio da unidade de superfície e transmiti-lo para uma bomba localizada no fundo do poço, além disso, a Haste Polida também desempenha um papel importante na vedação da cabeça do poço. No sistema BM, a vedação é realizada por meio do contato da Haste Polida com as gaxetas de borracha localizadas no interior do Stuffing Box. A rugosidade da superfície da haste polida deve apresentar um valor entre 8 a 32 micro polegadas. Essa qualidade de acabamento superficial pode ser alcançada por polimento simples, via revestimentos com deposição de cromo ou através de revestimento metalizado por aspersão térmica. Essa proteção é essencial para evitar vazamentos e garantir o bom funcionamento do sistema de bombeio. Segundo José Thomas (2001) No bombeio mecânico a seção da coluna de hastes sujeita à maior força de tração está na haste polida, pois sustenta as seguintes cargas:

• Peso das hastes (Ph)
• Força de empuxo (Fe)
• Força de aceleração (Fac)
• Força de fricção (Ff)
• Peso do fluido (Pf)

A carga (F) medida por um dinamômetro na haste polida é a soma algébrica de todas as cargas citadas acima. Uma carta dinamométrica é a principal ferramenta disponível para avaliação das condições em que está ocorrendo o bombeio.

F=Ph+Fe+Fac+Ff+Pf

HASTE DE BOMBEIO

A haste de bombeio, por sua vez, são os elementos que formam o conjunto completo de hastes que compõe o sistema de bombeio mecânico. Ela é composta por várias seções roscadas conectadas umas às outras, incluindo a haste polida. A haste de bombeio se estende desde a unidade de superfície até a bomba localizada no fundo do poço, transmitindo o movimento de bombeio e permitindo, junto com o pistão, a elevação dos fluidos até a superfície.

CONSTRUÇÃO DA COLUNA DE HASTES

Conforme Rutácio e Karbage (2020), uma coluna de hastes podem conter hastes de vários diâmetros. A norma API TR-11L padroniza a nomenclatura e as combinações possíveis de hastes de bombeio. A designação da coluna de hastes mista é dada por um código de dois algarismos, onde o primeiro corresponde ao diâmetro da maior haste e o segundo corresponde ao diâmetro da menor haste, ambos expressos em oitavos de polegadas.

DEMONSTRAÇÃO: Coluna de hastes código 75 – Coluna composta por hastes de 7/8”, 6/8” e 5/8”. Para cada código da coluna de hastes e diâmetro do pistão da bomba de fundo, a norma API TR-11L estabelece os percentuais representativo da participação de cada diâmetro de hastes na coluna.

Assim, uma coluna de haste “75” para acionar uma bomba de diâmetro nominal de 1.1/4” é composta de hastes 7/8”, 3/4” e 5/8", nas proporções de 29,4%, 29,8% e 40,8%.

A importância das hastes polidas e hastes de bombeio vai além da simples transmissão do movimento de bombeio. Elas desempenham um papel crucial na eficiência e produtividade dos sistemas de bombeio. Uma coluna de hastes bem projetada e dimensionada corretamente permite uma gestão mais eficiente do fluido do reservatório, aumentando a produtividade dos poços. Além disso, a coluna de hastes em bom estado de conservação e funcionamento adequado garantem a confiabilidade e a segurança operacional dos sistemas de bombeio.

Compartilhe nos comentários suas experiencias sobre composição de coluna de hastes, vai ser muito bom aprender um pouco mais com você. Até a próxima!

#petróleoérock