Coluna de Perfuração e Brocas

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Alta Competência
1.4. Coluna de perfuração 
A coluna de perfuração é composta por tubos de perfuração (drill 
pipes - DP), tubos semipesados HW (intermediários) e tubos pesados 
ou comandos (drill collars - DC), cujas funções são aplicar peso sobre a 
broca (fornecido pelos DCs, preservando os tubos de perfuração de 
realizarem esse esforço), transmitir rotação para a broca e permitir a 
circulação de fluidos.
Outros elementos compõem a coluna, tais como: 
Estabilizadores; • 
Escariadores; • 
Alargadores (• underreamers);
Substitutos conversores de roscas (• X-over);
Equipamentos de medição e registro de inclinação e direção • 
Measuring While Drilling (MWD);
Equipamentos de • perfilagem e registro durante a perfuração 
Log While Drilling (LWD). 
1.4.1. Tubos e comandos
Alguns exemplos dos principais tubos e comandos de colunas de 
perfuração estão ilustrados a seguir:
Comando liso
Comando espiralado
Tool joint
Tool 
jointComando liso
Comando espiralado
Tool joint
Tool 
joint
Comando liso
Comando espiralado
Tool joint
Tool 
joint
Comando de perfuração (Drill Collar) Tubo de perfuração (Drill Pipe)
Tubo de perfuração pesado (HW)
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Capítulo 1. Perfuração
1.4.2. Acessórios e ferramentas
Acessórios de coluna de perfuração são substitutos da coluna com 
funções específicas. Os alargadores, por exemplo, são acessórios que 
permitem perfurar os poços com diâmetro maior do que a broca, ou 
quando o poço perfurado com um diâmetro tem que ser alargado 
para um diâmetro maior a fim de permitir uma melhor cimentação. 
Já os estabilizadores são elementos de coluna com diâmetro igual 
ou próximo ao da broca, cuja função é manter o diâmetro do poço e 
garantir o seu alinhamento com a direção pretendida.
Alargadores Estabilizadores e underreamers
Fo
n
te: Petro
b
ras
Fo
n
te: Petro
b
ras
Equipamentos de elevação e manuseio da coluna são usados para 
permitir ou auxiliar no manuseio e na conexão dos tubos, comandos 
ou outros acessórios ou componentes da coluna de perfuração. 
São as cunhas de comandos e de drill pipes, que permitem segurar a 
coluna na mesa rotativa; colar de segurança, que são acunhados nos 
comandos e tubos de revestimento, para evitar que caiam no poço 
quando da conexão ou desconexão dos mesmos.
As chaves flutuantes permitem o aperto final e a desconexão dos 
tubos, comandos e revestimentos.
As chaves hidráulicas são chaves com motores hidráulicos usadas 
para enroscar tubos e revestimentos. Os comandos, por causa do 
seu peso, não podem ser enroscados ou desenroscados com as 
chaves hidráulicas. 
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Alta Competência
Fo
n
te: Petro
b
ras
Colar de segurança
Cunha para DP’s
Cunha para tubos
Chave flutuante
Chave de enroscar tubos
Equipamentos para manuseio de coluna de tubos
1.5. Brocas
As brocas são equipamentos que perfuram, lascam, quebram e 
trituram as rochas e formações. São colocadas na extremidade da 
coluna e podem ser de vários tipos e tamanhos, dependendo da 
profundidade e do tipo de rocha a ser perfurada.
A broca draga, perfura por raspagem e foi o primeiro tipo de broca 
usada, mas hoje está em desuso.
A broca de diamante é usada em formações duras e abrasivas e em 
operações de testemunhagem (coroa). Perfura por esmerilhamento.
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Capítulo 1. Perfuração
As brocas tricônicas com dentes de aço ou de inserto de tungstênio 
são as mais versáteis, podendo ser fabricadas para operar em 
diversos tipos e durezas de formação. Nas formações mais macias 
e plásticas são usados dentes grandes; nas mais duras ou abrasivas, 
dentes curtos. 
A broca PDC (diamante policristalino compactado) perfura por ação 
de raspagem. É preferencialmente usada para perfurar formações 
homogêneas e, em geral, apresenta alta taxa de penetração.
Fo
n
te: Petro
b
ras
Brocas para perfuração
1.6. Fluidos de perfuração e sistema de circulação de fluidos
O elemento responsável por carrear os cascalhos perfurados, refrigerar 
e lubrificar a broca, conter as paredes do poço e evitar o influxo (kick) 
e a erupção de gás ou óleo é o fluido de perfuração, popularmente 
conhecido como lama. 
Esse fluido, recalcado por bombas de alta potência (bombas de lama), 
atinge a broca e passa por seus bordos, retornando à superfície pelo 
espaço anular compreendido entre a coluna de perfuração e as 
paredes do poço. 
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Alta Competência
O sistema de fluidos é composto pela bomba de lama e linhas de 
recalque, que vão da bomba até a coluna de perfuração e pelo sistema 
de tratamento de fluido, composto dos extratores de sólidos, peneiras, 
desareadores, dessiltadores e tanques para preparo, armazenamento 
e manutenção do fluido.
O fluido de perfuração carreia os cascalhos cortados e triturados pela 
broca do fundo do poço para a superfície. Na superfície, o mesmo 
fluido é tratado para retirada desses sólidos e manutenção de suas 
qualidades reológicas e químicas. 
Sistema de circulação no 
fundo do poço
 
A extração de sólidos mais grosseiros ocorre nas peneiras, já os 
mais finos, nos dessiltadores e no mud cleaner. Se necessário, 
uma centrifuga de alta velocidade é usada para controle da 
densidade do fluido e para a eliminação do líquido restante no 
sólido descartado.
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Capítulo 1. Perfuração
Tubo
Bengala
Mangueira
Swivel
Kelly
Peneiras Interior 
da 
coluna
Jatos
da
broca
Anular
Bomba
Tanque
de fluidos
Sistema de circulação de fluidos
Para as bombas
Do poço
Centrífuga
de alta velocidade
Centrífuga
Mud cleaner
Dessiltador
DesareiadorPeneira 
vibratória
Sistema de tratamento do fluido de perfuração
1.7. Operações de perfuração
A perfuração de poços consiste em posicionar uma sonda de 
perfuração na locação determinada pelo projeto geológico e de 
reservatório. Nas operações offshore, as sondas são montadas em 
plataformas, que podem ser flutuantes ou apoiadas no fundo 
do mar.
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Alta Competência
As operações de perfuração têm os seguintes objetivos primordiais: 
Perfurar um poço com segurança:
Sem causar instabilidades nas rochas e formações cortadas • 
(colapso, fraturamento);
Sem permitir • influxo de fluidos da formação (água, óleo, gás) 
para o poço e principalmente para fora dele.
Os projetos de perfuração e completação dos poços dependem da 
concepção de produção. No caso offshore, a produção pode ser por 
poços de completação seca, em plataformas fixas apoiadas no fundo 
do mar ou em plataformas flutuantes fixas no fundo do mar por 
tirantes de alta tração, conhecidas por TLP (Tension Leg Plataform). 
A perfuração dos poços para essas plataformas pode ser anterior à 
instalação da mesma, por sondas autônomas, flutuantes ou auto-
eleváveis ou após a instalação da plataforma. Nesse caso, são usadas 
sondas moduladas, montadas sobre a plataforma de produção. 
1.7.1. Plataformas de perfuração offshore
As perfurações dos poços são realizadas em diferentes tipos de 
plataformas, projetadas para isso. Os principais tipos de sondas e 
plataformas usados em perfuração offshore estão descritos a seguir.
a) Plataformas fixas 
As plataformas fixas podem ser projetadas para receber todos os 
equipamentos de perfuração, estocagem de material, alojamento de 
pessoal, além das instalações necessárias para a produção dos poços. 
A perfuração na plataforma fixa ocorre como se fosse em terra. 
A plataforma fixa é uma ilha artificial, metálica, na qual as 
características do poço são as mesmas do poço em terra.
47
Capítulo 1. Perfuração
No esquema a seguir, observar um projeto de poço típico em terra, 
no qual o condutor é cravado até encontrar solo firme (nega). Note 
que o poço é perfurado em duas fases: uma, com revestimento 
intermediário e outra, com revestimento de produção. Ambos os 
revestimentos chegam à superfície e são cimentados no anular 
revestimento poço, isolando formações portadoras de óleo, gás, 
água salgada ou salobra e, principalmente, isolando as formações 
portadoras de água doce.
 
 
 
 
 
Revestimento
intermediário
Revestimento 
de produção Cimentação do
revestimento 
de produçãoCondutor 
Cravado
Cimentação do 
revestimento 
intermediário
Superfície 
do terreno
Poço típico de perfuração onshore ou de plataforma fixa
 
Nas plataformas fixas, os poços são semelhantes, entretanto, com 
mais fases e mais revestimentos intermediários capazes de prover 
maior e melhor isolamento das diversas formações e o alcance de 
horizontes produtores mais profundos. As Sondas Moduladas (SM) 
são fundamentais para viabilizar a perfuração e, principalmente, a 
manutenção dos poços instalados em plataformas fixas. 
As principais características das plataformas fixas são as seguintes:
Operam em lâminas d’água rasas, até 120 m;• 
As jaquetas são lançadas e fixas por estacas no fundo do mar;• 
Os módulos são colocados e fixos na jaqueta;• 
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Alta Competência
Os poços podem ser perfurados antes ou depois do lançamento • 
da jaqueta. Se forem perfurados antes, é feito tie-back para 
remontá-los até a superfície; 
Não é necessário compensador de movimentos.• 
Fo
n
te: Petro
b
ras
Plataforma fixa e sonda modulada (SM)
b) Sondas auto-eleváveis (PA)
As sondas auto-eleváveis são sondas montadas em plataformas que 
possuem pernas que as apóiam no fundo do mar. Operam como 
uma ilha metálica que pode ser removida inteira e deslocada para 
outra locação.
As principais características das sondas tipo plataforma auto-
eleváveis (PA) são:
Plataforma de perfuração fixa, pouco afetada pelas condições • 
oceano-meteorológicas;
Opera em áreas com restrições no fundo do mar;• 
Baixo custo relativo;• 
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Capítulo 1. Perfuração
Perfura em até 100 m de lâmina d’água;• 
Não faz uso de • BOP submarino e de compensador de 
movimentos.
Plataforma auto-elevável
Fo
n
te: Petro
b
ras
c) Sondas flutuantes
As sondas flutuantes são do tipo sondas semi-submersíveis (SS) e 
navios sonda (NS).
Os navios-sonda (NS), aparentemente, são semelhantes aos navios 
convencionais, porém, a característica que os diferencia é a torre e 
o moon pool (abertura central existente no seu casco) por onde os 
equipamentos são descidos para fazer a perfuração. 
Os NS utilizam para o seu posicionamento o Sistema de 
Posicionamento Dinâmico (DP). Esse sistema é constituído de um 
referencial de navegação por satélite (GPS) e de um referencial 
acústico local da embarcação, no qual os emissores de sinais 
acústicos (beacons ou transponders), em freqüências pré-fixadas, 
são posicionados no fundo do mar através do Remote Operator 
Vehicle (ROV) e os receptores (hidrofones) ficam na embarcação. 
As informações dos referenciais de posicionamento são recebidas 
por sistemas de computação e acionam os motores de proa, popa 
e de bordos, mantendo o navio em uma determinada posição, com 
pequenas variações. 
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Alta Competência
As principais características dos navios-sonda são:
Possuem grande capacidade de armazenagem de suprimento • 
para perfuração; 
São menos estáveis do que a sonda semi-submersível (• SS), 
devido ao menor volume submerso;
Possuem propulsão própria, não necessitam de rebocadores • 
para o translado de uma locação para outra (DMM);
Podem operar em lâmina d’água ultra-profunda;• 
Necessitam de compensador de movimentos, sistema • 
hidropneumático que permite compensar o movimento 
vertical da sonda em razão da flutuabilidade e da 
movimentação das ondas.
Fo
n
te: Petro
b
ras
Plataforma navio-sonda (NS)
As sondas semi-submersíveis (SS), dotadas de flutuadores que 
permitem uma submersão regulável, podem ser de dois tipos: as que 
também se posicionam pelo Sistema de Posicionamento Dinâmico 
(DP) e as do tipo ancoradas. Ambas possuem moon pool para manuseio 
de cargas a serem descidas no fundo do mar ou no poço.
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Capítulo 1. Perfuração
As principais características das plataformas SS são:
São plataformas estáveis - trabalham em condições de mar e • 
tempo mais severos do que os navios; 
Podem ser ancoradas ou de posicionamentos dinâmicos;• 
Fazem uso de • BOP submarino e compensador de movimentos.
Fo
n
te: Petro
b
ras
Plataforma semi-submersível (SS)
1.7.2. Operações rotineiras de perfuração
Os poços perfurados por sondas semi-submersíveis (SS) ou navios-
sonda (NS) atendem um programa de perfuração a ser executado 
em fases ou etapas. Para cada uma dessas fases há previsões da 
profundidade a ser atingida e do tipo de broca a ser utilizada. 
Conseqüentemente, há previsão do diâmetro do poço, da 
composição da coluna de perfuração que vai acima da broca, do 
tipo de fluido de perfuração a ser usado, da tubulação de grande 
diâmetro (revestimentos) a ser descido/deixado no poço para conter 
as paredes e dos trechos a serem cimentados para isolamento das 
formações produtoras ou a serem protegidas.
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Alta Competência
Na primeira fase, descem simultaneamente: uma broca, a coluna de 
perfuração (tendo acima da broca um motor de fundo), as juntas do 
revestimento (revestimento condutor), tendo no seu topo uma base 
guia (funil up) acoplada. 
O fundo do oceano é jateado e o revestimento condutor é 
“enterrado”. Quando o jateamento não for possível, perfura-se até 
o posicionamento da Base Guia Temporária (BGT) no fundo do mar. 
Perfurada essa fase, segue-se a descida do revestimento com a Base 
Guia Permanente (BGP). Nesse caso, ao final da descida das juntas 
do revestimento, circula-se e, em seguida, cimenta-se esse mesmo 
revestimento, da sapata (extremidade inferior) até o fundo do mar.
Na segunda fase fura-se com outra broca, com o retorno dos cascalhos 
sendo direto para o mar, descendo a seguir o outro revestimento, 
que tem acoplado à sua extremidade superior uma cabeça de 
poço submarina (housing). Esse revestimento pode ser totalmente 
cimentado, da sapata até o fundo do mar.
A terceira fase tem início com a descida do equipamento Blow Out 
Preventer (BOP) submarino (principal componente da barreira de 
segurança), que é acoplado à cabeça de poço (housing) e conectado 
à sonda através do riser de perfuração. Em seguida, é perfurada a 
terceira fase, com retorno de fluido para a sonda. Depois, é descido 
o revestimento, cimentando-o também, porém não totalmente, 
mas provendo isolamento da sapata e de intervalos superiores que 
necessitem de isolamento.
Na quarta fase, ainda com o BOP instalado, perfura-se com broca de 12 
¼” ou de 14 ½”. Nesta fase, o objetivo é atingir a rocha-reservatório - 
a zona de interesse - para confirmar a existência de petróleo/gás 
natural e colocar o poço em produção. 
Para evitar que o poço desmorone e permitir que o fluido de 
perfuração circule, há o revestimento: uma tubulação de aço de 
grande diâmetro que reveste a perfuração. O revestimento é descido 
ao final de cada fase e o anular revestimento poço é cimentado para 
promover isolamento entre os vários intervalos perfurados e entre as 
formações perfurada e a superfície. O revestimento bem cimentado 
promove uma barreira de segurança eficaz.
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Capítulo 1. Perfuração
Todos os revestimentos descidos são ancorados no interior da cabeça 
de poço (housing) no fundo do mar. Eventualmente, para poços mais 
profundos ou para aqueles que atravessam formações com pressões 
estáticas (Pest) muito diferentes, pode haver a necessidade de se 
perfurar mais uma fase, quando é descido um revestimento chamado 
liner, que normalmente não vem até a superfície, sendo ancorado e 
cimentado na base do revestimento anterior. Ao final, barreiras de 
segurança são estabelecidas, como tampões de cimento, ou o poço 
é equipado até o tubing hanger e o BOP é retirado, deixando o poço 
temporariamente abandonado ou não.
Fo
n
te: Petro
b
ras
BOP submarino, usado em sondas flutuantes
Na explotação dos campos em regiões conhecidas pode-se perfurar 
poços simplificados, chamados slenders, que são perfurados com 
menos fases, simplificando e barateando o projeto, com sensível 
redução no custo e no tempo de perfuração dos poços.
As ilustrações a seguir ajudam a acompanhar as fases das operações 
de perfuração offshore.
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Alta Competência
Fases da perfuração offshore
Coluna de
perfuraçãoBase guia funil UP
Revest de 30”
Motor de fundo
Broca de 26”
Início da primeira fase: descida 
da coluna de jateamento com 
revestimento de 30” e base guia.
Final da primeira fase: executado 
o jateamento e “enterrado” o 
revestimento de 30”.
Poço de 26”
Rev. 30”
Após a desconexão do mandril 
interno da Running Tool (RT), 
segue a perfuração da segunda 
fase, com a broca de 26” sendo 
acionada pelo motor de fundo.
Poço de 26”
Rev. 30”
Concluído o trabalho com broca, 
o mandril interno da running 
tool (RT) é reconectado, segue-
se a desconexão da RT da base 
guia e a retirada da coluna de 
jateamento.
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Capítulo 1. Perfuração
Rev. 30”
Cimento
Rev. 20”
Poço de 26”
Final da segunda fase: descido o 
revestimento de 20” e efetuada a 
cimentação.
Riser de 
perfuração
BOP
Início da terceira fase: descida do 
BOP com os risers; descida da broca 
17 ½” para iniciar a perfuração 
da fase. A lama transporta o 
cascalho até a sonda.
Outras fases são perfuradas, conforme a profundidade final do 
poço. Cada revestimento é descido e cimentado promovendo o 
isolamento entre as diversas formações perfuradas e passadas. 
O último revestimento é chamado de revestimento de produção, pois 
atinge o horizonte produtor e nele são instalados os equipamentos 
que permitem produzir o petróleo com segurança e controle. 
Vertical Direcional
Horizontal
Tipos de poços no que se refere à trajetória
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Alta Competência
7000m
2800
1200
30”
20”
13 3/8”
9 5/8” Liner
7”
LA
0 MR
Poço típico horizontal offshore no Brasil (UN-BC)
Convencional Slender
30”
35m 35m
13 3/8”
@1700m
30”
3 TUBOS
200m
20”
13 3/8”
9 5/8”
@2900m
9 5/8”
@2900m
@1700m
2700m
2800m
2700m
2800m
Poços típicos offshore no Brasil (UN-BC)
57
Capítulo 1. Perfuração
1.7.3. Perfuração direcional
a) Controle da verticalidade em poços verticais
Não existe poço rigorosamente vertical, pois o poço desvia-se 
naturalmente da vertical. Esses desvios devem ser quantificados. Caso 
ultrapassem certos limites de inclinações (normalmente 5º) ações 
corretivas devem ser implementadas, no sentido de reduzir a sua 
inclinação. 
Poços verticais que se desviam bastante da vertical trazem problemas 
de mapeamento de subsuperfície e podem atingir a profundidade 
final em uma posição muito afastada do objetivo desejado. Esses 
poços são denominados de tortuosos.
Existem várias causas que determinam a tortuosidade durante a 
perfuração de um poço. As mais importantes são: 
A variação das características das formações e rochas perfuradas • 
(dureza, inclinação etc.);
Mudança brusca no peso sobre a broca;• 
Diâmetro de poço grande para os comandos usados;• 
Perfuração com broca não estabilizada;• 
Desbalanceamento dos comandos usados;• 
Perfuração com coluna não estabilizada;• 
Desbalanceamento dos parâmetros de perfuração (peso sobre • 
broca e rotação). 
58
Alta Competência
A mudança brusca na trajetória do poço traz sérios problemas para a 
perfuração, tais como:
Desgaste por fadiga dos tubos de perfuração devido às • 
tensões cíclicas causadas pela rotação do tubo em um trecho 
de desvio excessivo;
Formação de • chavetas - sulcos que aparecem no trecho de 
desvio excessivo por causa das ações de compressão e rotação 
dos tubos na parede no momento da retirada da coluna. 
Os comandos podem ficar retidos nesses sulcos causando uma 
prisão de coluna;
Dificuldade na descida de colunas de revestimento.• 
b) Perfuração de poços direcionais
A perfuração direcional é a técnica de desviar, intencionalmente, 
a trajetória de um poço da vertical para atingir objetivos que não 
se encontram diretamente abaixo da sua locação na superfície. Os 
poços direcionais são perfurados com várias finalidades, dentre as 
quais podemos destacar:
Controlar um poço em • blowout através da perfuração de poços 
de alívio;
Atingir formações produtoras que estejam abaixo de locações • 
inacessíveis, tais como rios, lagos, cidades etc.;
Desviar a trajetória do poço de acidente geológico, tais como • 
domos, salinos e falhas;
Perfurar vários poços de um mesmo ponto, como é o caso da • 
produção através das plataformas marítimas;
Desviar poços que tiveram o trecho final perdido por • 
problemas operacionais, como por exemplo a prisão da coluna 
de perfuração.
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Capítulo 1. Perfuração
1º KOP
2º KOP
KOP
KOP
KOP
Raio longo com
dois trechos de 
ganho de inclinação
Raio longo com
um trecho de 
ganho de inclinação Raio médio Raio curto
Afastamento
Entrada do obj. do trecho horizontal
Comprimento
Tipos de poços direcionais
Na ilustração a seguir é apresentado um projeto de poço horizontal 
de grande afastamento, com a indicação dos revestimentos e as 
respectivas profundidades das sapatas (profundidades medidas e 
verticais - TVD) e as profundidades dos pontos de início de mudança 
de inclinação (KOP).
5000
9 5/8”6.1”
400030002000
Afastamento (m)
Pr
o
fu
n
d
id
ad
e 
(m
)
1000
3000
2000
1000
30” @ 1170m
20” @ 1350m
13 3/8” @ 2625m 83º (2233m TVD)
KOP 2 @ 6832m/BUR = 1º/10m
9 5/8” @ 6785m 83º (2740m TVD)
6.1” @ 7200m 90º (2750m TVD)
Objective@ 2750m TVD
KOP 1 @ 1380m/BUR = 1º/15m
Mud Line (fundo do mar) @ 1000 m
0
0
83º
Poço horizontal de grande afastamento
Atualmente, é possível perfurar poços com duas ou mais pernas, 
chamados poços multilaterais. No campo de Carmópolis, SE, já foi 
perfurado um poço com oito pernas produtoras.
60
Alta Competência
Level 1 Level 2
Level 6 Level 65Level 5
Level 3 Level 4
Poços multilaterais
Na Petrobras, os poços são classificados de acordo com a sua finalidade. 
Assim, temos:
Tipos de poços Características / finalidades
Exploratórios (wildcat)
Poço para pesquisar um possível 
reservatório, mas não se tem a certeza 
da existência de hidrocarbonetos no seu 
objetivo.
Estratigráficos ou estruturais
Avaliar as litologias na subsuperfície e 
realizar o conhecimento geológico da área.
Extensão
Exploratório de delimitação de reservatório. 
Podem também explorar jazidas adjacentes 
ao reservatório conhecido.
Desenvolvimento
Quando se encontra petróleo, são 
perfurados para produção do campo.
61
Capítulo 1. Perfuração
Tipos de poços Características / finalidades
Injeção
Aumentar a produtividade e longevidade 
dos campos de petróleo. Injeta-se nos 
reservatórios fluidos diversos (água, gás, 
vapor de água, outros).
Especiais
Possuem outra finalidade, diferente das 
anteriores. Por exemplo, os poços-piloto, 
poços que vão permitir a perfuração dos 
poços de desenvolvimento ou de injeção.
Um poço perfurado é semelhante a um telescópio, 
em que a porção mais larga se localiza no topo 
da perfuração. Essa configuração é obtida pelo 
uso seqüencial de brocas de diâmetros diferentes 
(do maior para o menor). As paredes do poço são 
revestidas com tubos de aço conectados entre si, 
perfazendo um conjunto de tubos, denominado 
revestimento. Cada revestimento descido vai do 
fundo à boca do poço. 
Entre os revestimentos e as paredes do poço é 
introduzido cimento, não só para evitar toda e 
qualquer comunicação do reservatório com o 
exterior que não seja feita por dentro do último 
revestimento descido, como para promover o 
isolamento entre as diversas formações perfuradas 
e passadas pelo poço.
Os poços podem ser verticais (inclinados ou 
direcionais) e horizontais. Possuem diferentes 
finalidades, como: produção de hidrocarbonetos, 
injeção de água, gás, vapor ou outro líquido, 
exploração ou reconhecimento geológico ou até 
para monitoramento de subsuperfície.
RESUMINDO...