Ultrapassando os limites do protocolo de teste das conexões VAM® para injeção de CO2
As indústrias estão mais do que nunca interessadas na captura e armazenamento de carbono (CCS) para reduzir as emissões de CO2, manter o aquecimento global abaixo de 2°C e acelerar a transição energética. A Vallourec aderiu ao movimento em 2021 ao desenvolver um protocolo de teste validando suas conexões VAM® para injeção de CO2. Hoje, com o aumento do número de pedidos recebidos, a Vallourec ultrapassou os limites de seu protocolo de teste, garantindo a integridade do produto nas aplicações de injeção de CO2 mais críticas.
Quando começaram as pesquisas sobre injeção de dióxido de carbono, alguns operadores acreditavam que as condições dos poços seriam semelhantes às encontradas nas aplicações OCTG. Após mais pesquisas e testes, agora sabemos que os ciclos de vida dos poços CCS são muito mais críticos do que os poços OCTG, exigindo, portanto, testes específicos e mais rigorosos para validar os produtos OCTG para injeção e armazenamento de CO2.
Aumentando a pressão e a taxa de injeção
Quando um operador abordou a Vallourec com cargas específicas de injeção de CO2 e solicitou a validação das conexões VAM® para um número maior de ciclos, a Vallourec aceitou o desafio. Mas, para validar suas conexões com esses desempenhos críticos, a Vallourec teve que expandir seu protocolo de testes desenvolvido em 2021.
“A Fase 1 consiste em uma avaliação operacional tradicional encontrada nos protocolos de Petróleo e Gás”, explica Pierre Mauger, engenheiro de P&D da Vallourec. “A fase 2a é onde as coisas começam a ficar mais críticas. Testamos a conexão em 500 ciclos de temperatura entre 40°C e -20°C a 100% de tensão constante CEE (Connection Evaluated Envelop). Com uma pressão externa de 473 bar aliada à tensão, expomos a conexão até seu limite de laminação”.
Em seguida é a fase 2b onde a temperatura é mantida estável a -30°C a 50% de tensão CEE e a pressão interna é ciclada 500 vezes entre 255 +/- 25 bar. Essas duas fases de ciclagem simulam fases reais de injeção de CO2 de múltiplas injeções ao longo de vários anos de uso do poço. A Fase 3 avaliará então a resistência da conexão a um cenário de explosão, baixando a temperatura para -80°C em menos de cinco minutos.
A fase 4 é ainda mais crítica, mantendo uma temperatura delta de 80°C entre o pino e a caixa a 100% de pressão para avaliar a vedação da conexão após uma rápida despressurização induzindo o efeito Joule-Thomson. “Este é um teste muito complexo de realizar”, diz Pierre Martin, gerente de P&D da Vallourec. “Para manter o pino em uma temperatura muito fria enquanto é rosqueado em uma caixa mantida intencionalmente em uma temperatura muito alta, tivemos que desenvolver novas medidas de teste e ferramentas capazes de lidar com a diferença de temperatura”.
Por fim, uma última fase de testes idênticos à primeira fornece a confirmação operacional da vedabilidade da conexão após o retorno do poço ao seu estado normal.
Este novo protocolo de teste inclui 20% a mais de tensão e compressão do que o protocolo de 2021, atingindo 80% de força de rendimento da conexão e 90% de pressão de rendimento máxima interna e externa, além de avaliar vários outros ciclos de injeção (de 75 a 500). A primeira conexão testada de acordo com um protocolo de injeção de CO2 tão rigoroso foi o VAM® 21 CLEANWELL® de 3 ½” com conexões e dimensões adicionais a serem lançadas no final do ano.
“Depois de testarmos fisicamente várias dimensões de Diâmetro Externo (OD, sigla para Outside Diameter em inglês) de conexão, poderemos finalizar nosso protocolo FEA que avaliará rapidamente tamanhos adicionais por meio de simulação para comparar seus principais indicadores de desempenho com os tamanhos validados fisicamente”, explica Pierre Martin. “Isso significa que quando um cliente nos aborda com uma solicitação para avaliar um OD específico para CCS, o processo será muito mais rápido do que as atuais seis a sete semanas de testes físicos”.
Pronto para todos os cenários
Com o aumento do número de pedidos recebidos, o protocolo de injeção de CO2 recém-atualizado da Vallourec oferece aos clientes resultados reais e a segurança de que precisam para operar com confiança seus poços de injeção de CO2. Além disso, a validação da solução sem graxa CLEANWELL® oferece aos clientes uma alternativa aos compostos padrão, melhorando o desempenho de corrida e reduzindo o risco ambiental para uma oferta completa de baixo carbono. Mais testes em ODs e graus adicionais ocorrerão em breve, fornecendo aos operadores um portfólio de soluções validadas para uma ampla gama de aplicações de injeção de CO2.
