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República de Angola Ministério da Educação Ministério dos Recursos Minerais e Petróleos Governo da Província do Cuanza Sul Instituto Nacional de Petróleos Controle do Poço Utilizando Método Sondador Para a Remoção do Kick Grupo Nº: 03 Classe: 13ª Curso: Perfuração e Produção Turma: Única Orientador ___________________ Instituto Nacional de Petróleos Controle do Poço Utilizando Método Sondador Para a Remoção do Kick INTERGRANTES DO GRUPO 1. Alexandre Aurélio de Oliveira Gomes Nº: 04 2. Danyel Hélder César Mendes Nº: 12 3. Hélder Anderson Candeias Carlos Nº: 19 4. Leocátia Denise da Cunha Matias Nº: 23 5. Rosário da Graça Nekubo Nº: 30 6. Stefânio Paulo Matoso Nº: 31 ÍNDICE Conteúdo INTERGRANTES DO GRUPO 2 II. LISTAS DE TABELAS/GRÁFICOS 5 III. AGRADECIMENTOS 6 1. Introdução 7 1.1 História do Petróleo 8 1.2 Objectivo 9 1.3 Organização Do Trabalho 10 2. Fundamentos Preliminares 11 2.1 Sistema De Circulação De Lama 11 2.2 Fluidos de Perfuração 11 2.3 Pressão De Poros 12 2.4 Pressão No Fundo Do Poço 12 2.5 BOP 12 3. Controle Primário 13 3.1 KICK 13 3.1.1 Durante A Perfuração 13 3.1.2 Durante A Manobra 15 3.1.3 Durante Uma Perda De Circulação 15 4. Controle Secundário De Poço 16 5. Comportamento Do Fluido Invasor 17 5.1 Poço Aberto 17 5.2 Poço Fechado 18 6. SIDPP E SICP 19 7. Driller´s Method 20 8. Caso De Estudo 24 9. Conclusão/Recomendações 38 10. Referencia Bibliográfica 39 PIC: Pressão inicial de circulação PRC: Pressão reduzida de circulação PFC: Pressão final de circulação SICP: Shut in casing pressure SIDPP: Shut in drill pipe pressure HC: Hidrocarboneto PSI: pound square inches Lb: libras BOP: blowout preventure Bpd: Barris de óleo por dia BOP: Blowout Preventure ROP: Rate of Penetration RPM: Rotações por minuto WOB: Weith on Bit FP: Friction Pressure Pdp: Pressão no drill pipe CP: Casing pressure ICP: Pressão inicial de circulação Pf: Pressão de fratura HT: Higth temperature HP: Higth Pressure FCP: Pressão final de circulação Pp: Pressão de Poros OD: Diâmetro externo ID: Diâmetro interno h/TVD: Altura BHA: Botton hole assembely VDP: Volume do Drill pipe VHWDP: Volume do Heavy weithg drill pipe VDC: Volume do drill colar : Volume do drill string VCS: Volume dos Casing VoH: Volume do open hole Vt: Volume Total I. LISTAS DE FIGURAS II. LISTAS DE TABELAS/GRÁFICOS III. AGRADECIMENTOS Primeiramente agradecemos à Deus, por ter-nos proporcionado o dom da vida e ter permitido que caminhássemos até aqui. Aos nossos pais, ao Instituto Nacional de Petróleos, a todos os professores que acompanharam e influenciaram fortemente a nossa jornada académica até a este ponto, à Sonangol por nos ter dado a oportunidade do estágio curricular sob sua supervisão, aos engenheiros que nos acompanharam durante o processo do estágio curricular, principalmente ao Engenheiro José Rodrigues que foi o nosso mentor dentro da empresa, e a todos os outros que nos ajudaram e contribuíram para que chegássemos até aqui. 1. Introdução Todo trabalho oferece riscos, e por menor que seja, tem que ser tratado como assunto prioritário, pois qualquer acidente pode repercutir e torna-se um grande problema para a empresa e seus funcionários. O Well Control representa o conjunto de procedimentos que se deve ter em conta face as pressões das formações atravessadas de modo impedir que um kick ocorra e nos piores dos casos um Blowout no decorrer das operações perfuração, e representa também os métodos empregues para combater esse influxo caso o mesmo ocorra. História do Petróleo O primeiro poço da história do petróleo foi perfurado por “Coronel Edwin Drake” no ano de 1859. O petróleo era então utilizado como combustível para as lamparinas a óleo, mas pouco depois passou a ser destilado para produzir carburantes como o querosene. A actividade de prospecção e pesquisa de Hidrocarbonetos iniciou-se em Angola em 1910, sendo o primeiro poço perfurado em 1915, mas só em 1955 ocorreu a primeira descoberta comercial de petróleo, feito da Petrofina no vale do Kwanza. Em parceria com o governo colonial a Petrofina criou a Fina Petróleos de Angola (Petrangol) e construiu a refinaria de Luanda para processamento do crude. Em 1973 o petróleo tornou-se a principal matéria de exportação em Angola. Em 1974 a produção chegou aos 172.000 bpd, o máximo do período colonial. A exploração em águas profundas começou em 1991 com a adjudicação do Bloco 16, a que seguiram os Blocos 14, 15, 17, 18 e 20. Objectivo Objetivo Geral Aplicar os conhecimentos adquiridos durante o curso médio técnico de Perfuração e Produção Petrolíferas, para apresentar elementos determinantes no controlo de poços nas atividades de perfuração e métodos para erradicar a entrada de fluidos indesejados no poço. Objetivo Especifico Os métodos de controlo de kick têm como objectivo circular o fluido invasor para fora do poço e restabelecer o controlo primário de poço (lama) substituindo o fluido de perfuração existente no poço por lama de características adequada para conter a pressão das formações atravessadas. Para o presente trabalho tem como objectivo especifico a descrição do método do sondador (Driller´s Method). Organização Do Trabalho O este documento repartido está em dez capítulos, sendo o primeiro dedicado ao histórico do petróleo, objetivos e o nono, às referências bibliográficas. O próximo capítulo apresenta os fundamentos preliminares do controle de poço. Partindo dos conceitos de pressão, passando pelas causas e indícios de kick e pelo BOP, esse capítulo se destina a revisar todos os aspetos tradicionais acerca do controle de poços. O capítulo três trata dos procedimentos a ter em conta durante o controle primário dos poços de modo a evitar a ocorrência de um kick. O capítulo quatro trata de todos os procedimentos usados quando perdemos as barreiras do controle primeiros e temos um kick, e são definidos os métodos para recuperação do poço a fim de escolher os mais adequados. O capítulo cinco trata do comportamento dos fluidos invasores no poço em diferentes estágios. O capito seis ilustra os fundamentos das pressões de fechamento do drill pipe e do casing. O capítulo sete trata do método escolhido para a remoção do kick, no caso método sondador. O capítulo oito trata de um caso de estudo cujas informações foram obtidas durante um estágio curricular na companhia Sonangol P&P, e com esses dados foi gerado um poço, onde esse capito ilustra os critérios para o dimensionamento dos casings e BOP. Finalmente o capítulo nono e décimo faz as considerações finais acerca dos assuntos anteriormente. 2. Fundamentos Preliminares 2.1 Sistema De Circulação De Lama A principal função do sistema de circulação de fluidos é remover do poço os detritos de rocha formados durante a perfuração. Este sistema, para além de garantir a circulação dos fluidos, é responsável pelo seu tratamento e manutenção. É constituído principalmente pelos seguintes equipamentos: bombas e tanques de lama, stand pipe, swivel e um subsistema de tratamento do fluido (Bourgoyne Jr., Millheim, Chenevert, & Young Jr., 1986). Figura -1 Sistema de circulação da lama 2.2 Fluidos de Perfuração Os fluidos de perfuração são misturas complexas de sólidos, líquidos, produtos químicos e, por vezes até gases. Do ponto de vista químico, eles podem assumir aspectos de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão, dependendo do estado físico dos componentes. Uma das mais importantes funções do fluido de perfuração é exercer uma pressão no poço superior a pressão dos fluidos contidos nos poros das formações. 2.3 Pressão De Poros Comment by Utilizador do Windows: Como os estratos sedimentares são depositados horizontalmente as camados da base sofrem o maior efeito da pressão geostática, que por ser elevada comprime os poros e os nele contidos e a pressão é transmitida ao fluido por não poder mais ser comprimido. Normalmente esse fluido é água, óleo ou gás ou ainda os três juntos de forma imiscível e a percentagem de cada fluido é conhecidacomo saturação, a pressão de poros, também conhecida como pressão da formação, é a pressão exercida pelos fluidos que saturam os espaços porosos da rocha. 2.4 Pressão No Fundo Do Poço Normalmente esse fluido é água, óleo ou gás ou ainda os três juntos de forma imiscível e a percentagem de cada fluido é conhecida como saturação, a pressão de poros, também conhecida como pressão da formação, é a pressão exercida pelos fluidos que saturam os espaços porosos da rocha. 2.5 BOP BOP ( Blowout Preventer) é um conjunto de válvulas, colocado acima da cabeça do poço, utilizado principalmente para selar, controlar e monitorar poços de gás e petróleo. Essas válvulas foram desenvolvidas para lidar com pressões extremamente grandes e com escoamentos descontrolados de fluidos provenientes do reservatório para o poço. Figura-2 Blowout preveture 3. Controle Primário 3.1 KICK Ao influxo de fluidos pressurizados da formação para o poço dá-se o nome de kick Causando estes diversos problemas ao poço, onde quando o mesmo ocorre é estabelecido o método com qual esse influxo será removido do poço. O mais perigoso, no entanto, é o gás: leve, ele pode subir e alcançar o contato com a superfície mais facilmente. Quando o gás chega à superfície você tem o 'blow out', que é a pior situação possível para um poço de petróleo, temos vazamentos de fluidos para o meio ambiente que podem provocar explosões, incêndios, e explosões. Para as operações de perfuração de poços de petróleo são determinados três condições de, relacionadas as pressões trabalho: 1. Over-balance pressure 2. Under balance pressure 3. Balance Durante a perfuração a condição normalmente empregue é a Over balance pressure a mesma nos fornece segurança nas operações Pp>Pf , Já a Under balance pressure nos leva eventualmente a um possível kick, mas paraO sua confirmação são verificados alguns indícios: 3.1.1 Durante A Perfuração 3.3.2 Aumento do volume de lama nos tanques Comment by Utilizador do Windows: Como o sistema da lama é fechado, qualquer acréscimo de volume que tiver. Origina o displacement da lama no poço. Que quebra o princípio de nível constante no poço. Qualquer invasão de fluido da formação resulta em um aumento no nível de lama nos tanques, que normalmente é um sistema fechado de circulação. Quando o aumento é muito rápido esse indício fica fácil de ser detetado, esse é um indicador primário e pode ser observado quando a vazão de retorno é maior que a vazão de injeção. 3.1.1.1 Aumento da taxa de penetração Um aumento brusco na taxa de penetração é geralmente causado por uma mudança no tipo de formação. Se uma litologia de maior profundidade for alcançada, pode haver perda do equilíbrio de pressão, fazendo com que a pressão de poros fique maior do que a pressão no fundo do poço. É considerado um indicador secundário de influxo, pois alterações na taxa de penetração podem ser obtidas por variações do peso sobre a broca, da rotação e da vazão. Comment by Utilizador do Windows: As formações porosas e permeáveis normalmente possuem fluidos e são pouco duras o que gera um maior R.O.P 3.1.1.2 Corte da lama por água É possível verificar na superfície um corte do fluido de perfuração quer seja por gás, óleo ou água. Como já foi dito, o corte de gás é causado pelo gás contido nos cascalhos gerados, havendo expansão dele na superfície. Já o corte de água é verificado pela alteração na salinidade da lama e aumento do teor de cloretos. Comment by Utilizador do Windows: Na unidade de mud lloger, temos o cromatógrafo equipamento que deteta percentagem de gás na lama. Comment by Utilizador do Windows: Pois o reservatórios possuem água com elevada salinidade que quando misturada com a lama está é contaminada pelos cloretos. 3.1.1.3 Fluxo com as bombas desligadas Comment by Utilizador do Windows: Pode ser confundido por uma pressão induzida Desligando-se as bombas, a pressão no fundo do poço decresce num valor correspondente às perdas de carga do anular. Isso facilita a entrada de fluidos da formação para o poço. Esse deslocamento de fluidos através da lama de perfuração será percebido e o contínuo deslocamento da lama pelo fluido da formação se refletirá no tanque. Flow check De acordo com Grace17 e Fernández18 flow check é o período em que se para operações de perfuração, manobra e circulação para conferir se o poço está estático. Normalmente, esse tempo é suficiente para definir se existe algum risco ao controle do poço. O período necessário para essa avaliação costuma ser de 15 a 30 minutos, dependendo das condições que o poço se encontra, para tal feitos os seguintes procedimentos: · Espaçar a coluna de perfuração para fora do poço · Manter o monitoramento constante do nível de lama no tanque de manobr 3.1.2 Durante A Manobra 3.1.2.1 Poço aceitando menos lama que o volume de aço retirado Na retirada da coluna o poço deve aceitar o volume de lama correspondente ao de aço retirado. Deve haver um controle rigoroso dessa operação na superfície, o que é feito através de um tanque de manobra e preenchimento de planilhas. Caso o poço aceite menos lama, pode ser um sinal de que há fluido da formação invadindo o poço. 3.1.2.2 O poço devolvendo mais lama que o volume de aço descido Pode acontecer que o kick seja apenas ser notado durante a descida da coluna de perfuração ao fundo do poço. Quando a coluna é descida no poço, o fluido de perfuração flui em virtude do deslocamento da lama pela tubulação. Caso esteja ocorrendo um kick, o poço fluir continuamente e não só no momento da descida da seção. 3.1.3 Durante Uma Perda De Circulação A recuperação do nível de lama no poço após sua queda pode ser um indício de kick. Por ter entrado um fluido mais leve no poço, a pressão hidrostática atuante sobre a formação pode não ser mais suficiente para que esta continue a absorver fluido. Neste caso, os fluidos invadem o poço e o nível é recuperado. Evidência a importância da detecção rápida de um kick, pois o pico de pressão gerada e o tempo gasto para controlar o poço dependerão diretamente do volume do influxo. Tabela-3 Equipamentos de Perfuração e seus Parâmertros 4. Controle Secundário De Poço Ao dizer-se que o controlo primário falhou, significa que a pressão da lama no fundo do poço não foi suficiente para impedir a entrada de fluidos provenientes da formação, e como resultado o poço começará a fluir por influência do fluido da formação. Este processo é interrompido pelo uso de um “Blow Out Preventer” para prevenir uma possível fuga para a superfície. Uma vez reconhecida a falha do controlo primário do poço, um rápido fecho do poço é a chave para a efetividade do controlo secundário, porque influxo da formação é minimizado e um blowout é evitado. A primeira consideração no Controlo Secundário do Poço é de minimizar o influxo a partir de um fecho rápido das gavetas do BOP quando um indicador positivo de kick é encontrado. 5. Comportamento Do Fluido Invasor Shallow gas Shallow Gas De acordo com Schlumberger45 é chamado Shallow Gas qualquer acúmulo de gás próximo à superfície. Esse tipo de concentração de gás normalmente ocorre em formações sedimentares areníticas, com alta porosidade e permeabilidade, que podem facilmente ser sobre pressurizadas em relação ao gradiente de pressões da formação. Por isso deve- se ter muito cuidado ao perfurar esse tipo de rocha, já que é quase impossível uma detecção precoce do influxo de gás, pois como ocorre muito próximo à superfície o gás atinge rapidamente a cabeça do poço. É imprescindível que se adotem prevenções nos projetos de perfuração onde um risco de Shallow Gas deva ser antecipado e, sempre quando possível, a perfuração em locais perigosos como estes devem ser evitadas. O influxo da formação para o poço pode ser de água, óleo ou gás. Apesar de perigosos para o controle do poço, kicks de água e óleo são mais fáceis de controlar. De acordo com Belém49, quando o kick é de gás o controle do poço é mais complexo e perigoso, devidoas suas propriedades expansivas e à diferença entre sua massa específica e a do fluido de perfuração. Assim, é fundamental conhecer e analisar o comportamento dos fluidos nas diferentes condições de operação, a saber, com poço aberto e poço fechado. 5.1 Poço Aberto Quando ocorre um kick e o poço é mantido aberto, esse influxo é circulado juntamente ao fluido de perfuração. Isso pode tornar o controlo do poço insustentável, pois à medida que o gás sobe, este se expande devido a diminuição da pressão que atua sobre o mesmo. A expansão do gás faz com que a lama tenha sua densidade reduzida, gerando consequentemente uma redução da pressão hidrostática que a coluna de fluido de perfuração exerce sobre a formação. Esse fenómeno deve ser cuidadosamente estudado, pois normalmente facilita a ocorrência de um novo kick 5.2 Poço Fechado Quando se fecha o poço após a identificação de um kick, não há a ocorrência do fenómeno citado anteriormente. No entanto, como também abordado por Belém51, verifica-se que devido à grande diferença de massa específica do gás e lama perfuração há migração do gás pelo efeito de segregação gravitacional. Como o poço está fechado, não há alivio da pressão e consequente não ocorre a expansão do gás, ou seja, ele sobe com a mesma pressão que entrou no poço, a pressão de poro da formação.Com isso, ele transmite essa pressão para as formações enquanto migra para a superfície, podendo causar assim um aumento da pressão em todos os pontos do Poço e consequentemente uma fratura na formação. Logo, segundo Costa et al.52 o ideal para se controlar o kick, sem causar danos à formação, é não permitir que o poço fique completamente aberto e nem indefinidamente fechado. Deve-se controlar a sua abertura/fechamento pelo choke, permitindo o controlo da expansão do gás até que ele atinja a superfície. A correta execução dos procedimentos, que serão posteriormente abordados, auxiliarão a retomada do controle do poço antes que ocorra um blowout ou até mesmo a fratura da formação, durante a subida do gás até à superfície. 6. SIDPP E SICP A pressão da tubulação de perfuração fechada (SIDPP) é a pressão lida da superfície no interior da coluna de perfuração quando ocorre um influxo e o poço é fechado. Enquanto a pressão do casing fechado SICP é a pressão lida em superfície no espaço anular. Existe uma suposição no cálculo do controle do poço, inicialmente quando o poço está sob controlo (sem kick), a pressão hidrostática no tubo de perfuração (Pdp) é igual à pressão hidrostática no espaço anular (Pannulus) devido ao efeito do tubo em U. Quando o fluido de formação flui para dentro do poço ele desloca a lama de perfuração mais pesada para fora do poço, resultando a que a pressão no espaço anular diminuirá até que o poço seja fechado, enquanto a pressão hidrostática no da coluna de perfuração (Pdp) permanece inalterada. Então agora: Pdp> Pannulus Uma vez que o poço esteja fechado, a pressão de superfície de fechamento SI tanto para o tubo de perfuração quanto para o casing) aumenta e se torna estável após algum tempo. Nesse momento, o fluxo de tempo no poço para a pressão do furo inferior é igual à pressão de formação. Pressão de formação (FP) = Pdp + SIDPP = Pannulus + SICP 7. Driller´s Method O método sondador é geralmente utilizado quando material e tanques para o preparo da lama mais pesada não estão disponíveis. É normalmente chamado de método das duas circulações. A primeira circulação é utilizada para a expulsão do fluido invasor utilizando-se a lama original que originou o kick. A segunda circulação tem como objectivo de substituição da lama original pela nova cujo peso específico é suficiente para contrabalançar as pressões no fundo do poço. As técnicas e conceitos usados no método sondador são importantes para o sucesso nas operações de controlo do poço. O poço é fechado após ser detetado o influxo; a. São registradas as pressões estabilizadas SIDPP e SICP; b. O kick é circulado para fora do poço; c. Após o término da primeira circulação o poço é novamente fechado e preparado o fluido pesado; d. O fluído pesado é injetado no poço substituindo o fluído original. Descrição do método Durante a primeira circulação, o poço encontra-se fechado e há um equilíbrio da pressão no fundo do poço relativamente à pressão dos fluidos da formação, mas nestas condições estaremos diante a duas condições operacionais: 1. Heterogeneidade de fluidos no espaço anular (Kick+ lama inicial); 2. E um fluido homogéneo no interior do drill string. Figura-3 Arranjo de fluidos no poço Durante a circulação o objectivo principal é manter a pressão no fundo do poço BHP constante de modo a impedir ganhos adicionais dos fluidos da formação ao poço ou seja um novo kick. Para tal desde o momento que as bombas são ligadas e é dado o início da circulação, o valor da pressão no revestimento CP tem que ser mantido constante, usando o peso da lama existente até que o influxo seja circulado para fora do poço. No decorrer das operações os operadores devem estar suficientemente atentos de maneiras a monitorar os valores das pressões no anular de modo que a pressão na sapata não exceda pois representa a região mais frágil do poço. O procedimento para expulsão do fluido invasor, após estabilização das no stand pipe e no revestimento de ser efetuado através dos seguintes passo: 1. Abrir o choque hidráulico e ligar a bomba de lama; 2. Manter a pressão no revestimento (SICP) constante para controle de superfície; 3. Manter PIC constante e circular o volume correspondente ao do espaço anular até que todo fluido invasor seja expulso. Observar durante toda a operação a pressão máxima no revestimento. Para não fraturar a sapata, essa pressão deverá ser controlada até o fluido invasor a ultrapasse, uma vez que a partir daí a pressão na mesma permanece constante, e então estará limitada pela pressão de trabalho do equipamento BOP ou a resistência a pressão interna do revestimento; 4. Ao término da expulsão do invasor, parar a bomba e fechar o choque hidráulico ajustável. Nessa situação devemos ter leituras de pressões de SICP igual a SIDPP REGISTRADO na fase de estabilização das pressões. -Durante a 2ª circulação. A kill mud é bombeada para a broca enquanto se acompanha o gráfico da drill pipe pressure. -Quando a kill mud entra no anular, FCP é mantida constante até a kill mud chegar á superfície. Injeção de Lama nova 1. Iniciar a injeção da lama nova abrindo o choque hidráulico ajustável. Manter a pressão no revestimento (SICP) constante para controle de superfície. 2. Bombear um volume igual ao do interior da coluna mantendo a SIDPP no revestimento e observar a queda da pressão no drill pipe do valor correspondente a PIC para o valor correspondente a pressão final de circulação (PFC). 3. Manter PFC constante até a lama nova chegar a superfície. 4. Parar a bomba e verificar se há fluxo pela linha de estrangulamento. Se não houver o poço estará controlado. Expulsão do fluido invasor O procedimento para expulsão do fluido invasor, após estabilização das no stand pipe e no revestimento de ser efetuado através dos seguintes passo: 5. Abrir o choque hidráulico e ligar a bomba de lama; 6. Manter a pressão no revestimento (SICP) constante para controle de superfície; 7. No controle submarino o valor de SICP de ser igual a SICP na Kill line menos o valor da perda de carga da choque line até que a bomba seja ajustada para a vazão em que foi registrada a PRC; 8. Manter PIC contante e circular o volume correspondente ao do espaço anular até que todo fluido invasor seja expulso. Observar durante toda a operação a pressão máxima no revestimento. Para não fraturar a sapata, essa pressão deverá ser controlada até o fluido invasor a ultrapasse, uma vez que a partir daí a pressão na mesma permanece constante, e então estará limitada pela pressão de trabalho do equipamento BOP ou a resistência a pressão interna do revestimento; 9. Ao término da expulsão do invasor, parar a bomba e fechar o choque hidráulicoajustável. Nessa situação devemos ter leituras de pressões de SICP igual a SIDPP REGISTRADO na fase de estabilização das pressões. 8. Caso De Estudo Na indústria de petróleos, o planeamento e prevenção de influxos já é feito como uma questão de rotina, pois nenhum operador ou empresa prestadora de serviços, tem dentro de seu portfólio o intuito de ter sobre hipóteses a possibilidade de um “blowout”. No entanto, à medida que a indústria continua perfurando poços de alta pressão e alta temperatura (HTHP) mais difíceis, a probabilidade de problemas como estes ocorrerem aumentam a cada dia que passa. Desenho do Casing O nível de atenção dado aos poços, no que diz respeito ao controle de poços pode muitas vezes fazer uma diferença drástica no tratamento bem-sucedido dos problemas de controle. Há várias etapas que podem ser tomadas para atenuar os efeitos de eventos de controle de poço nesses tipos de poços, assim uma reflexão mais abrangente de desenho dos revestimentos tem de ser feita com relação ao melhor lugar para sentar as requeridos revestimentos, seu grau e peso para melhor satisfazer os requisitos e condições necessárias. Cada uma das seções escolhidas, teve em consideração as pressões internas e externas que cada uma será exposta, no que culminou na escolha de seu grau e peso. Os factores utilizados durante a selecção das secções foram os abaixo mencionados: Burst: Quando pressão existente no interior do Casing (Pi) é maior que a pressão externa (Pe), ( Pi > Pe ). Representa pressão interna a que o casing será exposto, sendo a carga máxima a quando o revestimento estiver na profundidade desejada. Colapso: é o inverso do Burst. Nele teremos a pressão externa (Pe) maior que a pressão interna (Pi) do Revestimento ( Pe > Pi ). Pressão externa a que o revestimento será exposto, sendo a carga máxima a quando do revestimento na profundidade desejada. Normalmente assume-se revestimento vazio como carga máxima. Axial: falamos de axial, quando estivermos a puxar ou a descer o nosso Casing e termos tensão ou compressão. Fórmulas Utilizadas Princípio de Archimedes – “Boyancy” Boyancy = 1-(Mw / (65.5)) Factor de Segurança – Burst SF= (Burst do casing) / (Burst calculado) Factor de Segurança – Collapse SF= (Collapse do casing) / (Collapse calculado Factor de Segurança – Axial SF= (Axial do casing) / (Axial calculado) Volumes/Capacidade V= Volume Externo = (OD)2 .h Volume do String =++ Volume Casing = Volume do Open hole = Volume Anular = (OD2- ID2).h Volume do Total Vt= VDST+ (Vcsg +VoH) - Vext Critério de Seleção do BHA O desenho da coluna de BHA exige uma execução rigorosa tanto quanto os outros elementos que serão descidos no poço, pois esta não servirá apenas para dar comprimento e aplicar peso sobre a broca, mas também, servirá de principal linha de entrada do fluído de perfuração no poço. Para a escolha e dimensionamento do BHA, é preciso ter conhecimento das pressões a que este será submetido e dos volumes necessários para exercer as pressões desejadas no poço. O diâmetro externo e o volume interno do BHA serão determinantes na quantidade do fluído de perfuração necessário, pois este volume será preenchido antes do fluido entrar no poço, e o diâmetro externo juntamente com o diâmetro do poço nos dará o volume necessário para preencher o espaço anular. O volume externo do BHA permitirá saber a quantidade do fluido que será desplaçamento durante as atividades de tripping. As pressões atuantes sobre o BHA são desprezíveis, caso o fluido no poço seja “homogéneo”. Secção de Cálculos Drill Pipe OD=5” ID=3” h=5959ft HWDP OD=5” ID=4” h=2479ft Drill Collar OD=6,25” ID=4” h=2269ft Volume do DP Volume do HWDP Volume do DC = = =292,51 = = =212,2 = = =217,9 Volume do String Volume do Casing Volume do Open hole =++ =722,61 =137,5bbl = = =9732,2 =1733,2 = = =11322.7 =2016,5 Drill Pipe HWDP Drill Collar Casing Diâmetro OD=5” ID=3” OD=5” ID=4” OD=6,25” ID=4” OD=9,875” ID=8,625” TVD h=5959ft h=2479ft h=2269ft h=10711.9ft Capacidade 52.09bbl 37.79bbl 38.80bbl Volume do string 128.68bbl Volume do Casing 1733,2 Volume d hole 2016.5 Volume Total 3878,38bbl Blow Out Preventure Para o nosso poço escolhemos um BOP de 10.000 PSI, pois a pressão máxima de superfície registrada é de 4894,22 PSI e a pressão que o BOP pode suportar nos garante uma margem de segurança confortável. O nosso BOP contem quatro gavetas nomeadamente Blind Rams, Uper Pipe Rams móvel, Fixed Lower Pipe Rams, Shear Rams, o outro elemento que faz parte do BOP é o Annular Preventor. Gavetas do BOP Anular Blind Ram Upper Pipe Ram (mobile) Lower Pipe Ram (fixed) Pipe Shear Ram Diâmetro 18 ¾ “ ¬- 7” - 5 ½ “ – 9”7/8 18 ¾ “ ¬- 7” Revestimento de 24 ½ ” Para a segunda fase usamos uma broca com o diâmetro de 26”, e um casing de 24 ½”, pesando 133 lb capaz de resistir uma pressão interna até 1430PSI e uma pressão externa de 420 PSI esta fase foi perfurada até os 271,20 metros de profundidade, com uma pressão de poros de 378,18 PSI e uma pressão de fractura de 412,52 PSI. O seu top of cement situa-se a profundidade de 251,60 metros. Tabela-2 Parâmetros da Secção de 24 1/2” Gráfico-2 Factor de Segurança para o Casing de 24 1/2" Gráfico-2 Regime de pressões para a Secção de 24 1/2” Revestimento de 20” O revestimento de superfície ou estrutural como referido tem um papel fundamental mesmo não sendo instalado a profundidades consideráveis e normalmente não sendo cimentado. Contudo por razões académicas todos os cálculos foram efectuados e os seguintes resultados obtidos. Resultados Obtidos (Cálculos): Tabela-2 Parâmetros da Secção de 26” Para a segunda fase usamos uma broca com o diâmetro de 22”, e um casing de 20”, , pesando 94 lb capaz de resistir uma pressão interna até 4437 PSI e uma pressão externa de 1609 PSI esta fase foi perfurada até os 753 metros de profundidade, com uma pressão de poros de 1143,39 PSI e uma pressão de fractura de 1223,04 PSI. O seu top of cement situa-se a profundidade de 251,60 metros. Gráfico-2 Regime de pressões para a Secção de 26” Gráfico-2 Factor de Segurança para o Casing de 20" Revestimento de 16” Para a terceira fase usamos uma broca com o diâmetro de 18”5/8 , e um casing de 16”, um dos critérios que justifica a utilização do BOP nesta fase é o facto do seu diâmetro máximo ser de 18”3/8, pesando 128 lb capaz de resistir uma pressão interna de até 6830 PSI e uma pressão externa de até 4698 PSI esta fase foi perfurada até os 2135,20 metros de profundidade, com uma pressão de poros de 3679,34 PSI e uma pressão de fratura de 4072,77 PSI Tabela-2 Parâmetros da Secção de 18”5/8 O seu top of cement situa-se a profundidade de 1632,80 metros. Salientar que é a fase onde temos o maior pico de pressão de poros 3625,6 psi, por este motivo essa fase tornou-se mais propícia para a ocorrência de um kick, com isso tivemos de tomar as devidas precauções para evitá-lo. O casing foi dimensionado afim de resistir à um kick de gás, que é o caso mais critico que podemos ter. Gráfico-2 Regime de pressões para a Secção de 16” Gráfico-2 Factor de Segurança para o Casing de 16" Revestimento de 10” Revestimento por nós escolhido para a terceira fase do nosso poço, esta que foi uma das fases mais críticas deste poço, pois nesta fase tivemos o maior pico de pressão de poros então tivemos de ser muito cuidadosos na escolha deste para que pudesse manter íntegro o nosso poço, então decidimos usá-lo pela elevada robustez e também terá de ser capaz de suportar as cargas de produção. Gráfico-2 Regime de pressões para a Secção de 10” Para a quarta fase usamos uma broca com o diâmetro de 14”, e um casing de 10”, pesando 65,7 lb capaz de resistir uma pressão interna até 9193 PSI e uma pressão externa de 6960 PSI. Esta fase foi perfurada até os 3516,80 metros de profundidade, com uma pressãode poros de 6540,09 PSI e uma pressão de fratura de 6696,09 PSI. O seu top of cement situa-se a profundidade de 2637,60 metros. Gráfico-2 Regime de pressões para a Secção de 14” Gráfico-2 Factor de Segurança para o Casing de 10" Revestimento de 5” ½ Usado para perfurar a quarta e última fase deste poço, tivemos de tomar precauções pois assume-se que é nesta fase que atingimos o nosso reservatório e onde terminam as actividades de perfuração neste poço. Gráfico-2 Regime de pressões para a Secção de 16” Para a quarta fase usamos uma broca com o diâmetro de 9”5/8, e um casing de 5 ½ ”, pesando 32 lb capaz de resistir uma pressão interna até 17385,50 PSI e uma pressão externa de 16660,50 PSI. Esta fase foi perfurada até os 4898,40 metros de profundidade, com uma pressão de poros de 8106,54 PSI e uma pressão de fratura de 9009,12 PSI. O seu top of cement situa-se a profundidade de 4144,80 metros. Esta é a fase onde ficamos mais atentos aos indícios de HC na lama de perfuração, pois é nesta fase que estimamos a presença do reservatório. Gráfico-2 Factor de Segurança para o Casing de 5 1/5”" Gráfico-2 Regime de pressões para a Secção de 5 1/5” 9. Conclusão/Recomendações Concluímos que para um controle de poço eficaz, é necessário não somente bons equipamentos de detecção de kicks, mas possuir também equipes dotadas de treinamentos para que tomem as melhores ações o mais rápido possível, tentando prever o comportamento das pressões, vazões e volumes gerados durante a execução de algum método de controle de poço. O método de controle de poço mais viável para a perfuração é o método sondador devido a sua simplicidade e rapidez na aplicabilidade. A aplicação do método sondador se deve a sua imediata entrada em ação e capacidade de permitir a preparação da lama nova, e mais pesada, enquanto o poço está sendo circulado com a lama original. 10. Referencia Bibliográfica http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAgGBE AIRD, P Drillind & Well Engineering to Well Control, 2009. SCHLUMBERGER Well Control Manual. 288 p. Disponível em: ˂ http://ww.4shared.com/document/UrKae8ya/Schlumberger_-_Well_Control_Ma.html˃. BELÉM, F. A. T. Operador de sonda de perfuração, controle de poço 1. Petrobras-Promimp, 1998.44p.Disponível em : ˂http://pt.scribd.com/doc/52421774/50/VI-%E2%80%93-COMPORTAMENTO-DO-FLUIDO-INVASOR˃ SHUBERT, J. J. Well Control. Texas: B.S. Texas A&M University. 1995. 1987 P. Disponível em: ˂http://www.pe.tamu.edu/Schubert/public_html/PETE%20625/MEng%20Report.pdf˃. Manual PROJETOS DE POÇOS DE PETRÓLEO Hydrastatic 0 189.43118604799997 378.17787675200003 0 125.6 251.6 Frack Grad High 0 206.35999113599996 412.51866011199991 0 125.6 251.6 P Matar Poço 754.35293675200001 943.78412279999998 1321.961999552 0 125.6 251.6 True Hydrastatic P/T (Aberto) 829.78823042720012 1038.16253508 1454. 1581995072002 0 125.6 251.6 Max P Surface 254.35293675200003 0 125.6 251.6 Burst 1.7233312640067124 1.6998893082361162 1.3478407115367574 0 125.6 251.6 Collapse 2.1327235551107018 1.0681533476650307 0 125.6 251.6 Hydrastatic 378.17787675200003 565.07922806399995 756.01043481599993 948.22737359999985 1143.3904404 251.6 376.8 502.4 628 753 Frack Grad High 408.22606219199992 609.436983167 99998 810.86833484799979 1016.79974864 1223.0423587199998 251.6 376.8 502.4 628 753 P Hydratatic Drill 393.20196947199997 587.57953862399995 786.01084889599997 985.72789119999993 1188.355233 251.6 376.8 502.4 628 753 Max P Surface 772.80149039999992 251.6 376.8 502.4 628 753 P Matar Poço 1272.8014903999999 1895.3810290239999 2093.8123392959997 2293.5293815999999 2496.1567233999999 251.6 376.8 502.4 628 753 True Hydrastatic P/T (Fechado) 1400.0816394400001 2084.9191319264 2303.1935732255997 2522.88 231976 2745.7723957400003 251.6 376.8 502.4 628 753 Burst 11.73257420055187 7.8519962859039527 5.8689666116578012 4.6792574476675082 3.8805641915702691 251.6 376.8 502.4 628 753 Collapse 4.2546116494676482 2.8473883308585664 2.1282775024019385 1.6968504019150372 1.4072183421763722 251.6 376.8 502.4 628 753 Axial 12.345844094536361 8.243668721298695 6.1827515409740217 4.9462012327792166 4.1251186908171951 251.6 376.8 502.4 628 753 Hydrastatic 1131.8280651600001 1977.88444256 2229.887920832 2476.3198936319995 2727.2519285439994 2976.0410767359995 3214.3300799999993 3445.76 18457599992 3679.3364982399989 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 Frack Grad High 1249.73 1470.02 1704.02 1949.81 2209.3200000000002 3300.05 3561.48 3816.05 4072.77 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 P Hydratatic Drill 1176.7928577600001 2052.88547776 2312.3890595519997 2566.3211358719996 2824.7532743039997 3081.0425260159996 3326.8316327999992 3565.7635020799989 3806.8382580799989 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 Max P Surface 2628.4978182399991 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 P Matar Poço 3128.4978182399991 5216.3832959999991 5475.8868777919988 5729.8189541119991 5988.2510925439983 6244.5403442559982 6490.3294510399983 6729.261320319998 6970.336076319998 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 True Hydrastatic P/T (Fechado) 3441.3476000639994 5738.0216255999994 6023.4755655711988 6302.8008495231998 6587.0762017983989 6868.9943786815984 7139.3623961439989 7402.1874523519982 7667.369683951998 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 Burst 6.0344854578548395 3.4531845506403029 3.0629342112636939 2.75812507809017 2.5043524320271868 2.2949952046666189 2.124859560160667 1.9821451120901745 1.8563129529650 557 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 Collapse 4.15080712752592 2.3752651565019245 2.1068323461957297 1.8971700756760788 1.7226131369932245 1.5786072432684883 1.4615798263008513 1.3634140170716895 1.2768606519809418 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 Axial 9.454966884468627 5.6684634267554745 5.1531485697777049 4.72371952229 62294 4.360356482119597 4.0489024476824822 3.7789756178369842 3.5427896417221727 3.3343902 510326333 753 1256 1381.6 1507.1999999999998 1632.7999999999997 1758.3999999999996 1883.9999999999995 2009.5999999999995 2135.1999999999994 Hydra static 3703.6225477333446 3960.0546585600132 4221.4800139200133 4485.7762005333479 4755.065631680015 5028.6408362666825 5306.5018142933504 5588.648565760016 5875.0810906666848 6228.9431176959997 6410.6599115519994 6540.0902694400011 2135.199999999999 8 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 Frack Grad High 4072.77 4347.0600000000004 4625.21 4890.07 5148.07 5412.07 5672.86 5898.94 6139.37 6373.8 6561.09 6696.09 2135.1999999999998 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 P Hydratatic Drill 3831.124307573345 4095.0565219200125 4364.0058664800135 4635.7782709333469 4912.5678056000152 5193.6431137066811 5479.0041952533493 5768.651050240017 6062.583678666685 6423.9458092159994 6613.1627065919993 6750.093168000000 3 2135.1999999999998 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 Max P Surface 4809.2971494400008 2135. 1999999999998 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 True Hydrastatic P/T (Fechado) 5840.2268643840016 10383.289038496016 10679.133317512016 10978.08296241068511282.551450544017 11591.73428946135 11905.631479162686 12224.24301964802 12547.568910917355 12945.0672545216 13153.205841635203 13303.829349184001 2135.1999999999998 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 P Matar Poço 5309.2971 494400008 9439.3536713600133 9708.3030159200134 9980.0754203733486 10256.864955040015 10537.940263146682 10823.301344693351 11112.948199680017 11406.880828106685 11768.242958655999 11957.459856032001 12094.39031744 2135.1999999999998 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 Burst 2.4821643894640966 2.3214326045042095 2.177672278368433 2.0493666177342895 1.9333066485460928 1.8281281760470653 1.7324030635847811 1.6449415080996095 1.5647443598019868 1.4758522956941633 1.4340177340298816 1.4056380908007184 2135.1999999999998 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 Collapse 1.87924 11781431648 1.7575514986782659 1.6487108732126938 1.5515709408713865 1.4637021944828463 1.3840718052091348 1.3115985339443139 1.2453815834192627 1.1846644995346272 1.1173645140902182 1.085691659833349 1.0642054946125314 2135.1999999999998 2260.8000000000002 2386.8000000000002 2512 2637.6 2763.2 2888.8 3014.4 3140 3265.6 3391.2 3516.8 Axial 1.7424655783611831 1.6456619351188948 1.5587868706706878 1.4810957416070054 1.4105673729590531 1.346450674188187 1.2879093405278308 1.2342464513391711 1.1848765932856042 1.1393044166207733 1.0971079567459301 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125,608,84189,43206,369,19196,93123,82254,35943,781 038,161 038,161,702,1338 736,80 251,608,81378,18412,529,16393,201 321,961 454,161 454,161,351,0777 596,96 3,32487242 20 Casing Pr 1 143,394 437,001 609,00958 000,00 94 Loss Gas P 0,15 psi/ft 0,00 ar 1,11,1 100 000,00 fluido TVD Pore Pressur e - High Hydrastat ic Frack Grad High Drill Mud weight P Hydratati c Drill Perda Pressao a Maxima Com Gas Max P Surface P Matar Poço True Hydrastat ic P/T (Fechado ) BurstCollapseAxial1,3 251,608,81378,18408,239,16393,201 272,801 400,0811,734,2512,35 376,80 8,79 565,08609,449,14587,58370,59772,801 895,382 084,927,852,858,24 502,40 8,82 756,01810,879,17786,012 093,812 303,195,872,136,18 628,008,85948,231 016,809,20985,732 293,532 522,884,681,704,95 753,00 8,90 1 143,391 223,049,251 188,362 496,162 745,773,881,414,13 16 Casing Pr 3 679,346 830,004 698,002 990 000,00 128 Loss Gas P 0,15 psi/ft 0,00 ar 1,11,1 100 000,00 fluido TVD Pore Pressur e - High Hydrasta tic Frack Grad High Drill Mud weight P Hydratati c Drill Perda Pressaoa Maxima Com Gas Max P Surface P Matar Poço True Hydrasta tic P/T (Fechado ) BurstCollapseAxial1,3 753,008,811 131,831 249,739,161 176,793 128,503 441,356,034,159,45 1 256,009,23 1 977,881 470,029,582 052,891 050,842 628,505 216,385 738,023,452,385,67 1 381,609,46 2 229,891 704,029,812 312,395 475,896 023,483,062,115,15 1 507,209,632 476,321 949,819,982 566,325 729,826 302,802,761,904,72 1 632,809,792 727,252 209,3210,142 824,755 988,256 587,082,501,724,36 1 758,409,922 976,043 300,0510,273 081,046 244,546 868,992,291,584,05 1 884,0010,003 214,333 561,4810,353 326,836 490,337 139,362,121,463,78 2 009,6010,053 445,763 816,0510,403 565,766 729,267 402,191,981,363,54 2 135,2010,10 3 679,344 072,7710,453 806,846 970,347 667,371,861,283,33 10 Casing Pr 6 540,099 193,006 960,00802 000,00 65,7 Loss Gas P 0,15 psi/ft 0,00 ar 1,11,1 100 000,00 fluido TVD Pore Pressur e - High Hydrasta tic Frack Grad High Drill Mud weight P Hydratati c Drill Perda Pressaoa Maxima Com Gas Max P Surface P Matar Poço True Hydrastati c P/T (Fechado) BurstCollapseAxial1,3 2 135,2010,173 703,624 072,7710,523 831,125 309,305 840,232,481,881,74 2 260,8010,27 3 960,054 347,0610,624 095,061 730,794 809,309 439,3510 383,292,321,761,65 2 386,8010,37 4 221,484 625,2110,724 364,019 708,3010 679,132,181,651,56 2 512,0010,474 485,784 890,0710,824 635,789 980,0810 978,082,051,551,48 2 637,6010,574 755,075 148,0710,924 912,5710 256,8611 282,551,931,461,41 2 763,2010,675 028,645 412,0711,025 193,6410 537,9411 591,731,831,381,35 2 888,8010,775 306,505 672,8611,125 479,0010 823,3011 905,631,731,311,29 3 014,4010,875 588,655 898,9411,225 768,6511 112,9512 224,241,641,251,23 3 140,0010,975 875,086 139,3711,326 062,5811 406,8812 547,571,561,181,18 3 265,6011,186 228,946 373,8011,536 423,9511 768,2412 945,071,481,121,14 3 391,2011,086 410,666 561,0911,436 613,1611 957,4613 153,211,431,091,10 3 516,8010,90 6 540,096 696,0911,256 750,0912 094,3913 303,831,411,061,06 5,500 Casing Pr 8 106,5417 385,5016 660,50372 000,00 32 Loss Gas P 0,15 psi/ft 0,00 ar 1,11,1 100 000,00 fluido TVD Pore Pressur e - High Hydrasta tic Frack Grad High Drill Mud weight P Hydratati c Drill Perda Pressaoa Maxima Com Gas Max P Surface P Matar Poço True Hydrastati c P/T (Fechado) BurstCollapseAxial1,3 3 516,8010,086 048,086 696,0910,436 258,096 195,796 815,372,872,751,01 3 642,409,77 6 071,446 742,5910,126 288,942 410,755 695,7912 519,7413 771,712,862,740,973 768,009,49 6 100,806 795,099,846 325,8012 556,5913 812,252,852,730,94 3 893,609,366 217,806 935,249,716 450,3012 681,1013 949,212,802,680,91 4 019,209,356 411,527 152,109,706 651,5212 882,3114 170,542,712,600,88 4 144,809,336 597,737 361,469,686 845,2413 076,0314 383,632,642,530,85 4 270,409,326 790,387 577,259,677 045,3813 276,1814 603,792,562,450,83 4 396,009,316 982,607 792,619,667 245,1013 475,8914 823,482,492,390,81 4 521,609,297 166,677 999,829,647 436,6713 667,4715 034,212,432,320,78 4 647,209,817 778,048 634,3310,168 055,5414 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