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Perfuração direcional – aula 1 Tópicos Objetivo da aula: conhecer as diferenças entre poço vertical, direcional e horizontal, a classificação de acordo com as finalidades dos poços (ANP) e as quais as principais aplicações de poços direcionais. Fontes: • Site da ANP (Classificação dos poços) • Petrobras (nomenclatura dos poço de petróleo) • Livro Perfuração Direcional (existente na biblioteca) • Livro Applied Drilling Enginerring (item 8.1) Perfuração direcional – aula 1 Poços de petróleo - conceito e finalidade, 1 - Característica 1.1 - finalidade. 1.2 – Nomenclatura. 1.3 – O que é Perfuração de poços de petróleo? 1.4 – Programa de perfuração 2 – Trajetória dos poços de petróleo 3 – Poço vertical 4 – Poço direcional 4.1-poços direc. p/ atingir alvos de difícil acesso; 4.2-sidetrack; 4.3 -poços direc. p/a exploração; 4.4 -poços direc. perfurados a partir de uma plataforma fixa; 4.5 -poços direc. para exploração de novas reservas; 4.6 -poços direc. em áreas urbanas e proteção ambiental; 4.7 - poços direc. em zonas fraturadas e domos salinos; 4.8 - poços direc. p/controle de blowout; 4.9 -poços multilaterias e horizontais; 4.10 -poço piloto. 5 – Poço horizontal Perfuração direcional – aula 1 1- Características Os poços de petróleo variam em caraterísticas físicas, de locação e finalidade. Caraterísticas físicas: variações de diâmetros, poço vertical ou direcional e profundidade de centenas de metros a mais de 6000 m. Características de locação: onshore (terra) ou offshore com lâmina d’água rasa até 300 m. Profunda de 300 m a 1500 m, e ultra- profunda acima de 1500 m (definições da Petrobras); Finalidade: Poço pioneiro, estratigráficos; pioneiro adjacente, jazida rasa/jazida profunda, extensão, delimitação, desenvolvimento, injeção e especiais. Perfuração direcional - aula1 1.1 finalidade (fonte ANP) Pioneiro: começa c/n°1 – poço exploratório perfurado com o objetivo de descobrir novos campos a partir de dados obtidos por métodos geológicos ou geofísicos. Estratigráfico: começa c/n°2 – poço exploratório perfurado para obter informações de rochas de subsuperfície, chamada de coluna litológica. Esses dados serão utilizados para subsidiar a perfuração de outros poços de petróleo. Extensão: começa c/n°3 – perfurado c/o objetivo de delimitar ou ampliar uma jazida. Normalmente feitos no limite da reserva ou até fora da reserva provada. Pioneiro adjacente: começa c/n°4 – perfurado após a delimitação do campo com objetivo de descobrir novas jazidas. Número que indica a finalidade do poço Perfuração direcional – aula 1 1.1 finalidade (fonte ANP) Jazida profunda/rasa: começa c/n°5/jazida profunda e c/n°6/jazida rasa – perfuração dentro de um campo visando descobrir jazidas mais rasas ou mais profundas, que aquela conhecida. Desenvolvimento: começa c/n°7 – perfurado visando o desenvolvimento da produção de hidrocarbonetos de um campo. O número de poços e a distância entre eles é definida pelas variáveis do reservatório (permeabilidade, poço horizontal ou não, outros fatores). Injetor: começa c/n°8 – perfurado para que seja injetado fluído (H2O, gás, CO2, etc.) na rocha reservatório buscando manter a pressão do reservatório sem declínio. Especial: começa c/n°9 – são os poços que não obedecem as definições anteriores. Perfuração direcional – aula 1 1.2 – Nomenclatura Em terra: N1 – LLL – N2 – UF N1 = finalidade do poço LLL= 2 a 4 letras c/abreviatura do nome do campo. N2=ordem cronológica de liberação da perfuração UF=Unidade da federação Obs: se o poço for repetido, colocar a letra após o número sequencial. “A” para a segunda repetição, “B” para a terceira. Se a letra for D ou H, respectivamente trata-se de direcional e de horizontal. Exemplos: 7 – MG – 50 - BA Poço de desenvolvimento da produção Campo de Miranga. Qüinquagésimo poço Estado da Bahia. 1 – TBO – 1D – SE Poço pioneiro. Campo de Timbó. Primeiro poço direcional. Estado do Sergipe. Perfuração direcional – aula 1 1.2 – Nomenclatura No mar: a) Pioneiro e estratigráfico N1 – UF +”S” – N2 N1 = finalidade do poço LLL= 2 a 4 letras c/abreviatura do nome do campo. N2=ordem cronológica de liberação da perfuração UF=Unidade da federação “S” = para indicar poço submarino. Exemplos: 1 – RJS – 245 Poço pioneiro. Ducentésimo quadragésimo quinto poço Local – Rio de Janeiro (submarino). b) Outros N1 – LLL – N2- UF+”S” 3 – TUB – 1 – PRS Poço de extensão. Campo de tubarão. Primeiro poço Estado do Paraná (poço submarino). Perfuração direcional – aula 1 1.3 – O que é Perfuração de poços de petróleo? Consiste no conjunto de operações para atravessar as formações de uma bacia sedimentar existente na crosta terrestre, alcançado objetivos geológicos predeterminados. Perfuração direcional – aula 1 1.4 - Programa de perfuração Todas as informações necessárias para a perfuração de um poço constam do Programa de Perfuração, executado antecipadamente antes até da contratação da plataforma e estabelecido em função da profundidade e da finalidade do poço. Perfuração direcional – aula 1 1.4 – Programa de perfuração Constam do PROGRAMA DE PERFURAÇÃO: 1. Geometria do poço (diâmetro e profundidade de cada trecho); 2. Parâmetros operacionais de rotação da coluna; 3. Peso sobre a broca (PSB); 4. Pressões e vazão do fluído de perfuração; 5. Programa de revestimento e cimentação; 6. Outras informações. Perfuração direcional – aula 1 Tópicos 1 – Caraterísticas; 1.1 – finalidade; 1.2 – Nomenclatura; 1.3 – O que é Perfuração de poços de petróleo? 1.4 – Programa de perfuração; 2 – Trajetória dos poços; 3 – Poço vertical; 4 – Poço direcional; 4.1-poços direc. p/ atingir alvos de difícil acesso; 4.2-sidetrack; 4.3 -poços direc. p/a exploração; 4.4 -poços direc. perfurados a partir de uma plataforma fixa; 4.5 -poços direc. para exploração de novas reservas; 4.6 -poços direc. em áreas urbanas e proteção ambiental; 4.7 - poços direc. em zonas fraturadas e domos salinos; 4.8 - poços direc. p/controle de blowout; 4.9 -poços multilaterias e horizontais; 4.10 -poço piloto; 5 – Poço horizontal. Perfuração direcional – aula 1 2 - Trajetória de poços Podem ser: vertical, direcional, horizontal e multilateral. A rigor o poço desvia-se seja em relação ao eixo vertical e em relação à sua direção. Os desvios podem ser combatidos c/emprego de colunas de perfurações rígidas. A tortuosidade também é causada por mudança brusca de peso sobre a broca e diâmetro do poço largo para os comandos. Perfuração direcional – aula 1 2 - Trajetória de poços. O traço azul é a trajetória de um poço vertical c/tortuosidade. O ponto A é a locação na superfície e o ponto B é o alvo. O ponto C precisa estar dentro do raio de tolerância. Para poço exploratório o raio de tolerância pode ser variar até 100 m. Para poço de desenvolvimento de produção pode variar de 5 a 50 m. Perfuração direcional – aula 1 Índice 1 – Características; 1.1 – finalidade; 1.2 – Nomenclatura; 1.3 – O que é Perfuração de poços de petróleo? 1.4 – Programa de perfuração; 2 – Trajetória dos poços de petróleo; 3 – Poço vertical; 4 – Poço direcional; 4.1-poços direc. p/ atingir alvos de difícil acesso; 4.2-sidetrack; 4.3 -poços direc. p/a exploração; 4.4 -poços direc. perfurados a partir de uma plataforma fixa; 4.5 -poços direc. para exploração de novas reservas; 4.6 -poços direc. em áreas urbanas e proteção ambiental; 4.7 - poços direc. em zonas fraturadas e domos salinos; 4.8 - poços direc. p/controle de blowout; 4.9 -poços multilaterias e horizontais; 4.10 -poço piloto; 5 - Poço horizontal. Perfuração direcional – aula 1 3 - Poço vertical É aquele que pretende alcançar um alvo localizado na projeção da locação da superfíciee não há DOG-LEG (mudança de direção). É um poço mais simples de ser perfurado e a preocupação é não desviar-se do alvo ficando dentro do raio de tolerância. Qualquer poço onde seja necessário o controle de direção ao inclinação é poço direcional Perfuração direcional – aula 1 3 - Poço vertical Os poços verticais são utilizados mais em terra que no mar, pois em terra é mais fácil para a sonda ser deslocada de uma locação para a outra sem contratempo. Mesmo com o deslocamento da sonda a perfuração vertical custa menos e é mais simples que a perfuração direcional. Também não há problemas em terra em ter poços produtores distantes uns dos outros. Perfuração direcional – aula 1 Índice 1 – Característica; 1.1 – finalidade; 1.2 – Nomenclatura; 1.3 – O que é Perfuração de poços de petróleo? 1.4 – Programa de perfuração; 2 – Trajetória dos poços de petróleo; 3 – Poço vertical; 4 – Poço direcional; 4.1-poços direc. p/ atingir alvos de difícil acesso; 4.2-sidetrack; 4.3 -poços direc. p/a exploração; 4.4 -poços direc. perfurados a partir de uma plataforma fixa; 4.5 -poços direc. para exploração de novas reservas; 4.6 -poços direc. em áreas urbanas e proteção ambiental; 4.7 - poços direc. em zonas fraturadas e domos salinos; 4.8 - poços direc. p/controle de blowout; 4.9 -poços multilaterias e horizontais; 4.10 -poço piloto. 5 – poço horizontal Perfuração direcional – aula 1 4 - Poço direcional Se a sonda e o objetivo não estiverem na mesma vertical chama-se esse poço de direcional. A perfuração de poço direcional de alta inclinação e horizontal são técnicas recentes. Entre os anos 1960/1970, as técnicas existentes como o Whipstock eram as que permitiam apenas menores variações nas inclinações dos poços. Perfuração direcional – aula 1 4 - Poço direcional São atrativos para adotar poços direcionais: - Reaproveitamentos de poços; - Perfuração interceptando falhas geológicas. Perfuração direcional é uma técnica que teve início na década de 1920, sendo o seu primeiro uso para desviar de “peixe” (peça caída dentro do poço). Essa técnica permite que poços inclinados alcancem objetivos localizados em coordenadas diferentes das coordenadas da cabeça do poço. A diferença entre os poços exploratórios e poços de desenvolvimento offshore, é que os últimos são na maioria direcionais ou horizontais. A relação entre poços direcionais e verticais cresceu até atingir a marca de 75% nos últimos anos. No Brasil, em 2012, 50% dos poços perfurados no mar eram horizontais. Perfuração direcional – aula 1 4 – Poços direcionais Aplicações de poços direcionais, são as seguintes: 4.1)poços direcional p/ atingir alvos de difícil acesso; 4.2)sidetrack; 4.3)poços direcional p/a exploração; 4.4)poços direcional perfurados a partir de uma plataforma fixa; 4.5)poços direcional para exploração de novas reservas; 4.6)poços direcional em áreas urbanas e proteção ambiental; 4.7)poços direcional em zonas fraturadas e domos salinos; 4.8)poços direcional p/controle de blowout; 4.9)poço multilateral e horizontail; 4.10)poço piloto. Perfuração direcional – aula 1 4.1)poços direcional p/atingir alvos de difícil acesso; Exemplos de aplicação na figura (a ). Nota-se que se essa situação fosse resolvida por poços colocados sobre os objetivos, isso levaria a projetos mais caros. Perfuração direcional – aula 1 4.2)sidetrack; Técnica típica de perfuração direcional que um desvio é feito a partir de um poço já perfurado. Exemplos: reperfuração de poços perdidos e aproveitamento de um trecho de poço no caso de não atingir o alvo. Também para desviar de um “peixe”. Perfuração direcional – aula 1 4.3)poços direcionais para a exploração: Se o poço não atingiu a formação desejada, com dados e interpretações sísmicas, perfis elétricos e amostra de calha, foi feito um desvio (sidetrack) de forma a alcançar o novo objetivo. É mais econômico pois aproveita- se a cabeça de poço, revestimentos, e trechos já perfurados por brocas, etc. Perfuração direcional – aula 1 4.4)poços direcionais perfurados a partir de uma plataforma única; “Template” ou “cluster” são estruturas metálicas com guias a pequenas distâncias, colocadas no solo marinho, para perfuração de poços direcionais, pelo interior da guia, sendo que, em uma delas é para o único poço vertical. Perfuração direcional – aula 1 4.4)poços direcionais perfurados a partir de uma plataforma única; Perfuração direcional – aula 1 4.5)poços direcionais p/ exploração de novas reservas; Quando se perfura a partir de cluster ou plataforma fixa, às vezes é necessário perfurar poços para delimitar o reservatório ou investigar reservatórios adjacentes. Perfuração direcional – aula 1 4.6)poços direcionais em áreas urbanas e proteção ambiental; Visam reduzir a poluição visual e o ruído dos motores. Eles podem ser agrupados em cluster dentro de estruturas de invólucros com aparência externa de prédios. Ou em ilhas, com uso de cluster para reduzir a área a ser impactada pela perfuração. Assim, pode-se desviar área de proteção ambiental, rios, áreas turísticas e reduzir o impacto em florestas. Perfuração direcional – aula 1 4.7)poços direcional em zonas fraturadas e em domos salinos; Conectar fraturas é um objetivo importante para aumentar a produtividade de poços. Perfurar o domo salino pode acarretar instabilidade para os poços. Se possível, evita-se (exemplo: fig b). Perfuração direcional – aula 1 4.8)poços direcionais p/controle de blowout; Muitos blowout ocorrem de forma catastrófica, pois destroem a sonda ou plataforma não permitindo o acesso ao poço. Nessas situações um poço direcional de alívio pode ser a única solução. O primeiro poço perfurado para combater blowout foi em 1934, furado a 100 m do poço sinistrado. Perfuração direcional – aula 1 4.9)poços multilaterais e horizontais; São “pernas” perfuradas a partir de um poço-mãe. Os poços horizontais são aqueles que atingem c/ângulos próximos de 90⁰. Perfuração direcional – aula 1 4.10)poço piloto; Em muitos casos, antes da construção de um poço horizontal, perfura-se um poço piloto para confirmar o topo do reservatório, os contatos óleo/água, gás/óleo, a estratigrafia do reservatório e a profundidade das camadas de melhor permeabilidade. Perfuração direcional – aula 1 5 – Poço horizontal Os poços horizontais são indicados para: Reservatório com pouca espessura Reservatório c/óleo viscoso; Reservatório de baixa permeabilidade Perfuração direcional – aula 1 Exercícios n°1. Indique 5 razões para utilizar poços direcionais? Qual é a diferença entre um poço vertical e um direcional? Qual é a finalidade dos poços que iniciam com o numeral 1, 7 e 8? Qual é a norma da ANP que estabelece a finalidade dos poços? O que é um template? O que é sidetrack? Qual é a finalidade do whipstock? O que é blowout? O que é dogleg? O que é um peixe? Quais são as trajetórias que podem assumir os poços de petróleo? Para que situações são ideias poços horizontais? Perfuração – aula 2 Objetivo: familiarizar-se com as definições básicas de poços direcionais de dogleg. 1 Definições Básicas Gerais 1.1 Afastamento 1.2 Trajetória 1.3 Profundidade vertical e profundidade medida 1.4 Objetivo, alvo e raio de tolerância 1.5 Inclinação 1.6 Direção base do poço, azimute e rumo 1.7 Orientação da Tool Face 2 - Projeções horizontal e vertical; 3 - Definições específicas para poços Direcionais 4- Classificação dos poços direcionais. 5 - Exercícios Perfuração – aula 2 1.1 Afastamento: é a distancia entre a coordenada da sonda e o objetivo (target) do poço. Essa distância horizontal é o afastamento e a cada profundidade tem-se um determinado afastamento dacabeça do poço. 1.2 Trajetória Direcional: na figura vê-se o caminho percorrido pela broca da cabeça do poço até o objetivo. Esse caminho é a trajetória direcional. Perfuração – aula 2 1.3 Profundidade Vertical e Profundidade medida. Profundidade vertical. É a distância vertical da mesa rotativa a um ponto no poço (PV = TVD = true vertical depth). Profundidade medida. É a distância percorrida pela broca para atingir um ponto no poço, e em trechos direcionais é maior que a profundidade vertical (PM = MD = mesaured depth) . Ex: PV = 5000 m e PM = 5500 m, para um mesmo objetivo. Perfuração – aula 2 1.4 Objetivo, alvo e raio de tolerância. O objetivo é o ponto que a trajetória deve atingir. Mas um poço pode passar por vários objetivos. O alvo é a área definida pelo raio de tolerância. Uma área em torno do objetivo onde considera-se que esse foi atingido. O raio de tolerância varia dependendo da finalidade do poço, grau de necessidade de atingir o objetivo e à densidade de poços na área. Perfuração – aula 2 1.5 Inclinação. A inclinação é definida como sendo o ângulo entre o vetor local gravitacional e a tangente ao eixo do poço, nesse ponto. Por convenção a inclinação de 0° é o ângulo para poço vertical e 90°, para um horizontal. Perfuração - aula 2 1.6 Direção base do poço, azimute e rumo. A direção base do poço é o ângulo formado entre a projeção horizontal do poço e o norte geográfico verdadeiro. Essa direção pode ser apresentada por azimute (0° até 360°) medindo em sentido horário a partir do norte. O rumo (0° até 90°) nos quadrantes NE, SE, SW, NW e o ZERO esta ao norte e ao sul. Cresce no sentido horário nos quadrantes NE-SW, anti- horário nos SE-NW. Perfuração – aula 2 1.7 Orientação da tool face. A orientação da tool face é definida pelo ângulo (ɣ) formado pela face da ferramenta direcional e o lado alto (highside) do poço e varia de 0° a 360°, no sentido horário a partir do ponto de highside do poço. Lado alto do poço Visão da tool face (ɣ) a partir de uma coluna de perfuração apontada para o fundo do poço Perfuração – aula 2 Índice 1 Definições Básicas Gerais 2 Definições de Projeções horizontal e vertical 2.1 Projeção horizontal 2.2 Projeção vertical 2.3 3D ou vista em SD 3 - Definições específicas para poços Direcionais 4- Classificação dos poços direcionais. Perfuração – aula 2 2 Definições de Projeções: É impossível perfurar um poço direcional em um único plano, pois a broca se desvia formando uma trajetória curva. A representação é realizada em dois planos: um vertical e outro horizontal. 2.1 Projeção horizontal Visão de topo das coordenadas locais Norte/Sul e Leste/Oeste. É usada para corrigir a direção do poço, mas não se sabe em que profundidade e inclinação o poço se encontra. Perfuração – aula 2 2.2 Projeção vertical; Projeção vertical: permite observar a projeção vertical do poço (PV). O afastamento horizontal pode estar distorcido em relação ao plano de projeção. Essa projeção ajuda na correção da inclinação do poço. A importância da escolha do plano de projeção é evitar distorções. Mesmo poço visto por duas projeções azimutais diferentes Projeção com distorções Perfuração – aula 2 2.3 3D ou vista em 3D: Permite representar o poço no espaço e visualizar todas as outras projeções simultaneamente. Abaixo o poço do slide anterior em 3D. Perfuração – aula 2 Índice 1 Definições Básicas Gerais 2 Definições de Projeções horizontal e vertical 3 Definições específicas para poços Direcionais 3.1 KOP 3.2 Estação e inclinação do poço a cada estação 3.3 Ângulo máximo do trecho reto 3.4 Buildup, Buildup Rate e End-of-buildup 3.5 Seção tangente ou slant 3.6 Início do Drop off 3.7 Seção de Drop off 3.8 Dogleg e Dodleg Severity 3.9 Raio de curvatura 3.10 Giro da broca ou Bit Walk 3.11 Ângulo Guia ou Lead Angle 4 Classificação dos poços direcionais. Perfuração – aula 2 3.1 KOP – kickcoff point É o ponto do começo da seção de ganho de ângulo. 3.2 Estação e inclinação do poço a cada estação, α Estação é um ponto de medição de profundidade, inclinação e direção durante a execução do poço. A inclinação do poço em cada estação é o ângulo simbolizado pela letra α ou o θ na seção tangente. Perfuração – aula 2 3.3 Ângulo máximo do trecho reto: É o ângulo que será mantido constante no trecho reto “ϴ”. 3.4 Buildup, buildup rate, end - of – buildup: É a seção onde acontece o ganho de ângulo, na qual α varia com a profundidade. O ângulo constante chama-se buildup rate (BUR), expresso em graus/30 m ou graus/100 ft. O end-of-buildup (EOB) ocorre quando o trecho reto seguinte é atingido. Perfuração – aula 2 3.4 (cont.) Buildup Rate (BUR) É expresso pela seguinte equação: BUR =k(α2 - α1)/(M2-M1) α1= inclinação do poço na seção 1 α2= inclinação do poço na seção 2 M1= profundidade medida do poço na estação 1. M2= idem na estação 2. K= 30 p/BUR (graus/30 m) e 100 p/BUR (graus/100 ft). taxas de BUR Para minimizar problemas usar 1°/20 m a 1°/30 m. Crescimento rápido com 1°/10 m a 1°/5 m. Diâmetros usuais de brocas utilizadas em buildup 12 ¼” e 17 ½”. Evitar 26”. Perfuração – aula 2 3.5 Seção tangente ou slant: É onde a inclinação é mantida constante. 3.6 Início do drop off: É a profundidade onde começa a perda de ângulo. Geralmente metade do buildup com 1°/30 m a 1°/60 m. 3.7 Seção de drop off: É o trecho do poço onde ocorre a perda de ângulo expressa por BUR negativo. Perfuração – aula 2 3.8a Dogleg (DL): Medido em graus e significa a variação da trajetória do poço. cos(ɣ)=cos(α1) x cos(α2) + sen(α1) x sen(α2) x cos(Δδ). Δδ = alteração de direção cos(ɣ) = DL α1 e α2 = inclinações nas estações “n” e “n+1”. 3.8b Dogleg Severity (DSL): É a taxa de variação medida em graus/100 pés ou em graus por 30 m. Evitar dogleg severity acima de 3°/100 ft em poços com diâmetro menores ou iguais a 9 ½”. Evitar dogleg severity acima de 5°/100 ft em poços com diâmetro acima de 9 ½”. Perfuração – aula 2 3.9 Raio de curvatura (R): É o raio dos arcos de circunferência usados nos cálculos do buildup e drop off. 3.10 Giro da broca ou Bit Walk É a tendência natural da broca se desviar na direção lateral durante a perfuração do trecho inclinado. Isso é necessário corrigir. 3.11 Ângulo guia ou Lead angle: É o ângulo entre a direção do objetivo e a direção para a qual a tool face deve estar apontada no início do intervalo de ganho de ângulo. Perfuração – aula 2 Indice 1 Definições Básicas Gerais 2 Definições de Projeções horizontal e vertical 3 Definições específicas para poços Direcionais 4 Classificação dos poços direcionais 4.1 Classificação quanto ao grau de curvatura; 4.2 Classificação quanto ao afastamento; 4.3 Classificação quanto ao giro. Perfuração - aula 2 4.1 Classificação quanto ao grau de curvatura Podem ser classificados como de raio longo, médio e curto. O raio (R) depende de: R= (360 x K)/(2∏ x BUR) Onde: K =3 0, R = metros BUR = graus por 30 metros ou se K=100, R= ft e BUR = graus por 100 ft Perfuração – aula 2 4.1 Classificação dos poços direcionais: Continuação Tabela Exemplo: qual seria a classificação de um poço quanto ao raio de curvatura, considerando que o projeto exige que a inclinação suba 4,5° a cada 15 m? Assim, a cada 30 metros temos, BUR=9°/30 m. Pela tabela é raio médio. Pois: R=(360xK)/(2∏xBUR) e R = (360x30) / (2x3,14x9) = R = 191,08 m Classificação Buildup Rate (BUR) Em (°/30 metros) Raio (m) Raio longo 2- 8 859-215 Raio médio 8 -30 215-57 Raio intermediário 30-60 57-29 Raio curto 60-200 29-9 Perfuração – aula 2 4.2 Classificação quanto ao afastamento doobjetivo Os poços são classificados em: CONVENCIONAL, de grande Afastamento ERW (extended reach well) e de severo afastamento S- ERW (severe extended reach well). Essa relação é obtida pela razão entre o afastamento e a profundidade vertical (PV), descontado a lâmina d’água (LA) p/poços marítimos. Tipo de poço Afastamento Convencional < 2 De grande afastamento (ERW) 2 -3 De afastamento severo (S-ERW) >3 Perfuração – aula 2 4.3 Classificação quanto ao giro Podem ser que eles fiquem num único plano (2D – bidimensional) ou que cortam vários planos (3D – tridimensional). Esses últimos são conhecidos designer wells ou poço de projetista. Perfuração – aula 2 5 Aplicação Exercício n°1 - Dê 5 exemplos de aplicação de poço direcional? Exercício n°2 - Um poço direcional tem as seguintes características 1900 m 2900 m PM = 6500 m Projeção vertical Norte 4800 m leste Projeção horizontal 3200 m Perfuração – aula 2 5 Aplicação Exercício n°2 - Continuação: a) Qual a prof. Do KOP? b) Qual é o azimute desse poço? c) Qual o afastamento? d) Como você classifica em termos de afastamento esse poço? e) Esse poço tem trecho em slant? f) Qual a diferença entre a profundidade vertical e a medida? Onde inicia e termina a profundidade medida? g) Qual o rumo desse poço? Exercício n°3 – Calcular o DL e o DLS entre as seguintes estações. inclinação = 23° Estação 1 Direção N 32,5° E inclinação = 24,7 ° Estação 2 Direção N 34,5° E Sabendo-se que entre as estações foi perfurado 120 metros (lembrar que 120 metros é de profundidade medida). Perfuração – aula 2 5 Aplicação: Exercício n°4 Calcular o Dogleg ɣ e o DLS, sendo a distância medida entre 1 e 2 = 200 m. Ponto 1: inclinação, α1 = 63,5°, direção N 32,25 E. Ponto 2: inclinação, α2 = 62,75°, direção N 32,50 E. BASE = Cosseno (a-b) = cos (a) x cos(b) + sen(a) x sen(b) (válido para o plano) P/ângulos c/variações menores que 5°, tem-se uma solução aproximada: ϒ² = α1² + α2² - 2 . α 1. α2 . cos (Δδ), Fórmula: cos(ɣ)= cos(α1) x cos(α2) + sen(α1) x sen(α2) x cos(Δδ ) Obs.: cos(Δδ) = mudança de direção. cos(ɣ) = cos 63,5° x cos 62,75° + sen 63,5° x sen 62,75°x cos (32,50- 32,25) = 0,2043 + 0,7956 = 0,9999 Cos ɣ =0,999 => DL= ɣ = 0,81° DSL = Medido em graus/30 m Para saber na taxa: DSL = (ɣ/200m) x 30m = (0,81/200) x 30 = 0,122°/30 m. Perfuração – aula 2 5 Aplicação Exercício n°5: Qual é a maior mudança de direção que se pode conseguir em 200 pés, se o DLS máximo é de 2°/100 pés da estação 1. inclinação = 63,5° Estação 1 Direção N 32,25° S Mantendo a inclinação constante. Dica de como fazer: a) Com o DLS calcular o DL b) Com o DL, aplicar a fórmula pois α1 = α2, e calcular Δδ que é a mudança de direção. Exercício n°6: Qual é a maior mudança de direção que se pode conseguir em 200 pés, se o DLS máximo é de 2°/100 pés da estação 1. inclinação = 63,5° Estação 1 Direção N 32,25° S Mas não manter a inclinação e nem direção constate Perfuração – aula 2 5 Aplicação Exercício n°6: quando as variações de azimute e de direção forem menores que 5° ao invés e usamos a fórmula: cos(ɣ)= cos(α1) x cos(α2) + sen(α1) x sen(α2) x cos(Δδ ), pode-se ser simplificada para: ɣ² = α1² + α2² - 2 . α 1. α2 . cos (Δδ), resultando numa solução aproximada para variações angulares menores que 5°. ɣ²=α1² + α2² - 2 . α 1. α2 . cos (Δδ) -Cos(Δδ) = (ɣ²- α1² - α2²)/ 2 . α 1. α2 Cos(Δδ) = (α1² + α2²- ɣ²)/ 2 . α 1. α2 Δδ = arcos ((α1² + α2² - ɣ²)/(2 . α 1. α2 )) O pto. de máximo ocorre quando a deriva se anula. Então dΔδ/dα = 0 d (Δδ)/d(α2) = d/d(α2) arcos ((α1² + α2² - ɣ²)/(2 . α 1. α2 )) Perfuração – aula 2 5 Aplicação Exercício n°6: do formulário temos: Do formulário temos a‘ = (u’v – uv’)/v² = 0 para isso ser zero u’v – uv =0 Onde u = α1² + α2² - ɣ² => derivando p/ α2 = u’=2 α2 v = 2 . α 1. α2 => derivando p/ α2 = v’ = 2 . α 1 2 . α2 . 2 . α 1. α2 –(α1² + α2² - ɣ²) . 2 . α 1 =0 2 . α2² –(α1² + α2² - ɣ²) =0 => 2 . α2² +α1² - α2² + ϒ² =0 α2² +α1² + ɣ² =0 α2 =Ѵ α1²- ɣ² d arcos (a)/dx = (-1/(Ѵ1 - a ² ) x da/dx = 0 isso só e zero se=> da/dx = 0 Perfuração – aula 2 5 Aplicação Exercício n°6: pela relação, vemos que a mesma solução pode ser obtida aplicando Pitágoras. α2 ɣ α1 α2 = Ѵ 63,5² -4² = 63,37° que é a maior variação na inclinação. Para achar a maior variação na direção associada a inclinação, retorna- se a equação. 4² = 63,5² + 63,37² - 2 x 63,5 x 63,37 x cos (Δδ) Δδ = 3,6° Perfuração – aula 3 Objetivo: conhecer como são indicadas as localizações dos poços e capacitar ao cálculo do azimute, rumo e afastamento de um poço. 1- Sistemas de Referência 1.1 - Sistemas de referência geodésicos; 1.1.1 – Sistema de coordenadas planas 1.1.2 – sistema de coordenadas cartesianas 1.1.3 – sistema de coordenadas geodésicas 1.1.4 – sistema local de referência 2 – Referencial geodésico. 3 – Aplicação – exercícios Fonte: Livro Perfuração Direcional (existente na biblioteca) UTM – Universal Transverse Mercator Perfuração – aula 3 1 Sistemas de referência Coordenadas: são elementos para determinar a posição de um ponto (no nosso caso um poço) em relação a um sistema de referência e saber a posição do poço a cada metro perfurado. Latitude e longitude: Latitude ou paralelos são linhas imaginárias paralelas ao Equador, variando de 0°a 90º norte-sul. Longitude ou meredianos são linhas imaginarias paralelas ao merediano de Greenwich, variando de 0º a 180° p/oeste e leste. Perfuração – aula 3 1.1 Sistema de referência Geodésicos As coordenadas referidas aos sistemas geodésicos são apresentadas de 3 formas: planas, cartesianas e geodésicas. 1.1.1 – Sistema de Coordenadas planas Para representar as feições de uma superfície curva em plana, são necessários os métodos de projeções (mapas). A projeção mais utilizada é a UTM. Os métodos de projeção usuais são: a)projeção da perspectiva azimutal; b)Projeção cilíndrica c) Projeção cônica. Perfuração – aula 3 1.1.1 sistema de coordenadas planas. A projeção cônica não é utilizada na indústria do petróleo. A projeção mais usada no mundo é a Projeção Mercator Transversa (UTM – Universal Transverse Mercator), que gera coordenadas UTM, que são amplamente utilizadas na perfuração. Adotado em 60 países, e no Brasil, conforme figura a seguir. Perfuração – aula 3 1.1.1 sistema de coordenadas planas. Projeção Transversa de Mercator (UTM) As coordenadas UTM não se aplicam para latitudes acima de +84° norte e -80° sul. A UTM projeta seções do globo sobre um superfície plana, chamada de zona, cuja a largura é 6°. Assim, existem 60 zonas para cobrir a terra. Qualquer posição de objeto é descrito por 3 elementos: a) zona. b) coordenada easting. c) coordenada northing. Perfuração – aula 3 1.1.1 sistema de coordenadas planas UTM. Detalhe de uma zona Coordenada Northing (Y). Mede-se sempre a partir do Equador, inicia- se com zero metros e os valores aumentam para o norte. Abaixo do Equador inicia-se com 10.000.000 m e os valores diminuem para o sul. Coordenada Easting (X). O merediano central corresponde ao valor 500.000 m. Os valores crescem de oeste para o leste até 1 000 000 no leste. A Petrobras adota X para Northing e Y para Easting. As fórmulas e os exercícios do livro Perfuração Direcional seguem o padrão UTM Petrobras. Perfuração – aula 3 1.1.1 sistema de coordenadas planas. Projeção Transversa de Mercator (UTM). Zonas de projeção MERCATOR TRANSVERSO (ZONAS UTM) Perfuração – aula 3 1.1.1 sistema de coordenadas planas. Projeção Transversa de Mercator (UTM). Exercício 1: um poço da Bacia de Campos, no estado do Rio de Janeiro, que estiver contido no merediano central 39°W, pertence a qual zona UTM? Solução (ver slide anterior): graficamentepodemos localizar esse poço na zona UTM 24 SUL. A zona UTM 24 SUL é delimitada pelos meredianos 42°W e 36° W. Perfuração – aula 3 1.1.2 Sistema de coordenadas cartesianas. Não utilizado na ind. do petróleo. 1.1.3 Sistema de coordenadas geodésicas. As definições de coordenadas de um ponto “P” na superfície do elipsoide, são: Latitude geodésica é o ângulo sobre o merediano que passa pelo ponto P, compreendido entre a normal passante por P e o plano equatorial. Longitude geodésica é o ângulo contado sobre o plano equatorial , compreendido entre o merediano de Greenwich e o ponto P. Altitude elipsoidal: corresponde a distância do ponto P à superfície do elipsoide medida sobre a sua normal. Coordenadas geodésicas latitude e longitude Perfuração – aula 3 1.1.4 sistema local de referência. Esse sistema deve ter clara relação com os sistemas oficiais, dos itens, 1.1.1 e se for o caso 1.1.3. Exemplo: pode ter origem num poço ou em plataformas marítimas, quando se utiliza template, onde vários poços serão perfurados, o sistema local pode ter origem no centro do template, que foi posicionado por um sistema oficial. Sistema de referencia local relacionado a um sistema oficial Sistema local em coordenadas polares relacionado a um sistema oficial Perfuração – aula 3 2 Referencial geodésico (Datum) Datum é o conjunto de parâmetros que definem a forma da terra e a origem e a orientação do sistema de coordenadas para mapear a terra. Conhecido como datum ou data, evoluíram de formas esféricas para modelos elipsoidais derivados de anos de medição feitas por satélites. Referenciar coordenadas a um datum errado pode significar erro de centenas de metros. O Datum deve estar indicado no mapa ou carta geográfica. Topografia real da terraSuperfície do geóide (nível do mar) Superfície da terra aproximada por um elipsóide Perfuração – aula 3 2 Referencial geodésico. Como estudos mostram valores diferentes para os elementos do elipsoide nos vários pontos da terra, isso faz com que cada região adote o elipsoide mais indicado. Na tabela 1.3, apresenta-se alguns data utilizados no Brasil. Usar o datum equivocado resulta em erro de centenas de metros. Os mapas trazem a informação do datum. *reconhecido como internacional 1924 Perfuração – aula 3 3 - Aplicação Estabelecer a posição da locação de um poço e dos objetivos em um mesmo sistema referencial geodésico é o primeiro passo para o traçado de sua trajetória. Para isso define-se: -O sistema de coordenadas: UTM -O elipsoide ou datum: Aratu (indicado no mapa) -A zona UTM: zona 24 sul(intervalo de 42 W a 36W) -As coordenadas planas UTM: Northing e Easting. De posse das coordenadas UTM do poço (p) e dos objetivos (o), calcula- se o afastamento horizontal (D) da sonda ao objetivo e a direção (azimute) Perfuração – aula 3 3 – Aplicação De posse das coordenadas UTM do poço (p) e dos objetivos (o), calcula-se o afastamento horizontal (D) da sonda ao objetivo e a direção (azimute). D=√ (xo – xp )² + (yo– yp )² D =Da = afastamento; Xo = coord. UTM norte do objeto; Xp = coord. UTM norte do poço (ou plataforma); Yo = coord. UTM leste do objeto; Yp = coord. UTM leste do poço (ou plataforma). Azimute=arctg (yo – yp / xo – xp ) ou arctg(Δcoord leste/Δcoord norte) Perfuração – aula 3 Exercício n°2 A sonda P-43 foi posicionada com as coordenadas UTM northing (norte) e easting (leste) equivalentes a 8 783 845 m e 726 725 m, respectivamente e na zona 24 Sul. O objetivo, por sua vez, encontra-se a 8 783 190 m e 726 700 m. Calcular a direção (Azimute) e o afastamento do objetivo. 726 700 m 726 725 m >500 000 8 783 845 m W E <10 000 000 s 8 783 190 m Azimute Obj Sonda P-43 D X N Perfuração – aula 3 Exercício n°2 A sonda P-43 foi posicionada com as coordenadas UTM northing (norte) e easting (leste) equivalentes a 8783845 m e 726725 m, respectivamente e na zona 24 Sul. O objetivo, por sua vez, encontra-se a 8783190 m e 726700 m. Calcular a direção (Azimute) e o afastamento do objetivo. D = √ (8783845-8783190)² + (726725-726700) ² D = 655,5 m Tg x = 25/655 = 0,038 Arc. tg = 2,18° Azimute = 180° + 2,18° = 182, 18° (azimute é o ângulo que a reta que une as duas coordenadas faz com o norte geográfico) Perfuração – aula 3 Exercício n°3 - Dadas as coordenadas UTM e a zona 19 Sul. Calcular (D), azimute (A) e rumo. Sonda: Xs = 9 288 158, 32 m , Ys = 456 217,84 m Objetivo: Xo = 9 288 539,78, Yo = 455 897, 99 m D = √ (9288539,78-9288158,32 )² + (455897,99 – 456217,84)² D = √ (381,64 )² + (-319,85)² D = 497,81 m Quadrante Noroeste (N Q° W) , A = 360° - Q° Arctg x = 319/381= 39,93° rumo = 39° 58’ 46,06” Azimute (A)= 360° – 39,93° = 320,07° s o 9288158,32 9288539,78 456217,84 455897,99 x Y X D Perfuração – aula 3 Exercício n°4: com as coordenadas UTM e fuso 19 Sul. Calcular (D ou afastamento), azimute e rumo. Sonda, Xs = 8 783 854,04 Ys = 726 725,46 Objetivo, Xo = 8 783 190,56 Yo = 726 700,40 Perfuração – aula 3 Exercício n°5 Com as coordenadas UTM das sondas e dos objetivos calcule a distância e a direção entre eles, dos três exercícios independentes. Sonda e objetivo X (m) Y(m) Sonda 1 Objetivo 1 7 485 774,67 7 486192,45 348 263,56 348 899,29 Sonda 2 Objetivo 2 7 201 248,45 7 201 784,78 601 234,43 600 897,20 Sonda 3 Objetivo 3 138 563,38 137 624,66 560 198,87 560 230,34 Perfuração – aula 3 Exercício n°6 Com os seguintes dados onde você colocaria a sonda para com um único poço atingir os 2 objetivos. Sendo o término do trecho de Buildup a 1200 m e com afastamento da sonda até o término do Buildup de 300 m. Exercício n°7 - Qual o sistema de referencia mais utilizado na perfuração direcional? Objetivo 1 X 7 858 745,38 m Y 655 247,23 m Profundidade 2.801,45 Objetivo 2 X 7 88 967,22 Y 655 580,97 Profundidade 3.489,67 Perfuração – aula 4 Objetivo: calcular a trajetória de um poço até o seu objetivo Índice 1- Dados Básicos 2 – Tipos de trajetória Direcional 2.1 – Trajetória do tipo 1 2.2 – Trajetória do tipo 2 2.3 – Trajetória de poços horizontais 2.4 – trajetória de poços Designer wells (3D) Fontes: Livro Perfuração Direcional (existente na biblioteca) Livro Applied Drilling Enginerring Halliburton – curso básico de perfuração direcional. Perfuração – aula 4 1 Dados Básicos A chave de sucesso de um poço direcional é o seu planejamento que envolve: Exeqüibilidade da trajetória; Análise de anticolisão (não será apresentada); Simular torque, arraste e hidráulica podem determinar a possibilidade ou a impossibilidade de descer a coluna ou o revestimento (não será apresentado); Buscar o melhor posicionamento das sapatas do revestimentos. Perfuração – aula 4 1 Dados Básicos Para poços exploratórios, os dados básicos incluem entre outros: Informações geológicas da área (composição de minerais, mergulho das camadas, falhas), objetivos, riscos geológicos, pressões esperadas e fluídos dos reservatórios esperados. Dados relativos a trajetória direcional, como afastamento, profundidade vertical, direção do objetivo e taxa de ganho de ângulo. Operações a serem realizadas como testemunhagem, teste de formação e perfilagem, etc. Perfuração –aula 4 1 Dados Básicos Para poços desenvolvimento, os dados básicos incluem entre outros: Espaçamento entre poços ou lay-out submarino; Informações relevantes de poços de correlação; Seção geológica (composição de minerais, mergulho das camadas, falhas), tipos de fluídos a serem produzidos, pressões esperadas, contato óleo-água; Tipo de completação (revestimento canhoneado, tubo rasgado, tela ou gravel packer); Númerototal de poços e a possibilidade de perfurar e produzir simultaneamente (como foi planejado p/as plataformas fixas na BC). Perfuração – aula 4 1 Dados Básicos Dados de poços de correlação podem indicar formações que causam desvio de trajetória, os tipos de coluna de perfuração utilizados e os parâmetros operacionais mais efetivos para aquelas formações(peso sobre a broca, rotação, etc.) O KOP e BUR devem ser determinados em formações com dureza compatíveis com a ferramenta defletora. Formações moles e médias são preferíveis para ganhar ângulo. Formações duras devem ser evitadas devido as limitações de parâmetro do motor de fundo (baixo peso e alta rotação) Formações plásticas devem ser evitadas por poderem causar problemas de encerramento na broca. Perfuração – aula 4 1 Dados Básicos Sempre que possível o KOP deve ser feito perto da superfície, pois além da facilidade de orientação as formações são mais moles e permitem maiores taxas de penetração. As fases de revestimento mais usuais para KOP são 12 1/4” e 17 ½”. Deve-se evitar o KOP na fase de 26”. Também ele pode ser feito na fase final de 8 ½”. As taxas mais usuais de Buidup são: 1°/30m até 1°/20 m. Recomenda- se em caso limite até 1°/10 m. Já para o Drop Off é usual usar uma taxa metade do Buildup, ou de 1°/60 ou até 1°/30 m. Deve-se evitar Dog-Leg Severity (DLS) acima de 3°/100 pés para poços menores ou iguais a 12 ½” e DLS acima de 5°/100 pés em poço com diâmetro acima de 9 ½”. Perfuração – aula 4 Índice 1- Dados Básicos 2 – Tipos de trajetória Direcional 2.1 – Trajetória do tipo 1 2.2 – Trajetória do tipo 2 2.3 – Trajetória de poços horizontais 2.4 – trajetória da broca 2.5 – trajetória poços Designer wells (3D) Perfuração – aula 4 2 – Tipos de trajetória Tipo I. Tipo II. Trajetórias horizontais. Designer Wells. 2.1– trajetória do tipo I (Build Hold) Caracteriza por ter KOP (ponto de ganho de inclinação) e depois um trecho em slant (trecho com inclinação constante) até atingir o objetivo. Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Discussão sobre o ponto de “KOP”. Utilizar KOP rasos é comum em poços de grande afastamento horizontal de modo a minimizar o ângulo do poço, como nos poços chamados de Slant. Utilizar KOP profundos o ganho de ângulo inicial pode ser mais difícil pois as formações são consolidadas e mais duras com a profundidade. Também é mais difícil orientar a tool face no ângulo desejado. Portanto, os poços tipo I, caracterizam-se por ter KOP a pouca profundidade. Esse tipo de direcional é mais barato de ser feito, pois a ferramentas de desvio podem ser dispensadas após o término da seção de Build up. Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Planejamento da trajetória A seqüência de cálculo é: Vk = profundidade vertical do KOP V1= profundidade final do EOB Va= profundidade vertical do objetivo D1 = afastamento do EOB Da = afastamento do objetivo ϴ = ângulo máximo do trecho reto Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Fórmula (situação R>Da): 1- Determinação do Raio de curvatura. R = (180 x K)/(∏ x BUR) 2 – Determinação do ângulo ϴ 90 = ϴ + λ + Ԏ 90 = ϴ + 90 - Ω + Ԏ onde: ϴ =Ω-Ԏ Tan Ԏ = BA/AO = (R - Da)/(Va – Vk). Ԏ=arc tan (R - Da)/(Va – Vk). Sin Ω = R/(OB) e Ω = R/OB Ω=arc sen (R/ √(R - Da)²+ (Va - Vk)² ) ϴ = arc sen (R/√ (R-Da)²+ (Va-Vk)² ) – arc tan ((R - Da)/(Va – Vk)) 3 – Determinação da seção DC Ldc = ∏x R x ϴ /180° ou Ldc = (K x ϴ)/BUR Perfuração – aula 4 2.1–trajetória tipo I (Build Hold) 4- Determinação de D1 e V1 D1 = R x ( 1 – cos ϴ) V1 = Vk + R sen ϴ 5 – Determinação da seção CB Lcb = (Va – V1)/cos ϴ. 6 – Determinação da seção DC Ldc = π x R x ϴ/180 Ldc = K x ϴ/BUR 7 – Somatória vertical Va = KOP + R . sen ϴ + Lcb . cos ϴ 8 – Somatória Horizontal Da = R . (1-cos ϴ) + Lcb . sen ϴ As equações ( 7 e 8) c/4 incógnitas, arbitro 2. Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Fórmula (situação R<Da): 1- Determinação do raio de curvatura. Idem. 2 - Determinação do ângulo ϴ =Ω+Ԏ Ω = arc tan (Da-R)/(Va –KOP) Ԏ = arc sen R/(Va –KOP) x cos arc tan ((Da-R)/(Va – KOP)) As demais formulas são mantidas. θ θ Ω Ԏ Va KOP Da R Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Exercício n°1: Dados: Coordenada da sonda; X=8 783 845 m e Y =726 725 m Coordenadas da locação; X= 8 783 190 m e Y =726 700 m Profundidade vertical do objetivo = 2060 m Profundidade vertical final do poço = 2180 m Pede-se: 1) Raio de curvatura 2) Afastamento e direção do objetivo 3) Profundidades medidas e afastamento dos pontos de interesse. 4) Profundidade medida total. 5) Verificar se o objetivo foi atingido e fazer o desenho do poço. (1°variável arbitrada) BUR = 2°/30 m Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Exercício n°1: 1) Raio de curvatura R = (180 x K)/(∏ x BUR) R = (180 x 30)/(∏ x 2) = 859,44 m. 2) Afastamento e direção do objetivo. D = √ (8783190-8783845)²+(726700-726725)² D = √ (-655)²+(-25)² = 655,49 m = Da Direção do objetivo. Tan x = 25/655 = 0,3816 x = Arc tg 0,3816 = 2,2° Rumo S 2,2° W 8.783.845 8.783.190 726725 726700 x s o Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Exercício n°1: 3) Ângulo máximo do trecho reto (R>Da) ϴ = Ω -Ԏ R = 859,44 m (2° variável arbitrada) Vk = 800 m Da = 655,49 m Va =2060 m Ԏ= R-Da/Va-Vk = 859,44-655,49/2060-800= 0,1618 Arc tan 0,1618 = 9,19° Ω = arc sen ((R )/√(R- Da )² + (Va – Vk )² = 42,32° ϴ = 42,32° - 9,19° = 33,13° 4)Profundidade medidas e afastamento dos pontos de interesse. D1 = R x (1 – cos ϴ) = 859,44(1-cos 33,13°)= 139,72 m. V1 = Vk + sen ϴ = 800 + R x sen 33,13 =1269,72 m. 5) Profundidade total medida. Perfuração – aula 4 2.1 – trajetória do tipo I (Build Hold) Exercício n°1: 5.1) cálculo do comprimento trecho de build up. LDC = K x ϴ / BUR = 30 x 33,13°/2° = 496,95 m 5.2) cálculo do trecho reto LCB = (Va - V1 )/cos ϴ = (2060-1269,72)/cos 33,13° = 943,69 m 5.3) trecho reto após o objetivo Lbf = (2180-2060)/cos 33,13° = 143,30 m 5.4) comprimento total L total = 800 m+ 496,95 m +943,69 m + 143,30 m = 2383,93 m KOP Perfuração – aula 4 Exercício n°1 Confirmando se o poço atingiu o objetivo (o resultado deverá confirmar as informações iniciais) Somatória vertical Va = KOP + R . sen ϴ + Lcb . cos ϴ 2060 = 800 + 859,44 x sen 33,13 + 943,69 cos 33,13 2060 = 2059 (ok) Somatória Horizontal Da = R . (1-cos ϴ) + Lcb . sen ϴ 655,49 = 859,44 (1-cos 33,13) + 943,69 sen 33,13 655,49 = 655,46 (ok) Essas 2 equações permitem verificar se o objetivo foi atingido. Fazer p desenho do poço. Perfuração – aula 4 Índice 1- Dados Básicos 2 – Tipos de trajetória Direcional 2.1 – Trajetória do tipo 1 2.2 – Trajetória do tipo 2 2.3 – Trajetória de poços horizontais 2.4 – trajetória da broca 2.5 – trajetória poços Designer wells (3D) Perfuração – aula 4 2.2 – trajetória do tipo II (ou S) O tipo 2 se caracteriza por ter um trecho de Buildup (ganho de ângulo) e um trecho de Drop-off (trecho de perda de ângulo), o poço pode atingir o alvo na vertical ou não. Nesse caso o poço atinge o alvo na vertical Perfuração – aula 4 2.2 – trajetória do tipo II (ou S) Essa trajetória é utilizada quando se deseja reduzir o ângulo final de entrada no reservatório devido a limitações do objetivo. Poços em “S” possuem desvantagens, como risco de prisão por chaveta (keyseating), aumento de torque e do arraste de coluna de perfuração. Podem ainda apresentar problemas em operações de perfilagem devidas mudanças de inclinações. Perfuração – aula 4 2.2– trajetória do tipo II(ou S) A seqüência de cálculos utiliza as mesmas expressões da trajetória I, com exceção do ângulo do trecho reto, determinando-se: 1)Os raios de curvatura R1 e R2; 2)No caso de R1+R2<Da, o ângulo máximo do trecho ϴ. ϴ=Y-arc cos (R1+R2)/(V2-Vk) x sen Y Y= arc tan (V2-Vk)/(R1+R2-Da) 3)Obs: notar que V2 é o final do Drop off. Não é o final do poço, mas para poços que continuam na vertical depois do drop off, já estão nas coordenadas da vertical que passa pelo objetivo. 4)Os afastamentos dos pontos de interesse da trajetória e: 5) Os comprimentos medidos entre os pontos. Perfuração –aula 4 2.2 – trajetória do tipo II (ou S) Os parâmetros que aparecem na equação do ângulo máximo do trecho reto estão na figura ao lado. Vk=é a profundidade vertical do KOP; V2=é a profundidade final do trecho de drop off; Va =é a profundidade vertical do objetivo; Da =é o afastamento do objetivo. Va V2 Perfuração –aula 4 2.2 – trajetória do tipo II (ou S) Vk=é a prof. vertical do KOP; V2= prof. final do trecho drop off; Va =é a prof. vertical do objetivo; Da =é o afastamento do objetivo. 6)Somatória vertical Va = KOP+ R1.sen ϴ + L1.cos ϴ + R2. (sen (ẞ+ᵹ)-sen ᵹ) +L2. cos ᵹ 7)Somatória horizontal Da = R1. (1-cos ϴ) + L1. sen ϴ + R2 . (cos ᵹ - cos(ẞ+ᵹ)) + L2 sen ᵹ 2 equações a 7 incógnitas. Arbitro 5. ϴ KOP R1 ᵹ ẞ Da Va V2 Vk Perfuração –aula 4 2.2 – trajetória do tipo II (ou S) Para R1+R2>Da V2= prof. final do trecho drop off; Va =é a prof. vertical do objetivo; Da =é o afastamento do objetivo. θ =arc tan (Va-KOP)/(R1+R2-Da) -arc cos (R1+R2)/(Va-KOP) x seno arc tan (Va–KOP)/(R1+R2-Da) ϴ KOP R1 ᵹ ẞ Perfuração – aula 4 Exercício n°2 Projete um poço sabendo-se que as coordenadas são: Sonda: Y= 325238,33 m e X= 7640368,34 m Objetivo: Y = 325673,35 m e X= 7640270,88 m Profundidade ou Z = 3265,5 m. As sapatas do revestimento na vertical são: 900 m, 1200 m, 2600 m e 3265,5. O KOP=800 m. Comentário: “no caso real não é dado o tipo de poço”. 1) Determinar a direção e o afastamento. ∆X = 7640368,34 m - 7640270,88 m = 90,46 m ∆Y = 325673,35 m - 325238,33 m = 435,02 m Da = Ѵ90,46 ² + 444,33² = 444,33 m Tang x = ∆Y/∆X = 435,02/90,46 = 78,3° Rumo => S 78,3° E ∆X ∆Y S O X Perfuração – aula 4 Exercício n°2 Como o afastamento é pequeno vamos estimar o θ em 15° de inclinação e vamos tentar o poço tipo 1. Utilizando as equações das somatórias horizontal e vertical temos: Da = R . (1 –cos θ) + L sen θ = 444,33=R(1-cos15°) + L. sen 15° Va = KOP+R sen θ + L cos θ = 3265,5=800+R.sen 15° +L. cos 15° 444,33=R. 0,03407 + L. 0,25882 ( x 0,96593) 2465,5 = R. 0,25882 + L. 0,96593 ( x 0,25882) 429,19=R. 0,03291 + L. 0,25000 (l) 638,1 = R. 0,066698 + L. 0,25000 (II) Subtraindo (I) de (II), temos: 208,9 = R. 0,003407 => R=6131,5 m Logo BUR = 1°/107 m. A taxa é muito pequena o que inviabiliza a solução, pois o poço ficou praticamente vertical. Vamos tentar o poço do tipo 2 Perfuração – aula 4 Exercício n°2 Poço tipo 2. Para calcular a inclinação máxima temos que definir se R1+R2>Da ou menor. Como o raio do tipo 1 foi alto, vamos optar por R1+R2>Da. Vamos considerar que o poço voltará p/a vertical após o drop off, e que, o Raio do drop off será o dobro do buildup. Então, vamos arbitrar p/bluildup de 1°/20, p/o drop off 1°/40 m. R1 = 180x30/πx1,5= 1145,9 m .................. R2 = 2291,8 m θ =arc tan (Va-KOP)/(R1+R2-Da) - arc cos (R1+R2)/(Va-KOP) x sen arc tan((Va–KOP)/(R1+R2-Da)) Calculo de θ Perfuração – aula 4 Exercício n°2 θ= arctan (3265,5-800)/(1145,91+2291,8-444,33) - -arccos (1145,9+2291,18)/(3265,5-800) x sen arctan ((3265,5-800)/(1145,9 +2291,8-444,33)) θ= 11,88° Cálculo do término do builup (V1) V1= KOP + R1 . sen 11,88° = 800 + 1145,9 .sen 11,88°= 1035,89 m Cálculo do comprimento medido do trecho em buildup L (BUR) = 11,88°/(1°/20 m) = 237,6 m (lembrar Ldc = (K x ϴ)/BUR) Cálculo de D1 D1 = 1145,9 x(1-cos11,88°) = 24,54 m Cálculo do comprimento medido do trecho em drop off L(DO) = 2 π R2 (α1 – α2)/360° = 2 π 2291,8 (11,88° –0°)/360°=475 m Cálculo do θ2 θ2 = 475 m x 1°/40 m = 11,87° Perfuração – aula 4 Exercício n°2 Cálculo do comprimento vertical do trecho de drop off V(DO) = R2 . sen 11,87° = 2291,8 x sen 11,87° = 472 m Cálculo do trecho em slant Quantos metros de trecho sobrou na vertical o slant? TV = Va – V1 – V(DO) = 3265,5-1035,89-472= 1757,61 m Então, L1 = 1757,61/cos 11,88° = 1796 m. Comprimento dos revestimentos As sapatas do revestimento na vertical são: 900 m, 1200 m, 2600 m e 3265,5. Mas precisamos dos comprimentos medidos. Primeiro revestimento = 900 m. Temos 800 m na vertical e 100 m dessa vertical no trecho curvo. sen α = 100/1145,9 = 5° Logo o arco será: ∆M1 = 5°/(1/20°) = 100 m Comprimento medido do primeiro revestimento = rev 1= 900 m Perfuração – aula 4 Exercício n°2 Segundo revestimento = 1200 m. Os 1200 m ultrapassam o término do buildup. Então temos 1200 m-1035,89 m = 164,102 m em slant. Comprimento em slant, (La) = 164,102/cos 11,88°= 167,57 m O total será: KOP+Trecho curvo + (la) = 800+237,6+165,57= 1203,17 m Terceiro revestimento = 2600 m. Ele tem até o término do buildup 1035,89 m na vertical. Assim, 2600-1035,89= 1564,11 na vertical no trecho de slant. (Lb) = 1564,11/cos 11,88 = 1598,34 m O total será: KOP+Trecho curvo+(lb)= 800+237,6+1598,34= 2635 m Quarto revestimento = 3265,5 m Total =KOP+trecho do BU+ slant+trecho do DO Total = 800 + 237,6 + 1796 + 475,59 = 3309 m Perfuração – aula 4 Exercício n°2 Tabela Para finalizar deve ser realizado o desenho do poço com os revestimentos. revestimento Comprimento vertical (m) Comprimento medido (m) REVESTIMENTO 1 900 900 REVESTIMENTO 2 1200 1203 REVESTIMENTO 3 2600 2635 REVESTIMENTO 4 3265,5 3309 Perfuração – aula 4 1- Dados Básicos 2 – Tipos de trajetória Direcional 2.1 – Trajetória do tipo 1 2.2 – Trajetória do tipo 2 2.3 – Trajetória poços horizontais 2.3.1 – Trajetória de poço tipo 3 2.4 – trajetória da broca 2.5 – trajetória poços Designer wells (3D) Perfuração – aula 4 2.3-Trajetória poços horizontais São apresentados cálculos para dois tipos de trajetórias. Primeiro, p/poço horizontal com apenas um trecho de ganho de ângulo. Para o primeiro caso por definição o ângulo é o reto=90°. O raio de curvatura R é a distância entre a sonda e o objetivo. O KOP = Va - R . R=distância sonda a objetivo. ΣH =R + Lth ΣV = Vk+Lbu+ Lth Objetivo Perfuração – aula 4 Exercício n°3 Projete um poço horizontal com as seguintes coordenadas: Sonda: Y = 327.238,33 m, X= 7.639.288,34 m Obj: Y=325.673,35m X=7.640.277,88 m Após atingir o objetivo deve haver 1200 m na horizontal. Z=3265,5 m Opção – com um só trecho de buildup. ∆X = 7640.277,88 – 7.639.288,34 = 989,54 ∆Y = 327.238,33 – 325.673,35 = 1564,98 Calculando: Da = 1851,58 m =>temos então R=1851,58 m KOP = 3265,5 – 1851,58 = 1413,9 m Taxa de ganho de ângulo. R=180 x K/1°x π => k= 32,3 => 1°/32,3 BUR = 0,92°/30m 1200 m KOP R Va Da obj Perfuração – aula 4 2.3–Trajetória poços horizontais Segundo tipo com dois buildup. Esse perfil permite maior controle do poço, pois garante correções de trajetória no trecho reto para garantir a chegada ao objetivo. Φ=arctan ((Va-R2-Vk)/(Da-R1)) β=arcsen((R2-R1)/(√(Da-R1)²+(Va-R2-Vk)² 180°= 90°+Φ+β+θ Θ = 90°- Φ-β ΔV= R2 x (1-cos(90- Θ) ΔD = R2 X sen(90- Θ) Θ α1 α2 ∆v ∆h R=∆M/(α2-α1) rad ∆V = R (sen α2-senα1) ∆h = R (cos α1 -cos α2) Perfuração –aula 4 2.3– Trajetória de poços horizontais Equações de fechamento Somatória vertical e horizontal Va = KOP +R1 sen θ + L cos θ + R2(1-cos(90- θ)) Da = R1 (1-cosθ) +L sen θ + R2 sen(90-θ) + L2 R1 θ LL2 R2 δ =90- Θ Perfuração –aula 4 2.3– Trajetória de poços horizontais Exercício 4: planeje a trajetória direcional de um poço horizontal e seu respectivo poço piloto. O KOP deverá ficar a 945 m, o ângulo máximo do trecho reto será de 55° e a taxa de ângulo será de 2º/30 m. O objetivo estará a 2068 m de profundidade vertical, o trecho horizontal será de 500 m e a taxa de ganho para atingir o trecho horizontal será de 3°/30 m. Primeiro: fazer o poço Piloto – traj. tipo 1 a) Raio: R=(360x30)/(2∏BUR)=360°x30/2∏2° = 860 m b) Profundidade medida ΔV1 =R x sen ϴ = 860 x sen 55°= 704 m ΔV2 = Va-ΔV1 –Vk = 2068 –704 -945 = 419 m. V1 = Vk + R senϴ = 945 + 860 sem 55° = 1649 Perfuração – aula 4 Continuação do exercício 4. Ldc = R x ϴ x (∏/180°) = ∏/180° x 860 x 55° = 826 m Lcb = Δ V2/cos ϴ = 419/cos 55° = 729 m PM piloto = Vk + Ldc + Lcb = 945+ 826+ 729 = 2500 m Segundo: cálculo da trajetória do poço horizontal. c) Planeje poço horizontal desviando da trajetória do poço a partir do trecho reto (slant)para que este atinja o objetivo a 2068 m. Calcule o novo KOP (KOP2), a profundidade vertical e a profundidade medida desse desvio para uma taxa de ganho de ângulo de 3°/30 m. Assuma que a profundidade vertical do segundo KOP ficará a 100 acima da profundidade vertical do objetivo. Perfuração – aula 4 Continuação do exercício 4. ΔV= 100 m KOP2 = 2068-100=1968 m R=(180X30)/(∏X BUR) = 1718,87/3 = 572,96 Cumprimento do trecho curvo ΔM3 = 2∏R x (α3-α2)/360 = 2∏ x 572,96 x (90°-55°)/360° = 350 m A profundidade medida do KOP2 PMkop2 = PMPILOTO–ΔV3/COSϴ= 2500-100/COS 55° = 2326 m. Prof. Medida total do poço horizontal PMh= PMKOP2+ΔM3+500=2326+350+500 = 3176 m Perfuração – aula 4 exercício n°5. Projete 1 poço horizontal com 2 buildup: dados: Z=3265,5 m, Da = 1851,58 m, e que o “L” do trecho em slant seja no mínimo maior que 100 m. É necessário ainda ter 1200 m na horizontal dentro do reservatório (L2=1200m) Va=KOP+R1senϴ+L1cos ϴ+R2(1-cos(90- ϴ)) Da = R1 (1-cosθ) +L1 sen θ + R2 sen (90-θ) Variáveis, KOP, R1, R2, θ, L1 e duas equações. Arbitrar R1=R2 e taxa = 1°/20 m, temos R1=R2=R= 1145,9m. Ainda ficaram 3 variáveis. 3265,5=KOP+1145,9 sen θ+L1cos ϴ+1145,9 (1-cos(90- ϴ)) (I) 1851,58=1145,9 (1-cosθ) +L1 sen θ +1145,9 sen (90-θ) (II) Operando com (ll) 1851,58 = 1145,9 -1145,9cos θ+ L1 sen θ+1145,9 sen (90-θ) 1851,58 = 1145,9 -1145,9cos θ+ L1 sen θ+1145,9 cosθ Perfuração – aula 4 Continuação do exercício 5. 1851,58 = 1145,9+ L1 sen θ => 705,68/ sen θ =L1 (II) Logo o menor comprimento de L1 é 705,68 o que satisfaz a condição inicial de L1 > 100 m Na equação (l) temos 3265,5=KOP+1145,9 sen θ+L1cos θ +1145,9 -1145,9sen ϴ 3265,5-1145,9 =KOP +L1cos θ 2119,6 =KOP + L1cos θ Da equação (II) em (I) 2119,6 =KOP +(705,68/ sen θ ) x cos θ =>2119,6= KOP+ 705,7/tan θ = 2119,6 - 705,7/tan θ = KOP Quanto maior o θ mais raso será o KOP. Preciso arbitrar mais uma variável mas posso ajustá-la. Perfuração – aula 4 Continuação do exercício 5. Arbitrando θ = 30° Temos 2119,6 - 705,7/tan θ = KOP => KOP=897,3 705,68/ sen θ =L1 (II) L1=1411,36 m Verificando 3265,5=KOP+1145,9 sen θ+L1cos ϴ+1145,9 (1-cos(90°- ϴ)) 1851,58=1145,9 (1-cosθ) +L1 sen θ +1145,9 sen (90°-θ) 3265,5=897,3+1145,9sen30°+1411,36cos30°+1145,9(1-cos(60°) 3265,5 = 3265,47 => OK 1851,58=1145,9-1145,9cos30 +1411,36 sen30°+1145,9 sen60° 1851,58 =1851,58 => Ok Desenhar agora a projeção horizontal e vertical do poço (FAZER). Perfuração – aula 4 2.3.1 Trajetória de poço tipo III Considerando esse tipo como uma simplificação da trajetória horizontal. Af = D = Da = R. (1-cos ϴ) Af = dist. sonda ao objetivo Somatória na vertical ΣV =Va= KOP + R. sen ϴ Somatória na Horizontal ΣH = Da =D1= R. (1-cos ϴ) 2 eq. e 3 incógnitas. Arbitro uma. O tipo III caracteriza-se por possuir KOP profundo e atingir o alvo ainda no trecho de buidup. Esse projeto é muito usado em reaproveitamento de poços ϴ Afastamento P r o f u n d I d a d e R KOP Af=D1=Da R Perfuração aula 4 Exercício n°6 Está sendo perfurado um poço direcional que deve atingir o alvo que esta a 3000 m de profundidade e a 130 m de afastamento da sonda. Pretende-se que após o kick off point siga numa circunferência até atingir o alvo numa inclinação de 30° em relação a vertical. Calcular o KOP e o raio de curvatura. D1 = R (1 – cos 30°) R = D1/(1 – cos 30°) = 130/ (1 – cos 30°) = 1000m Va – Vk = R sen 30° = 1000 x 0,5 = 500 3000 – Vk = 500 Vk= 2500 m. Isso é poço tipo III Va= 3000 30° 130 Vk Perfuração aula 4 Índice 1- Dados Básicos 2 – Tipos de trajetória Direcional 2.1 – Trajetória do tipo 1 2.2 – Trajetória do tipo 2 2.3 – Trajetória de poços horizontais 2.4 – trajetória da broca 2.5 – trajetória poços Designer wells (3D) Perfuração –aula 4 2.4 – trajetória de poços Designer wells (3D) Mesmo no projeto 2-D há necessidade de levar em conta que a perfuração não é uma linha reta. Assim, além disso as condições gerais do poço provocam uma mudança de direção natural que deve ser compensada com o ângulo guia que é previsto no sentido contrário ao giro da broca. Perfuração –aula 4 2.4 – trajetória da broca Exercício n°7: um poço com KOP a 800 metros e comprimento total de 3000 metros tem giro da broca, no sentido horário estimado em 1°/100 m. Qual o ângulo Lead? Qual a correção do ângulo de partida do poço se o azimute é N 45°E.? a) Solução ( aplicável após o KOP) 3000 m- 800 m = 2200 m 2200 x 1°/100 = 22° de Giro = ∆ԑ. Δ1 = ∆ԑ/2 = 22°/2 = 11° b) Correção no azimute de partida 45° - 11° = 34° Perfuração –aula 4 2.4 – trajetória da broca Exercício n°7: determine a o ângulo guia e a direção na qual a ferramenta defletora deverá ser assentada para atingir um objetivo que se encontra a 1000 m ao longo do trecho a ser perfurado. A direção do alvo a partir do ponto de assentamento é N 70° E. O giro da broca é de 1°/100 m. a) Solução ( aplicável após o KOP) 1000 m x 1°/100 = 10° de Giro = ∆ԑ. Δ1 = ∆ԑ/2 = 10°/2 = 5° b) Correção no azimute de partida 70° - 5° = 65° N 65° E Perfuração –aula 4 2.5 – trajetória de poços Designer wells (3D) As trajetórias direcionais apresentam as seguintes características: •Seção vertical finalizada no KOP. •Seção de buildup com ou sem giro. •Seção tangente. •Seção de dropp off com ou sem giro •Seção tangente opcional. •Direções variáveis, por exemplo, há alteração na direção e conseqüente existência de giro. Perfuração – aula 4 2.5 – trajetória de poços Designer wells (3D) No cálculo da trajetória tridimensional, um ponto do poço é decomposto em 3 coordenadas. O projeto em 3D considera o giro da broca, o ângulo guia, os dados do projeto 2D referentes à projeção vertical e um método de cálculo da trajetória direcional. O método de acompanhamento da trajetória 3D ainda será visto. Perfuração – aula 5 Objetivo: capacitação no acompanhamento direcional 1 – Introdução; 1.1 – Equipamentos de registro Direcional; 1.2 – Equipamentos Magnéticos; 1.3 – Equipamento giroscópio; 1.4 – Sistema de navegação inercial; 1.5 – Equipamento de medição contínua a cabo; 1.6 – Equipamento de medição contínua sem cabo; 2 – Influencia do referencial norte na determinação da trajetória do poço; 2.1 – Definição de referencias norte; 2.2 – Correção da Direção azimutal. 3.0 – Freqüência dos registros direcionais Perfuração – aula 5 1 – Introdução A trajetória de um poço direcional envolve métodos relacionados ao traçado da trajetória esperada entre duas estações. As estações normalmente podem ser definidas a cada 27 metros, dependendo da precisão desejada, representando uma seção da coluna de DP. Nas estações é onde se obtém os dados de posição e dedireção do poço. Portanto, de estação em estação se controla a trajetória fazendo correções se necessário. Tradicionalmente a determinação da trajetória direcional é feita através dos seguintes métodos, que serão vistos na aula 8. •Tangente •Tangente balanceada •Angulo médio •Raio de curvatura •Raio mínimo de curvatura Perfuração – aula 5 1 – Introdução; As medições direcionais chamadas de “fotos” são obtidas em cada estação para que a trajetória do poço seja definida e localizada no espaço. Essas medições são fundamentais para: 1. Atingir objetivos geológicos previstos; 2. Evitar colisões de poços; 3. Identificar doglegs e o dogleg severity minimizando os ptos onde possa haver dificuldade de manobras posteriores à perfuração. 4. Poços em blowout sejam combatidos por poços de alívio que atinjam o alvo para o efetivo combate ao blowout. 5. Posicionamento correto de side tracks e de poços multilaterais. Perfuração – aula 5 1 – Introdução; Para controla e corrigir a trajetória usa-se instrumentos. Os principais fatores que influenciam na seleção do instrumento de registro direcional são: 1.Tamanho do objetivo (exigências de precisão); 2.Evitar colisões de poços (proximidade de poços); 3.Custo/sonda: sondas mais caras, opta-se p/instrumento c/MWD. 4.Máxima inclinação do poço (algumas ferramenta possuem limitação para descer em poços muito inclinados). 5.Tipo de instalação: template c/várias guias interferência inerente em instrumentos de controle da trajetória. 6.Poços abertos/revestidos: os trechos revestidos afetam os instrumentos magnéticos. 7.Temperatura: os instrumentos têm limitações quanto à temperatura. Perfuração - aula 5 1.1 – Equipamentos de registro Direcional; Os principais equipamentos de registro direcional são: a) Equipamento Magnético 1 Magnético de registro simples - mangenetic single short – MSS. 2 Magnético de registro mutishot - maguenetic multishot - MMS b) Equipamento Giroscópio 3 Giroscópio de registro simples - gyroscopic single shot –GSS. 4 Giroscópio de registro multishot - gyroscopic multishot – GMS c) Outros 5 Sistema de navegação inercial - inercial navigation system – INS 6 Medição contínua com cabo - steering tool. 7 Medição contínua sem cabo - MWD e GWD. Perfuração – aula 5 1.2 – Equipamentos Magnéticos; Os equipamentos magnéticos não podem ser usados em poços revestidos. Eles são alojados em comando não magnéticos de uma liga chamada de “monel”. 1.2.1 - Magnetic single shot É composto de bússola, inclinômetro e uma câmera fotográfica, dentro de um comando Monel. Registra a inclinação, a direção magnética e a orientação da tool face p/monitorar a orientação da coluna de perfuração. Perfuração – aula 5 1.2.2 - magnentic multishot É um instrumento que registra em filme fotográfico ou modulo de memória a inclinação, a direção magnética e a orientação da tool face. Usos para investigar todo poço depois da perfuração ou na orientação de testemunhos. Os registros são tomados geralmente depois que o BHA é retirado. Perfuração – aula 5 1.3 – Equipamento giroscópio Diferente dos magnéticos os giroscópios possuem a vantagem de não sofrer interferência magnética, podendo ser utilizado dentro de revestimento. 1.3.1 – Giroscópio de registro simples (GSS) Grava a direção, inclinação e posição da tool face de um poço em filme na forma de disco. O registro é feito por uma bússola giroscópica. Indicado para locais c/interferência magnética. Perfuração – aula 5 1.3.2 – Giroscópio de registro múltiplo (GMS) Pode ser feito através de cabo, parando a ferramenta na posição de interesse. Também a ferramenta pode ser descida por slickline dentro do revestimento ou lançada no poço através da coluna de perfuração e retirada numa manobra. O GMS a cabo é eficiente até a inclinação de 20°. São de duas categorias: (a) Giroscópios livres. (b) Giroscópios de taxa de mudança. Perfuração – aula 5 1.3.2 – Giroscópio de registro múltiplo (GMS) Os giroscópios livres precisam ser referenciados a uma direção na superfície da plataforma acarretando erro de leitura, além de sofrer um desvio na descida no poço. Os giroscópios com taxa de mudança tem alto grau de precisão, pois buscam continuamente o referencial norte verdadeiro, com isso não sofrem desvios. Perfuração – aula 5 1.4 – Sistema de navegação inercial. Faz parte da família de ferramentas que determinam a posição e a velocidade de um corpo em movimento tridimensional. O INS é capaz de achar o norte magnético pela rotação da terra. A ferramenta é descida no poço com o giroscópio. Por exemplo: um míssil as oscilações devido às irregu- laridades do terreno, complicam o cálculo do alvo. Isto é simplificado ao trabalhar em uma plataforma estabilizada. Esse sistema utiliza-se de giroscópios, acelerômetros, plat. de inércia e computador para medir acelerações espaciais e determinar a posição em relação ao ponto de partida em latitude e longitude. Perfuração – aula 5 1.5 – Equipamento de medição contínua (steering tool). É composto por um sensor magnético de direção e um sensor gravitacional de inclinação, que transmitem os dados para a superfície através de cabo elétrico. Utilizando motor de fundo transmite a cada instante a posição do poço. Não pode ser usado na perfuração rotativa. Um computador na superfície faz os cálculos direcionais. Perfuração – aula 5 1.6 – Equipamento de medição contínua s/cabo Measurment While Drilling - MWD. O MWD transmite os dados por pulsos de pressão na lama que são captados na superfície. O MWD pode ser usado na perfuração rotativa, c/motor de fundo e registros contínuos. Vantagens do MWD: (a) Redução do tempo de sonda. (b) Sistema de operação mais acurado com motor de fundo. (C) Registro direcional contínuo do poço. Perfuração – aula 5 1.6 – Equipamento de medição contínua sem cabo (GWD) Como o MWD sofre interferência magnética do BHA, isso requer um espaçamento mínimo de monéis. Para poços de alta inclinação é comum o uso de giroscópio a cabo para confirmar os resultados do MWD. Para resolver esse problema usa-se o esquema GWD que apresenta menor incerteza de medição. O GWD é descido junto com o MWD. Perfuração - aula 5 1.6 – Equipamento de medição contínua sem cabo (Measurment While Drilling e Gyro While Drilling). Trata-se de sistema telemétrico de envio de pulso para a superfície. O sistema MWD pode utilizar uma dentre 3 maneiras para transmitir o pulso, o pulso positivo, o negativo e o contínuo, dentre o de maior taxa de transmissão é o contínuo. Perfuração - aula 5 Índice 1 – Introdução; 1.1 – Equipamentos de registro Direcional; 1.2 – Equipamentos Magnéticos; 1.3 – Equipamento giroscópio; 1.4 – Sistema de navegação inercial; 1.5 – Equipamento de medição contínua a cabo; 1.6 – Equipamento de medição contínua sem cabo; 2 – Influencia do referencial norte na determinação da trajetória do poço; 2.1 – Definição de referencias norte; 2.2 – Correção da Direção azimutal. 3.0 – Freqüência dos registros direcionais 2 – Influencia do referencial norte na determinação da trajetória do poço; 2.1 – Definição de referencias norte; 2.2 – Correção da Direção azimutal. Perfuração – aula 5 2 – Influencia do referencial norte na determinação da trajetória do poço Como os sensores direcionais medem a direção com base no norte magnético e mesmo com a correção do norte magnético para o norte verdadeiro, ainda alguns relatórios de perfuração são referenciados ao norte grid, sendo necessário conhecer essas definições, além do norte magnético variar com o passar do tempo. Perfuração – aula 5 2.1–Definição de referências norte Norte verdadeiro (TN): são linhas em direção ao pólo norte geográfico, paralelas às longitudinaise imutáveis. Norte Grid (GN): são linhas paralelas entre si perpendiculares ao equador. Norte Magnético (MN): são linhas em direção ao pólo magnético que mudam com o passar do tempo. Perfuração – aula 5 2.2 – Correção da Direção azimutal. Para haver uma padronização de informações num banco de dados é necessário corrigir o azimute. a) Declinação: já que o norte magnético varia com o tempo, existem softwares para o calculo da declinação ou gráficos fornecidos pelo Observatório Nacional. Perfuração – aula 5 2.2 – Correção da Direção azimutal. De posse do valor da declinação (D) corrige-se o azimute magnético (AMN) para o azimute verdadeiro (ATN). Exemplos: Perfuração – aula 5 2.2 – Correção da Direção azimutal. b) Convergência : Os azimutes referenciados ao norte verdadeiro ainda podem ser transformados para o referencial do Norte grid. Essa correção é feita através do valor da convergência, definida como o ângulo formado no sentido do norte grid (GN) para o norte verdadeiro (TN). Perfuração – aula 5 Índice 1 – Introdução; 1.1 – Equipamentos de registro Direcional; 1.2 – Equipamentos Magnéticos; 1.3 – Equipamento giroscópio; 1.4 – Sistema de navegação inercial; 1.5 – Equipamento de medição contínua a cabo; 1.6 – Equipamento de medição contínua sem cabo; 2 – Influencia do referencial norte na determinação da trajetória do poço; 2.1 – Definição de referencias norte; 2.2 – Correção da Direção azimutal. 3.0 – Frequência dos registros direcionais Perfuração – aula 5 3.0 – Freqüência e Qualidade dos Registros. Os parâmetros de registro direcional (inclinação e azimute) irão localizar o poço no espaço. Espera-se que quanto maior o número de fotos mais realista seja a trajetória. Mas isso vai depender do grau de confiabilidade do instrumento de registro. Em cada estação uma foto Escala de precisão dos instrumentos Perfuração – aula 5 3.0 – Freqüência e Qualidade dos Registros. Freqüência de registros: a) Mangetic single shot (MSS) adota-se o espaçamento máx. de 50 metros entre fotos, diminuindo-se para 10 a 20 metros no buidup, e com maior espaçamento dentro do reservatório; b) O MWD, adota-se o registro a cada conexão, ou seja, a cada 28 m por seção ou a cada 9 m sendo p/tubo. Nos casos de altos DLS, risco de colisão e alvos reduzidos pode-se registrar entre 15m e 15 m, ou 10m em 10m e até 5 em 5 metros. c) Com o GMS faz-se o registro a cada 30 m ou 50 m. O GMS contínuo pode obter fotos de 1m ou 10 m. Perfuração – aula 6 Coluna de perfuração direcional Objetivo: como compor uma coluna de perfuração com estabilizadores para ganho ou a perda de ângulo. Uma coluna de perfuração é composta de: a) Drill Pipes. b) E mais um conjunto de ferramentas chamado de BHA (bottom hole assembly). O BHA em poço direcional leva em consideração: tendência de ganho ou perda de inclinação, linha neutra, tipo de formação, tipo de broca, parâmetros de perfuração (peso sobre a broca, vazão e rotação). Fonte Perfuração – aula 6 Índice Componentes básicos da coluna de perfuração 1 – Drill Collars; 2 - Hevyweight drillpipes; 3 – Estabilizadores; 4 - Percussor (drilling jar); 5 – Sub com válvulas flutuantes; 6 – Brocas; 6.1 – Exercícios sobre brocas; 7 - Composição de colunas dir. utilizando componentes básicos; 7.1 – Composição para ganhar ângulo; 7.2 – Composição para manter o ângulo; 7.3 – Composição para perder ângulo; Perfuração – aula 6 1 - Drill Collars (comandos) Eles têm as seguintes características: a) Os DC colocam peso sobre a broca. b) Paredes são lisas ou espiraladas. As espiraladas diminuem o risco de prisão da coluna por pressão diferencial; c) O DC não magnético aloja os equipamentos de leitura magnética para medições direcionais. São os non magnetic drill collar – NMDC (MONEL). d) O DC curto (short drill collar), visa permitir menor espaçamento entre os estabilizadores. Perfuração – aula 6 1 – Drill collar Comandos Espiralados Comandos lisos Perfuração – aula 6 2 – Hevyweight Drill pipes (HWDP) Suas principais características são: a) Os HWDP podem ter o mesmo OD dos Drill Pipes, porém espessura menor de parede. b) Utilizados entre os DC e DP para evitar concentração de tensão na passagem de DC para DP, que pode levar o primeiro DP à quebra. c) Os HWDP p/colocar peso sobre a broca seguem regras específicas se o poço for vertical ou de baixa inclinação p/evitar a flambagem da coluna. d) Os esforços cíclicos (tração x compressão) causam quebras por fadiga, uma vez que os HWDP ficam colidindo com a parede do poço. Perfuração – aula 6 2 – Hevyweight Drill pipes (HWDP) Perfuração – aula 6 3 - Estabilizadores São equipamentos com formato específico, desenvolvidos para as seguintes funções: a) Estabilizar a composição de fundo (BHA); b) Controlar o desvio do poço; c) Manter os comandos no centro do poço e evitar e reduzir a vibração lateral; d) Prevenir prisão por diferencial de pressão e o desgaste dos comandos. Perfuração – aula 6 3 – Estabilizadores Perfuração – aula 6 4 – Percussor de perfuração (drilling jar) É um equipamento utilizado para facilitar a retirada da coluna em caso de prisão reduzindo risco de pescaria. Possui dois sentidos de atuação, para cima e para baixo. O jar funciona pela liberação instantânea de uma carga de impacto, O jar pode ser mecânico ou hidráulico. Quando bate para baixo o efeito é parecido com bate estacas. Para cima é como um saca pistão. Para acionar o jar para cima, traciona-se a coluna presa, até o martelo se deslocar e bater contra a extremidade. Coloca-se peso para bater para baixo. Para a atuação do jar é necessário conhecer o peso da coluna abaixo e acima dele. A posição do jar deve seguir orientação do fabricante. Perfuração – aula 6 Perfuração – aula 6 5 – Sub de broca com válvula flutuante (float sub) O Sub de broca que possui uma válvula que permite somente o fluxo do fluido de perfuração no sentido de dentro da coluna para o anular e evita o fluxo reverso, que pode prejudicar os equipamentos de controle direcional e evita também o entupimento dos orifícios da broca. Assim, não permite que fluidos do poço entrem para dentro da coluna através dos orifícios dos jatos da broca. Perfuração – aula 6 6 – Brocas Classificação Sua seleção é função de vários fatores que incluem os tipos de formação a serem atravessadas e a qualidade de limpeza do poço. As brocas são classificadas com partes móveis (roller cone bit) ou não moveis (drag bit). As drag bit são agrupadas em: (a) integral c/ lâminas de ação. (b) diamantes naturais. (c) diamantes artificiais (PDC – polycrystalline diamond compact). (d) TSP – thermally stable polycrystalline). Perfuração – aula 6 6 – Brocas Escolha das brocas As drag tem como princípio de corte o arraste. As de diamantes naturais e artificiais o princípio de corte é o esmerilhamento. As brocas roller com princípio de corte por esmagamento podem cortar uma maior gama de formações se comparadas com a PDC. As brocas PDC (diamantes artificiais) são para sondas de custo diário da perfuração elevado. Possibilitam melhor desempenho em formações uniformes, sejam macias, firmes ou muito duras, não muito abrasivas e não pegajosas, p/evitar o enceramento da broca. As TSP para formações mais duras que geram calor durante o corte. O calor destrói a ligação dos diamantes c/a liga de cobalto das brocas PDC. Perfuração – aula 6 6 – Brocas A tabela no slide seguinte apresenta as condições operacionais que limitam a utilização de brocas tipo roller cone. O código IADC 515 a 517 é recomendado para formações macias, p/ limites máximos e mínimos de peso na broca de 2.000 lb até 6.000 lb por pol de diâmetro da broca, p/rotações entre
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