Completação inteligente elétrica no pré-sal

O pré-sal brasileiro começou a se beneficiar de resultados expressivos em diversas frentes a partir de mudanças de projeto de completação intensificadas desde 2017. Essa nova estratégia, executada a partir de 2019, exigiu um intenso fomento ao desenvolvimento e à aplicação de tecnologias inovadoras, que culminaram em uma nova configuração de poço aberto com completação inteligente elétrica.

Para atingir esse objetivo, Petrobras e Shell criaram um programa de pesquisa e desenvolvimento de equipamentos de completação inteligente de poço aberto a serem utilizados nos campos envolvidos na parceria. Esse programa teve como seus principais propulsores a redução de complexidade,  a flexibilidade para o controle de até seis zonas produtoras, a interface submarina independente, o monitoramento em tempo real da completação dos workovers e da produção, a redução de custos operacionais e de implantação, através da redução da complexidade dos equipamentos e da inclusão do diagnóstico de falhas, e a maior disponibilidade dos poços, com aumento de confiabilidade e consequente menor tempo parado de produção. Diante desses desafios, o principal foco foi viabilizar tecnologias para a introdução gradativa e não simultânea das tecnologias em desenvolvimento até a consolidação da completação inteligente elétrica.

Desde 2019, o programa é considerado bem-sucedido devido aos retornos extremamente positivos, especialmente com a entrega de duas tecnologias-chave para uso de configurações de completação inteligente com poço aberto: a válvula de camisa deslizante de 7 5/8” com atuador residente, e o packer expansível de poço aberto com linhas passantes, ambos já instalados em campo.

Em conjunto, Petrobras e Shell estimam o investimento no programa próximo de R$ 450 milhões, sendo parte dos recursos proveniente da cláusula de P&D da Agência Nacional de Petróleo (ANP). Paralelamente ao desenvolvimento de equipamentos elétricos com a Shell, a Petrobras possui uma segunda iniciativa com outra operadora com a intenção de garantir a competição nesse mercado com pelo menos dois fornecedores.  Os resultados mostram o pioneirismo brasileiro em eletrificação de poços, cuja demanda se encontra em crescimento a nível global. A expectativa é de que o país execute a instalação do primeiro poço completamente elétrico a partir de meados de 2023, reforçando a posição de destaque do Brasil na área de pesquisa e desenvolvimento de equipamentos elétricos.

Os primeiros projetos de pesquisa voltados para a completação elétrica abrangem as válvulas de controle de fluxo com atuação elétrica, o sistema de conexão e desconexão de fundo de poço com acoplador indutivo ou de contato elétrico, os cartões de controle - instalados num canister específico na árvore de natal - responsáveis pelo gerenciamento e fornecimento de energia e comunicação para o poço e uma rede de automação tolerante a falhas capaz de gerenciar todos os equipamentos no poço, incluindo sensores e atuadores dos diversos equipamentos instalados. Além dos aprimoramentos base do programa, o roadmap para a completação inteligente elétrica também prevê a incorporação futura de válvulas de gas lift com atuação elétrica, válvulas de segurança de poço com atuação elétrica, equipamentos inteligentes e novas oportunidades no sensoriamento de poços, como aquelas baseadas em fibra óptica.

O programa tem premissas bastante desafiadoras, com abrangência de novos conceitos que vão desde tecnologias já consolidadas em outras indústrias até as consideradas disruptivas e completamente novas. Além disso, a parceria tem impacto positivo não só para as companhias envolvidas nos desenvolvimentos como também para institutos, universidades e toda a cadeia de fornecimento de serviços e materiais em escala nacional. Através do programa, novos conhecimentos vêm sendo difundidos na área de pesquisa de poços no Brasil, como o estudo de compatibilidade química de materiais, incluindo altas concentrações de CO₂, o desenvolvimento de metodologia e modelos para estudos de confiabilidade e redução de modo de falhas e o desenvolvimento de métodos e equipamentos para verificação de integridade wireless de subsistemas na completação inferior.

Estes avanços e resultados apontam para um futuro muito promissor para a completação elétrica, a qual esperamos que alcance a maturidade em breve. Isso nos permitirá iniciar um novo ciclo no desenvolvimento tecnológico de completação, com a implantação de fibra ótica para maior aquisição de dados e desenvolvimento de soluções para configurações ainda mais simplificadas e inovadoras de poço. Dessa forma, reforça-se o papel decisivo do avanço tecnológico nos planos futuros das empresas para simplificação, otimização, segurança e eficiência operacional.

Manoel Feliciano da Silva Jr é consultor sênior na Petrobras e ponto focal dos desenvolvimentos de completação inteligente no CENPES.

Leonardo Fernandes Carvalho é engenheiro de tecnologia e responsável pela liderança dos projetos de P&D de completação inteligente da Shell Brasil.