Cabo de linha para serviço sour

Um cabo de linha para serviço sour substitui a armadura de aço galvanizado de um cabo de perfilagem convencional por uma liga resistente à corrosão, e o condutor de cobre nu por cobre niquelado. Tudo o resto — a armadura dupla contra-helicoidal, o isolamento de fluoropolímero, a geometria — permanece igual.

A razão é específica e implacável. O sulfureto de hidrogénio ataca o ferro no aço: primeiro consome o revestimento de zinco, depois fragiliza o fio por baixo até os fios partirem ao sair do poço. Um cabo que saiu de um poço sour com bom aspeto pode falhar na corrida seguinte, e o modo de falha é uma coluna de ferramentas no fundo.

O limiar não é uma questão de opinião. A NACE MR0175 / ISO 15156 define o serviço sour como uma pressão parcial de H₂S de 0,05 psia (0,3 kPa) ou mais. Multiplique a concentração de H₂S em ppm pela pressão de fundo de poço em psi, divida por um milhão, e se o resultado atingir 0,05 está em serviço sour e a armadura galvanizada deixou de ser o material adequado. O separador Normas desenvolve isso com números, incluindo a versão da regra que circula sem o divisor.

Fabricamos a armadura de liga em três graus: S75 níquel-crómio, S77 níquel-ferro e MP35N cobalto-níquel-crómio-molibdénio — em quatro diâmetros, de 7/32″ a 5/16″. Trocar para liga custa resistência à rutura e, de forma menos óbvia, multiplica a resistência DC da armadura entre quatro e seis vezes. Esse segundo efeito apanha as pessoas desprevenidas, porque a armadura é o condutor de retorno. Ambos os efeitos estão tabelados no separador Especificações.

Envie uma análise de fluido atual, a pressão de fundo de poço e a temperatura — os mesmos três números que orientam a seleção de material em todo o resto da nossa cabos para petróleo e gás gama. Sem uma análise de fluido, ninguém consegue especificar este cabo honestamente, incluindo nós.

Construção

As três ligas de armadura

O teor de ferro explica tudo. H₂S ataca o ferro; quanto menos ferro a armadura contém, menos há para atacar. O MP35N está quase isento de ferro, por isso sobrevive a condições que acabam com as outras.

Condutor de níquel

Toda a construção sour usa cobre niquelado, não cobre nu. Isto não é excesso de precaução. O isolamento de um cabo de linha sofre danos por esmagamento da armadura ao longo da sua vida, e uma única rutura num poço sour expõe o cobre nu ao H₂S ao longo de todo o comprimento inundado — não num único ponto. A niquelagem dá tempo para se aperceber.

Isolamento

FEP/ETFE de dupla camada a 260 °C em todas as construções sour: o FEP faz o trabalho dielétrico, a camada de ETFE fica voltada para a armadura e absorve o esmagamento. Para poços com mais de 260 °C, consulte o cabo de linha de alta temperatura página.

O que não muda — e uma coisa que muda

O número de fios, os diâmetros dos fios e o OD acabado são idênticos à construção galvanizada do mesmo tamanho — 12 interiores sob 18 exteriores, o mesmo passo. Um cabo sour instala-se no mesmo tambor e passa pela mesma roldana que o cabo convencional que substitui.

O condutor é a exceção. Em dois dos quatro tamanhos, a construção de liga usa um condutor diferente do galvanizado: o de 7/32″ passa de 16 AWG de 19 fios para 18 AWG de 7 fios, e o de 9/32″ de 15 AWG para 16 AWG. A resistência do condutor aumenta em conformidade — de 13,1 para 22,0 Ω/km no de 7/32″. Está na tabela de especificações, mas é fácil não reparar quando se comparam os graus de armadura e se assume que o resto do cabo se manteve.

Aplicações

Poços de gás e petróleo sour, e os poços ricos em CO₂que corroem por um mecanismo diferente mas acabam da mesma forma.

O que a armadura de liga não resolve

Não aumenta a classificação de temperatura — isso é tarefa do isolamento. Não torna o cabo mais forte; torna-o mais fraco. E não elimina a necessidade de lavar e inspecionar o cabo depois de uma corrida sour.

Especificações

Construções de armadura de liga por tamanho

Todas as construções: isolamento FEP/ETFE, 260 °C, resistência de isolamento mínima de 457 MΩ·km, mesmo OD e mesma roldana mínima que o cabo galvanizado desse tamanho.

O que a troca custa, parte um: resistência

Recalcule a coluna de ferramentas antes da primeira corrida sour. Uma perda de resistência de 18 % num 9/32″ não é absorvida pelo fator de segurança — é o fator de segurança.

O que a troca custa, parte dois: a armadura é o seu condutor de retorno

A armadura de liga tem entre quatro e seis vezes a resistência DC do aço galvanizado, e num cabo monocondutor a armadura transporta toda a corrente de retorno. Este é o número que surpreende as pessoas, porque ninguém pensa na armadura como um elemento do circuito até a telemetria começar a falhar.

Desenvolvido para uma corrida de 5000 m de 1/4″, a resistência do laço é o condutor mais a armadura:

Triplicar a resistência do laço significa triplicar a queda de tensão para a mesma corrente da ferramenta. Verifique a margem da fonte de alimentação de superfície e o orçamento de telemetria antes de encomendar, não depois — uma ferramenta que funcionou bem com cabo galvanizado pode ficar subalimentada na versão de liga do mesmo cabo.

Normas e seleção

O limiar, segundo a própria norma

A NACE MR0175 / ISO 15156 define o serviço sour como uma pressão parcial de H₂S de 0,05 psia (0,3 kPa) ou mais na fase gasosa. A pressão parcial é a concentração vezes a pressão absoluta total:

Exemplo prático

Um poço a 4000 psi com 50 ppm de H₂S: (50 ÷ 1.000.000) × 4000 = 0.20 psia. Quatro vezes o limiar — armadura de liga. Os mesmos 50 ppm num poço de 500 psi dão 0,025 psia, abaixo do limiar, e a armadura galvanizada com lubrificação adequada é defensável. A concentração por si só não diz nada; o que importa é a concentração vezes a pressão.

Um aviso sobre a versão desta regra que pode ter visto

Circula no campo uma regra prática como «ppm × psi ≥ 0,05, evite o galvanizado». Tomada literalmente, está errada por um fator de um milhão — 1 ppm num poço de 1 psi ativá-la-ia. O ÷ 1,000,000 é o passo em falta, e ao repô-lo a regra prática e a norma coincidem exatamente. Se um fornecedor lhe citar a versão curta, vale a pena reparar.

CO₂

A regra prática complementar é que o CO₂ em percentagem vezes a pressão de fundo de poço em psi atingindo cerca de 130 psia de CO₂ de pressão parcial. O CO₂ corrói por perda geral de metal em vez de fissuração, pelo que é menos catastrófico e mais previsível — mas mesmo assim encurta a vida útil da armadura galvanizada.

Normas

Perguntas frequentes

De que grau preciso — S75, S77 ou MP35N?

S75 para sour moderado e CO₂. S77 quando a análise do fluido é severa. MP35N quando é severa e e a coluna de ferramentas é pesada, porque mantém a maior resistência dos três. Se estiver entre dois graus, o fator decisivo costuma ser quantas corridas o cabo tem de sobreviver antes de ser substituído.

Posso manter o meu cabo galvanizado e apenas lubrificá-lo mais?

Abaixo do limiar NACE, a graxa protetora numa linha bem condicionada é uma prática legítima. Acima dele, a graxa apenas ganha tempo e nada mais. O modo de falha é a fragilização por hidrogénio dentro do fio, não a ferrugem superficial, e a graxa não chega ao interior do fio.

Porque é que o sinal do meu cabo de liga piorou?

Provavelmente não piorou — começou pior. A armadura de liga tem entre quatro e seis vezes a resistência do galvanizado, e num cabo monocondutor a armadura é a via de retorno. Consulte a tabela de resistência do laço no separador Especificações.

O cabo precisa de um manuseamento diferente depois de uma corrida sour?

Lave-o. A armadura de liga resiste ao ataque, mas não é imune a ele, e o fluido de poço residual que fica nos interstícios da armadura entre corridas é o pior caso. Lave, seque e inspecione — a mesma disciplina que um cabo de linha monocondutor convencional precisa, feita com mais rigor.

O que precisa de mim para cotar?

Uma análise de fluido atual com H₂S e CO₂ S em ppm ou percentagem, pressão de fundo de poço, temperatura de fundo de poço, profundidade e peso da coluna de ferramentas. Quem cota cabo sour sem pedir uma análise de fluido está a adivinhar.