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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.
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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 50 e 140 rpm. Com
peso de 2.000 lb gira-se com 140 rpm.
A qualidade de limpeza é dada por: TFA = √ ρ x Q²/(10 858 x ΔPbroca)
TFA = total flow area (pol)
ρ = peso do fluído de perfuração (lb/gal);
Q = vazão (gpm);
ΔPbroca = queda de pressão na broca
Diâmetro do jato => d (pol/32”) = 32 x √ 4 x TFA/ 3 x ∏
Perfuração – aula 6
6 - Brocas
Relação entre a 
quantidade e o 
tamanho do 
jato da broca e 
o TFA
Parâmetros de 
perfuração de 
brocas Roller Cone 
com insertos de 
carbono-
tungstênio
Perfuração – aula 6
6.1 - Exercício sobre bocas
Exercício 1: determine a quantidade e diâmetros (d) dos jatos da
broca sabendo-se; pressão de circulação na sonda é de 3000 psi, a
vazão é de 400 gpm, a densidade do fluído 12 lb/gal e assumindo
que a perda de carga na broca representa 65% da pressão de
circulação.
TFA =√ 12 x 400² /(10858 x 0,65 x 3000) = 0,3011 pol²
d (pol/32”) = 32 x √ 4 x TFA/ 3 x ∏ = 11,44 (fórmula)
Na tabela pg. Anterior, primeira coluna 11,44 fica entre 11/32 e
12/32, pois não há jatos de 11,44/32. Dessa forma pode-se escolher
dois jatos de 11/32 e um de 12/32, respectivamente 0,186 + 0,110 =
0,29 (aproximadamente TFA de 0,3).
Perfuração – aula 6
7 - Composição de colunas dir. utilizando componentes básicos;
As ferramentas básicas para BHA direcional são:
a) Hevyweights;
b) Drillpipes (dp);
c) Drill collars (comandos)
d) Estabilizadores.
As diferentes posições dos estabilizadores na coluna levam a ganhar
inclinação, manter e a perder inclinação.
Os tipos básicos de composição direcional e suas funções são:
Composição para ganhar ângulo (efeito Fulcrum).
Composição para manter ângulo (coluna empacada).
Composição para perder ângulo (princípio do pêndulo).
7.1–Composição p/ganhar ângulo (princípio da alavanca)
O efeito de ganho de ângulo se baseia no efeito de alavanca
promovido pelo estabilizador colocado bem próximo da broca (near-
bit stabilizer ou NBS), que a empurra para o lado alto do poço (high
side) à medida que o peso do BHA curva gradualmente o comando.
Perfuração – aula 6 
Perfuração – aula 6
7.1 – Composição para ganhar ângulo (efeito fulcrum)
Colunas p/ganho de ângulo com um segundo estabilizador colocado
acima para que a taxa de ganho de ângulo possa ser reduzida.
Perfuração – aula 6 
7.1 – Composição para ganhar ângulo (efeito fulcrum)
Alguns fatores que afetam o ganho de ângulo são:
a)Peso sobre a broca: o aumento de peso tende a empurrar o ponto de
contato da coluna c/a parede dopoço, mais para baixo, fazendo que a
taxa de ganho de ângulo aumente mais rapidamente.
b) Rotação da coluna: uma alta rotação causa tendência de perfurar
em linha reta. Menores rotações aumentam o ganho de ângulo.
c) Vazão: altas vazões podem erodir a parede do poço e impedir que o
estabilizador near-bit toque o poço, reduzindo o efeito alavanca.
Perfuração – aula 6
7.2 – Composição para manter o ângulo (coluna empacada)
Baseia-se que 3 estabilizadores em seqüência separados
p/pequenas seções de DC rígidos, farão com que a coluna resista
diante de uma curva mantendo a tendência retilínea do poço.
Este BHA é utilizado para perfurar os trechos em Slant, mantendo
dessa forma o ângulo e a inclinação do poço.
Perfuração – aula 6 
7.2 – Composição para manter o ângulo (coluna empacada)
Exemplos de
seções típicas
para manter o
ângulo.
Uma alta rotação
ajuda a manter a
trajetória retilínea.
Perfuração – aula 6
7.3 – Composição para perder ângulo (princípio do pêndulo)
O BHA para perder ângulo é a não utilização de estabilizador near-bit,
ou usá-lo num diâmetro menor que o da broca (under gauge). Assim, a
porção do BHA, que vai da broca até o primeiro estabilizador se inclina
como um pêndulo, devido ao seu peso próprio, pressionando a broca
contra a parte de baixo do poço.
Perfuração - aula 6
7.3 – Composição para perder ângulo;
Fatores quando se utiliza composição para perda de ângulo são:
a) Distância do estabilizador até a broca: a força lateral depende do
peso dos DC entre o ponto de contato e a broca. Há um ponto que
o estabilizador não terá nenhuma influência se o DC entre ele e a
broca tocar na formação. A tabela indica que acima da distância
mínima o efeito pendular pode não existir.
Perfuração – aula 6
7.3 – Composição para perder ângulo
b) Parâmetros de perfuração: utilizar baixo peso sobre a broca para
evitar o contato da coluna com o lado baixo do poço que reduz o
efeito pêndulo. Depois de atingir o efeito pêndulo pode-se aumentar o
peso sobre a broca para obter a taxa de penetração desejada.
c) Quanto maior a rotação da coluna maior será a taxa de perda de
ângulo, pois nessas condições tendem a mover o ponto de contato
para cima, ajudando o efeito pendular.
Perfuração – aula 6
7.3 – Composição para perder ângulo: Exemplos de composições
de perda de ângulo
Perfuração – aula 7
Equipamentos especiais de perfuração direcional
Objetivo: familiarizar-se os equipamentos que compõe o BHA para
permitir o deslocamento do eixo do poço p/uma direção
determinada e com a inclinação planejada.
Fonte: livro Perfuração Direcional
Perfuração – aula 7
Objetivo: conhecer os equipamentos que ajudam a fazer o poço
direcional.
1- Equipamentos especiais de perfuração direcional
1.1 – Motor de fundo (Mud Motor)
1.1.1 – Dump Sub/Dump valve
1.1.2 – Seção de potencia
1.1.3 – Unidade de transmissão
1.1.4 – Seção de rolamento
1.2 – Sistema steerable
1.3 – Sistema rotary steerable
1.4 – Sistema rotary steerable com motor de fundo
1.5 - Turbina
2 – LWD (logging while drilling) MWD (measurement while drilling)
3 – Geosteering.
4- Exercícios
Perfuração – aula 7
1.1- Motor de Fundo - MF (Mud Motor)
É um motor hidráulico colocado acima da broca, c/rotor metálico
helicoidal que gira dentro de um tubo com elastômero, de tal modo
que formem cavidades separadas. Assim que o fluído passa a avançar
à câmera seguinte faz girar o rotor, esse por estar conectado a broca
faz essa girar.
A perfuração c/MF ocorre sem o giro da coluna. Inicialmente foram
usados para o início do trecho de ganho de inclinação a partir do KOP.
Os principais componentes do MF são:
a) Dump Sub/ Dump Valve;
b) Seção de potencia;
c) Seção de transmissão;
d) Seção de rolamento.
Perfuração – aula 7 
1.1 – Motor de fundo
Principais componentes do motor de fundo.
Perfuração – aula 7
1.1 – Motor de Fundo (MF)
1.1.1 Dump sub/Dump Valve
Permitir a entrada de fluido para
dentro da coluna de perfuração na
descida e de drenagem do mesmo
fluído na subida. Quando as
bombas estão ligadas a pressão do
fluído fecha a mola e o fluxo se dá
unicamente por dentro do motor.
1.1.2 Seção de potência
A potência do MF é fornecida pelo
conjunto rotor e estator. O fluxo
do fluído de perfuração ao passar
através dessas cavidades fornece
giro ao rotor.
Perfuração – aula 7
1.1.2 – Seção de potencia (continuação)
O rotor tem forma de hélice ou de saca-rolha. Cada passo da hélice é
chamado de estágio. Quanto a velocidade de rotação dos motores
podem ser baixas, médias e altas. Essa variação se dá de acordo com o
passo da hélice e pela alteração do número de lóbulos.
A potência e o torque do motor aumentam com o aumento do
comprimento da seção de potência do motor. Quanto maior o número
de lóbulos maior será o torque e menor a sua velocidade de rotação.
Perfuração – aula 7
1.1.2 – Seção de potencia (continuação)
Uma seção de potencia maior melhora a eficiência volumétrica sem
prejudicar a eficiência mecânica. No entanto, o comprimento é
limitado pela dificuldade de manuseio de longas ferramentas na sonda
e da necessidade de compor o BHA com outros equipamentos.
1.1.3 – Unidade de Transmissão
O motor em forma de hélice tem movimento excêntrico em relação ao
eixo da coluna, faz-se uso de duas conexões articuladas (juntas
universais), para transformar o movimento helicoidal em movimento
rotacional central que alinha as demais ferramentas situadas abaixo.
Perfuração – aula 7
1.1.4 – Seção de rolamento
A unidade de transmissão é
conectada a seção de rolamento
pelo eixo de conexão com a broca
(drive shaft). A seção de
rolamento permite a transmissão
do peso para a broca e das cargas
laterais provenientes da coluna.
As rotações usuais variam de 80
rpm a 360 rpm. No gráfico nota-se
que a rotação é quase
linearmente proporcional com a
vazão de fluídos. O torque é
proporcional a queda de pressão
através da ferramenta. Dessa
forma a pressão na superfície
indica a magnitude do torque.
Perfuração – aula 7
1.1.4 – Seção de rolamento (continuação)
O aumento de peso sobre a broca causa aumento de torque e portanto
maior pressão de bombeio.
Se o motor parar de girar (stall) que se caracteriza pela pressão
mantendo-se constante mesmo quando o peso sobre a broca aumenta.
Nesse caso suspende-se a broca e ele voltar a girar e observa-se se a
pressão de bombeio volta aos níveis normais. Por isso a constante
observação da pressão na superfície é importante quando se opera MF.
Alguns diâmetros de motores de fundo e do poço entre parênteses:
MF=12” (poço revestido c/36” até 26”), MF=9 5/8”(26 ½” a 12 ¼) ,
MF=7 ¾”(12 ¼”), MF=6 ½”(9 ½” a 8 ½”) e MF=4 ¾”(5 7/8” a 6 ½”).
Perfuração – aula 7
1.1.4 – Seção de rolamento
O motor de fundo era conectado
abaixo do bent sub. O controle da
trajetória do poço era feito em
estações a certa distância, com
ferramentas simples (magnetic
single shots), os resultados nem
sempre eram satisfatórios.
Desvantagens: a)não permitia o
giro da coluna. b) depois de
ganhar ângulo a ferramenta era
retirada e isso acarretava
manobras. c) gerava doglegs
localizados. d) não eficiente p/
ganhar ângulo em formações
duras ou muito macias.
Bent Sub
Perfuração – aula 7
1.2 – Sistema steerable (dirigivel)
É composto do Motor steerable
(evolução do MF) e a uma
ferramenta de controle direcional
contínua MWD.
Os motores steerable já
incorporam um bent hosing
ajustável (no lugar do bent sub),
c/ângulos variando de 1° a 3°.
Figura 3.22 e 3.23
Perfuração –aula 7 
1.2 – Sistema steerable (dirigível)
A perfuração no sistema steerable
divide-se em: orientado e rotativo.
Módulo orientado, gira-se a mesa
rotativa ou o trop drive
c/acompanhamento da indicação
da tool face, no painel de controle
de superfície do MWD,até que a
direção deseja ser atingida e
desce-se a coluna no poço sem
girá-la.
Inicia-se então a perfuração pelo
motor steerable até que o ganho
de ângulo final seja obtido.
Perfuração – aula 7
1.2–Sistema steerable (dirigível)
Módulo rotativo é iniciado após
ter atingido o ângulo desejado,
passando a coluna a ser girada
(estamos no trecho slant).
As vantagens do sistema
steerable em relação ao MF, são:
•Longos intervalos perfurados
s/manobras;
•Redução do torque e arraste;
•Redução risco de prisão por dif.
de pressão, pois a coluna fica
parada menos tempo.
•Economia de manobras depois
do desvio feito.
Perfuração –aula 7
1.2– Sistema steerable (dirigivel)
Os desafios da perfuração no
módulo orientado, são:
Pode ocorrer prisão p/pressão
diferencial;
Aumento das chances de prisão
por desmoronamento do poço;
Deficiência na limpeza pela
tendência de acumular cascalho
na parte inferior do poço;
A potencia disponível para girar
a coluna combinada com a força
de fricção para empurrar coluna
para baixo, reduz a taxa de
penetração (rate of penetration).
Perfuração – aula 7
1.2 – Sistema steerable
Alternância entre o método
rotativo e o orientado
geralmente geram poços mais
tortuosos.
Recentemente motores de
altíssimo torque, obtidos pela
redução da espessura dos
estatores para evitar a fuga de
fluídos, ganharam mais
eficiência. Com isso pode-se usar
brocas PDC mais agressivas, mas
o limite continua sendo a
capacidade de bombeio das
sondas.
Perfuração – aula 7
1.2 – Sistema steerable (dirigível)
Outro avanço foi o desenvolvimento de brocas de calibre long (long
gauge) com motores especialmente desenvolvidos para trabalhar
com essas brocas. Com isso se consegue gerar um poço de melhor
qualidade, pois com calibre mais longo e menor offset fica reduzida
a vibração e o movimento excêntrico da broca.
Perfuração – aula 7
1.3 Sistema Rotary Steerable
É evolução do sistema anterior e
permite que a coluna gire
durante todo tempo inclusive
nos trechos de ganho de ângulos
e alteração da direção.
Classifica-se os sistemas rotary
steerable em: Push the bit e
point the bit.
No push the bit, uma força é
aplicada contra a parede do
poço para se conseguir levar a
broca para a trajetória desejada.
Esse sistema exige brocas com
capacidade de corte lateral.
Push
the bit
Point
the bit
Perfuração – aula 7
1.3 Sistema Rotary Steerable
No sistema push the bit por atuar
aplicando esforço lateral contra a
parede do poço, o seu melhor
desempenho ocorre em formações
de dureza média. Formações
friáveis são “lavadas” pelo fluido, o
diâmetro do poço aumenta e pode
faltar apoio na parede do poço
para empurrar a coluna.
Perfuração – aula 7
1.3 Sistema Rotary Steerable
Broca de calibre ativo resultam
em poços espiralados que trazem
dificuldades para manobras,
descidas de revestimentos e
completação para controle de
areia, gravel packer.
Perfuração – aula 7 
1.3 Sistema Rotary Steerable
No sistema point the bit a broca é
deslocada com relação aos resto
da coluna.
As ferramentas do point the bit
tem como desvantagens:
•São mais complexas na sua
construção.
•Aumentam o risco de falha.
• Necessitam ter um ponto na
coluna de perfuração que não gire
durante a perfuração para permitir
uma referência quanto ao tool
face.
Perfuração – aula 7
1.3 Sistema Rotary Steerable
Algumas dessas ferramentas (point the bit) são capazes de ajustar o
dogleg severity. São chamadas de rotary steerable de DSL
ajustável, sem parar a operação. Assim, as não ajustáveis são
chamadas de rotary steerable de DSL constante.
Um dos inconvenientes dos sistemas steerable continua existindo
no rotary steerable de DSL constante, por exemplo: se o máximo
DLS da ferramenta for 10°/30m, e deseja 5°/30m, junta-se a
ferramenta para atuar em 50%, gerando trechos com DSL 10°/30m,
e trechos retos que média representarão 5°/30m. Pode ficar o
resultado aceitável, mas os altos DSL, podem trazer dificuldades.
As ferramentas de DSL ajustável permitem construir poços com
curvaturas constantes e menos alterações bruscas de trajetórias,
sendo recomendadas quando se deseja poços com baixa
tortuosidade.
Perfuração – aula 7 
1.4 Sistema rotary steerable com motor de fundo.
Para conseguir um poço de grande afastamento, o limite passou a
ser a fricção da coluna de perfuração contra as paredes do poço e a
capacidade das bombas da sonda de vencer as perdas de carga.
Ainda, quando a perda de potencia na broca é resultado do
aumento de fricção, leva ao aparecimento de vibrações torcionais
Slip Sticks, prejudiciais para a perfuração.
Para atingir taxas aceitáveis de perfuração as rotações devem ficar
entre 130 e 180 rpm. Mas, isso é próximo do limite da sonda.
A solução é combinar motores de fundo e sistemas rotary steerable.
Perfuração – aula 7
1.4 Sistema rotary steerable com motor de fundo.
Com o uso de motores de fundo aumenta-se a potencia na broca sem
majorar o torque na superfície, uma vez que a sonda continuará a
fornecer menores rotações a coluna de perfuração.
Nesse caso a maior preocupação é a concentração de esforços no
motor de fundo devido a longa coluna abaixo deste.
Perfuração – aula 7
1.4 Sistema rotary steerable com motor de fundo.
Uma maneira de minimizar os esforços no Motor de Fundo é compor
o BHA com os mesmos elementos de menor comprimento.
Perfuração – aula 7
Evolução até o sistema Rotary Steerable Sytems
ano evolução
1960 Bent sub
1970 Sterring Tool
1980 MWD
1990 Steerable motor
2000 Rotary Steerable Systems
Perfuração – aula 7
1.5 Turbina
As turbinas são motores de fundo mas de concepção totalmente
diferente. Similares aos motores de fundo são compostas por seção de
potência, onde se encontram o estator/rotor e uma seção de
rolamentos. A diferença é que o rotor da turbina é formado por
hélices que giram a medida que o fluído passa. Essa força gerada cria
grandes forças adicionais sobre os rolamentos que precisam ser
balanceados pelo peso sobre a broca, se as condições de perfuração
permitirem.
Perfuração - aula 7
1.5 Turbinas
Algumas utilizações de turbinas são:
-Para melhorar o desempenho de poços verticais.
-Para reduzir o desgaste dos revestimentos.
-Perfurar poço com alta temperatura.
-Quando se deseja alta rotação: de 500 a 850 rpm c/turbina de 12
½”(brocas de 12” a 171/2”. 700 a 1400 rpm c/ turbina de 4 ½” ( com
brocas de 5 5/8” a 6 ¾”).
Face as melhorias conseguidas pelos conjuntos brocas e motores de
fundo fizeram com que as turbinas ficassem restritas a poucas
aplicações.
Perfuração – aula 7
2–LWD (logging while drilling)
MWD (measurement while drilling)
LWD: pode conter mais de um
tipo de sensor, são: a) Raios
Gama. b) Resistividade, para
identificar os fluídos contidos
nos poros. c) Sônico e de
densidade neutrão, que indicam
a porosidade. d) Ressonância
magnética, indica o tipo de
fluído. e) teste de pressão, que
faz tomadas de pressão em
pontos de interesse. Com o LWD
posso passar perfis em locais
impossíveis de se descer c/cabo.
Perfuração – aula 7
2–LWD (logging while drilling) MWD
(measurement while drilling)
MWD: no mesmo BHA com o
LWD usa-se o MWD, que é a
ferramenta responsável pelo
registro direcional, que registra:
- Inclinação;
- Direção;
- Tool face;
- Temperatura;
- Parâmetros magnéticos;
•Fotos obtidas por variação de
pressão de circulação.
•Envia dados por pulsos na lama
e também grava na memória.
Perfuração – aula 7
3 – Geosteering.
Os sistemas direcionais fornecem informações geométricas. A técnica
de navegação, geosteering baseia-se na utilização de ferramentas
defletoras (motor ou rotary steerable) equipadas com um conjunto
LWD, que permite identificar em tempo real os tipos de formação,
porosidade e os fluídoscontidos.
As ferramentas azimutais (RG, resistividade, densidade, pressão de
formação) permitem avaliar de que quadrante do poço veio uma
descontinuidade e ajustar a trajetória.
Exemplo: deseja-se navegar numa certa camada geológica e perde-se
a camada. Precisamos buscá-la por tentativa. Com a ferramenta
azimutal é possível perceber se houve a aproximação de uma cama
da indesejável e corrigir a trajetória.
Perfuração – aula 7
3 – Geosteering.
O geosteering apenas não ajuda a corrigir a trajetória mas permite
estar com o poço dentro da melhor parte do reservatório.
Perfuração – aula 7
3 – Geosteering.
Os trabalhos de geosteering necessitam de uma grande integração
de equipes (geólogos, geofísicos e engenheiros de petróleo), sendo
essas visualizações realizadas em salas especiais, em terra, através
de softwares de grande poder de visualização.
Outra aplicação do geosteering é a navegação em formações
delgadas e muito intercaladas com folhelho e também para poço de
grande alcance (ERW).
Perfuração – aula 7
3 – Geosteering
Comparação da seção geométrica
com a seção de geosteering.
No sistema geosteering se busca
estar dentro da melhor parte do
reservatório.
Os trabalhos de geosteering
evoluíram através de software
simples para software com grande
poder de visualização.
Perfuração – aula 7
3 – Geosteering
Sala de visualização da trajetória do poço e onde se encontram as
equipes multidisciplinares.
Perfuração – aula 7
3 – Geosteering
Exemplo de aplicação do soft de visualização 3D para trabalhos de
acompanhamento com equipe multidisciplinar.
Perfuração – aula 7
4 – Exercícios (sobre outras aulas de direcional)
Exercício n° 1. Dado a estação 30, que se encontra em relação a
sonda, 341,66 m ao norte e 326,23 m a leste. A profundidade vertical
é de 2533,38 m. Calcule as coordenadas da estação 35, de acordo com
os dados abaixo, pelo método das médias:
Z = 2907,02 m
Respostas: N = 524,31 m
E = 527,07 m
Estação Profundidade medida direção inclinação
30 2856,22 N 45° E 32,5°
31 2911,67 N 46° E 33,75°
32 2982,22 N 47° E 34,25°
33 3078,66 N 48° E 36,50°
34 3298,33 N 49° E 38,25°
35 3318,35 N 50° E 39,75°
Perfuração – aula 7
4 – Exercícios (sobre outras aulas de direcional)
Exercício n° 2.
Num poço c/ inclinação de 30° e direção N25°W, ddeve-se fazer uma
correção para se atingir o objetivo. A correção é de 10° a direita.
1) Qual a correção que você proporia mantendo a inclinação.
2) Qual a inclinação que o poço teria se você optar por fazer a
correção mais rápida possível?
As equações disponíveis são:
(1) cos β = cos α1 . cos α2 + sen α1 . sen α2 . cos ∆θ
(2) tan ∆θ = (tan β x sen ϒ)/(sen α1 + tan β cos α1 cos ϒ)
(3) cos α2= cos α1 cos β - sen α1 sen β cos ϒ
Lembrar que β na pag. 185 do livro de perfuração direcional é DL e o
giro é o ϒ. Isso é para não confundir pois nos primeiros exercícios na
equação 1 usamos o ϒ como DL.
Perfuração – aula 7
4 – Exercícios (sobre outras aulas de direcional)
Exercício n° 2.
1) Qual a correção que você proporia mantendo a inclinação?.
(1) cos β = cos α1 . cos α2 + sen α1 . sen α2 . cos ∆θ
cos β = cos 30° . cos 30° + sen 30° . sen 30° . cos 10° = 4,995°=5°
Substituindo na equação (3)
cos α2= cos α1 cos β - sen α1 sen β sen ϒ
cos 30°= cos 30° cos 5° - sen 30° sen 5° cos ϒ => ϒ =94,33 (giro)
Qual a inclinação que o poço teria se você optar por fazer a correção
mais rápida possível?
sen10°= β/30°= β= 5,21° cos10°=α2/30°= α2= 29,54°
o ângulo interno é 180-90-10 = 80°
ϒ(giro) é o complemento = 180° - 80° = 100°
=
30
10 ϒ
β
Perfuração – aula 7
4 – Exercícios (sobre outras aulas de direcional)
Exercício n° 3.
Para fazer a correção a ferramenta foi posicionada com o giro do lado
alto do poço (tool face) de 170°. Após 2 tubos perfurados (18,2 m) foi
tirado uma foto que mostrou a nova inclinação de 24,5° e direção N
70°E. Estime o torque reativo e o DLS da ferramenta defletora.
Sabendo-se que a inclinação inicial era de 26° e a direção era N65°E
cos β = cos α1 . cos α2 + sen α1 . sen α2 . cos ∆θ
cos β = cos 26 . cos 24,5+ sen 26 . sen 24,5. cos (70°-65°) = 2,606
cos α2= cos α1 cos β- sen α1 sen β cos ϒ(pag 185)
cos 24,5=cos26 .cos2,206-sen26.sen2,606.cos ϒ
cos ϒ =-0,7735 = -39°+(-90°)= -129°
Como girou 170 -129 = 41° é o torque reativo.
DSL =30 m x 2,606°/18 m = 4,29°
26
ϒ
Β=2,606
5
Perfuração – aula 8
Índice 
1 – Objetivo: aplicar os Métodos de cálculo e de acompanhamento da 
trajetória inclusive 3D 
1.1 – Introdução;
1.2 – Método da Tangente;
1.3 – Método da Tangente balanceada;
1.4 – Método do ângulo médio;
1.5 – Método do raio de curvatura;
1.6 – Método do Raio Mínimo de curvatura;
2 – Exercício n°1;
3 – Mudança de direção da trajetória.
4 - Aplicação gráfica de Ouija Board
5 – Exercício n°2
Fonte: Livro Perfuração Direcional (existente na biblioteca)
Livro Applied Drilling Enginerring (item 8.1)
Perfuração
1.1 – Introdução
Independente do método de medição direcional, dispomos apenas de:
INCLINAÇÃO, DIREÇÃO e as PROFUNDIDADES MEDIDAS desses
registros. Assim, para saber a posição do poço, em qualquer
profundidade é necessário fazer o cálculo da trajetória.
Perfuração 
1.1 – Introdução
A hipótese básica utilizada nos métodos é que entre os pontos A e B a
trajetória é calculada utilizando medições de profundidade (M),
inclinação (α) e direção (ε) obtida nesses dois pontos. Dessa forma são
conhecidas:
M1 = profundidade medida na estação 1
M2 = profundidade medida em 2
α = inclinação em 1
α = inclinação em 2
ε = direção em 1
ε = direção em 2
N1= posição Norte-Sul em 1
E1= posição Leste-oeste em 1
V1=profundidade vertical em 1
A1=afastamento em 1
Perfuração
1.1 – Introdução
Os valores a serem calculados são:
ΔM = M2 - M1
V2 = V1 + ΔV
N2 = N1 + ΔN
E2 = E1 + ΔE
A2 = A1 + ΔA
As variáveis ΔV, ΔN, ΔE e ΔA, são calculadas diferentemente de acordo
com o método de cálculo escolhido.
O Dogleg Severity entre os pontos 1 e 2 calcula-se em graus/metro
assim: DLS= (30xβ)/ΔM ou pela fórmula de Lubinski
DLS=(30/ΔM) x 2 arcsen (sen Δα/2)²+(sen Δε/2)²x (senα1) x (senα2) ½
Perfuração
1.2 – Método da Tangente:
Esse método usa apenas a direção
e a inclinação tomadas na última
foto (estação) e assume como o
poço sendo tangente a esse
ponto.
Características:
•Segmento AB é aproximado por
AB’ paralelo a tangente no ponto
B (fig. 4.21).
•Ponto “B” é calculado com base
na inclinação e na direção
medidas nesse ponto.
•Método menos preciso.
Perfuração
1.2 – Método da Tangente:
Os valores a serem calculados são:
ΔV = ΔM x cos α2
ΔA = ΔM x sen α2
ΔN = ΔM x sen α2 x cos ε2
ΔE = ΔM x sen α2 x sen ε2
β =arccos (cos α2-α1)–senα1
x sen α2 x (1 –cos “Δε”), onde
“Δε” = ε2 – ε1
DLS = β x 30/ ΔM
Fig 4.21
Perfuração
1.3 – Método da Tangente balanceada
As considerações são:
•Divide-se o comprimento entre fotos em dois segmentos iguais(fig
4.22
•O método é similar do ângulo médio, apresentando erros de maiores
de cálculo das seções de ganho de ângulo, valores de profundidade
verticais maiores e afastamento menores.
Perfuração
1.3 – Método da Tangente balanceada
Os valores são calculados:
ΔN=(ΔM/2) x ((sen(α2) x cos(ԑ2)) + (sen(α1) x cos(ԑ1))
ΔE= (ΔM/2) x (( sen(α2) x sen (ԑ2) + (sen (α1) x sen (ԑ1))
ΔV = (ΔM/2) x (cos (α1) + cos (α2))
ΔA = (ΔM/2) x (sen (α1) + sen (α2))
Perfuração
1.4 – Método do
ângulo médio
•Inclinação e direção
no ponto “B” são iguais
à média das inclinações
e direções em “A” e
“B”.
•As projeções dos
pontos “A” e “B” são
calculadas como as
projeções obtidas dos
ângulos médios das
inclinações e das
direções.
Perfuração
1.4 – Método do ângulo médio
Os valores são calculados:
ΔN = ΔM x sen ((α2+ α1)/2) x cos ((ε2+ ε1)/2)
ΔE = ΔM x sen ((α2+ α1 )/2) x sen ((ε2 + ε1)/2)
ΔV = ΔM x cos ((α2+ α1)/2)
ΔA = ΔM x sen ((α2+ α1)/2)
Perfuração
1.5 – Método do Raio
de curva.
As considerações são:
•O trecho perfurado AB é
tratado como uma curva
inscrita sobre uma
superfície cilindra com eixo
vertical.
•As projeções horizontais e
verticais são assumidas
como sendo arcos de
circulo cujos os raios serão
função da taxa de ganho de
ângulo e da taxa de
variação da direção.
•Este método fornece
valores muito próximos dos
apresentados pelo raio
mínimo de curvatura.
Perfuração
1.5 – Método do Raio de curva
Os valores a serem calculados são:
ΔN=(180/∏)²xΔMx((cos(α1)-cos(α2))/(α2-α1))x (sen (ԑ2) – sen(ԑ1))/(ԑ2-
ԑ1)
ΔE=(180/∏)²xΔMx((cos(α1)-cos(α2))/(α2-α1))x((cos(ԑ1)–cos(ԑ2))/(ԑ2-ԑ1)
ΔV=((180/∏) xΔMx((sen (α2) –sen(α1))/(α2 – α1)
ΔA =((180/∏)²xΔMx((cos (α1) – cos (α2))/(α2 – α1)
β =arcos((cos (α2 – α1) – sen (α1) x sen (α2) x (1-cos(ԑ2- ԑ1)))
DSL = β x30/ΔM
Perfuração
1.6 – Método do mínimo raio de curvatura
Este método assume que a trajetória é uma curva suave sobre a
superfície de uma esfera, por exemplo, um arco circular.
As fotos iniciais e finais de um comprimento da trajetória definem os
vetores espaciais que são tangentes à trajetória nesses dois pontos
representados pelas fotos. Os vetores são suavizados em uma curvatura
através de um fator (F) definido pela curvatura (dogleg) da seção do
poço. Os passos para cálculo são:
β = cos⁻¹ ((cos(α2 – α1)) – (sen(α1)x sen(α2) x (1-cos(ԑ2-ԑ1))))
F = (2/β(rad) x tan (β (graus)/2)
Para β<0,25° ou β< 0,0043633 rad) pode-se assumir F=1
Perfuração
1.6 – Método do mínimo raio de curvatura
Perfuração
1.6 – Método do mínimo raio de curvatura
Continuação dos passos para cálculo são:
ΔN =(ΔM/2) x ((sen(α2) x cos(ԑ2) + (sen(α1) x cos(ԑ1)) x F
ΔE =(ΔM/2) x ((sen(α2) x sen(ԑ2) + (sen(α1) x cos(ԑ1)) x F
ΔV = (ΔM/2) x (cos(α2)+ cos(α1)) x F
ΔA = (ΔM/2) x (sen(α2)+ sen(α1)) x F
β (graus)= β (rad) x (180/∏)
DLS(graus/30m) = (30/ΔM) x β (graus)
Perfuração
2 Exercício:
Exercício n°1: com base nos registros direcionais da tabela, calcule a
posição do poço de cada foto utilizando os métodos tangencial,
tangencial balanceado, ângulo médio, raio de curvatura e mínimo raio
de curvatura.
Perfuração
Exercício n°1
Perfuração
Exercício n°1
Perfuração
Exercício n°1
Perfuração
Exercício n°1
Perfuração
Exercício n°1
Perfuração
Exercício n°1
Perfuração
Exercício n°1:
Análise dos resultados
Tabela de comparação de resultados
Método de cálculo (1000 a 1100 m) PV (m) N/S (m) L/O (m)
Tangente 1099,86 4,86 1,94
Tangente balanceada 1099,93 2,43 0,97
Ângulo médio 1099, 96 2,57 0,49
Raio de curvatura 1099,95 2,55 0,49
Mínimo raio de curvatura 1099,95 2,43 0,97
cálculo (1100 a 1200 m)
Tangente 1199,31 14,21 6,6
Tangente balanceada 1199, 59 9,54 4,27
Ângulo médio 1199,65 9,73 3,69
Raio de curvatura 1199,63 9,71 3,69
Mínimo raio de curvatura 1199,63 9,54 4,27
Perfuração
3 – Mudança de direção da trajetória
Podem ser dois casos:
O primeiro é no momento em que se inicia o ganho de ângulo. Nesse
instante em que a inclinação do poço é próxima a vertical, a
orientação será do tipo magnética cuja referência é o norte
magnético. A ferramenta já desce com a orientação de direção para o
objetivo.
A segunda ocorre quando é necessário fazer correção na trajetória e o
poço já tem uma certa inclinação. Nesse caso o lado alto do poço
pode ser definido, pois ele sempre aponta para a direção do poço.
Nessa situação a orientação da ferramenta é feita através do ângulo da
tool face. Esse tipo de orientação recebe o nome de orientação
gravitacional.
Desse segundo caso, resultam duas situações que são:
Perfuração
3 – Mudança de direção da trajetória
a) Determinar a nova direção e inclinação após se perfurar certo
trecho de poço, utilizando uma ferramenta defletora que produz uma
mudança de trajetória β nesse trecho assentado num ângulo ϒ. As
equações que dão a direção (Δԑ) e a nova inclinação (α2) são
respectivamente:
Δԑ = arc tan ((tan(β) x sen(ϒ))/(sen(α1) + tan(β) x cos (α1) x cos(ϒ)))
α2 = arc cos (cos(α1) x cos (β) – sen(α1) x sen (β) x cos(ϒ))
b) Determinar o ângulo (ϒ) no qual uma ferramenta que produz uma
mudança de trajetória (β) deve ser assentada, para se obter uma nova
inclinação e uma nova direção, ambas predefinidas, após a perfuração
de um certo trecho de poço. Duas equações utilizadas estão
apresentadas no próximo slide.
Dog legg
Perfuração
3 – Mudança de direção da trajetória
ϒ = arc cos ((cos(α1) x cos(β)- cos(α1))/ (sen(α1) x sen (β))) ou
ϒ = arc sen ((sen (α2) x sen(Δԑ))/(sen (β)))
4 - Aplicação gráfica de Ouija Board (ver texto Halliburton)
Perfuração
3 – Mudança de direção da trajetória.
Aplicável para DL menores que 5°. Usa-se uma escala e marca-se o
valor de α1. Na mesma escala ao final da reta α1 coloca-se o circulo
com o DL. Onde a reta α2 tocar o circulo fica determinado o ângulo de
giro da ferramenta a a variação ∆e da direção é o angulo entre α1 e α2.
Perfuração
5 – Exercício
exercício n° 2
No poço 7-Ch-12D-RS, do campo de Chimarrão o revestimento de 9
5/8” foi descido e cimentado. Correu-se o giroscópio sendo detectada
a seguinte posição da sapata do revestimento 9 5/8”.
Norte: 342 m
Oeste : -76,39
Prof: 2474,59 m
As coordenadas do objetivo são
Norte: 693,5 m
Oeste : -45 m
Prof: 3179,35 m
Depois de cimentado o revestimento começou-se a perfurar e foram
tiradas as seguintes fotos (pag. Seguinte).
Perfuração
Exercício n° 2 (Registros obtidos por fotos)
estação Metros 
perfurados
inclinação Direção
1 27,78 16,5 N 12 W
2 27,48 17 N 12 W
3 27,63 17,5 N 11 W
4 27,77 17,5 N 10 W
5 27,28 17,0 N 11 W
6 27,98 17,5 N 11 W
7 27,32 17,0 N 10 W
8 27,37 17,0 N 9 W
9 27,23 17,0 N 9 W
10 27,32 17,0 N 9 W
11 27,45 17,5 N 10 W
12 26,99 17,5 N 9 W
13 28,01 17,5 N 9 W
Perfuração
Exercício n° 2 (Lembrando do método do ângulo médio)
ΔN = ΔM x sen ((α2+ α1)/2) x cos ((ε2 + ε1)/2)
ΔE =∆W = ΔM x sen ((α2+ α1 )/2) x sen ((ε2 + ε1)/2)
ΔV = ΔM x cos ((α2+ α1)/2)
ΔA = ΔM x sen ((α2+ α1)/2)
Na última foto o poço (pág. anterior) acaba de entrar na zona de
interesse.
1) Qual a profundidade do topo da zona de interesse?
2) Seguindo com pequenas alterações, o pessoal do direcional esta
em dúvida se irá atingir o objetivo. Qual o raio de tolerância nesse
caso se considerar que foi atingido o objetivo?
3) Qual a correção que você proporia se o raio de tolerância fosse de
no máximo 30 m?
Perfuração
Exercício n° 2 (em preto os dados e em vermelho os calculados)
1
∆M
2
Incli.
3
Incli. Méd
4
Direção
5
Direç méd
∆N
∆Msen3.cos5
∆W
∆Msen3.sen5
∆Z
∆M.cos3
27,78 16,5 16,25 N 12 W 11,75 7,610 1,583 26,670
27,48 17 16,75 N 12 W 12 7,746 1,646 26,314
27,63 17,5 17,25 N 11 W 11,5 8,028 1,633 26,387
27,77 17,5 17,5 N 10 W 10,5 8,210 1,521 26,487
27,28 17,0 17,25 N 11 W 10,5 7,966 1,404 26,052
27,98 17,5 17,25 N 11 W 11 8,158 1,541 26,721
27,32 17,0 17,25 N 10 W 10,5 7,952 1,545 26,091
27,37 17,0 17,0 N 9 W 9,5 7,850 1,458 26,174
27,23 17,0 17,0 N 9 W 9 7,852 1,313 26,040
27,32 17,0 17,0 N 9 W 9 7,809 1,249 26,126
27,45 17,5 17,25 N 10 W 9,5 8,028 1,343 26,215
26,99 17,5 17,50 N 9 W 9,5 8,004 1,339 26,740
28,01 17,5 17,50 N 9 W 9 8,319 1,317 26,713
total 103,636 18,870 341,73
Perfuração
Exercício n° 2
Qual a profundidade do topo da zona de interesse? 2816,32 m.
Seguindo com pequenas alterações, o pessoal do direcional esta em
dúvida se irá atingir o objetivo. Qual o raio de tolerância nesse caso se
considerar que foi atingido o objetivo?
Vamos supor que eles chegam no objetivo com inclinação de18,5° e
correção angular de 6°.
considerações ∆Z ∆N ∆W
1 Avanço nas últimas 13 
estações (slide anterior)
341,731 103,636 18,870
2 Início é o final do 9 5/8” 2474,59 342,45 76,39
3 = 
1+2
Onde estou? 2816,32 446,08 95,26
4 Objetivo 3179,35 693,50 45,00
5=4-3 Distância do objetivo 363,03 247,42 -50,26
Perfuração
Exercício n° 2
Então ∆M ∆M = 363/sen72° = 381,71
∆M = 363/sen72° = 381,71
1
∆M
2
Incli.
3
Incli. Méd
4
Direção
5
Direç méd
∆N
∆Msen3.cos5
∆W
∆Msen3.sen5
∆Z
∆M.cos3
28,01 17,5 17,50 N 9 W 9 8,319 1,317 26,713
18,5 18,00 6 7,5
18°
363
72°
∆M Incli. Incli. Méd Direção Direç méd ∆Msen3.cos5 ∆Msen3.sen5 ∆M.cos3
381,71 18,5 18,00 6 7,5 116,94 15,39 363,02
∆Z ∆N ∆W
1 Onde estava? 2816,32 446,08 95,26
2 Quanto avancei? 363,02 116,94 15,94
3=1+2 Onde estou 3179,34 563,03 111,2
4 Objetivo 3179,35 693,50 45,00
5=4-3 término 0,01 m 130,47 66,2
Perfuração
Exercício n° 2
2) Seguindo com pequenas alterações, o pessoal do direcional esta
em dúvida se irá atingir o objetivo. Qual o raio de tolerância nesse
caso se considerar que foi atingido o objetivo?
R= 146,30 m
3)Qual a correção que você proporia se o raio de tolerância fosse de
no máximo 30 m? Fazer.
130,47
66,2
Geopressões
Objetivo: conhecer as pressões de sobrecarga, fratura e poros.
1 – Introdução - conceitos
2 – gradiente de sobrecarga (1 horas);
3 – gradiente de fratura (1 horas);
4 – gradiente de pressão de poros (4 horas);
Fonte: Livro (Projeto de poços de Petróleo - existente na biblioteca)
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Mecânica das rochas:
Quando a pressão da lama é mínima, pode ocorrer:
a) Ser for < que a pressão de poros (Pp) pode ocorrer Kick;
b) Ser for < que a pressão de colapso pode ocorrer, deformação da
parede do poço ou desabamento.
Quando a pressão da lama é máxima, pode ocorrer:
a) Se for > que a pressão de fratura (PF) da rocha pode ocorrer a
perda de circulação.
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
a) Geopressões: são pressões e tensões existentes no subsolo.
b) Estimativa de geopressões considera: gradiente de sobrecarga,
gradiente de pressão de poros, gradiente de colapso e gradiente
de fratura.
c) Homogêneo: mesma propriedade em qualquer parte.
d) NPT=No Production Time (pequenos incidentes como
aprisionamento de coluna, instabilidade da parede de poço,
perdas de fluido de perfuração, repasse, kick e até blow out que se
torna uma catástrofe).
e) Gradiente = é a razão entre a pressão e a sua profundidade de
atuação em lb/gal ou g/cm³. (“peso de fluido”, “densidade
equivalente” ou “peso de fluido equivalente”).
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Esquema de um fluxo que pode ser seguido para o projeto de um
poço.
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Janela operacional: é a variação
permitida para a pressão exercida
pelo fluído de perfuração dentro
de um poço, de forma a manter a
integridade deste, respeitando as
pressões de poros, fratura e
colapso.
Mudweight(MW)<GP(gradiente de
poros) haverá influxo da formação
para o poço.
GP<MW<Colapso há instabilidade
na parede de poço.
MW>Gradiente de Fratura, perda
de fluído para formação.
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Tensão = Força/Área (lb/in²=psi). Também 1 psi= 6895 Pa
Pressão de fluído = pressão do fluido contido no interior de uma
rocha que reage de maneira igual em todas as direções.
Pressão hidrostática = pressão exercida pelo peso da coluna de um
fluído que seja incompressível.
Ph= 0,1704 x ρ x h
ρ=peso específico da lama em lb/gal
h=altura da coluna de fluídos ou profundidade em m.
C= 0,1704 = constante para homogeneizar as unidades.
Ph = pressão hidrostática em psi.
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Gradiente de pressão: G=Ph/(CxD) em lb/gal ou peso de fluído
equivalente ppg (pound per gallon).
C = 0,1704(Ph em psi, profundidade em metros e gradiente em lb/gal)
C= 0,0519 (profundidade em ft). D= Profundidade vertical
Exercício n°1: um poço vertical com profundidade de 1000 m está
preenchido com um fluído de 10 lb/gal e com pressão atmosférica no
topo. Qual é o valor do gradiente no fundo do poço.
Ph = 0,1704 x 10 lb/gal x 1.000 = 1.704 psi
G = 1.704 psi /(0,1704 x 1000) = 10 lb/gal (peso do fluido equivalente).
Nós preferimos trabalhar com gradientes pois é 
mais fácil comparar 
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Exercício n° 2: uma coluna de perfuração vertical com altura de 1.000
m esta preenchida com um fluído de peso específico igual a 10 lb/gal
e com pressão de 1200 psi no topo. Qual o valor do gradiente de
pressão ?
Ph = (0,1704 x 10lb/gal x 1.000) + 1.200psi = 2.904psi
G = 2.904psi /(0,1704 x 1000) = 17,4lb/gal
________________________________________________________
Tensão de Overburden(1)=tensão devido ao peso das camadas acima.
Tensões horizontais(4) = com dois valores, tensão maior e menor.
Pressão de poro(2)=pressão suportada p/fluído dentro da formação.
Tensão efetiva(3)=pressão suportada pelo arcabouço da formação.
(1)
(4) (4)
(2) (3)
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Princípio das tensões efetivas de Terzaghi (1923).
A tensão efetiva esta aplicada a matriz da rocha e é igual a tensão
total menos a pressão de poros.
σ’= σ – Pp onde: σ’=tensão efetiva. σ=tensão total. Pp= pressão de
poro.
Biot (1955) expandiu o conceito de tensão efetiva ao notar que
apenas uma percentual da pressão do fluído contido no espaço
poroso era responsável por reduzir as tensões atuantes na matriz da
rocha.
σ‘ = σ – α x Pp onde α= 1 – Kr/Ks Kr= Módulo de elasticidade da
rocha. Ks= Módulo de elasticidade do grão.
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Pressão do fluído de perfuração na situação de escoamento dinâmico
é chamada de ECD.
Em termos práticos durante a perfuração a pressão de fluído de
perfuração pode ser substituída por uma pressão dinâmica
hidrostática equivalente a um fluído de peso específico maior ou de
densidade apropriada. Essa densidade é normalmente referida com a
densidade equivalente de circulação (Equivalente Circulation Density
– ECD).
PTF = PH mud + Pan ou ECD = ρ lama + Pan/(CxD) ECD=>em lb/gal
Pan = pressão devido a perda de carga no anular.
C = constante de conversão de medidas.
D = profundidade vertical.
PH mud = pressão hidrostática do fluído de perfuração.
PTF = pressão total no fundo do poço
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Exercício n° 3: Um fluído esta sendo bombeado por dentro de uma
tubulação de 2,5“ OD e 2,0” ID que esta dentro de outra tubulação de
ID = 3”.
O fluído retorna à superfície pelo anular formado pelas duas
tubulações. As tubulações estão enterradas no solo a uma
profundidade de 1.000 m. O fluido bombeado tem densidade de 10
lb/gal e a pressão na bomba na superfície é de 1.200 psi.
Qual é o gradiente de pressão dinâmica no fundo do poço (ECD)
expresso em lb/gal, sabendo que?
a) Perda de carga interna na tubulação de 2” = 300 psi
b) Perdas de carga na restrição (broca) colocada a 1.000 m = 700 psi
Qual seria o gradiente de pressão estática no fundo?
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
A perda de carga total sentida pela bomba é:
Pressão na bomba = perdas de carga no interior da coluna + perdas
de carga no anular + perdas de carga em restrições + Pressão
atmosférica.
Pressão atmosférica = 0 psi
Pan=? (perda de carga no anular)
1.200psi = 300psi + Pan + 700psi + 0psi.
Pan = 1200psi – 700psi - 300psi = 200psi
ECD = ρ lama + Pan/(CxD)
ECD = 10 lb/gal + (200/0,1704 x 1000) = 11,2lb/gal
Gradiente de pressão estática: G=10 lb/gal.
Notar a diferença do gradiente de pressão exercido pelo fluido fluido
em fluxo sendo de 11,2 lb/gal e parado é igual a 10 lb/gal
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Perfis utilizadospara determinar características das rochas:
O perfis elétricos são sensores descidos no poço para medir
propriedades da formação. No cálculo de geopressões, os perfis mais
utilizados são:
-Raios gama (litologia);
-Caliper;
-Sônico (compactação das rochas);
-Resistividade (indicador de porosidade)
-Densidade;
-Neutrônico.
-PWD (Pressure while drilling)
Geopressões
1 – Introdução - conceitos
Dados necessários: Levantamento de dados
Densidade das formações
Gradiente de pressão de Poros
Propriedade mecânica das 
rochas
Tensões in situ
Gradiente de pressão de fratura
Gradiente de pressão de 
colapso
Geopressões
2 – Gradiente de Sobrecarga ou overburden
2.1 – Tensão de sobrecarga
2.2 - Gradiente de sobrecarga
2.3 - Estimativa pressão sobrecarga
2.4 - Determinação das densidades das formações
2.5 - Influência da profundidade no Gov.
Geopressões
2.1–Tensão de sobrecarga
Definição: considerando um dado elemento de rocha no subsolo, a
tensão de sobrecarga a uma dada profundidade é aquela exercida pelo
somatório do peso de todas as camadas sobrepostas a este elemento,
conforme a equação:
σov = ʃ₀ ρg dD
σov = tensão de sobrecarga ou overburden;
ρ= massa ou “densidade” das camadas sobrepostas;
g = constante gravitacional;
Z = profundidade desejada
dD = variação da profundidade
z
Geopressões
2.2–Gradiente de Sobrecarga
Podemos definir Gradiente de Sobrecarga (overburden gradient) a
uma certa profundidade como a relação:
Gov = σov/(C x D)
Gov = gradiente de sobrecarga.
σov = pressão ou tensão de sobrecarga ou pressão de overburden;
D= profundidade vertical;
C= constante de conversão de unidades.
Geopressões
2.3-Estimativa pressão sobrecarga
É definida por 3 parâmetros que são a
profundidade, a constante gravitacional e
a massa específica. Sendo os 2 primeiros
conhecidos. O terceiro parâmetro é a
incógnita a ser estimada da pressão de
sobrecarga.
Na fórmula abaixo estamos desprezando
a distância entre a mesa rotativa e a terra
ou ao mar, chamado air gap.
σov =1,422(ρw Dw+Σ ρbi ΔDi), psi
ρw = densidade da água do mar, g/cmᶟ.
Dw = lâmina d’água, metros.
ρbi=densidade de cada camada da
formação, g/cmᶟ.
Δdi=intervalo de profundidade, metros.
σov= pressão de sobrecarga
0
n
Geopressões
2.3-Estimativa pressão sobrecarga: informações disponíveis x
indisponíveis.
Geopressões
2.4–Determinação das densidades das formações: diretamente
obtido por medições (testemunhos e perfil densidade) ou
indiretamente por correlações matemáticas.
2.4.1 Por medições (testemunho e perfil densidade) para determinar
a densidade das formações.
a)Testemunhos: são amostras reais da rocha obtidas de subsuperfície,
nos comprimentos de 9, 18 ou 27 metros, analisadas em
laboratório, podem fornecer a densidade das formações com auxílio
de correlações matemáticas. É uma medição pontual da densidade.
b)Perfil densidade: medição direta da densidade (ρb). O cálculo do
gradiente se faz utilizando uma fórmula. Mas, os fatores limitantes
são: a) normalmente corrido em zona de interesse. b) tem grandes
imprecisões em trechos alargados. c) está disponível apenas a partir
do revestimento de superfície.
Geopressões
Exercício n°4: estime o gradiente
de sobrecarga quando as
densidades são conhecidas,
medidas através de perfil
densidade. Profundidade vertical
final de 3388 metros, LDA=315 m,
altura da mesa rotativa em relação
ao nível do mar 25 m. Fazer
também os gráficos da pressão de
sobrecarga e do gradiente de
sobrecarga versus profundidade
total, isto é, com relação a mesa
rotativa.
PAFM = profundidade abaixo do
solo marinho.
Geopressões
Exercício n°4
a)Poço é marítimo -> densidade para a água (1,03g/cmᶟ).
b)Calcular a pressão de sobrecarga no fundo do mar (poço marítimo).
c)Assumir um valor médio de densidade (1,95g/cmᶟ) p/trecho
superficial onde não existem dados, até 305m.
d)Dividir os trechos rochosos onde as densidades são conhecidas.
e)Calcular os incrementos de pressão até a profundidade de interesse.
f)Efetuar o somatório das pressões e calcular o gradiente.
Geopressões
Exercício n° 4
GOV=9832/(0,1704x3388)=17,0 (cuidado 9.832 psi é da soma)
Coluna da soma: 461+846=1307
340=25+315
Geopressões
Exercício n°4 em gráfico
Geopressões
2.4.2– Por correlações matemáticas: estimativas das densidades das
formações, quando não se possui o perfil densidade.
•Baseados em perfil sônico;
•Correlações de Bellotti. Gardner. Miller e Bourgoyne.
2.4.2.1 - Correlação de Bellotti, considera:
a)Tempo de transito da formação (perfil sônico) e da matriz da rocha.
b)Divide-se entre formações consolidadas (ΔT<100μs/ft) e formações
inconsolidadas (ΔT> 100 μs/ft).
ρb = 3,28 – Δt/88,95 ..... Para (Δt <100μs/ft); (1)
ρb =2,75-2,11x((Δt - Δtma)/(Δt +200)) .... Para (Δt> 100μs/ft) (2)
Δtma = tempo de trânsito na matriz (μs/ft)
Δt = tempo de trânsito (μs/ft)
ρb = densidade da formação em g/cmᶟ.
Geopressões
2.4.2–Correlação de Bellotti:
Tempo de trânsito típicos de materiais (matriz) e fluidos
Materiais e fluidos Tempo de trânsito (μs/ft)
Arenito inconsolidado 58,6
Arenito consolidado 52,6
calcário 47,6
Argila/folhelho 167 a 62,5
sal 55
Água salgada 189
óleo 218
Geopressões
Exercício n° 5: Calcule o valor da densidade da formação para 1000 m,
2000 m e 3000 m em um poço que foi perfilado com perfil sônico,
conhecendo-se os valores dos tempos de trânsito da matriz das rochas
perfuradas (usar Bellotti)
Dados do perfil: 1000 metros –> Δt = 115 μs/ft , Δtma = 50 μs/ft ;
2000 metros –> Δt = 80 μs/ft , Δtma = 58,8 μs/ft ;
3000 metros –> Δt = 67 μs/ft , Δtma = 62,5 μs/ft .
Solução – profundidade – 1000 m
Δt > 100 usar fórmula (2)
ρb=2,75-2,11x((Δt-Δtma)/(Δt+200))=
ρb=2,75-2,11(115-50)/(115+200)=2,31 g/cmᶟ
Solução – profundidade – 2000 m
Δt< 100, usar fórmula (1)
ρb = 3,28 – Δt/88,95
ρb=3,28-80/88,95=2,38 g/cmᶟ.
Geopressões
2.4.2.2 - Correlação de Gardner, considera:
Ela faz a correlação da densidade com o tempo de trânsito ou com a
velocidade do som, de acordo com as fórmulas:
ρb = a (V)b
ρb = a (10⁶/Δt)b
Δt = tempo de trânsito (μs/ft)
ρb = densidade total da formação (g/cm³)
a = constante empírica (valor usual de 0,23, definido para o Golfo do
México)
b = expoente empírico (valor usual de 0,25 , definido para o Golfo do
México)
V = velocidade do som (ft/s)
Geopressões
Exercício n° 6: Calcule o valor da densidade da formação para 1000 m,
2000 m e 3000 m em um poço que foi perfilado com perfil sônico,
utilizando a correlação de Gardner.
1000 metros –> Δt = 115 μs/ft ;
2000 metros –> Δt = 80 μs/ft;
3000 metros –> Δt = 67 μs/ft .
Solução – profundidade – 1.000 m -> Δt = 115 μs/ft
ρb = a (10⁶/Δt)b = 0,23 (10⁶/115) 0,25 = 2,22 g/cmᶟ
Solução – profundidade – 2.000 m -> Δt = 80 μs/ft
ρb = a (10⁶/Δt)b = 0,23 (10⁶/80) 0,25 = 2,43 g/cmᶟ
Solução – profundidade – 3.000 m -> Δt = 67 μs/ft
ρb = a (10⁶/Δt)b = 0,23 (10⁶/67) 0,25 = 2,54 g/cmᶟ
Geopressões
2.4.2.2 - Correlação de Gardner, como fazer uma tabela:
a) Com Δt calcula-se ρb pela correlação de Gardner
b) ρb = a (10⁶/Δt)b para todas as profundidades.
c) Tendo-se a densidade, semelhante ao exercício n°4 e usando os
termos aplicáveis da formula σov =1,422(ρw Dw+Σ0
n ρbi ΔDi), psi,
calcula-se a tensão de sobrecarga e do gradiente de sobrecarga,
respectivamente em psi e (lb/gal) para todas as profundidades
informadas.
d) Desenhar em papel quadriculado (profundidade (m) na vertical x
gradiente de sobrecarga em (lb/gal) na horizontal o respectivo
gráfico).
Existem outras correlações específicas como a de Miller (utiliza porosidade) e o
método de Bourgoyne, que constam da bibliografia indicada.
Geopressões
2.5–Influência da profundidade no Gov.
Gradiente de sobrecarga de poços terrestres é maiorque dos poços
marítimos. A LDA quanto maior for, menor será o gradiente de
sobrecarga para a mesma profundidade em terra, medida com relação
a mesa rotativa.
Geopressões
2.5–Influência da profundidade no Gov.: influência da lâmina d’água.
A janela operacional fica mais apertada com a profundidade.
m
m
m
Geopressões
3 – gradiente de fratura
A fratura da formação ao redor do poço se inicia quando as tensões na
rocha mudam de compressão para tração e atingem a resistência de
tração da rocha.
Estimativa do gradiente de fratura, pode ser por métodos diretos,
indiretos e correlações.
3.1 Métodos diretos:
Teste de absorção Clássico (Leak off Test -LOT);
3.2 Correlações específicas
Geopressões
3.1–Teste de absorção Clássico
(Leak off Test - LOT);
Depois do revestimento descido e
cimentado se faz o teste de
estanqueidade do revestimento
colocando pressão na cabeça e
verificando se o revestimento não
vaza.
Após isso, corta-se o colar e se
expõe a formação. O Leak off test
consiste em injetar fluido do poço
fechado e monitorar a relação
entre o volume injetado e a
pressão na cabeça.
O gradiente de fratura terá seu
menor valor na base da sapata,
pois ele deve crescer com a
profundidade.
Geopressões
3.1–Teste de absorção Clássico
(Leak off Test - LOT)
Ao chegar na pressão de absorção,
gráfico ao lado, deve-se calcular a
densidade de fluido equivalente
na sapata, pela equação a seguir:
ρeq= ρmud + PA/(0,1704 x Dcg )
GF = gradiente de fratura = ρeq.
ρeq=fluido equivalente na sapata
(lb/gal).
ρmud= peso do fluído de perfuração
usado no teste (lb/gal). PA= pressão
de absorção (psi);
Dcg=profundidade vertical da
sapata;
Geopressões
3.1–Teste de absorção Clássico (Leak off Test-LOT): Exercício n°7:
Calcule o valor do gradiente de fratura com base no teste de absorção
(tabela) realizado num poço com as seguintes características:
• Prof. do poço = 3230 m.
• Prof da sapata= 3200 m
• Densidade do fluído de
perf.= 12,4 lb/gal
Volume (bbl) Pressão na superficie
(psi)
1 310
1,5 460
2 640
2,5 810
3 1000
3,5 1150
4 1350
4,5 1400
5 1450
5,5 1350
Geopressões
3.1–Teste de absorção Clássico
(Leak off Test - LOT)
Exercício n°7 : a solução é plotar o
gráfico volume x pressão. O ponto
em que a curva começa a sair da
tendência linear defini-se a
pressão de absorção.
ρeq= ρmud + PA/(0,1704 x Dcg )
ρeq= 12,4+1350/(0,1704x3200)
Ρeq=GF=14,9lb/gal
Geopressões
3.2 – Correlações específicas
Pf = K x (σov – Pp) + Pp
Pf = pressão de fratura em psi; K = é o coeficiente de tensão na
matriz; σov = pressão de sobrecarga na formação em psi. Pp = pressão
de poros da formação em psi. O fator K pode ser obtido com
restrições (pois o método não é direto) do gráfico a seguir.
Geopressões
3.2 – Correlações específicas
Exercício n°8; estimar a pressão de fratura na profundidade de 3000
m, em uma perfuração com profundidade d’água de 1000 m. Utilizar
a figura 2.6 e 2.7 na resolução. O Gp=9 lb/gal.
Comprimento da coluna litológica : 3000 m – 1000 m = 2000 m
σov = entra-se com 2000 e obtém-se 18 lb/gal na fig. 2.6 e K= 0,725
na fig. 2.7.
σov = 0,17 x (2000 m x 18 lb/gal+ 1000 m x 8,5 lb/gal)= 7565 psi
Pf = K x (σov – Pp) + Pp
Pp= 0,17 x 3000 x 9 = 4590 psi
Pf = 0,725 x (7565 psi – 4590 psi) + 4590 psi = 6747 psi
Geopressões
4 – gradiente de pressão de Poros
A determinação do gradiente de
pressão de poros é a base do
projeto do poço.
Quando a pressão exercida pelo
peso da coluna hidrostática de
lama, fica inferior a pressão de
poros, temos:
a)Em formações permeáveis: Kick.
b)Em formações impermeáveis:
instabilidade da parede do poço,
ovalização e possível
aprisionamento de coluna de
perfuração.
Geopressões
4 – gradiente de pressão de Poros
O estudo da pressão de poros compreende:
4.1- Classificação;
4.2- Mecanismos geradores de pressões anormal;
4.3 - Indicadores de zonas anormalmente pressurizadas;
4.4 - Métodos para estimativa de pressão de poros.
Geopressões
4.1 – Classificação:
Pressão hidrostática é a pressão exercida pelo peso de uma coluna de
fluído, função da altura da coluna e da massa específica do fluído.
Pressão de poros normal é a altura medida a partir da profundidade
vertical até a atmosfera, considerando a conectividade dos vazios.
Anormalmente Baixa Pressão de poros < pressão 
hidrostática
Normal Pressão de poros =Pressão hidrostática
Anormalmente alta ou 
sobrepressão 
Pressão hidrostática < pressão de 
poros< 90% da pressão de sobrecarga
Alta sobrepressão Pressão de poros>90% pressão de 
sobrecarga
Geopressões
4.1 – Classificação:
Pressão de poros 
anormalmente 
baixa Pressão de 
poros 
NORMAL
Pressão de poros 
anormalmente alta
8,34 lb/gal 9,00 lb/Gal
Água com 
alta 
salinidade
Água doce
Geopressões
4.1 – Classificação
a)Pressões de poros anormalmente baixas.
É raro encontrar zonas com pressões anormalmente baixas. Também
durante a perfuração convencional a casos de dificuldade de
detecção .
Já quando se perfura em campos em produção normalmente eles
apresentam pressão de poros baixas, pois estão em fase de depleção.
Geopressões
4.1 – Classificação
b)Pressões de poros anormalmente altas
Encontrados em várias partes do mundo: golfo do México, regiões da
Europa, costa da África e Brasil.
São zonas perigosas e causadoras de grandes acidentes e muito “No
Production Time” (NPT).
Geopressões
4.1 – Classificação
b)Pressões de poros anormalmente altas
No Brasil em vários estados: Amazonas, Pará, Maranhão, Rio Grande
do Norte, Alagoas, Sergipe, Espírito Santo, Rio de Janeiro, São Paulo,
e Rio Grande do Sul.
Geopressões
4 – Classificação
b)Pressões de poros anormalmente altas
Encontradas a algumas centenas de metros, tanto em profundidades
rasas quanto em grandes profundidades abaixo de 6500 metros.
Ocorrem freqüentemente em seqüências de folhelhos/arenitos.
Mas, não são incomuns em seções de evaporitos e carbonatos
(anidras, calcários e dolomitas).
Em formações permeáveis a pressão de poros é medida através de
perfis elétricos, testes de formação ou durante a produção e, em
alguns casos podem ser estimadas através de métodos indiretos.
Em formações consideradas impermeáveis, os folhelhos, não se
consegue medir a pressão de poros. Mas, veremos que é nas
formações impermeáveis que a pressão de poros é estimada.
Geopressões
4.2–Mecanismo geradores de pressão de Poros anormalmente alta
Origens das pressões altas, estão relacionados a rocha
(permeabilidade da formação), condições de fluxo, tipo de fluído e
temperatura e incluem os seguintes MECANISMOS DE GERAÇÃO DE
PRESSÕES ALTAS:
4.2.1-> Tensões in situ:
Subcompactação.
Tectonismos.
4.2.2->Expansão de fluídos devido a:
Aumento da temperatura.
Água liberada por transformação mineral
Geração de hidrocarbonetos.
4.2.3 -> diferenças de densidades (efeito buoyancy).
4.2.4-> transferência lateral de pressão
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ: Compactação:
Durante o processo de formação dos substratos rochosos
(soterramento) ocorreram vários processos diagenéticos. Dentre eles
destacam-se, a compactação química e a compactação mecânica,
sendo que a ênfase será dada para a compactação mecânica.
Compactação mecânica, que não engloba processos químicos, mas
sim aspectos físicos como mudança no empacotamento intergranular
e deformação ou quebra de grãos individuais.
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ : Compactação:
Compactação mecânica.
Consiste na redução do volume poroso das rochas, com simultâneo
escape de fluídos presentes nestes poros, em função do
soterramento ao longo do tempo, gerado pelo peso das camadas
sobrepostas.
O processo de compactação é influenciado por vários fatores, tais
como:
-Taxa de soterramento;-Permeabilidade da formação;
-taxa de redução do espaço poroso;
-Facilidade do excesso de fluido ser removido.
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ: compactação pode ser NORMAL ou ANORMAL
(subcompactação)
Pressão de poro
Estado 
inicial
Tensão de 
Overburden
Tensão 
efetiva
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ: compactação Normal
Estado 
Final 
com 
expulsão
Tensão de 
Overburden
Pressão de 
poros
Tensão 
efetiva
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ: compactação Anormal
Estado 
Final 
sem 
expulsão
Tensão de 
Overburden
Tensão 
efetiva
Pressão de 
poros
Geopressões
4.2.1- Tensões in situ: compactação normal (Rochas Normalmente
adensadas).
É dita normal quando o fluido contido no espaço poroso escapa a
medida que o soterramento prossegue.
A compactação NORMAL-> quando ocorre o equilíbrio entre o
aumento da σov (peso das camadas sobrepostas) e a redução do
espaço poroso com o escape de fluídos.
Na compactação normal a pressão dos fluídos no espaço poroso
permanece igual à pressão hidrostática gerada pelo fluído.
Geopressões
4.2.1-Tensões in situ compactação
normal .
Redução de porosidade observada
em perfis elétricos comparada
com profundidade.
Perfis sônico (ou tempo de
trânsito), resistividade ou
densidade.
Tendência normal de redução de
porosidade x prof. em escala
semi-log. O gráfico mostra a
tendência normal de redução da
porosidade ao longo da
profundidade.
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ: compactação anormal (subcompactação)
Num processo de compactação anormal, não há o equilíbrio entre o
escape do fluído a medida que o soterramento avança. Confinado-o
no espaço poroso menor que o necessário para armazenar seu
volume, assim a pressão de sobrecarga acaba atuando sobre o fluído.
O excesso de peso sobre o fluído faz com que a pressão dos fluídos
nos poros da rocha fique maior que a pressão hidrostática gerada
apenas pelo fluído, indicando assim pressões anormalmente altas.
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ: compactação anormal (Subcompactação)
Um exemplo de desequilíbrio do processo de compactação é a
deposição contínua e rápida de espessas camadas de rochas com
baixa permeabilidade, tais como folhelhos e argilas. O fluido trapeado
poderá ficar retido nos poros dos folhelhos ou em finas camadas
permeáveis de areias, recebendo parte da pressão de sobrecarga.
Zonas com altas pressões de sobrecarga devido a subcompactação
são normalmente identificadas por valores de porosidade mais altos
que os esperados a uma determinada profundidade.
Geopressões
4.2.1 - Tensões in situ:
compactação anormal
(Subcompactação)
O perfil sônico ao lado mostra-se
bastante linear até a
profundidade de 3000 m,
indicando um trecho
normalmente compactado, com
gradiente de poros normal.
A partir dessa profundidade o
perfil sônico começa a se afastar
do comportamento linear
indicando um trecho
anormalmente pressurizado, com
porosidade maior.
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ: (Subcompactação x tensão efetiva)
Numa compactação normal, o peso das camadas sobrejacentes não
atua sobre o fluído, permanecendo esse com a pressão igual a pressão
hidrostática. Mas, em termos de pressão efetiva, estamos nos
referindo à atuação da pressão de poros sobre a rocha de forma a
reduzir a sobrecarga.
No caso de compactação normal a pressão de poros atua na rocha de
forma a reduzir a carga aplicada e essa atuação é igual a pressão
hidrostática.
No caso de subcompactação, a pressão de poros atuando sobre a
rocha é maior que a pressão hidrostática.
Geopressões
4.2.1-Tensões in situ:
(Subcompactação x tensão
efetiva).
Compactação normal
σ‘= σ – Pp
Pp = PH
σa‘ = σ – PH
Compactação anormal
σ‘= σ – Pp
Pp = PH + ΔP
σb‘ = σ – PH- ΔP
σb‘< σa‘
σ‘= tensão efetiva
σ=σov= Tensão total =Overburden
Geopressões
4.2.1 – Tensões in situ - tectonismo
Se o aumento das tensões tectônicas for muito mais rápido que a
dissipação do fluido, pode não ocorrer o equilíbrio, e isso levar a
pressões anormalmente altas.
4.2.2-Expansão de fluidos
Os principais mecanismos propostos como geradores de pressões
anormais devido a expansão de fluidos são:
a) Expansão do volume de água devido ao aumento de temperatura;
b) Diagênese químicas em argilas (água liberada por transformação
mineral).
c) Geração e hidrocarbonetos.
O processo de mecanismo de expansão de fluidos que mais contribui
para aumento da pressão de poros é a geração de hidrocarbonetos.
Geopressões
4.2.2 – Expansão de fluidos
a) Expansão do volume de água devido ao aumento de temperatura;
Estudos mostram um aumento de 8.000 psi causado por aumento do
volume de apenas 1,65% devido a um incremento de temperatura da
água de 54,4 °C até 93,3°C.
No entanto o aumento da pressão de poros devido a expansão do
volume de água somente ocorre:
Se existir ambiente completamente isolado;
Se ocorrer uma variação do volume poroso menor que a variação do
volume do fluido;
Se ocorrer uma variação de temperatura após o ambiente ter sido
isolado.
Geopressões
4.2.2 - Expansão de fluidos
b) Diagênese químicas em argilas (água liberada por transformação
mineral).
O conteúdo de água nas argilas no estagio inicial pode chegar até 80%.
O estágio inicial da desidratação ocorrer após o sedimento ser
depositado. Grandes volumes de água são expulsos.
O segundo estágio ao 60°C quando a argila montmorilonita começa a
se desidratar e se transformar em argila ilita. A água adsorvida
próximo ao argilomineral é a primeira a ser deslocada e se aloja nos
poros. Se não puder ser drenada gera pressões anormais.
A partir dos 100° C a água estrutural começa a ser liberada para os
poros da rocha e devido a sua grande densidade se expande podendo
surgir pressões de poros ainda maiores.
Geopressões
4.2.2 - Expansão de fluidos
Geração de hidrocarbonetos
Em ambientes rasos, onde ocorre a Diagênese é raro a existência de
um bom selo, o gás normalmente migra e se dissipa na superfície.
Gases trapeados podem ser verdadeira ameaça para a perfuração na
ausência de BOP.
A Catagênese e Metagênese são dados por um processo de
craqueamento, sob influência da temperatura. Essas transformações
aumentam o número total de moléculas e o volume que elas ocupam.
Se esse processo ocorrer em ambiente fechado ou semi fechado por
formações selantes a pressão nos poros da rocha irá aumentar.
Além disso, menos água consegue ser expelida. E se essa água por
decomposição da M.O. ficar saturada com gás, eventualmente pode
produzir gás livre, se esse último não conseguir escapar, o peso das
camadas superiores poderá atuar sobre ele elevando a sua pressão.
Geopressões
4.2.3-Dif. Densidade (efeito buoyancy)
A transmissão hidráulica poderá
gerar pressões anormais no topo
da zona permeável quando acima
de um aqüífero o reservatório
contiver um fluido menos denso
que a água. Exemplo:
Note que o gradiente passará de
8,9 lb/gal para 10,6 lb/gal. Se o
peso do fluido for 9,5 lb/gal,
teremos provavelmente um Kick.
Gp= 8,9 lb/gal
Gp= 9,3 lb/gal
Gas = 2 lb/gal
Oleo=6 lb/gal
4000m
4500 m
5000 m
Pp 5000 = 0,17 x 5000 x 9,3 = 7924 psi
Pp 4500 = 7924–(0,17 x 500 x 6) = 7413psi
Gp 4500 = 9,7/lb/gal
Pp 4000 = 7413-(0,17 X 500 X 2) = 7243 psi
Gp 4000 = 10,6 lb/gal. 
FOLHELHO
Aqüífero
Fluido de 
perfuração
= 9,5 lb/gal
Gp=10,6 lb/gal
Geopressões
4.2.4 -Transferência de pressão.
Acontece a posterior. Portanto
não é mecanismo primário.
Pode ser vista como uma
redistribuição de pressão em
excesso, geradas por migração de
fluidos de zonas com pressões
maiores.
O movimento do fluido é guiado
pelas diferenças de pressão e
controlado por um canal
conectante, por uma falha ou
pela permeabilidade de uma
formação inclinada.
Geopressões4.2.4 – Transferência de pressão.
a) Migração dentro de Formações permeáveis inclinadas.
Independente do tipo de fluido a transmissão de pressão dentro das
formações inclinadas ocorre por causa do desnível entre a sua base e
o seu topo.
Estruturas permeáveis inclinadas (arenitos por exemplo) podem ter
gradiente de pressão de poros diferente das camadas impermeáveis
vizinhas na base ou pela transmissão de pressão para o topo.
O efeito centróide é definido como o ponto onde a pressão de poros
no folhelho e no arenito imediatamente adjacentes estão em
equilíbrio.
Geopressões
4.2.4 – Transferência de pressão.
Formações inclinadas- exemplo.
Note que o gradiente de pressão
irá diminuir da locação “A” para a
locação “C”. Isto é normal com o
aumento da profundidade. Mas
no poço “A” a perfuração
encontrará o mesmo reservatório
do poço “C” numa profundidade
menor e com pressão de poros
igual a de “C”, pressão anormal
para o poço “A” e pressão
possivelmente normal para o
poço “C”.
Geopressões
4.2.4 - Transferência de pressão.
For. inclinadas e efeito centroide.
Caso a estimativa de pressão de
poros não leve em consideração o
arenito, estimando os valores
apenas no folhelho, será obtida a
curva de pressão de poros no
folhelho mostrado na figura. Mas,
se houver transmissão de pressão
no arenito, a pressão de poros ao
longo dele será bem diferente,
exceto no ponto Centróide, onde
estas são coincidentes. A
estimativa de pressões na base do
folhelho subestima as pressões de
poro no arenito acima do
centróide.
Geopressões
4.2.4 – Transferência de pressão.
Formações inclinadas
Método de cálculo utilizado para estimativa de gradiente de pressão
de poros no arenito inclinado com transmissão de pressão saturado
por um único fluido.
P topo = P base – 0,1704 (D base-D topo) x ρfl (1)
Gp topo = P topo/(0,1704 x D topo) (2)
P topo = pressão no topo do arenito (psi);
D topo = profundidade do topo do arenito (m);
P base = pressão na base do arenito (psi);
D base = profundidade da base do arenito
ρfl = massa específica do fluido presente no arenito (lb/gal)
Gp topo = gradiente de pressão de poros no topo do arenito (lb/gal)
Geopressões
4.2.4 - Transferência de pressão.
Formações inclinadas – exemplos
Comparação da pressão de poros no 
arenito inclinado e nos folhelhos 
vizinhos, considerando 3 casos para 
fluidos presentes no arenito. Note que o 
Gás devido a menor densidade tem a 
menor variação de pressão entre a base 
e o topo. 
Comparação entre gradientes de pressão. Note 
que a mais crítica é o caso do gás, que é a 
situação que implica no maior gradiente de 
poros. 
Geopressões
4.2.4 – Transferência de pressão.
Formações inclinadas
Exercício n°9
A seção sísmica indica a presença de várias lentes de arenitos
inclinados contendo óleo e gás com pesos específicos de 6,0 lb/gal e
2,0 lb/gal. É mostrado um poço (A) que confirmou esse fluidos nas
profundidades de 2500 m (gás) e 3000 m (óleo). As avaliações indicam
pressão normal na extensão do poço (A). Um segundo poço (B) esta
sendo programado para a locação. O que se espera encontrar em
termos de pressão para arenitos onde serão encontrados gás e óleo,
sabendo-se que eles são previstos para serem encontrados na locação
(B) nas profundidades de 1500 m e 2000 m.
Geopressões
4.2.4 – Transferência de pressão.
Formações inclinadas
Poço (A) já perfurado. As 
setas indicam o mesmo 
arenito encontrado no 
Poço (A) esta previsto de 
ser encontrado na 
perfuração do poço (B), 
mas em profundidade 
mais rasa.
Geopressões
4.2.4 – Transferência de pressão.
Continuação exercício n°9.
Considerando que o gradiente de pressão de poros normal
encontrado no poço “A” foi de 8,5 lb/gal, devemos aplicar as equações
(eq1) e (eq2) para determinar a pressão de poros no topo dos arenitos
com gás e como óleo (poço “B”).
a) Arenito com óleo:
Ptopo= 0,1704x3000x8,5-0,1704(3000-2000)x6=3323 psi
Gp=3323/0,1704x2000)=9,8lb/gal
b) Arenito com gás:
Ptopo= 0,1704x3000x8,5-0,1704(3000-1500)x2=3280 psi
Gp=3280/0,1704x1500)= 12,8 lb/gal
Geopressões
4.2.4-Transferência de pressão.
Canal conectante
Trata-se da migração de fluido
através de uma falha conectando
duas formações de diferentes
profundidades e pressões.
A falha (se não selante)
funcionam como um condutor
pelo qual os fluidos contidos
migram p/formações superiores.
A migração depende do
diferencial de pressão entre as
camadas (a falha precisa não ser
selante).
Geopressões
4.2.4 – Transferência de pressão.
Canal conectante p/Vazamento de
revestimento
O fluido da formação mais
profunda atinge as zonas mais
rasas migrando por fora do
revestimento por falha na
cimentação.
Nota-se que esse fenômeno
poderá ser fonte de grandes
problemas para poços a serem
perfurados na área, uma vez que
essas áreas anormais
pressurizadas não podem ser
previstas.
Geopressões
4.3 – Indicação de zonas anormalmente pressurizadas
Principais indicadores:
4.3.1 - Taxa de penetração;
4.3.2 -Taxa de penetração normalizada (Expoente “d” e Sigmalog)
4.3.3 - Torque e arraste
4.3.4 -Aspectos dos cascalhos
4.3.5 –Gás no fluido de perfuração.
Gás show
Gases de conexão
Background gás
4.3.6 - Propriedade do fluido de perfuração
Resistividade e condutividade
Temperatura
4.3.7- Propriedade das Rochas (Sônico e Sísmica)
Tempo de trânsito
Resistividade
densidade
Geopressões
4.3.1 – Taxa de penetração
A taxa de penetração é a velocidade com que a broca perfura um
determinado intervalo. Em trechos normalmente compactados, a
porosidade diminui com a profundidade fazendo com que a
velocidade da perfuração também se reduza com a profundidade.
Então, se uma zona de pressão anormal é atingida -> temos aumento
da porosidade -> menor volume de rocha para a broca cortar ->
consequente aumento na taxa de penetração.
A validade desse argumento deve ser analisada de modo a excluir
todos os outros fatores, tais como mudanças de litologia e de
parâmetros mecânicos como peso sobre a broca e rotação.
Geopressões
4.3.2 - Taxa de penetração normalizada
Ou expoente “d” é um modelo que tenta reduzir a influência de
outros parâmetros. A sua formulação segue a fórmula:
d=(log(ROP/RPM)-log a)/log(WOB/dh)
d = expoente de compactação da formação (adimensional).
ROP = taxa de penetração (ft/min);
RPM = revoluções da broca p/minuto;
dh = diâmetro da broca em (pol);
a = constante litológica;
WOB = peso sobre a broca.
Mas, mesmo atenuando os parâmetros de perfuração o valor de “d” é
influenciado pelo peso do fluido de perfuração. Tornou-se necessário
corrigir o valor do expoente “d”.
Geopressões
4.3.2- Expoente “d” corrigido tem
o símbolo “dc” e segue a fórmula:
dc=d x Gn/ECD. Onde:
dc=expoente corrigido
d= expoente “d”
Gn=gradiente de Pp normal
p/área.
ECD=densidade equivalente de
circulação.
Note que a partir de 850 m a
curva se afasta para a esquerda,
sendo um indicativo de zonal
anormalmente pressurizada.
O calculo da Pp pode ser feito
pelo método de Eaton, a ser visto.
Geopressões
4.3.2 – Metodologia do sigmalog;
Não será detalhada e é similar a
do expoente “dc”, normalização
da ROP (taxa de penetração) com
relação aos parâmetros de
perfuração.
Geopressões
4.3.3 – Torque e Arraste.
Torque medido na superfície = torque na broca + proveniente da
fricção da coluna de perfuração com as paredes do poço.
A medida que aumenta a profundidade do poço, aumenta também o
contato da coluna com as paredes do poço, conseqüentemente ocorre
o incremento gradual no torque.
No entanto, se houver incremento exagerado no torque pode haver
múltiplas razões, que inclui a redução de diferencial de pressão entre
o poço e a formação. Isso afeta o comportamento dos folhelhos de
duas maneiras:
a) Deformando as argilas,levando a redução de diâmetro do poço.
b) Rompendo folhelhos, acumulando cascados lascados ar redor dos
estabilizadores.
Geopressões
4.3.3 – Torque e Arraste.
Por outro lado, em zonas de alta pressão também pode ser
identificado por uma redução do torque. O estado plástico das argilas
nas formações superficiais pode levar ao encerramento da broca, da
mesma forma que as argilas subcompactadas, por possuírem mais
água, podendo levar a esse encerramento.
Assim, a ocorrência de encerramento na broca a grandes
profundidades pode ser indicativo de entrada em zona anormalmente
pressurizada.
O torque não é um indicador fácil de ser interpretado pois diversos
parâmetros podem afetá-lo, como geometria do poço, inclinação e
incompatibilidade do fluido de perfuração.
Geopressões
4.3.3 – Arraste ou Drag
Durante as manobras de retirada de coluna o atrito devido ao arraste
da coluna de perfuração com as paredes do poço geram o overpull,
isso é peso adicional no gancho, ou seja, maior que o peso da coluna.
Durante a perfuração o mesmo atrito pode ser responsável por
diminuir o peso que chega na broca. A redução de diâmetro do poço
devido a redução do diferencial de pressão poço-formação, pode fazer
com que o overpull aumente mais. Nessas condições o arraste da
coluna poderá ser um indicativo de entrada em zona de pressão
anormalmente alta, com peso de fluido menor que o ideal.
Geopressões
4.3.4 – Aspectos dos cascalhos
Características perceptíveis: tamanho formato e quantidade;
Outras propriedades físicas (cor, textura, fratura);
O tamanho e formato dos cascalhos dependem de suas
propriedades físicas, tipo e peso do fluido de perfuração, vazão de
circulação, geometria do poço, composição da coluna e grau de
balanceamento na perfuração do poço.
Já a litologia que melhor se adequa e esse tipo de análise são os
folhelhos, pois seus cascalhos podem dar melhores avaliações das
paredes do poço.
Geopressões
4.3.4 – Aspectos dos cascalhos.
(A) exemplo de cascalho com
aspecto lascado e côncavo pode
ser proveniente de zonas
anormalmente pressurizadas,
resultante de falha por tração.
(B) cascalho de zonas
desmoronadas, mais espesso e
retangular. Não é devido a
pressões anormais, resultante de
falha por cisalhamento.
Geopressões
4.3.4 – Aspectos dos cascalhos.
Deve-se observar regularmente o tipo e a quantidade de cascalhos na
peneira.
Normalmente, quando a pressão da formação está maior que a
pressão dentro do poço, a quantidade de cascalho aumenta, e
ocasionalmente pode ocorrer ao mesmo tempo o aumento do torque
e de pressão de bombeio.
Geopressões
4.3.5 – Gás no fluido de perfuração.
A incorporação de gás no fluido de perfuração chama-se corte da lama
por gás. Esse gás que chega a superfície é registrado pelos detectores
de gás, medido em Unidades de Gás Total (UGT), que é uma unidade
arbitrária.
Na ocorrência de corte por gás, o fluido de perfuração vai se
expandindo à medida que chega à superfície, causando diminuição da
massa específica nas profundidades mais rasas do poço, geralmente
não se observa um decréscimo significativo da pressão hidrostática
em poços profundos.
Geopressões
4.3.5–Gás no fluido de perfuração.
A redução da pressão hidrostática
pode ser calculada pela fórmula:
ΔP=34,5(ρmud/ρmude-1)log(PH/14,7)
ΔP=redução da pressão no pto.
considerado.
ρmud=massa específica do fluido de
perfuração.
ρmude=massa específica do fluido
cortado na superfície.
PH=Pressão hidrostática do fluido
de perf. no ponto considerado em
psia (pressão absoluta).
Geopressões
4.3.5 – Gás no fluido de perfuração.
Exercício 10:
Estime a redução de pressão no fundo do poço para um fluído de 10,5
lb/gal. Que foi cortado por gás tendo o seu peso na superfície reduzido
para 6 lb/gal. Estime a redução para as profundidades de 1000 m e
4000, assumindo que a pressão de poros é de 10,3 lb/gal.
ΔP=34,5(ρmud/ρmude-1)log(PH/14,7)
a) Para 1000 m
PH = 0,1704 X 1000 X 10,5+14,7=1804 psia (pressão absoluta)
ΔP=34,5((10,5/6)-1) x log(1804/14,7)=54 psi
ρ fundo=10,5 – 54/(0,1704x1000x)=10,2 lb/gal
Gp=10,3. Logo Gp>Pfundo poderá haver kick se houver formação
permeável a 1000 m.
Geopressões
4.3.5 – Continuação do exercício N°10
b)Para 4000 m
PH = 0,1704 X 4000 X 10,5+14,7=7172 psia
ΔP=34,5(10,5/6-1)log(7172/14,7)=70 psi
Pfundo=10,5 – 70/(0,1704x4000)=10,4 lb/gal
Gp=10,3. Logo Gp<Pfundo, logo não haverá kick.
Conclusão: o corte por gás em poços rasos é mais crítico.
Assim, é importante que o gás que foi incorporado ao fluido de
perfuração seja removido pelo uso do desgaseificador.
Geopressões
4.3.5 – Gás no fluido de perfuração.
A quantidade de gás medido no fluido de perfuração na superfície é
função de uma série de fatores:
1. Quantidade de hidrocarbonetos presentes na formação perfurada;
2. Características petrofísicas da rocha (porosidade e permeabilidade);
3. Volume de rocha perfurado (diâmetro do poço e taxa de
penetração);
4. Diferencial de pressão entre o poço e a formação;
5. Vazão de bombeio;
6. Características do tipo de fluido de perfuração (tipo, viscosidade,
solubilidade ao hidrocarboneto);
7. Características dos equipamentos de medição (eficiência do
desgaseificador, precisão dos equipamentos, etc.) .
Geopressões
4.3.5–Gás no fluido de perfuração.
A monitoração e correta interpretação dos
dados de gás são fundamentais para a
detecção de zonas anormalmente
pressurizadas.
A análise do gás fornece informações
relativas à rocha, ao reservatório, ao grau
de balanceio de peso de fluido de
perfuração no poço e à pressão de poros.
Existem diferentes fontes de gás que são
carreados pelo fluido de perfuração.
Quando detectados os registros recebem
diferentes monenclaturas, e são
analisados para serem utilizados como
parâmetro indicador de alta pressão.
Fontes de gás Registro de gás
Gás liberado Background 
gás
Gás produzido Gás show
Gás reciclado Gás de 
conexão
Gás de 
contaminação
Gás de 
manobra
Geopressões
4.3.5 – Fontes de Gás
Gás liberado-> Se houve diferencial positivo do poço para a formação
(GP<MW), somente existirá gás liberado do espaço poroso cortado pelo
cilindro da broca (ex:=20 UGT).
Gás recliclado->quando o gás não é completamente volatilizado na
superfície retorna ao fluido de perfuração e é bombeado novamente ao
poço, com um tempo de ciclo de uma circulação (ex: gás liberado=20
UGT + 20 UGT (reciclo após uma circulação)).
Gás produzido-> quando a pressão hidrostática do poço esta menor
que à pressão da formação. Os registros dos gases são caracterizados
maior indicação de unidades no detentor de gás (ex:>100 UGT)
Gás de contaminação->oriundos de produtos químicos a base de
hidrocarbonetos ou quebra química de aditivos.
Geopressões
4.3.5 – Registros de Gás
Background Gás:
Muitos folhelhos contém gás e fornecem
um nível continuo de gás no registro no
fluido de perfuração. O nível do
Background gás é usualmente pequeno.
Um aumento do background gás em
relação a zonas normalmente
compactadas pode significar a perfuração
de zona subcompactada. Tal aumento
pode ser explicado por:
Formações porosas geralmente com
maior quantidade de gás.
Aumento da taxa de penetração.
Diminuição do diferencial poço-formação
UGT
P
R
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
Background
Gás de conexão
Gás Show
Geopressões
4.3.5 – Registros de Gás
Gás Show-> é o gás da formação
detectado no retorno do fluido de
perfuração depois de um formação
permeável ter sido perfurada. É em níveis
mais altos que o background gás.
Caso a-> WM>>Gp. Nesse caso o gas
show será pequeno e parte será
empurrada para dentro da formação.
Caso b-> WM>Gp. Nesse caso é o
normal de perfuração quando o gás show
excede o background gás.
Caso c->WM<Gp. Nesse caso o gás
showcontinuará a fluir a medida que a
perfuração prossegue.
P
R
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
a b c
formação
Geopressões
4.3.5 – Registros de Gás
Gás de conexão é o gás da
formação que flui para dentro
quando as bombas estão
desligadas numa conexão. Gás de
manobra é o gás que flui causado
pelo pistoneio durante a sua
retirada.
P
R
o
f
u
n
d
i
d
a
d
e
formação
Topo do folhelho
Topo zona de 
subcompactação
Gas (%)
Background gás
Gás de conexão
Geopressões
4.3.6 – Propriedade dos fluidos de
perfuração
MW–resistividade/ condutividade
A medição da resistividade ou do inverso,
a condutividade, p/detectar zonas
anormalmente pressurizadas é motivo de
grande polêmica. Pois os valores medidos
de resistividade de fluidos são afetados
por tipo de fluido, tratamento químicos e
tipo de formação. Assim, a medição da
resistividade é utilizada c/indicador
secundário.
Quando temos zonas anormalmente
pressurizadas espera-se uma diminuição
na salinidade total, refletindo na
condutividade, pela incorporação de
fluidos da formação.
CONDUTIVIDADE
Geopressões
4.3.6 – Propriedade dos fluidos de
perfuração
Temperatura da lama
Quanto maior a profundidade mais
a temperatura aumenta. Na
perfuração o fluido tende a
retornar do poço com uma
temperatura mais elevada do que
entrou no poço. Em zonas normais
o gradiente geotérmico tende a ser
constate. Em zonas anormais de
pressão, esse comportamento do
gradiente geotérmico não ocorre e
os gradientes ficam mais
acentuados.
Geopressões
4.4 – Quantificação do gradiente de pressão de Poros
A quantificação dos gradientes de pressão de poros, embora de grande
importância para a engenharia de poços, nem sempre é fácil e precisa.
Basicamente os métodos para estimar gradiente de pressão de poros se
dividem em:
4.4.1 - Medições diretas realizadas em formações permeáveis;
4.4.2 - Métodos indiretos efetuados em folhelhos.
Geopressões
4.4.1 – Medições diretas:
Os testes mais comuns para medição de pressões de poros são: Teste de
formação (TF, TFR), RFT e FPWD. Todos tem o mesmo princípio,
diferindo na forma de coleta da amostra e no tempo de teste.
O teste de formação pelo tempo que leva, apesar de útil, não deve ser
pensado num teste para obter exclusivamente o gradiente da pressão
de poros.
O RFT é feito a cabo. Entretanto como TF é feito após perfurar o poço e
seu resultado serve para confirmar as estimativas e é de grande
utilidade para projeto de outros poços na mesma área, mas tem o
inconveniente de serem registros pontuais.
O RFT é o mais simples teste e é feito a cabo reduzindo o tempo de
sonda parada.
Geopressões
4.4.1 - Medições diretas:
Os FPWD (Formation Test While
Drilling) ou PWD (Formation
Pressure While Drilling) são feitos
por ferramentas descidas no BHA
junto com a coluna de perfuração e
fornecem os resultados em tempo
real, a medida que se perfura.
Planeja-se o FPWD, em locais que
se tem dúvidas sobre os valores de
pressão de poros.
Geopressões
4.4.1 - Medições diretas
Uma forma de calibrar os métodos de cálculo da Pp é quando ocorre um
kick. Nesse caso poço deve ser fechado e devem ser lidas as pressões
estabilizadas que são SIPP e SICP. (SIPP =Shut in Dtill Pipe Pressure) e SICP=Shut
in Casing Pressure).
Gp = (SIDPP + 0,1704 x ρmud x Dh)/(0,1704 x Dh)
Dh = Profundidade do poço (m)
SIDPP = Pressão estabilizada dentro da coluna de perfuração (psi)
SICP = Pressão estabilizada no anular (psi)
ρmud= Peso específico do fluido de perfuração (lb/gal)
A equação vale apenas se não existir fluido invasor dentro da coluna de
perfuração.
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas:
Foram desenvolvidos para aplicação em folhelho que são formações
argilosas de baixa permeabilidade. Assim os métodos indiretos tem as
seguintes características:
Se fundamentam em folhelhos/argilas;
Utilizam perfil elétrico, dados sísmicos ou parâmetros indicadores de
porosidade;
Se baseiam no traçado da linha de tendência.
Os métodos a serem apresentados são: Razão, Profundidade
equivalente e Eaton.
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas
Traçado da Linha de tendência de compactação normal.
Para avaliar pressões anormais associadas à anomalias do processo de
compactação, deve-se primeiro identificar o trecho onde a compactação
ocorrida foi normal, e isso é feito através do traçado de uma linha de
tendência de compactação normal.
A compactação é representada pela redução da porosidade com o
aumento da profundidade. A curva de tendência é uma função que
representa esse comportamento. Usualmente por simplicidade esse
função tem sido apresentada como uma reta em gráfico semilogaritimo
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas
Traçado da Linha de tendência de compactação normal.
m = (log (val n) – log (val1))/(D-D1) = (Log(val2)-log(val1))/(D2-D1)
m = log(val2/val1)/(D2-D1)
Valn= Val1 x 10
val1 e val2 = valores observados no parâmetro indicador e porosidade
em que a compactação ocorrida foi normal.
D1 e D2= profundidade de val1 e val2.
m = coeficiente angular da reta de tendência normal em papel gráfico
semilog.
D= profundidade de interesse da reta de tendência normal.
Val n=valor da reta de tendência normal na profundidade de interesse.
m(D-D1)
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas
Traçado da curva de tendência de compactação normal.
O traçado da curva de tendência de compactação normal sobre os
pontos do perfil porosidade associados aos folhelhos, no intervalo
normalmente compactado. Embora o traçado seja simples é uma etapa
muita subjetiva.
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas: Parâmetros utilizados
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas:
 Método da Razão
Baseia-se na hipótese de que a Pp a certa profundidade é proporcional
ao gradiente normal da área. A razão de proporcionalidade é dada entre
o valor medido “valo” e o valor da reta de tendência normal de
compactação:
Gp=Gn(valo/valn)m
Gn=grad. de Pp normal (Lb/gal)
Gp=gradiente de Pp (Lb/gal)
valo=valor observado do parâmetro
Valn=valor observado da reta normal
m=expoente da área
valn valo
Reta normal parâmetro
profundidade
Geopressões
4.4.2 - Medições indiretas:
Método da profundidade
equivalente.
Parte do princípio que os folhelhos
localizados em trechos
compactados e subcompactados
estão sujeitos a mesma tesão
efetiva.
Analisando os ptos A e B, B está em
trecho de compactação normal e A
em trecho anormal. Dessa forma a
Ppb no ponto B é conhecida e é
igual ao gradiente da área. Em A a
Ppa pode ser estimada pela reta
vertical.
Ϭ’va=Ϭ’vb
₀
₀
Ponto B
Ponto A
Db
Da
Geopressões
4.4.2 - Medições indiretas:
Método da profundidade
equivalente.
Dessa forma: Ϭ’va=Ϭova-Ppa e
Ϭ’vb=Ϭovb-Ppb
Ϭ’va=Ϭ’vb
Ppa = Ppb + (Ϭova-Ϭovb)
Ϭova=Gova x Da
Ϭovb=Govb x Db
Ppa = Gpa x Da
Ppb = Gpb x Db
Gpa=Gova–(Db/Da) x (Govb-Gpb)
Gpa = gradiente de poros em A
Da= profundidade
₀
₀
Ponto B
Ponto A
Db
Da
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas
Método de Eaton
O método de Eaton é um dos mais usados na industria do petróleo.
Neste método a pressão de poros (Pp) a uma certa profundidade além
de ser função da pressão de sobrecarga (Pov) e da pressão de poros
normal, da razão entre valor do parâmetro observado e o valor da linha
de tendência de compactação normal e do expoente escolhido. Esse
expoente utilizado tem como objetivo uma calibração para a área em
estudo e também para uma adequação ao tipo de perfil porosidade que
esta sendo utilizado.
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas
Fórmula de EATON aplicada a diferentes perfis:
Com base no tempo de transito; Gp= Gov-((Gov-Gn) x (Δtn/Δto)ᶟ)
Com base na resistividade; Gp= Gov-((Gov-Gn) x (Ro/Rn)1,2)
Com base no expoente dc; Gp= Gov-((Gov-Gn)x (dco/dcn)1,2)
Δto=tempo de trânsito observado;
Δtn = valor da reta nominal para o tempo de transito;
Gov=gradiente de sobrecarga (lb/gal);
Gg= gradiente de pressão de poros normal;
Ro= resistividade observada;
Rn= valor da reta normal para a curva de resistividade
Gp= Gradiente de pressão de poros (lb/gal);
dco=expoente observado
dcn=valor da reta normal para a curva do expoente “dc”
Gn = gradiente de pressão de poros normal (lb/gal)
Geopressões
4.4.2 – Medições indiretas
Como fazer no trabalho usando Eaton:
Gp= Gov-((Gov-Gn) x (Δtn/Δto)ᶟ)
a) Colocar em papel semi–log a profundidade x Δt;
b) No papel semi-log traçar a reta que representa o trend;
c) Com a reta (trend) implantada no papel semi-log (prof x Δt) para cada
profundidade o ponto Δtn é lido sobre a reta. O Δto é o ponto do tempo
de trânsito que pode estar fora ou sobre a reta ou próximo desta. Caso
opte cálculo do Δtn, pag 185(Projetos de poços de petróleo), isso não
elimina o gráfico.
d) Gn = é dado no enunciado.
e) Gov = valor já calculado do gradiente de sobrecarga pelo aluno para
cada profundidade.
e) Calcular o Gp para cada profundidade.
g) Lançar os valores de Gp no mesmo gráfico do Gov.
Perfuração 
Índice – Revestimento
Objetivo: capacitar os acadêmicos para calcular revestimento para
poços de petróleo.
1-Especificação do revestimento
2-Drift
3-Tabela com os esforços que os revestimentos suportam.
4-Funções das Colunas de Revestimento
5-Tipos de colunas de revestimento
6-Ancoragem de revestimento em poço de terra
7-Características básicas de uma coluna de revestimento
8 -Configuração do revestimento x broca
9 -Resistência dos Tubos de Revestimento
9.1 –Tração
9.2 –Pressão interna
9.3 - Colapso
10 -Esforços combinados
Fonte: Applied Drilling Engineering
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento
a) Fabricação de revestimentos: são fabricados de dois modos:
- sem costura;
- com costura, sendo esse último raramente utilizado na indústria
do petróleo (costura é a solda).
a) O revestimento é dimensionar para o local mais crítico, assim
utilizar um revestimento em toda extensão da fase pode ficar
excessivamente caro, podendo-se numa fase dividir em seções
com espessuras diferentes de revestimentos. Normalmente se
utiliza no máximo de três secções.
b) Adota-se o padrão API para tubos de revestimento.
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento
O padrão API para tubos de revestimento é caraterizados pelas
seguintes informações para especificar o revestimento.
Item Características Exemplo
1.1 Comprimento da seção 500 m
1.2 Diâmetro externo do tubo 9 5/8”
1.3 Peso nominal 40 lb/pé
1.4 Grau do aço N-80
1.5 Tipo de conexão Butress
1.6 Comprimento do tubo RANGE
Perfuração
1-Especificação do Revestimento
Exercício n° 1: indique a especificação dos revestimentos abaixo:
7” OD; 28 lb/pé; C-75, XL; R-1.
1.1 Comprimento da seção:
É o comprimento total de tubos que compõe uma seção com mesma
espessura, considerados já enroscados e será maior que esse valor
pela superposição do trecho das roscas. Deve–se evitar descer seções
menores que 1.000 pés no poço.
Exemplo Quais são as caraterísticas?
7”
28 lb/ft
C-75
XL
R-1
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.2 diâmetro externo do tubo = Nominal (OD ou dn)
Expresso em polegadas, refere-se ao diâmetro externo do tubo. Para
tubos de mesmo diâmetro nominal e espessura da parede diferente,
varia-se o diâmetro interno.
Os diâmetros mais usados no Brasil são : 30”, 20”, 13 3/8”, 10 ¾”, 9
5/8”, 7”, 5 1/2”.
Outros de menor utilização, são: 26”, 18 ¾”, 15”, 11 ¾”, 8 5/8”, 7 5/8”,
6 5/8”, 5” e 4 ½”.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.3 Peso Nominal (wn):
Indica o peso por unidade de tubo de revestimento, usualmente
expresso em lb/pé. O valor leva em consideração o peso das conexões
distribuído.
Opcionalmente pode ser adotado a espessura do tubo.
O API limitou a 12,5 % a tolerância na espessura da parede de tubos
de revestimento.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.3 Peso Nominal (nominal weight)
Para identificação – tubo de 20 pés com conexão.
wn (lb/pé)=10,69 . (D(pol)–t) . t(pol)+0,00722x D² (Não na API-10400).
D = Diâmetro externo (OD) ou diâmetro nominal
t= espessura do revestimento
b) Peso do tubo (plain end weight) – peso do tubo sem conexões
wpe (lb/pé)=3,4 x A(pol) ou
wpe (lb/pé) = 10,69 x (D(pol)–t) x t(pol)
c) Peso enroscado (Thread and coupled weight)
Peso real de 20 pés com conexões.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.4 grau do aço
Para atender à variedade de situações existem tubos com diferentes
resistências e limitações. Isso é o que significa grau do aço.
O API padronizou os graus dos aços com uma letra e um número: H-
40, J-55, K-75, N-80, L-80, C-95 e P-110.
A letra não tem significado especial, mas o valor a seguir indica a
tensão de escoamento mínima do tubo que deve ser multiplicada por
1.000 psi. Ex: o H-40 tem a tensão de escoamento mínimo de 40.000
psi.
Revestimentos não API: X-52, P-105, Q-125, S-135, V-150, são usados
na indústria do petróleo.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.4 grau do aço - curva tensão x deformação
1-Especificação do Revestimento:
1.4 grau do aço
Graus de aços de revestimentos reconhecidos pelo API. É adotado o
valor mínimo de σe, para prevenir as variações de fabricação.
σe
Perfuração
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.4 grau do aço
Nenhum tratamento 
térmico
O tratamento 
térmico pode 
ser temperado 
e revenido. 
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.4 grau do aço
Importante para reconhecimento do grau do aço pelo código de cores.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.4 grau do aço
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento:
1.5 tipo de conexão
Conexões de grandes diâmetros:
1) Resistência ao Dobramento e Tração elevadas;
2) Facilidade de conexão;
3) Baixa estanqueidade.
As conexões, em geral, promovem a união, através do
enroscamento, entre juntas subseqüentes que serão descidas no
poço, devendo ser projetadas para:
Resistir a tração e compressão devidos aos esforços de peso
próprio e temperatura;
Resistir ao vazamento dos fluídos contidos no poço;
Resistir aos dobramentos em poços não verticais;
Possibilitar a passagem pelo interior dos revestimentos anteriores.
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento:
1.5 tipo de conexão
A conexão entre tubos pode ser feita por encaixe ou por enroscamento
(integral – luva).
O encaixe por conector (Squnch Joint) é utilizada exclusivamente em
tubos de grande diâmetro (30”) em perfuração marítima (vedação
p/borracha).
A API padronizou 3 tipos conexões: a)conexão de 8 fios (perfil em “V”).
b)Conexão Buttress (perfil trapezoidal). c)Conexão Extreme-Line (perfil
trapezoidal e integral).
Perfuração 
1-Especificação do
Revestimento :
1.5 tipo de conexão
Conexão 8 Fios
Vantagens:
1. Fácil enroscamento;
2. Custo baixo;
3. Fácil de fabricar.
Desvantagens
1. Menor resistência que tubo;
2. Vedação com partículas
sólidas na graxa;
3. Perfil da rosca favorece
vazamentos com o aumento
da tração.
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento: 1.5 Tipos de conexões (Conexão
API Spec. 5B)
Vantagens:
 Perfil “trapezoidal” aumenta a resistência;
 Vedação ainda com partículas sólidas na graxa.
Desvantagem
 Atenção ao torque no aperto de dois revestimentos. Pois o
torque excessivo danifica a conexão.
Desenho da 
rosca é 
trapezoidal 
permitindo que 
os dentes façam 
melhor vedação
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento: 1.5 tipo de conexão (Conexão API Spec
5B)
.
Vantagens:
1 . Pino e caixa são juntas integradas ao tubo (sem luvas);
2. Vedação metal-metal (graxasó para lubrificação);
3 . OD conexão semelhante OD do tubo, mas ID é menor (cuidado!);
4 . Menor risco de vazamento.
Desvantagem: custo caro.
Vedação metal x 
metal. São as 
conexões mais caras. 
Perfuração 
1-Especificação do
Revestimento: 1.5 tipo de
conexão
visualização dos 3 tipos
de rosca.
.
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento: 1.5 tipo de conexão (conexões
API Spec. 5B)
Características dos 3 tipos de conexões API:
a) Rosca 8 fios: perfil em “v”, opção de luva curta (short thread
and coupled - STC) ou luva longa (Long Thread coupled).
Problema: a aplicação de tração favorece o vazamento.
b) Buttress – BC ou BTC: perfil trapezoidal – luva regular ou luva
especial (SC – Special clearance). A eficiência para evitar
vazamentos chega a 100% na maioria dos casos.
c) Extreme line – rosca X-Line: Perfil trapezoidal, diferentes das
demais por ser integral e com vedação metal-metal.
Perfuração 
1-Especif. do Revestimento: 1.5
tipo de conexão
As conexões API são fabricadas
segundo a especificação da
Norma API- Spec 5B.
A única conexão de revestimento
API em uso na Petrobras é a
Buttress.
Vantagens: facilidade de
construção e facilidade de
operação.
Desvantagens: a vedação se dá
apenas pela graxa entre os
filetes.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento: 1.5 tipo de conexão
Perfuração
1-Especificação do Revestimento:
1.5 tipo de conexão - Premium
Fabricadas segundo especificações
particulares dos fabricantes. Ex.:
Vam-Top (Vallourec), Supreme-Lx
(fabricante Hydrill).
Vantagens: resistências superiores
aos valores API. Vedação metal-
metal fornece maiores
resistências ao dobramento e
podem ser:
a)Regular – diâmetro externo
próximo da conexão buttress.
Flush – diâmetro externo
praticamente igual ao tubo para
poços com anular reduzido.
Custo adicional(3 a 5 vezes que
API). Performance melhor que
API. Vários perfis (sem
padronização)
Vedação e selos secundária com
elastômeros.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento: 
1.6 range
Range se refere ao padrão de comprimento dos tubos.
Perfuração
1-Especificação do Revestimento: diâmetro externo - tabelas
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento: tabelas
.
Perfuração 
1-Especificação do Revestimento: tabelas
.
t
Perfuração
1-Especificação do Revestimento: tabelas
.
9 5/8”
Perfuração
2-Drift
1.Tolerância de ± 0,75% para OD
2.Tolerância de até 12,5% para espessura t = (OD – ID)/2
3.Mínimo ID de passagem = drift
4.Peso nominal ≈ peso médio de tubo + conexão.
OD = diâmetro externo.
ID = diâmetro interno.
t = espessura (wall tickness)
OD
ID
t
Perfuração
2-Drift
É o maior diâmetro livre de um
tubo para a passagem interna de
qualquer ferramenta.
Exercício n°2: 7” 23 lb/pé e t=
0,317”
ID= 7” – 2 x 0,317” = 6,366”
Drift = 6,366” - 1/8” = 6,241”
OD drift Comprimento 
do gabarito
< 8 5/8” ID =1/8” 6”
9 5/8” a 133/8” ID=5/32” 12”
> 16” ID=3/16” 12”
Perfuração
4-Funções das colunas de Revestimentos:
Por que utilizar colunas de revestimentos?
1. Prevenir desmoronamento e/ou inchamento das argilas nas
paredes do poço;
2. Prevenir contaminação de aqüíferos em poços terrestres;
3. Isolar formações permeáveis;
4. Apoio estrutural para outros tubos de revestimento e para a cabeça
de poço;
5. Controle das pressões no poço durante perfuração, produção e
intervenção;
6. Permitir a instalação de equipamentos de subsuperfície em poços
produtores tal como packer;
7. Aumentar a chance de se atingir a prof. final programada, (Ex:
precisa-se de 12 lb/gal para controlar uma formação no fundo mas
outra mais rasa fratura com 10 lb/gal. O que fazer? Revestir
Perfuração
5-Tipos de colunas de revestimento
REVESTIMENTOS FUNÇÃO
Condutor Isolamento superficial (solo)
Superfície Isolamento de aqüífero; suporte estrutural
intermediário Estabilidade das paredes; isolamento de
zonas de baixa/alta pressão
produção Isolamento da zona produtora; proteção
contra vazamento da coluna de produção
Liner Isolamento local; é ancorado no
revestimento anterior
Tie Back Conecta Tie back liner à cabeça do poço
Perfuração
5-Tipos de colunas de revestimentos
Tubo Condutor
É o revestimento assentado a uma pequena profundidade, entre 10
até 50 metros, com finalidade de sustentar sedimentos superficiais
não consolidados. Pode ser assentado por cravação, por jateamento
(no mar) ou por cimentação em poço perfurado. Os diâmetros típicos
são:
a)30”
b)20”
c) 13 3/8”.
Perfuração
5-Tipos de colunas de revestimentos
Revestimento de Superfície
Com comprimento variando na faixa de 100 a 600 metros, tem por
finalidade proteger horizontes de água e prevenir desmoronamento
de formações inconsolidadas.
Serve para apoiar os equipamentos de segurança e os revestimentos
subseqüentes, é cimentado em toda sua extensão para evitar
flambagem. Seus diâmetros típicos são:
a)20”
b)16”
c) 13 3/8”
d)10 3/4”
e)9 5/8”.
Perfuração
5-Tipos de colunas de revestimentos
Revestimento Intermediário
Tem a finalidade de isolar e proteger zonas de alta ou baixa pressão,
zonas de perda de circulação, formações desmoronáveis, formações
portadoras de fluidos corrosivos ou contaminantes de lama.
O assentamento é na faixa entre 1.000 e 4.000 metros. É cimentado
somente na parte inferior ou, em alguns casos, em algum trecho
intermediário. Seus diâmetros típicos são:
a)13 3/8”
b) 9 5/8”
c) 7”.
Perfuração
5-Tipos de colunas de revestimentos
Revestimento de Produção
Tem como finalidade permitir a produção do poço, suportando os
equipamentos necessários para tal fim, bem como permitindo o
isolamento dos intervalos produtores.
O emprego depende da ocorrência de zonas de interesse e tem como
diâmetros típicos:
a) 9 5/8”
b) 7”
c) 5 1/2”.
Perfuração
5-Tipos de colunas de revestimento
Liner: é uma coluna curta de revestimento que é descida e cimentada
no poço visando cobrir apenas a parte inferior deste. Seu topo fica
ancorado no revestimento anterior e é independente do sistema de
cabeça de poço.
O uso é crescente devido a sua característica de economia,
versatilidade e rapidez. Podendo ser usado em substituição do
revestimento intermediário (liner de perfuração) e ao revestimento de
produção (liner de produção). Diâmetros típicos: 13 3/8”, 9 5/8”, 7” e
51/2”.
Tie Back: é a complementação de uma coluna de liner até a superfície,
quando limitações técnicas exigirem a proteção do revestimento
anterior. Diâmetros típicos: 13 3/8”, 9 5/8”, 7” e 5 1/2”.
Perfuração
5-Tipos de colunas de revestimento – posição no poço
Perfuração
6-Ancoragem das colunas de revestimentos em poço de terra.
Perfuração
6-Ancoragem das colunas de revestimentos - relação com a ÁRVORE
NATAL
Perfuração
7-Características básicas de uma coluna de revestimento
1. Estanqueidade;
2. Resistência superior às solicitações;
3. Dimensões compatíveis com os equipamentos a serem utilizados no
poço (brocas, packers, revestimentos, etc...);
4. Resistência à corrosão;
5. Fácil conexão.
Perfuração
8-Configuração do revestimento x broca
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B B B
BB
B
B
B
Perfuração
Exercício n°3 de revestimentos
Determine o diâmetro dos revestimentos e das brocas para um
projeto de poço que esta previsto descer um condutor de 30” até 50
metros, um revestimento de superfície de 20” até 1.100 metros, um
revestimento intermediário até 2.050 metros e um liner de 7” até a
profundidade final, 2.650 metros, a pedido da produção. Usar a
configuração que fornecerá o maior “drift” (linha denominada Padrão)
e também usar os diâmetros mais comuns utilizados na Petrobras para
facilitar processode compra. Use fluxograma da página anterior.
Perfuração
Exercício n° 3 solução
Brocas revestimento diâmetro
36” ou cravado condutor 30”
26” superfície 20”
17 ½” intermediário 13..”
12 1/4” Intermediário 9..”
8 ½” liner 7”
Perfuração
9-Resistência dos revestimentos
1. Tensão axial - tração (a);
2. Pressão interna (b);
3. Pressão externa (colapso) (c).
Perfuração
9-Resistência dos revestimentos
9.1- Resistência a tração no Tubo:
Rtr (ou Ften) = σe x As
Rtr = σe x ∏/4 x (OD² – ID²) lbf (1)
Observação dn = OD e d = ID
Perfuração 
9.1–Tração
É a força normal no sentido
longitudinal, que tende a esticar
uma tubulação, seja essa
revestimento ou drill pipe.
Pela figura temos:
Ften = σE x As
σe=mínima tensão de
escoamento
As=área da seção metálica
Ften = ∏/4 x σe x (OD²–ID²)
OD = diâmetro externo
ID = diâmetro interno
empuxo é: (α = 1 - ɣlama /ɣaço)
Perfuração
9.1-Tração
Resistência a tração no Tubo:
Exercício n°4: determinar a profundidade máxima que pode atingir
uma coluna de revestimento de 20”OD, K-55, com espessura nominal
de parede de 0,635”e peso nominal por pé de 133 lbf/ft, mergulhada
num poço cheio de fluido de 10 lb/gal. Usar F.S. = 1,3 e considerar o
empuxo.
Solução:
A tensão limite de escoamento desse tubo é 55.000 psi (ver valor de
σe nas tabelas para K-55).
E seu ID é de:
ID = 20,00 - 2(0,635 ) = 18,730 pol
Perfuração
9.1-Tração
Exercício n°4 :
Assim, a área da seção transversal do tubo é dada por:
As = ∏/4 x (20² – 18,73²) = 38,62 in²
A tração máxima que o tubo pode suportar (fim do regime elástico) é
igual a: Rt = 55.000psi x (38,63 in²)=2.125.00 lbf .
α x peso da coluna/pé x prof. máx. x Fator de segurança = 2.125.000
lbf
Fator de flutuação: α = 1 – (ɣlama /ɣaço) = 1–10/65=0,846
0,846 x 133lbf/pé x prof(pés)x 1,3 = 2.125.000lbf. => prof = 14.527 pés
Perfuração
9.1–Tração
Exercício n°5: calcule a força de 
tração de um revestimento grau 
do aço K-55 com 20” de diâmetro 
externo e com espessura de 
parede de 0,633 “ sendo o peso 
por pé de 133 lb/ft, s/coef. seg.
ID = 20 – 2 x(0,633) = 18,730”
A=∏/4 x (20²–18,73²)=38,63 sq in.
A tensão de escoamento mínina é 
55.000 psi.
F = 55.000 X 38,63 = 2.125.000 lbf
Resultado pela tabela 7.6
Perfuração
9.2-Pressão interna
Resistência à pressão interna (Rpi)
no Tubo:
Rpi x ID x L = σe x (OD-ID) x L
Rpi = (2.σe.t)/ID (só vale para tubos
de paredes finas) em psi.
API no boletin 5C3 recomenda
utilizar para pressão interna a
seguinte fórmula RPi = 0,875 x
(2.σe.t/OD). O fator 0,875 se
aplica para considerar as variações
de dimensões.
Perfuração
9.2-Pressão interna
Exercício n° 6: Considere que houve um vazamento na coluna de
produção próximo à superfície. Verifique se haverá falha no
revestimento devido ao aumento da pressão interna na superfície.
Dados:
Rev. 7”OD, N-80, 23 lb/pé
Pressão de poros = 7.000 psi
Gradiente do gás = 0,45 psi/m
Profundidade = 3.000 m
F.S. = 1,1
Perfuração
9.2-Pressão interna
A pressão interna na superfície é
que preciso conhecer.
Psup = FS x (Pporos – Phidrostatica “gás”)
Para profundidades acima de
3000 metros a Petrobras usa
cerca de 2,65 lb/gal como peso
do fluido interno Phidrostatica “gás”,
(não é o peso de um gás puro).
Psup =1,1x(7000–0,17x2,65x3000)
Psup = 1,1x(7000-1350)= 6.215 psi
RPi =0,875 x (2tσe/OD). Rpi = 0,875
x 2(0,317) x 80000/7”
Rpi = 6340 psi
Como Rpi > Psup -> OK
Perfuração
9.2-Pressão interna
Exercício n°7: calcule a pressão interna para tubo OD=20”, K-55,
revestimento como espessura de parede de 0,635” e peso de 133
lbf/ft, sem fator de segurança. Fórmula: Rpi=0,875% x (2 x σE x t)/dn.
Rpi=0.875% x (2 x 55.000 x 0,635)/20=3056 psi arredondo p/3060 psi
Tabela 7.6 Applied Drilling Engineering
Perfuração
9.3-Colapso
Resistência ao COLAPSO em tubos:
Função dos seguintes fatores:
-Razão OD/t
-Tensão limite de escoamento;
-Caraterísticas da curva tensão x deformação
-Ovalização;
-Tensões residuais;
-Excentricidade
Principais fatores
Perfuração
9.3-Colapso
Resistência ao COLAPSO:
Da figura temos:
σr=((pi.ri²(ro²+r²))–(pe.ro²(r²-ri²)))/(r². (ro²-ri²))
σr= tensão radial
e σt(tensão tangencial)
σt=((pi.ri²(ro²+r²))– (pe.ro²(ri²+r²)))/(r²(ro²-ri²))
Como a tensão máxima é tangencial
assumindo que o tubo só esta sobre efeito
de “pe”, então r=ri, pe=pc
σt= -2pe.ro²/(t(ro+ri+ri–ri+2t-2t))
Usando σe=σt e reagrupando os termos:
Pc = 2 x σe x ((dn/t)-1)/(dn/t)²)
Perfuração
9.3-Colapso
Resistência ao COLAPSO em tubos:
API Bulletin 5C3 apresenta 4 regimes de colapso, que são:
1. Colapso de limite de escoamento
2. Colapso plástico
3. Colapso de transição
4. Colapso elástico
(OD/t)
Perfuração
9.3-Colapso
Resistência ao COLAPSO em tubos:
Colapso por Escoamento:
a) Baseado no escoamento da fibra interna do tubo.
b) Determinado pela equação de Lamé, quando σtangencial = σe e então
r=ri.
c) Pc = 2 x σe x (OD/t -1)/(OD/t)²
Colapso Elástico:
a) Independe da tensão de escoamento;
b) Baseado na teoria da instabilidade elástica;
c) Aplica para tubos de parede fina (OD/t)> ±25.
d) Pc = 46,95 x10⁶/((OD/t -1) ² x (OD/t))
Perfuração
9.3-Colapso
Resistência ao COLAPSO em tubos:
Colapso pela dimensão Plástica:
a) Baseado em dados empíricos de 2488 testes.
b) Determinado por análise de regressão.
c) F1, F2 E F3 são coeficientes empíricos
d) Rc = σe x (F1/(OD/t) – F2) – F3
Colapso de Transição:
a) Ajuste da curva entre colapso plástico e elástico.;
b) F4 e F5 são coeficientes empíricos;
c) Aplica para tubos de parede fina (OD/t)> ±25.
d) Rc = σe x (F4/(OD/t) – F5)
Perfuração
9.3–Colapso
escoamento plástico Transição Elastico
Grau do 
aço
OD/t OD/t OD/t OD/t
H-40 <16,40 16,40 até 27,01 28,02 até 42,64 >42,64
J-55 e K-55 <14,81 14,81 até 25,01 25,02 até 37,25 >37,25
C-75 <13,60 13,60 até 22,91 22,92 até 32,05 >32,05
L-80, N-80 <13,38 13,38 até 22,47 22,48 até 31,02 >31,02
P-110 <12,44 12,44 até 20,41 20,42 até 26,22 >26,22
REGIÃO DE MAIOR OCORRÊNCIA de COLAPSO
Perfuração
9.3-Colapso
Resistência ao COLAPSO em tubos: coeficientes “F” utilizados nas
fórmulas de colapso: (tabela 7.4 Applied Drilling Engineering)
Perfuração
9.3-Colapso:
Resistência ao COLAPSO em tubos de revestimento, valores de dn/t
para determinar o regime de colapso. tabela 7.5 do livro “Applied
Drilling Engineering”.
Perfuração 
9.3-Colapso
1) Para verificar ao Colapso primeiramente calcula-ser a relação:
OD/t. Exemplo para tudo de 7” => 7/0,317 = 22,08
2) Com o valor está na faixa das fórmula de colapso “plástico”.
3) Pc =σE x (F1/(dn/t)–F2)–F3 (fatores obtidos na tabela 7.4 Applied Drlling
Engineering)
4) Da tabela 7.4 temos: F1 = 3,07; F2 = 0,0667; F3 = 1.955
Pc =σE x (F1/(dn/t) – F2) – F3=> 80.000((3,07/22,08)-0,0667)-1.955
Pc = 3.835,81 psi
Esse será a resistência do revestimento ao colapso, se não houver
um outro esforço combinado.
Perfuração
9.3-Colapso
Resistência ao Colapso em tubos:
Exercício n°8: considere que
houve um vazamento na coluna
de produção logo acima do packer.
Verifique se haverá falha no
revestimento devido ao
esvaziamento do revestimento
(formação “bebe” o fluido de
completação.
Dados:
• Rev. 7”OD, N-80, 23 lb/pé
• Peso da lama = 10 lb/gal
• Profundidade do topo do
cimento no anular = 2.000 m
• F.S. = 1,0
Perfuração
9.3-Colapso
Solução:
•OD/t = 7/0,317 = 22,08
•colapso plástico
•Bull. 5C3 F1 = 3,07; F2 = 0,0667;
F3 = 1.955, ou tabela.
Rc= 80.000 x (3,071/22,08 –
0,0067) – 1,955 = 3830 psi.
•Como o anular vazou, vamos
considerar a pressão interna nula.
A pressão externa é a ação da
lama atrás do revestimento, dada
por: Pe = F.S x (0,17 x 10 lb/gal x
2000) Pe = 3400 psi
•Como Pe< Rc,então OK
Perfuração
10-Esforços combinados
A pressão interna, tração e colapso podem agir simultaneamente,
levando a um estado triaxial de tensões. Se a Tração e o Colapso agirem
juntos, deve-se “corrigir” o limite de escoamento, pois a tração já
consumiu uma parte do limite de escoamento, e o limite corrigido é o
quando que sobrou do limite de escoamento para colapso.
Para corrigir a Tensão de escoamento devido a TRAÇÃO e ao COLAPSO.
σe corrigido = (√1-0,75 x (σz/σe)² - 0,5(σz/σe)) x σe
σe corrigido = limite de escoamento corrigida pela redução da tensão
já usada para a tração. A tensão que sobrou é para resistir ao colapso.
σz = tensão axial de tração
σe = tensão de escoamento original
Obs: os fatores “F” das formulas para cálculo da pressão de colapso,
são para os valores originais de σe e não se aplicam para (σe
corrigido).
Perfuração
10–Esforços combinados
Os coeficientes “F” para diferentes valores de limite de escoamento,
original, ou seja, quando temos (σe corrigido) são obtidos do API Bull 5
C3, quarta edição, através das fórmulas abaixo.
Por conveniência escreve-se σE (corrigido ou efetivo) = Y
Assim do API Bull 5 C3 temos:
F1 = 2,8762+0,10679 X 10⁻⁵(Y) + 0,21301 x10⁻¹ᵒ(Y)²-0,53132 x10⁻¹⁶(Y)ᶟ
F2 = 0,026233 + 0,50609 x10⁻⁶ (Y)
F3 = -465,93+0,030867(Y)-0,10483 x 10⁻⁷(Y)²+0,36989 x 10⁻¹ᶟ(Y)ᶟ
F4 = 46,95x10⁶(A)/(Y)(B)(C)
(A) = (3x(F2/F1)/(2+(F2/F1)))ᶟ
(B) = (Y)x((3(F2/F1)/((2+(F2/F1)) – (F2/F1))
(C) =(1 – (3(F2/F1))/(2+(F2/F1)))²
F5 = F4(F2/F1).
Perfuração 
10-Esforços combinados.
A tensão axial (tração ou compressão), pressão interna e colapso podem
ocorrer simultaneamente levando ao estado triaxial de tensões.
Assim, a equação abaixo se aplica ao estado triaxial de esforços
combinados e representa uma elipse:
σt + pi = ± √1-0,75 σz + pi ² - 0,5 σz + pi (EQUAÇÃO DA ELIPSE)
σe σe σe
σt = tensão tangencial (ver colapso)
pi = pressão interna
σz = tensão axial
Perfuração 
10-Esforços
combinados
Como a equação
anterior representa
graficamente uma
elipse, podemos
obter uma solução
de forma gráfica.
σe (tensão de escoamento
considerada é igual a) =
σ(yield) = (tensão mínima)
Perfuração
10-Esforços combinados.
Exercício n°9: calcular a pressão de colapso de um revestimento 5,5
in, N-80, com espessura de parede igual a 0,476”. O peso é 26 lbf /ft.
Determine a pressão de colapso para o revestimento sujeito a uma
tensão axial de 40.000 psi e 10.000 psi de pressão interna. Solução
1) dn/t = 5,5/0,476= 11,55 (Colapso pela fórmula do ESCOAMENTO);
2) Pc=2 σe ((dn/t)-1)/(dn/t)²)= 2 x 80000((11,55-1)/11,55²)=12.658
psi.
Mas, em serviço
3) (σ z + pi)/σe = (40.000 psi + 10.000 psi)/80.000 psi= 0,625
Usando o valor calculado (na equação da elipse). São obtidos dois
valores para : (σt+ pi)/σe = +1,153 ou -0,5284.
4) Pccorri.=Pc x (fator de redução)+pi=12.658x0,5284+10.000=16.684
psi.
Os esforços combinados reduziram em 52,84% a capacidade do
revestimento de suportar a pressão de colapso.
Perfuração
10-Esforços combinados.
Exemplo; utilizando a elipse
Entra-se com:
(σ z + pi)/σe = 0,625
Obtemos o valor =-0,52,
para (σt+pi)/σe do
problema anterior. Daí
continuamos o problema.
Perfuração
10-Esforços combinados
Exercício n°10: calcular a pressão de colapso para um revestimento
de 20-in, K-55, t=0,635, 133 lbf/ft, sujeito a uma força axial de
1.000.000 lbf. Também considere uma pressão interna de 1.000 psi.
Da tabela de dados obtenho:
ID= 18,730; dn/t=20/0,635= 31,496 (TRANSIÇÃO); As = 38,631 in²
σz = 1.000.000 lbf/38,632 in² = 25.886 psi
(σz + pi)/ σE = (25.886 +1.000)/55.000 = 0,48883. Pode-se obter o
valor na elipse ou pela equação,
Perfuração
10-Esforços combinados
Continuação do exercício n°10 ; calculando o valor pela equação.
σE (corrigido)/σE = √1-0,75 (σz/σE)² - 0,5(σz/σE)
σE (corrigido)/σE = √1-0,75 (0,4888)² - 0,5(0,48883)
σE (corrigido)/σE = 0,66155
σE (corrigido) = 55.000 psi x 0,66155 = 36.385 psi.
36.385 psi é a tensão de escoamento corrigida (ou a que sobrou para
uso no colapso) devido a tração já ter utilizado sua parte. Como
D/t=20/0,635=31,49. Aplica-se então a fórmula do colapso para a
dimensão de TRANSIÇÃO.
Pc = σE (corrigido) x (F4/(dn/t)-F5) mas a tabela 7.4 trás os fatores “F”
somente para a situação de “σE = 55.000 psi” e não para 36.385 psi.
Perfuração
10-Esforços combinados – continuação exercício n°10
Então, para σE (corrigido)=36.386 psi, temos que calcular F1, F2, F3,
F4 e F5, que resultam em F1 =2,941, F2=0,0446, F3=645,1, F4=2,101 ,
F5=0,0319 (ver o sétimo slide anterior).
Pcolapso(corrigido) = 36.385 ((2,101/31,496)-0,0319) = 1267 psi
Mas colapso é a pressão externa e a pressão ajuda a aumentar a Pc.
Então, podemos corrigir para a situação de serviços pois a “pressão
interna”, ajuda:
Pc(corrigido) = 1267psi + 1000 psi = 2.267 psi
Fatores de segurança p/revestimentos
PRESSÃO INTERNA 1,1
COLAPSO 1,0
TRAÇÃO 1,3
Perfuração
10-Esforços combinados
Exercício n°11: Determinar a pressão de colapso para o revestimento
11,75”, C-95, 60 lbm/ft, que opera nas condições 10% do seu limite
de pressão interna e com 60% da sua carga de tração máxima.
Dados:
ID=10,772”, t= 0,489”, Pc=3610 psi, Rt=1.644.000 lbf, Pi=8010 psi.
F1 = 2,8762+0,10679 X 10⁻⁵(Y) + 0,21301 x10⁻¹ᵒ(Y)²-0,53132 x10⁻¹⁶(Y)ᶟ
F2 = 0,026233 + 0,50609 x10⁻⁶ (Y)
F3 = -465,93+0,030867(Y)-0,10483 x 10⁻⁷(Y)²+0,36989 x 10⁻¹ᶟ(Y)ᶟ
F4 = 46,95x10⁶(A)/(Y)(B)(C)
(A) = (3x(F2/F1)/(2+(F2/F1)))ᶟ
(B) = (Y)x((3(F2/F1)/((2+(F2/F1)) – (F2/F1))
(C) =(1 – (3(F2/F1))/(2+(F2/F1)))²
F5 = F4(F2/F1).
Perfuração
10-Esforços combinados
Como fazer:
1) Calcular t/OD para saber que tipo de colapso
2) Calcular σz e σE (corrigido);
3) Usando σE (corrigido) calcular os “F”
4) Com os “F” calcular a Pressão de Colapso de acordo com o tipo de
colapso.
5) Somar o valor da pressão interna na pressão de colapso.
6) Dividir pelo fator de segurança.
Determinar a pressão de colapso para o revestimento 7”, P-110, 26 lbm/ft, que tem 3000 m
de comprimento, emerso num fluido de 12 lb/gal (esforços conjugados).
Formulário
F1 = 2,8762+0,10679 X 10⁻⁵(Y) + 0,21301 x10⁻¹ᵒ(Y)²-0,53132 x10⁻¹⁶(Y)ᶟ
F2 = 0,026233 + 0,50609 x10⁻⁶ (Y)
F3 = -465,93+0,030867(Y)-0,10483 x 10⁻⁷(Y)²+0,36989 x 10⁻¹ᶟ(Y)ᶟ
F4 = 46,95x10⁶(A)/(Y)(B)(C)
(A) = (3x(F2/F1)/(2+(F2/F1)))ᶟ
(B) = (Y)x((3(F2/F1)/((2+(F2/F1)) – (F2/F1))
(C) =(1 – (3(F2/F1))/(2+(F2/F1)))²
F5 = F4(F2/F1).
σe (corrigido)/σe = √1-0,75 (σz/σe)² - 0,5(σz/σE)
Formas de Colapso
Escoamento =>Pc = 2 x σe x ((OD/t) -1)/(OD/t)²
Elástico =>Pc = 46,95 x10⁶/(((OD/t) -1) ² x (OD/t))
Plástico =>Pc = σe x (F1/(OD/t) – F2) – F3
Transição => Pc = σe x (F4/(OD/t) – F5)
Perfuração
Objetivo: utilizar os critérios de assentamento de sapatas dos
revestimentos.
Índice
1-Critério de assentamento.
2-Revestimentos de zonas superficiais.
3-Revestimento de zonas mais profundas.
4-Critério de assentamento baseado na janela operacional.
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
6-Fatores que afetam o assentamento das sapatas.
Perfuração 
1-Critério de assentamento.
Toda companhia de petróleo tem seus próprios critérios de
assentamento de sapatas, que são fruto da experiência obtida em
suas áreas de atuação.
De modo a facilitar o entendimento das metodologias de
assentamento de sapatas divide-se o assunto em duas partes:
a) Zonas superficiais onde serão assentados o condutor e o
revestimento de superfície;
b) Zonas mais profundas, que serão cobertas pelos revestimentos
intermediários e de produção
Perfuração 
2-Revestimentos de zonas superficiais.
Não existe um critério definido para determinar a profundidade de
assentamento do Tubo Condutor. Normalmente em terra ele fica
em torno de 20 m e em poços marítimos em trono de 50 m abaixo
do fundo do mar.
A profundidadedo revestimento de superfície gira em torno de 500
a 600 metros abaixo do fundo do mar. Essa profundidade deve
garantir que em caso de Kick com fratura da formação não ocorra
um underground blowout.
Em campos conhecidos, as empresa aprofundam o revestimento de
superfície. A Petrobras em alguns campos de pré-sal vem adotando
cerca de 1000 m abaixo do solo oceânico a posição da sapata.
No slide seguinte mostra-se o underground blowout quando atinge
uma plataforma auto-elevatória.
Perfuração
2-Revestimentos de zonas 
superficiais.
Notar o underground blowout
iniciando e depois afetando a
plataforma auto-elevatória.
Perfuração
3-Revestimento de zonas mais profundas.
O assentamento de revestimentos mais profundos segue dois
critérios a serem apresentados, porém nunca esquecendo a
experiência da empresa naquela área.
O primeiro critério baseia-se no gradiente de pressão de poros,
colapso e fratura, e é o critério de assentamento baseado somente
na janela operacional. Ele não leva em consideração a ocorrência de
kick.
O segundo critério esta baseado na tolerância ao Kick.
Perfuração
4-Critério de assentamento baseado somente na janela operacional.
São as premissas:
a) Limite inferior igual ou maior dos valores entre gradientes de
pressão de poros e colapso inferior.
b) Limite superior igual ao menor dos valores entre os gradientes de
pressão de fratura e colapso superior
Perfuração
4-Critério de assentamento
baseado somente na janela
operacional.
1- traça-se a janela operacional;
2- adotar margem de segurança
em relação ao gradiente de poros;
3-o assentamento é feito a partir
da profundidade final do poço.
Adota-se uma margem de
segurança na pressão de poros;
4- traça-se um reta vertical para
cima até atingir o limite superior
da janela operacional.
5-Nessa profundidade deve ser
assentada a sapata.
6- repete-se o procedimento.
Perfuração
4-Critério de assentamento
baseado na janela operacional.
Nesse exemplo foi utilizado como
limite inferior, uma margem sobre
o gradiente de poros, e como
limite superior uma margem sobre
o gradiente de fratura.
A flecha vertical indica o máximo
peso de fluído a ser adotado em
cada fase.
Um valor muito utilizado para a
margem de segurança é 0,5 lb/gal,
mais isso é da companhia.
Perfuração
4-Critério de assentamento Baseado somente na janela operacional.
Aspectos do método:
-Não considera tolerância ao Kick;
-Independe da geometria do poço;
-pode utilizar mais de uma margem de segurança.
Perfuração
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
Num kick ocorrem duas situações de pressão, uma quando o poço
estiver condição estática, que é a situação de poço fechado e outra em
condição dinâmica, que é a situação de circulação do Kick.
Em condições estáticas: as pressões no poço são como em um tubo
“U”, onde o interior da coluna representa uma perna do “U” e o anular
a outra. Em condições estáticas a pressão a montante dos jatos da
broca (interior da coluna) é igual à pressão a jusante deles (espaço
anular).
Em condições dinâmica: quando circulando o fluido aparecem
pressões dinâmicas referentes as perdas de carga por fricção (interior
da coluna, linha de choke) e também as perdas de carga localizadas
(orifícios da broca e choke). Essas situações fazem com que a pressão
interna do poço cresça em relação a pressão estática.
Perfuração
5-Critério de assentamento
baseado na tolerância ao Kick.
Esquema de um poço fechado
após o kick.
Dh = prof. do poço;
ρmud=densidade da lama;
Gf= grad. Fratura formação mais
fraca;
Dfm=prof. Da formação mais
fraca;
ρk=densidade do fluido invasor;
hk=alt. do kick no espaço anular;
Gp=grad. Pressão de poros;
SIDPP= Shut in Drill Pipe Pressure;
SICP=Shut in Casing Pressure.
Perfuração
5-Critério de assentamento
baseado na tolerância ao Kick.
Como a tolerância ao kick tem por
base a pressão estática.
O poço foi fechado, as pressão
SIPP e SICP já se estabilizaram. O
fluido invasor será responsável
pelo aumento de pressão dentro
do poço. A magnitude do
aumento de pressão é função da
pressão de poros, altura do kick,
densidade do fluido invasor e do
gradiente de fratura da formação
mais fraca. O ponto mais fraco
admite-se abaixo da sapata do
último revestimento.
Perfuração
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
Exercício n°1: um poço estava sendo perfurado com fluído 10,5 lb/gal,
quando ocorreu um kick a 4000m, com altura de 80 metros. Poço foi
fechado e a pressão estabilizada no revestimento (SICP) foi de 350 psi.
O fluído existente no reservatório já era conhecido e tinha uma massa
específica de 1,8 lb/gal. Sabendo-se que o gradiente de fratura da
formação mais fraca é 11,5 lb/gal a 3000 m, compare as pressões
dentro do poço antes e após o kick, nesta profundidade.
a) Pressão na formação mais fraca é dada pela hidrostática do fluído
de perfuração: P3000 antes do kick=0,1704 x 10,5 x 3000=5.367,6 psi
b) Com o fechamento do poço há aumento de pressão na frente da
formação mais fraca. P3000 depois do kick=0,1704 x 10,5 x 3000 + 350
=5.717,6 psi.
c) Comparado o valor acima com o gradiente de fratura da formação
Pf=0,1704 x 11,5 x 3000 = 5.878,8 psi Não ocorre fratura.
Perfuração
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
Exercício n°1 continuação:
d)O mesmo raciocínio pode ser feito a partir do fundo do poço com o
cálculo da pressão de poros utilizando SICP.
Pp4000 = 350 + 0,1704 x (10,5 x(4000-80)+1,8 x 80)=7388 psi
e)P3000 depois do kick=7388-0,1704 x (1,8 x 80 + 10,5(1000-80))= 5717,6
psi é a pressão devida ao Kick na profundidade de 3000 onde a
pressão máxima de fratura é de 5878,8 psi. Portanto o poço tolerará
ao Kick.
Perfuração
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
Tolerância ao Kick: é definida com a máxima pressão de poros que
pode ser admitida, de tal forma que, na ocorrência de um kick, o poço
possa ser fechado sem ocorrer fratura da formação mais fraca.
Leva em consideração os aspectos:
• Ocorrência de um kick e seu volume;
• Geometria do poço;
• Eficiência da sonda de detectar o kick;
• Pressões de poros e fratura das formações.
As premissas assumidas para isso são:
• Peso do fluido de perfuração utilizado para balancear a Pp.
• Kick ocorrendo no fundo do poço;
• Poço fechado;
• Pressões já estabilizadas.
Perfuração 
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
Nesse caso as pressões SIDPP e SICP devem assumir os valores
máximos, que são limitados pelo gradiente de fratura da formação.
Se isso for ultrapassado haverá perda de fluído para a formação,
reduzindo a pressão estática do poço.
Pfm max = 0,1704 x Gf x Dfm. Essa mesma pressão pode ser definida
da superfície.
Pfm max = SICPmax + 0,1704 x ρmud x Dfm. Igualando as duas
expressões podemos definir o SICP max.
SICP max = 0,1704 x (Gf - ρmud) x Dfm. A partir disso também é
possível definir a pressão máxima no fundo.
Ptf max = SICPmax + 0,1704 (Dh–hk) +0,1704 x ρk x hk (equação1). A
altura do kick pode ser calculada conhecendo-se o volume do kick
(Vk) e a capacidade do anular. hk= Vk/(Capacidade do anular).
Perfuração 
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
Outra forma de determinar a pressão no fundo é através de um
peso específico equivalente denominado de tolerância ao Kick (ρkt).
Ptf max = 0,1704 x ρkt x Dh. Com isso podemos deduzir que a
tolerância ao Kick é:
ρkt = Ptf max /0,1704 x Dh (equação 2). Substituindo SICD max na
equação 1 e introduzindo o resultado na equação 2 temos:
ρkt= Dfm/Dh(Gf - ρmud)-hk/Dh(ρmud-ρk) + ρmud (equação 3), onde:
Dfm= profundidade da formação mais fraca
Dh=profundidade do poço
Gf=gradiente de fratura da formação mais fraca
hk= altura do kick
ρk=densidade do fluído invasor
ρmud=densidadedo fluido de perfuração
Ptf=pressão máxima no fundo do poço
Perfuração 
5-Critério de assentamento baseado na tolerância ao Kick.
Margem de segurança ou de tolerância ao kick diferencial (Δρkt): é
definida pelo valor da diferença entre o gradiente de pressão de
poros estimado e a tolerância ao Kick, de acordo com a equação:
Δρkt= ρkt-Gp
Sub =substituindo na equação 3 temos:
Δρkt=(Dfm/Dh)(Gf - ρmud) –(hk/Dh)(ρmud-ρk)+ ρmud – GP
tolerância ao kick diferencial Mínima (Δρkt mim) ou margem de
segurança mínima: é o valor para a qual a perfuração do poço deve
ser interrompida para a descida e novo revestimento.
Δρk > ou = Δρkt mim
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1 Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
.
Perfuração
Cimentação - primária
:
Objetivo
Preencher o espaço entre o
revestimento e a parede do poço
logo após a descida do
revestimento.
Funções
Prover o isolamento hidráulico
entre as diferentes zonas
permeáveis;
Suportar a coluna de
revestimento;
Proteger o revestimento contra
fluidos agressivos.
Perfuração 
Cimentação-primária
Envolve:
Determinar que parte do poço
aberto precisa ser cimentado;
Seleção do tipo de cimento;
Seleção dos equipamentos de
cimentação;
Determinação da necessidade
de colchões espaçadores;
Calcular o volume do cimento
e dos colchões;
Determinar os procedimentos
de deslocamento dos fluidos
(remoção da lama).
Perfuração
Cimentação-secundária.
Definição:operações emergenciais
de cimentação que visam permitir
a continuidade das operações.
Tipos :
Recimentação ou squeeze:
destina-se a corrigir a cimentação
primária, quando há necessidade.
Tampões: para abandono do
poço ou para isolamento de zonas
inferiores, algumas vezes durante
a perfuração pode ser usada no
combate de perda de circulação.
Coluna de 
DP +pacher
squeeze
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1 Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
.
Perfuração
2 – Cimento: classificação do cimento Portland por classes,
segundo API. As classes mais comuns no Brasil são A e G.
Classe Água de 
mistura 
(gal/pe)
Peso da 
pasta 
(lb/gal)
Profundidade 
(pés)
BHST-
Tempe-
ratura (F°)
Obs.
A 5,2 15,6 0 – 6000 80 – 170
B 5,2 15,6 0 – 6000 80 - 170 Alta 
resistência à 
sulfetos 
C 6,3 14,8 0 - 6000 80 - 170 idem
D 4,3 16,4 6000-10000 170 - 260 Moderada 
resistência à 
sulfetos
E 4,3 16,4 10000-14000 170 - 290 Idem B
F 4,5 16,2 10000-16000 230 - 320 Idem D
G 5,0 15,8 0 - 8000 80 - 200 Idem D
H 4,3 16,4 0 - 80000 80 - 200 Idem D
Perfuração
2 - Cimento:
Cimento Portland, classe G
Definição conforme descrito na norma NBR-9831 da ABNT, de julho
de 1993, qual seja:
Aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer Portland,
constituído em sua maior parte por silicatos de cálcio hidráulicos e
que apresenta características especiais para uso em poços de
petróleo até a profundidade de 2440 m, assim como produzido. A
única adição permitida durante a moagem nestes dois tipos de
cimento (A e G) é a de gesso.
Perfuração
2 – Cimento: fabricação do cimento
Matérias-primas.
Calcário + argila + (pequena quantidade de ferro e alumínio)
1. Dosagem - Ensaios químicos;
2. Britador primário + moinho de bolas - Pulverização e
homogeneização do material – “farinha”;
3. Silos homogeneizadores – Correção da composição e
granulométrica da “farinha”.
Perfuração
2 – Cimento: fabricação de cimento:
Matéria prima => farinha
4. Forno rotativo inclinado (até 1500ºC)– tratamento térmico da
farinha – “clínquer”:
“Clínquer” – Material pelotizado de granulação variável resultante do
tratamento térmico da farinha.
Perfuração 
2 – Cimento: “clinquer”
C3S - Alita - 3CaO.SiO2 - hidratação
rápida - resistência inicial – (45-
70% concentração).
C2S - Belita - 2CaO.SiO2 -
hidratação lenta - resistência final
– até (10-35% concentração).
C3A - Celita - 3CaO.Al2O3 –
hidratação rápida – maior calor de
hidratação – até 15%
C4AF - Ferrita - 4CaO.Al2O3. Fe2O3
- pouca influência na resistência
mecânica – resistência à corrosão.
Perfuração
2 – Cimento: fabricação de cimento:
Matéria prima => Clínquer
5. Moagem com adição de gesso (3 a 5%) – o gesso (gipsita) serve para
impedir a hidratação descontrolada do C3A que causaria a “falsa
pega”;
6. Pulverização;
7. Armazenagem.
Perfuração
2 – Cimento – Hidratação do cimento Portland
Hidratação dos Silicatos
2C3S + 6H => C3S2H3 + 3CH
2C2S + 4H => C3S2H3 + CH
 C3S2H3 : “gel C–S–H” ou gel de tobermorita – principal aglomerante
do cimento endurecido.
 Taxa de hidratação do C3S é rápida e forma grande quantidade de
gel C-S-H => início da pega e resistência compressiva inicial.
Perfuração
2 – Cimento – Hidratação do cimento Portland
Hidratação dos Aluminatos
Apesar da menor quantidade, influencia a reologia da pasta e
resistência inicial do cimento endurecido.
 Hidratação dos Aluminatos não forma gel “protetor”=> hidratação
seguiria incontrolada.
 Controle da hidratação: adição de gesso (3% a 5%) ao Clínquer.
 Gesso + C3A => mineral etringita precipita na superfície do C3A
retardando a hidratação.
Perfuração
2 – Cimento – Hidratação do cimento Portland (3)
Perfuração
2 – Cimento – Dados relativos a um saco de cimento
Propriedades Saco Brasileiro Saco Americano
PESO 50 Kg 94 lb
VOLUME 33,1 dmᶟ 1 péᶟ
VOLUME DE SÓLIDOS 
(Absolute volume)
15,92 dmᶟ 0,48 peᶟ
MASSA ESPECIFICA
(absolute density)
3,14 kg/dmᶟ 195,83 lb/pé
DENSIDADE RELATIVA
(Specific Gravity)
3,14 3,14
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1 Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
.
Perfuração
3 - Aditivos para cimentação
Denomina-se “aditivos” os produtos e compostos químicos
adicionados à pasta de cimento visando sua adequação ao uso
previsto;
Os aditivos para cimentação podem ser fornecidos em pó ou líquido;
Quando em pó sua dosagem é sempre dada em percentagem do peso
do cimento – à exceção do sal, cuja dosagem é dada em percentagem
do peso da água - enquanto os líquidos são dosados por volume,
usualmente em galões/péᶟ ou gpc (galão por pé cúbico), que significa
galões de aditivo por péᶟ de cimento.
Perfuração
3 – Aditivos para cimentação
Principais classes de aditivos:
Aceleradores;
Retardadores;
Estendedores - aditivos de baixo peso.
Adensantes;
Dispersantes;
Redutores de filtrado;
Aditivos especiais:materiais de combate a perda de circulação;
anti-retrogressão da resistência compressiva e anti-migração de
gás.
Perfuração
3 – Aditivos - Aceleradores
Objetivos: a) aumentar o desenvolvimento de resistência
compressiva inicial. b) reduzir o tempo de espessamento;
Aditivos:
•CaCl2 - mais comum (2 – 4% );
• NaCl – (1-10%) ou (20-25%) acelerador – pode agir como retardador;
• Água do mar - pequeno efeito.
 Recomendações quanto a resistência compressiva:
- para suportar o revestimento e isolar zonas: 100 psi;
- reiniciar a perfuração: 500 psi;
- canhoneio: 500 - 2000 psi;
- tampão de desvio: 2500 psi;
Perfuração
3 – Aditivos – Retardadores
Objetivo: retardar o tempo de espessamento (endurecimento)
para permitir o correto posicionamento da pasta de cimento;
Aditivos:
• Lignossulfonatos e açúcares;
•Lignito - mais comum e efetivo;
• Salmoura de NaCl saturada;
• CMHEC - carbometil hidroxi-etil celulose - retardador e
controlador de filtrado.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores
Objetivo: reduzir a densidade/aumentar rendimento da pasta de
cimento.
•Em zonas de baixo gradiente de fratura;
•Evitar dano à formação (+ adequado controle de filtrado);
•Obter economia (pasta de alto rendimento);
Para o cimento classe G - pasta pura - 15,8 lb/gal - Solução:
aumentar a proporção de água – problema de água livre,
decantação (sólidos suspensos) e diminuição da resistência da
pasta. Solução definitiva: aditivos que “absorvam” água.
Perfuração
3 – Aditivos – Estendedores
Bentonita - mais comum e econômico - pasta de “enchimento”;
Silicatos - bastante eficientes - requerem bastante água de mistura.
Tende a reduzir o efeito de retardadores e controladores de filtrado;
Perlita - material vulcânico de baixo peso - material poroso que
absorve bastante água - problemas de quebra e aumento do peso em
condições de fundo de poço;
Microesferas ocas - baixo peso específico - problemas de quebra e
aumento do peso em condições de fundo de poço.
N2 - pastas espumadas - parâmetro importante: QUALIDADE DA
ESPUMA (peso da pasta) é variável em função da pressão ao longo do
poço. Problemas com a permeabilidade da pasta.
Perfuração
3 – Aditivos – Estendedores (3)
Exercício n°1: pasta de cimento classe A. Determinar o volume de água
e rendimento da pasta para um saco de 94 lb. Qual a densidade da
pasta obtida?
Dados: API: 46% fator água de mistura (classe A). Densidade do
cimento: 3.14
Massa de água = 46% x 94 lb = 43;24 lb => em galão, temos:
Volume de água = 43,24 (lb) /8,33 (lb/gal) = 5,20 gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (4)
Exercício n°1:
Rendimento da Pasta => R = Vpasta (péᶟ)/ (péᶟ de cimento)
V cimento = 94 (lb)/(3,14 x 8,33 (lb/gal)) ~ 3,6 gal.
Rendimento da Pasta => R = Vpasta (péᶟ)/ (péᶟ de cimento)
R = (3,6 + 5,2)(gal)/ (péᶟ de cimento)
R = 8,8 gal / péᶟ de cimento
R = 1,17 péᶟ de pasta / péᶟ de cimento.
Densidade da pasta (ρ pasta = Mpasta(lb) / Vpasta(gal))
ρ pasta = (94 (lb)+ (5,2(gal) x 8,33(lb/gal))) / 8,8(gaL)
ρ pasta = 15,6 lb/gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (5)
Exercício n°2:
Pasta de cimento classe A + 3% bentonita. Determinar volume de água
e rendimento da pasta para um saco de 94 lb. Qual a densidade da
pasta obtida?
Dados:
-API: 46% fator água de mistura (classe A) + 5,3% para cada 1% de
bentonita
-Densidade da bentonita: 2,65
-Densidade do cimento: 3,14
Porcentagem de água = 46% + 3 x 5,3% = 61,9% => 0,619
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (6)
Exercício n° 2:
Volume de Água
0,619% x 94 lb = 58,186 lb
Volume de água = 58,186 lb / (8,33 lb/gal) = 6,98 ~ 7 gal
Rendimento da Pasta (R = Vpasta / péᶟ de cimento)
Volume de cimento = 94 lb / (3,14 x 8,33) ~ 3,6 gal
Volume de bentonita = 0,03 x 94 lb / (2,65 x* 8,33) ~ 0,13 gal
Volume da água ~ 7 gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (7)
Exercício n°2
Rendimento (R = Vpasta / péᶟ de cimento)
R = (3,6 (gal) + 0,13 (gal) +7(gal) ) / pé3 de cimento
R = 10,73 gal / pé3 de cimento
R = 1,43 pé3 de pasta / pé3 de cimento.
Densidade da pasta (ρpasta = M pasta(lb) / Vpasta(gal))
ρ = (94 (lb)+ 0,03 x 94(lb) + (7(gal) x8,33(lb/gal))/10,73(gal)
ρ = 14,5 lb/gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Dispersantes:
Objetivo: visa: a) reduzir a viscosidade da pasta (permite o
afinamento da mesma) e propiciar melhor vazão de deslocamento
(aumento da eficiência de deslocamento);
b) Fluxo turbulento em menores vazões de deslocamento;
c) Controle da reologia na superfície e à BHCT.
Aditivos:
- Diversos polímeros;
- Maioria dos retardadores e aditivos controladores de filtrado;
- Sal de polinaftaleno sulfonato de sódio (PNS).
Perfuração
3 – Aditivos - Controladores de filtrado:
Objetivo: dos redutores/controladores de filtrado é aumentar a
viscosidade da fase líquida da pasta e reduzir a permeabilidade do
reboco da pasta
O que deseja-se evitar: a perda de fluido da pasta para zonas
permeáveis adjacentes que causa:
a) Dano à formação;
b)Desidratação da pasta e perda de propriedades no deslocamento.
Aditivos: geralmente são polímeros, ex.: celulose, álcool polivinílico.
Perfuração
3 – Aditivos - Adensantes:
Objetivo: aumentar o peso da pasta para controle da pressão de
poros da formação. Peso máximo = 20 lb/gal (sérios problemas de
reologia, decantação, mistura na superfície, etc.). Alta resistência à
compressão devido baixa quantidade de água.
Aditivos:
- Hematita - densidade = 5,1;
- Baritina - Mais comum - densidade = 4,2. Problema: necessita água
de mistura - menor peso que pastas com hematita;
- Pastas salinas - aumento de até 1 lb/gal.
Perfuração
3 – Aditivos – Adensantes (2)
Exercício n° 3:
Pasta de cimento classe G + baritina. Deseja-se ρpasta = 17,5
lb/gal. Determinar massa de baritina para misturar a um saco de
94 lb.
Dados:
API: 44% fator água de mistura (classe G) + 2,4 gal/saco de 100
lb de baritina. Densidade da baritina = 4.2
Perfuração
3 – Aditivos - Adensantes:
Exercício n°3
Deseja-se: ρpasta = 17,5 lb/gal e o “ρ” da pasta = M pasta / V pasta.
Vamos representar “m” como lb de baritina por saco de cimento.
Água = 44% x 94 lb = 41,36 lb 41,36/8,33 = 4,96 gal
Mpasta=94(lb)+m(lb)+8,33(lb/gal)x(4,96(gal)+0,024(gal)m)=1,2m+135,32
Vpasta=((94(lb)/(3,14x 8,33(lb)/(gal))+(m/(4,2 x 8,33(lb)/(gal)))+(4,96 (gal)+0,024m))=
V pasta = (8,56 + m/35+ 0,024m) gal
ρ x Volume = massa
17,5 (lb)/(gal)x (8,56 + m/35+ 0,024m)(gal) = (1,2m + 135,32) (lb)
14,28 + 0,5 m + 0,42 m = 1,2 m
m=51 (lb) por saco de 94 (lb) de cimento
Perfuração
3 – Aditivos para a cimentação
Aditivos Especiais
Objeto: selar as zonas de perda tais como zonas inconsolidadas e
fraturas com material dependente do tipo da perda;
Aditivos: materiais de combate a perda semelhante aos utilizados em
fluidos de perfuração - preenchimento do espaço poroso como:
Casca de nozes, perlita, materiais fibrosos (polímeros inertes como
nylon) e floculados (celofane e similares).
- “Pasta tixotrópica” - desenvolvimento de alto gel em condições
estáticas por um curto período de tempo;
-“Pastas leves” - combate - prevenção ou diminuir problema.
Perfuração
3 – Aditivos para a cimentação
Aditivos Especiais – Agente anti-retrogressão
Tendência da perda gradual de resistência da pasta curada em
temperaturas (BHST) > 230 °F.
Aumento da permeabilidade da pasta curada;
Formação de fases instáveis do cimento
- Silicato de cálcio hidratado
- Alfa silicato dicálcio hidratado
Adição de Sílica - 30 - 40% - Usual: 35% para formação de fases
estáveis do cimento.
- Tobermotita
- Truscottlita
- Xonolita
Perfuração
3 – Aditivos para a cimentação
Aditivos Especiais – Agentes Anti-migração de gás
Causa 1 => migração pode ser causada por canalização dentro da
pasta devido a má remoção da lama ou sedimentação (instabilidade
da pasta).
Causa 2 =>Indução de fluxo de gás por desequilíbrio hidrostático.
Filtrado alto;
Redução da hidrostática do cimento durante a hidratação.
Redução da hidrostática do cimento durante gelificação (SGS –
Static Gel Strength).
 Solução => aditivos para diminuir a permeabilidade da matriz da
pasta (látex) durante gelificação e redutores de filtrado.
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1. Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Cálculos de sistemas de pastas
7. A operação de cimentação
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Sempre que se realiza uma operação de cimentação, há certas
perguntas que são necessárias antes de iniciar o trabalho:
A pasta de cimento permaneceráfluida pelo tempo necessário para
colocá-la na posição correta?
O cimento alcançará uma resistência compressível adequada em um
tempo razoável?
A pasta de cimento é compatível com a lama presente no poço?
A operação causará dano à formação produtora?
Para responder a essas perguntas existem alguns testes padrões do
API para medir algumas propriedades da pasta de cimento. Esses
procedimentos são utilizados ou adequados pelas companhias de
petróleo.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Dados básicos para teste de laboratório e definição da pasta:
 Geometria do poço:
Correta configuração do espaço anular;
 Dados sobre formações a serem cimentadas:
Pressão de poros e pressão de fratura
Presença de gás ou sal?
 Temperatura
Fundo do poço;
BHST (Bottom Hole Static Temperature);
BHCT (Bottom Hole Circulating Temperature);
TCCT (Top of Cement´s column Circulating Temperature);
Pasta com retardadores deve-se assegurar TCCT>BHCT
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Preparação da pasta
Equipamento: Waring Blender
2 rotações: 4.000 e 1.2000 rpm.
Mistura da pasta (em geral, 600
ml).
- 4000 rpm por 15 s para adição
do cimento e aditivos sólidos
misturados ao cimento na
água de mistura.
- 12000 rpm por 35 s para efetiva
mistura.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Preparação da pasta
Conceito de água de mistura (água + aditivos)
Aditivos
- sólidos - podem ser misturados a seco no cimento ou diretamente na
água de mistura
- líquidos - sempre misturados na água
- ordem de adição é importante - informação fornecida pela
Companhia de Serviço.
Procedimentos específicos
– certos tipos de aditivos: por exemplo, esferas ocas de vidro - quebra
acentuada no Waring Blender
– simular situações especiais de campo (mesma energia de mistura):
ex: pré-mistura da pasta e operações de cimentação através de coiled
tubing.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Testes comumente realizados
a)Peso específico (balança pressurizada);
b)Tempo de espessamento (Consistômetro atmosférico ou
Consistômetro pressurizado);
c)Perda de fluido (estático ou em agitação (stirred));
d)Reologia;
e)Estabilidade da pasta (Teor de água livre e Teste do tubo decantador
(BP test));
f)Resistência à compressão (Convencional (Câmara de Cura, Moldes,
etc.) e UCA - Ultrasonic Cement Analyser);
Perfuração
4 – Testes de cimentação
a) Peso específico da pasta
Equipamento: Balança pressurizada
A pasta é pressurizada por meio de uma seringa, previamente cheia de
pasta, para eliminar a influência de bolhas de ar retidas na amostra.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
b) Tempo de espeçamento
Conhecido como o tempo de pega (endurecimento) – intervalo de
tempo que a pasta pode ser bombeada, nas condições de pressão e
temperatura previstas para o poço.
É medida em Bearden (Bc) ou em unidades de consistência (Uc). O
término do espessamento é quando a pasta atinge 100 Uc, e, foi
definido como tempo de bombeio quando a pasta atingir 50 Uc.
Equipamento: a)consistômetro Atmosférico - tempo de espessamento
em condições de baixa temperatura (pouco usado) - por exemplo, água
profunda e revestimento condutor/superfície. Grande uso no processo
de homogeneização da pasta para testes de perda de fluido, reologia,
água livre, etc.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
b)Tempo de espeçamento(2)
Equipamento
b)Consistômetro Pressurizado
Copo rotativo (150 rpm) com pá
estacionária: mede torque
(consistência) exercido na pá, a
partir da deformação da mola
ligada à mesma.
Tmax=400°F/Pmax=25.000 psi.
Schedule: programação de P e T a
que a pasta é submetida até o seu
posicionamento final.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
b)Tempo de espeçamento(3)
Curva consistométrica típica.
O comportamento ideal da pasta
de cimento deve ser uma
consistência inicial entre 10 e 30
Uc, permanecendo abaixo de 40
Uc por 75% do tempo do teste,
com crescimento agudo ao final. A
tangente à curva deve ser
praticamente vertical quando ao
curva atinge a consistência de 100
Uc.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
c) Perda de fluído estático– BTAP
O teste de filtrado mede a
desidratação da pasta no fundo do
poço. A pasta passa pelo
consistômetro pressurizado –
Schedule P e T pré-definido.
Em seguida, ela é transferida para
o filtro-prensa onde registra-se a
perda de fluidos em 30 min.
Tempos inferiores a 30 min pode
extrapolar a perda de fluido pela
expressão Q30 = (5,447xQt)/(t)½, e
tmax=180°F.
Filtro –prensa
P=1000 psi
Peneira 325 mesh
sob 60 mesh
Perfuração
4 – Testes de cimentação
c) Perda de fluído estático – ATAP
FILTRO-PRENSA HTHP
DP = 1000 psi
1300 psi no topo
300 psi na base
(condensador)
Tmax= 400 °F
CÉLULA PARA MEDIÇÃO DO
FILTRADO API DESMONTADA
Perfuração
4 – Testes de cimentação
d) Relogia
Consiste na obtenção das leituras
em viscosímetros Fann a partir das
quais é feito o estudo do regime
de fluxo e do modelo reológico a
adotar p/o deslocamento.
O viscosímetro é igual ao utilizado
em fluidos e mede a tensão de
cisalhamento em presença de
diversas taxas de deformação em
rotações selecionadas (600, 300,
200, 100, 6 e 3 rpm). Fluido de
Bingham: VP, LE Potência: n’ e K’
Gi e Gf.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
e)Estabilidade da pasta
Problema crítico em poços
inclinados - isolamento deficiente
e migração de gás.
Em proveta de 250 ml, estática,
mede-se o teor de água
sobrenadante após 2 horas no
topo da proveta.
Existem provetas inclinada (até
45°) p/uso em poços direcionais.
Testes à temperatura ambiente ou
Tmax = 180 ºF (banho térmico).
O teor de água livre é limitado
pelo API em 3,5 ml, o que equivale
a uma porcentagem de 1,4% de
água, em relação ao peso do
cimento.
Proveta de 
250 ml 
para medir 
o teor de 
água livre
Perfuração
4 – Testes de cimentação
e)Estabilidade da pasta
Teste do tubo decantador - BP
test. GRAU DE SEDIMENTAÇÃO.
Tubo de 8” de comprimento por
1” de diâmetro. Após pega da
pasta, são medidos:
a)rebaixamento do topo;
b) diferença do peso entre o topo
e a base D a amostra.
Cilindro de Cobre 
Bipartido
para Teste de 
Sedimentação
Perfuração
4 – Testes de cimentação
f)Resistência a compressão
Mede o esforço necessário para
romper corpos de prova nas
condições de fundo do poço. Os
corpos moldados em câmara de
cura.
A cura à pressão atmosférica -
banho térmico - Tmax = 150 °F.
Schedule - Câmara de cura - Pmax
= 3000 psi e Tmax= 400°F.
Após cura, a amostra vai p/banho
de resfriamento.
MOLDE 
CUBO 2”
Perfuração
4 – Testes de cimentação
f)Resistência a compressão
Aplica carga uniaxial com
velocidade controlada até romper
e calcula-se então a resistência do
corpo-de-prova com base na área
real da amostra.
Os testes são realizados a tempos
padronizados 8, 24, 48 e 72 horas.
A resistência à compressão
mínima a 8 horas de cura varia de
300 a 1500 psi para o cimento
classe G, a depender da natureza
da operação.
Prensa hidráulica 
Perfuração
4 – Testes de cimentação
f) Resistência a compressão teste
UCA
Teste não destrutivo, que
interpreta o crescimento da
resistência à compressão através
de atenuação sonora, pela
emissão de ondas de ultra-som e
análise de sua recepção.
Mede o tempo de trânsito de
onda ultra-sônica (freqüência alta
- VHF) através da pasta em
condições simuladas de T e P.
Resistência ao longo do tempo -
não é um ensaio pontual.
UCA – Ultrasonic Cement
Analyser
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1. Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
Perfuração
Acessórios de cimentação
Sapata Guia:colocada na extremidade inferior objetiva facilitar a
decida do revestimento pelas paredes do poço.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Colar de cimentação: redução de diâmetro para o primeiro tampão
topar e com pressão romper. O segundo tampão também topará mas
não rompe.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Tampão ou Plug de topo e de fundo: separam a pasta de cimento do
fluido do poço e do colchão de lavagem.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Centralizadores: para permitir que o cimento envolva todo o
revestimento.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Arranhador: para soltar o reboco das paredes do poço.
Por reciprocação
Perfuração
Acessórios de cimentação
Colar de estágio: para permitir cimentação em duas etapas.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Colar de estágio: para permitir
cimentação em duas etapas.
Longo intervalo a ser cimentado
-cimentação em ETAPAS
Economia global da operação
(pasta de cimento + tempo de
sonda + …);
Problemas de fratura da
formação - diminuir
hidrostática exercida pela pasta
de cimento. 
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1. Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas - volume
•Capacidade - poço aberto (D), revestimento (ID), etc.
bbl/m = 0,0031871 D2
pe3/m = 0,0178942 D2
• Capacidade anular - poço aberto vs. revestimento (OD), etc.
bbl/m = 0,0031871 (D2-OD2)
pe3/m = 0,0178942 (D2-OD2)
• Volume da pasta de cimento.
– Pasta 1 e Pasta 2.
– volume anular - topo do cimento, profundidade da sapata,
diâmetro do poço (caliper, excesso) e diâmetro externo do
revestimento.
– volume interno sapata-colar: distância sapata-colar e ID do
revestimento.
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas – volume
Pasta de Cimento - Definições básicas
• Concentração de aditivos
– sólidos: expresso em %BWOC (by weight of cement), isto é,
em relação ao peso do cimento. Exceção : NaCl - %BWOW
(by weight of water).
•Misturados a seco (por exemplo, sílica).
•Misturados na água de mistura (maioria dos aditivos)
– líquido: expresso em galões por pe3 de cimento (gpc).
• Rendimento da pasta de cimento: Volume da pasta produzido
por volume de cimento. Expresso em pe3 de pasta/pe3 de cimento.
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas – volume
Peso da pasta de cimento:
Relação entre peso e volume da pasta. Expresso em lb/gal.
Fator água-cimento:
Relação, em peso, entre a água doce e /ou do mar e o
cimento. É expresso em percentual.
Fator água de mistura:
Ou simplesmente água de mistura. É o volume total de água doce e/ou
do mar e os demais aditivos nelas dissolvidos e/ou dispersos por cada
pé cúbico de cimento, expresso em galões por pé cúbico de
cimento(gpc).
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Sequência para resolver problemas
1. Determinar o volume de pasta
1.1. Pasta 1 e Pasta 2?
1.2. Volume anular: topo do cimento, prof. Sapata, OD do poço;
1.3. Volume interno: distância sapata-colar e ID do revestimento;
2.0. Concentração de aditivos
2.1 sólidos: expressos em % de peso de cimento, exceto NaCl que é
em % de peso de água.
Misturados a seco (alguns = sílica). Misturados na água (maioria)
Líquidos: em galões por pe3 de cimento (gpc).
2.2 Rendimento da pasta. Pé3 de pasta /pe3 de cimento.
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Sequência para resolver problemas
3.0 Peso da pasta de cimento.
Lb/gal
4.0 Fator água cimento
%
5.0 Fator de mistura
É o volume total de água e os demais aditivos nele incluído por
cada pé3 de cimento
6 – Volume total de materiais
É a quantidade de materiais de uma determinada pasta
Perfuração
Propriedades físicas dos materiais de alguns aditivos
Material Peso /saco
(lbm/cu ft)
densidade Volume absoluto 
(gal/lb)
cimento 94 3,14 0,0382
Baritina 135 4,23 0,0284
Bentonita 60 2,65 0,0453
HALAD - 9 37,2 1,22 0,0131
NaCl 71 2,17 0,0553
Água 62,4 1,00 0,1200
areia 100 2,63 0,0456
sílica 70 2,63 0,0456
DO80LB 0,1017
A-3LB 0,8480
Diesel n°1 51,1 0,82 0,1457
Hematita 193 5,02 0,0239
Terras diatomacias 16,7 2,10 0,0572
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°4
Determinar as propriedades da pasta (rendimento, fator água
cimento, fator água mistura/cimento) e as quantidades dos
produtos utilizados na fabricação de 50 pés3 de pasta de 15,9 lb/gal,
usando os seguintes aditivos:
Dados:
Água doce e agua do mar na mesma quantidade cada
0,1 gpc de D080LB
0,1 gpc de A-3LB
2% de cloreto de sódio
0,3 % de HALAD
35% de sílica
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°4
Calculo para um saco de cimento de 94 lb
:
Produto Peso ( lb) Vol absoluto (gal/lb) Volume (gal) 
cimento 94
Água V % A
Água do mar X % A
DO80BL 0,1 gpc 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 0,1000
NaCl 2% 0,02 A + 0,02 A
HALAD 0,3 % 0,3 % x 94 = 0,2820 
Silica 35 % 35 % x 94 = 32,9
somatório
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°4
Cálculo para um saco de cimento de 94 lb
Vol.abs. Ex:p/cimento: 94(lb)/(3,14x8,33(lb/gal))/94(lb) =0,0382
Produto 1 -Peso ( lb) 2 - Vol absoluto 
(gal/lb)
3=1x2 Volume (gal) 
cimento 94 0,0382 3,5908
Água V % A 0,1200 0,1200A
Água do mar X % A 0,1176 0,1176A
DO80BL 0,1 gpc 0,1 / 0,1017 = 0,9833 0,1017 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 0,1 / 0,0848= 1,1792 0,0848 0,1000
NaCl 2% 0,02 A +0,02 A 0,0553 0,0011A
HALAD 0,3 % 0,3 % x 94 = 0,2820 0,0975 0,0275
Silica 35 % 35 % x 94 = 32,9 0,0453 1,4904
somatório
gal lb
Perfuração 
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°4
Cálculo para um saco de cimento de 94 lb
p = 129,34 + 2,04 A
v = 5,3087+0,2387 A A=26,43 lb
Produto 1 - Peso ( lb) 2 - Vol absoluto (gal/lb) 3=1x2 Volume (gal) 
cimento 94 0,0382 3,5908
Água V % A 0,1200 0,1200A
Água do mar X % A 0,1176 0,1176A
DO80BL 0,1 gpc 0,9833 0,1017 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 1,1792 0,0848 0,1000
NaCl 2% 0,02 A + 0,02 A 0,0553 0,0011A
HALAD 0,3 % 0,2820 0,0975 0,0275
Silica 35 % 32,9 0,0453 1,4904
somatório p v
p/v=15,9 lb/gal
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°4
ρ=180,5111/11,355= 15,9 (conferido)
Fator água cimento FA/C = (26,43+26,43)/94= 56,23%
Rend=11,355(gal)/7,4805(gal/pe3)=1,51 pe3pasta/pe3 de cimento
A de mistura= 26,43x2+0,9833+1,1792+0,5066+0,2820=55,81 (lb)
Fator A de mistura por cimento = 55,81(lb)/94(lb) = 59%
Produto 1 -Peso ( lb) 2 - Vol absoluto (gal/lb) 3=1x2 Volume (gal) 
cimento 94 0,0382 3,5908
Água V % 25,33 0,1200 3,0396
Água do mar X % 25,33 0,1176 2,978
DO80BL 0,1 gpc 0,9833 0,1017 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 1,1792 0,0848 0,1000
NaCl 2% 0,5066 0,0553 0,0280
HALAD 0,3 % 0,2820 0,0975 0,0275
Silica 35 % 32,9 0,0453 1,4904
somatório 180,5111 11,355
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°4 - Os volumes
calculados foram com base em 1 saco de cimento e quanto de pasta
rende. Rendimento = 1,51 pés3 de pasta. Para 50 pés3 de pasta,
teremos: 50/1,51= 33,11. Todos os produtos devem ser multiplicados
por 33,11, para se encontrar a quantidade utilizada.
1 2 3 4 5=2 x 4 6 = 3 x 4
Produto Peso ( lb) Volume (gal) fator Peso de produto 
p/50 pés3 de pasta
Vol. Prod. em gal 
p/50 pés3 de pasta
cimento 94 3,5908 33,11 3112,34 118,89
Água 25,33 3,0396 33,11 838,67 100,55
Ág. do mar 25,332,978 33,11 838,67 98,60
DO80BL 0,9833 0,1000 33,11 32,55 3,31
A -3LB 1,1792 0,1000 33,11 39,04 3,31
NaCl 0,5066 0,0280 33,11 16,77 0,93
HALAD 0,2820 0,0275 33,11 9,33 0,91
Silica 32,9 1,4904 33,11 1089,31 49,34
somatório 180,5111 11,355 5.976,58 (lb) 375,84 (gal)
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°5.
O poço esta no diâmetro de 17 ½” e na profundidade de 810 m. O
Revestimento anterior é OD=20” e ID=19”. Profundidade da sapata do
revestimento de superfície é de 150 m.
Revestimento a ser cimentado é o 13 3/8”, 68 lb/ft, ID= 12,415”, sapata
=800 m e colar =780 m.
Pasta 1 -> 2 % de bentonita, peso da pasta = 13,2 lb/gal com excesso de
30% e topo = 100 m.
Pasta 2 -> pasta pura, 15,8 lb/gal, topo =700 m
Vazão de deslocamento= 5 bpm
Peso da lama no poço 9 lb/gal.
Colchão frontal com 30 bbl de água com peso de 8,33 lb/gal
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°5: pede-se:
1) fazer o desenho do poço com as pastas 1 e 2 colocadas sem
excesso.
2) Calcular o volume das pastas 1 e 2.
3) Volume de água doce das pastas 1 e 2
4) Quantidade de bentonita (lb)
5) Volume de deslocamento (bbl) (é quanto bombeia-se de fluido de
perfuração para o tampão de topo parar no colar)
6) Pressão aproximada do anular no fundo do poço quando o colchão
chega na sapata.
7) Pressão aproximada do anular no fundo do poço quando pasta 2
chega na sapata.
8) Pressão aproximada do anular no fundo do poço no momento de
término da cimentação.
9) Qual o tempo de bombeio da cimentação, mantendo-se 5 bpm?
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°5.
1) fazer o desenho do poço com as pastas 1 e 2 colocadas sem
excesso.
Pasta 2
Pasta 1
100 m
810 m
10 m
20 m (780)
80 m (700)
50 m
550 m
Perfuração
1.Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
Perfuração
8. A operação de cimentação
São usuais as seguintes operações com cimento:
a) Execução de tampão balanceado;
b) Cimentação do revestimento em único estágio;
c) Cimentação do revestimento em dois estágios;
d) Cimentação sobre bridge plug (o brigde plug é um tampão que se
assemelha a um packer, pois tem borracha e garras, mas se difere
deste por impedir após assentado a comunicação com a parte do
poço abaixo dele. Para ser removido necessita ser cortado com
broca);
e) Squeezer (ver início da aula).
f) Tampão de desvio sobre peixe (visto em perfuração direcional)
Perfuração
Operação de cimentação – tampão balanceado
Na execução do tampão balanceado o peso de cimento deve ficar
igual no interior do tubo ao peso do anular. Atingida essa condição a
coluna é removida lentamente de dentro da pasta antes da pega.
Perfuração
Operação de cimentação –
revestimento em um estágio
A cimentação de um revestimento
parte desde a cabeça,
bombeando-se o cimento pela
linha central. O tampão de fundo
sendo empurrado pelo cimento se
desloca até o colar flutuante. No
final da massa de cimento desce
com o tampão de topo. O tampão
de fundo ao atingir o colar
flutuante para. A pressão é
elevada até romper-se, deixando
o cimento passar e o tampão de
topo para no colocar flutuante.
Perfuração
Operação de cimentação – revestimento em um estágio
A fig. mostra como se faz a cimentação em um estágio com colchão na
frente da pasta de cimento. O tampão de topo é de material mais
resistente que o tampão de fundo, e por isso não se rompe ao chegar
ao colar flutuante.
Perfuração
Operação de cimentação –
revestimento em dois estágio
A fig. Mostra como se faz a
cimentação de dois estágios de
um revestimento. O primeiro
estágio é semelhante a operação
do slide anterior. Mas acima do
topo do cimento do primeiro fica
o colar de estágio com camisa
deslizante. Essa camisa é aberta
para o fluido circular e também o
cimento com chegar a esse local.
Perfuração
Operação de cimentação – revestimento em dois estágio
Perfuração
Operação de cimentação – de liner.
Perfuração
Operação de cimentação sobre o brigde plug.
Visa garantir que o poço esta tamponado abaixo do Brigde Plug. O
Bridge Plug ao ser assentado já impede a comunicação com a parte do
poço abaixo dele. A cimentação de um tampão acima do Brigde Plug
pode ser por caçamba a cabo que leva o cimento e abre sobre o Brigde
Plug ou por coluna, deixando um tampão sobre o Brigde Plug. Com
caçamba são efetuadas várias descidas, pois o volume da caçamba é
pequeno. Isso garante que no caso do Bridge Plug vier a falhar com o
tempo por corrosão ou dano nas borrachas, o poço continuará
tamponado pelo cimento.
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1 Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
.
Perfuração
Cimentação - primária
:
Objetivo
Preencher o espaço entre o
revestimento e a parede do poço
logo após a descida do
revestimento.
Funções
Prover o isolamento hidráulico
entre as diferentes zonas
permeáveis;
Suportar a coluna de
revestimento;
Proteger o revestimento contra
fluidos agressivos.
Perfuração 
Cimentação-primária
Envolve:
Determinar que parte do poço
aberto precisa ser cimentado;
Seleção do tipo de cimento;
Seleção dos equipamentos de
cimentação;
Determinação da necessidade
de colchões espaçadores;
Calcular o volume do cimento
e dos colchões;
Determinar os procedimentos
de deslocamento dos fluidos
(remoção da lama).
Perfuração
Cimentação-secundária.
Definição:operações emergenciais
de cimentação que visam permitir
a continuidade das operações.
Tipos :
Recimentação ou squeeze:
destina-se a corrigir a cimentação
primária, quando há necessidade.
Tampões: para abandono do
poço ou para isolamento de zonas
inferiores, algumas vezes durante
a perfuração pode ser usada no
combate de perda de circulação.
Coluna de 
DP +pacher
squeeze
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1 Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
.
Perfuração
2 – Cimento: classificação do cimento Portland por classes,
segundo API. As classes mais comuns no Brasil são A e G.
Classe Água de 
mistura 
(gal/pe)
Peso da 
pasta 
(lb/gal)
Profundidade 
(pés)
BHST-
Tempe-
ratura (F°)
Obs.
A 5,2 15,6 0 – 6000 80 – 170
B 5,2 15,6 0 – 6000 80 - 170 Alta 
resistência à 
sulfetos 
C 6,3 14,8 0 - 6000 80 - 170 idem
D 4,3 16,4 6000-10000 170 - 260 Moderada 
resistência à 
sulfetos
E 4,3 16,4 10000-14000 170 - 290 Idem B
F 4,5 16,2 10000-16000 230 - 320 Idem D
G 5,0 15,8 0 - 8000 80 - 200 Idem D
H 4,3 16,4 0 - 80000 80 - 200 Idem D
Perfuração
2 - Cimento:
Cimento Portland, classe G
Definição conforme descrito na norma NBR-9831 da ABNT, de julho
de 1993, qual seja:
Aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer Portland,
constituído em sua maior parte por silicatos de cálcio hidráulicos e
que apresenta características especiais para uso em poços de
petróleo até a profundidade de 2440 m, assim como produzido. A
única adição permitida durante a moagem nestes dois tipos de
cimento (A e G) é a de gesso.
Perfuração
2 – Cimento: fabricação do cimento
Matérias-primas.
Calcário + argila + (pequena quantidade de ferro e alumínio)
1. Dosagem - Ensaios químicos;
2. Britador primário + moinho de bolas - Pulverização e
homogeneização domaterial – “farinha”;
3. Silos homogeneizadores – Correção da composição e
granulométrica da “farinha”.
Perfuração
2 – Cimento: fabricação de cimento:
Matéria prima => farinha
4. Forno rotativo inclinado (até 1500ºC)– tratamento térmico da
farinha – “clínquer”:
“Clínquer” – Material pelotizado de granulação variável resultante do
tratamento térmico da farinha.
Perfuração 
2 – Cimento: “clinquer”
C3S - Alita - 3CaO.SiO2 - hidratação
rápida - resistência inicial – (45-
70% concentração).
C2S - Belita - 2CaO.SiO2 -
hidratação lenta - resistência final
– até (10-35% concentração).
C3A - Celita - 3CaO.Al2O3 –
hidratação rápida – maior calor de
hidratação – até 15%
C4AF - Ferrita - 4CaO.Al2O3. Fe2O3
- pouca influência na resistência
mecânica – resistência à corrosão.
Perfuração
2 – Cimento: fabricação de cimento:
Matéria prima => Clínquer
5. Moagem com adição de gesso (3 a 5%) – o gesso (gipsita) serve para
impedir a hidratação descontrolada do C3A que causaria a “falsa
pega”;
6. Pulverização;
7. Armazenagem.
Perfuração
2 – Cimento – Hidratação do cimento Portland
Hidratação dos Silicatos
2C3S + 6H => C3S2H3 + 3CH
2C2S + 4H => C3S2H3 + CH
 C3S2H3 : “gel C–S–H” ou gel de tobermorita – principal aglomerante
do cimento endurecido.
 Taxa de hidratação do C3S é rápida e forma grande quantidade de
gel C-S-H => início da pega e resistência compressiva inicial.
Perfuração
2 – Cimento – Hidratação do cimento Portland
Hidratação dos Aluminatos
Apesar da menor quantidade, influencia a reologia da pasta e
resistência inicial do cimento endurecido.
 Hidratação dos Aluminatos não forma gel “protetor”=> hidratação
seguiria incontrolada.
 Controle da hidratação: adição de gesso (3% a 5%) ao Clínquer.
 Gesso + C3A => mineral etringita precipita na superfície do C3A
retardando a hidratação.
Perfuração
2 – Cimento – Hidratação do cimento Portland (3)
Perfuração
2 – Cimento – Dados relativos a um saco de cimento
Propriedades Saco Brasileiro Saco Americano
PESO 50 Kg 94 lb
VOLUME 33,1 dmᶟ 1 péᶟ
VOLUME DE SÓLIDOS 
(Absolute volume)
15,92 dmᶟ 0,48 peᶟ
MASSA ESPECIFICA
(absolute density)
3,14 kg/dmᶟ 195,83 lb/pé
DENSIDADE RELATIVA
(Specific Gravity)
3,14 3,14
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1 Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
.
Perfuração
3 - Aditivos para cimentação
Denomina-se “aditivos” os produtos e compostos químicos
adicionados à pasta de cimento visando sua adequação ao uso
previsto;
Os aditivos para cimentação podem ser fornecidos em pó ou líquido;
Quando em pó sua dosagem é sempre dada em percentagem do peso
do cimento – à exceção do sal, cuja dosagem é dada em percentagem
do peso da água - enquanto os líquidos são dosados por volume,
usualmente em galões/péᶟ ou gpc (galão por pé cúbico), que significa
galões de aditivo por péᶟ de cimento.
Perfuração
3 – Aditivos para cimentação
Principais classes de aditivos:
Aceleradores;
Retardadores;
Estendedores - aditivos de baixo peso.
Adensantes;
Dispersantes;
Redutores de filtrado;
Aditivos especiais:materiais de combate a perda de circulação;
anti-retrogressão da resistência compressiva e anti-migração de
gás.
Perfuração
3 – Aditivos - Aceleradores
Objetivos: a) aumentar o desenvolvimento de resistência
compressiva inicial. b) reduzir o tempo de espessamento;
Aditivos:
•CaCl2 - mais comum (2 – 4% );
• NaCl – (1-10%) ou (20-25%) acelerador – pode agir como retardador;
• Água do mar - pequeno efeito.
 Recomendações quanto a resistência compressiva:
- para suportar o revestimento e isolar zonas: 100 psi;
- reiniciar a perfuração: 500 psi;
- canhoneio: 500 - 2000 psi;
- tampão de desvio: 2500 psi;
Perfuração
3 – Aditivos – Retardadores
Objetivo: retardar o tempo de espessamento (endurecimento)
para permitir o correto posicionamento da pasta de cimento;
Aditivos:
• Lignossulfonatos e açúcares;
• Lignito - mais comum e efetivo;
• Salmoura de NaCl saturada;
• CMHEC - carbometil hidroxi-etil celulose - retardador e
controlador de filtrado.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores
Objetivo: reduzir a densidade/aumentar rendimento da pasta de
cimento.
•Em zonas de baixo gradiente de fratura;
•Evitar dano à formação (+ adequado controle de filtrado);
•Obter economia (pasta de alto rendimento);
Para o cimento classe G - pasta pura - 15,8 lb/gal - Solução:
aumentar a proporção de água – problema de água livre,
decantação (sólidos suspensos) e diminuição da resistência da
pasta. Solução definitiva: aditivos que “absorvam” água.
Perfuração
3 – Aditivos – Estendedores
Bentonita - mais comum e econômico - pasta de “enchimento”;
Silicatos - bastante eficientes - requerem bastante água de mistura.
Tende a reduzir o efeito de retardadores e controladores de filtrado;
Perlita - material vulcânico de baixo peso - material poroso que
absorve bastante água - problemas de quebra e aumento do peso em
condições de fundo de poço;
Microesferas ocas - baixo peso específico - problemas de quebra e
aumento do peso em condições de fundo de poço.
N2 - pastas espumadas - parâmetro importante: QUALIDADE DA
ESPUMA (peso da pasta) é variável em função da pressão ao longo do
poço. Problemas com a permeabilidade da pasta.
Perfuração
3 – Aditivos – Estendedores (3)
Exercício n°1: pasta de cimento classe A. Determinar o volume de água
e rendimento da pasta para um saco de 94 lb. Qual a densidade da
pasta obtida?
Dados: API: 46% fator água de mistura (classe A). Densidade do
cimento: 3.14
Massa de água = 46% x 94 lb = 43;24 lb => em galão, temos:
Volume de água = 43,24 (lb) /8,33 (lb/gal) = 5,20 gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (4)
Exercício n°1:
Rendimento da Pasta => R = Vpasta (péᶟ)/ (péᶟ de cimento)
V cimento = 94 (lb)/(3,14 x 8,33 (lb/gal)) ~ 3,6 gal.
Rendimento da Pasta => R = Vpasta (péᶟ)/ (péᶟ de cimento)
R = (3,6 + 5,2)(gal)/ (péᶟ de cimento)
R = 8,8 gal / péᶟ de cimento
R = 1,17 péᶟ de pasta / péᶟ de cimento.
Densidade da pasta (ρ pasta = Mpasta(lb) / Vpasta(gal))
ρ pasta = (94 (lb)+ (5,2(gal) x 8,33(lb/gal))) / 8,8(gaL)
ρ pasta = 15,6 lb/gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (5)
Exercício n°2:
Pasta de cimento classe A + 3% bentonita. Determinar volume de água
e rendimento da pasta para um saco de 94 lb. Qual a densidade da
pasta obtida?
Dados:
-API: 46% fator água de mistura (classe A) + 5,3% para cada 1% de
bentonita
-Densidade da bentonita: 2,65
-Densidade do cimento: 3,14
Porcentagem de água = 46% + 3 x 5,3% = 61,9% => 0,619
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (6)
Exercício n° 2:
Volume de Água
0,619% x 94 lb = 58,186 lb
Volume de água = 58,186 lb / (8,33 lb/gal) = 6,98 ~ 7 gal
Rendimento da Pasta (R = Vpasta / péᶟ de cimento)
Volume de cimento = 94 lb / (3,14 x 8,33) ~ 3,6 gal
Volume de bentonita = 0,03 x 94 lb / (2,65 x* 8,33) ~ 0,13 gal
Volume da água ~ 7 gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Estendedores (7)
Exercício n°2
Rendimento (R = Vpasta / péᶟ de cimento)
R = (3,6 (gal) + 0,13 (gal) +7(gal) ) / pé3 de cimento
R = 10,73 gal / pé3 de cimento
R = 1,43 pé3 de pasta / pé3 de cimento.
Densidade da pasta (ρpasta = M pasta(lb) / Vpasta(gal))
ρ = (94 (lb)+ 0,03 x 94(lb) + (7(gal) x8,33(lb/gal))/10,73(gal)
ρ = 14,5 lb/gal.
Perfuração
3 – Aditivos - Dispersantes:
Objetivo: visa: a) reduzir a viscosidade da pasta (permite o
afinamento da mesma) e propiciar melhor vazão de deslocamento
(aumento da eficiência de deslocamento);
b) Fluxo turbulento em menores vazões de deslocamento;
c) Controleda reologia na superfície e à BHCT.
Aditivos:
- Diversos polímeros;
- Maioria dos retardadores e aditivos controladores de filtrado;
- Sal de polinaftaleno sulfonato de sódio (PNS).
Perfuração
3 – Aditivos - Controladores de filtrado:
Objetivo: dos redutores/controladores de filtrado é aumentar a
viscosidade da fase líquida da pasta e reduzir a permeabilidade do
reboco da pasta
O que deseja-se evitar: a perda de fluido da pasta para zonas
permeáveis adjacentes que causa:
a) Dano à formação;
b)Desidratação da pasta e perda de propriedades no deslocamento.
Aditivos: geralmente são polímeros, ex.: celulose, álcool polivinílico.
Perfuração
3 – Aditivos - Adensantes:
Objetivo: aumentar o peso da pasta para controle da pressão de
poros da formação. Peso máximo = 20 lb/gal (sérios problemas de
reologia, decantação, mistura na superfície, etc.). Alta resistência à
compressão devido baixa quantidade de água.
Aditivos:
- Hematita - densidade = 5,1;
- Baritina - Mais comum - densidade = 4,2. Problema: necessita água
de mistura - menor peso que pastas com hematita;
- Pastas salinas - aumento de até 1 lb/gal.
Perfuração
3 – Aditivos – Adensantes (2)
Exercício n° 3:
Pasta de cimento classe G + baritina. Deseja-se ρpasta = 17,5
lb/gal. Determinar massa de baritina para misturar a um saco de
94 lb.
Dados:
API: 44% fator água de mistura (classe G) + 2,4 gal/saco de 100
lb de baritina. Densidade da baritina = 4.2
Perfuração
3 – Aditivos - Adensantes:
Exercício n°3
Deseja-se: ρpasta = 17,5 lb/gal e o “ρ” da pasta = M pasta / V pasta.
Vamos representar “m” como lb de baritina por saco de cimento.
Água = 44% x 94 lb = 41,36 lb 41,36/8,33 = 4,96 gal
Mpasta=94(lb)+m(lb)+8,33(lb/gal)x(4,96(gal)+0,024(gal)m)=1,2m+135,32
Vpasta=((94(lb)/(3,14x 8,33(lb)/(gal))+(m/(4,2 x 8,33(lb)/(gal)))+(4,96 (gal)+0,024m))=
V pasta = (8,56 + m/35+ 0,024m) gal
ρ x Volume = massa
17,5 (lb)/(gal)x (8,56 + m/35+ 0,024m)(gal) = (1,2m + 135,32) (lb)
14,28 + 0,5 m + 0,42 m = 1,2 m
m=51 (lb) por saco de 94 (lb) de cimento
Perfuração
3 – Aditivos para a cimentação
Aditivos Especiais
Objeto: selar as zonas de perda tais como zonas inconsolidadas e
fraturas com material dependente do tipo da perda;
Aditivos: materiais de combate a perda semelhante aos utilizados em
fluidos de perfuração - preenchimento do espaço poroso como:
Casca de nozes, perlita, materiais fibrosos (polímeros inertes como
nylon) e floculados (celofane e similares).
- “Pasta tixotrópica” - desenvolvimento de alto gel em condições
estáticas por um curto período de tempo;
-“Pastas leves” - combate - prevenção ou diminuir problema.
Perfuração
3 – Aditivos para a cimentação
Aditivos Especiais – Agente anti-retrogressão
Tendência da perda gradual de resistência da pasta curada em
temperaturas (BHST) > 230 °F.
Aumento da permeabilidade da pasta curada;
Formação de fases instáveis do cimento
- Silicato de cálcio hidratado
- Alfa silicato dicálcio hidratado
Adição de Sílica - 30 - 40% - Usual: 35% para formação de fases
estáveis do cimento.
- Tobermotita
- Truscottlita
- Xonolita
Perfuração
3 – Aditivos para a cimentação
Aditivos Especiais – Agentes Anti-migração de gás
Causa 1 => migração pode ser causada por canalização dentro da
pasta devido a má remoção da lama ou sedimentação (instabilidade
da pasta).
Causa 2 =>Indução de fluxo de gás por desequilíbrio hidrostático.
Filtrado alto;
Redução da hidrostática do cimento durante a hidratação.
Redução da hidrostática do cimento durante gelificação (SGS –
Static Gel Strength).
 Solução => aditivos para diminuir a permeabilidade da matriz da
pasta (látex) durante gelificação e redutores de filtrado.
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1. Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Cálculos de sistemas de pastas
7. A operação de cimentação
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Sempre que se realiza uma operação de cimentação, há certas
perguntas que são necessárias antes de iniciar o trabalho:
A pasta de cimento permanecerá fluida pelo tempo necessário para
colocá-la na posição correta?
O cimento alcançará uma resistência compressível adequada em um
tempo razoável?
A pasta de cimento é compatível com a lama presente no poço?
A operação causará dano à formação produtora?
Para responder a essas perguntas existem alguns testes padrões do
API para medir algumas propriedades da pasta de cimento. Esses
procedimentos são utilizados ou adequados pelas companhias de
petróleo.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Dados básicos para teste de laboratório e definição da pasta:
 Geometria do poço:
Correta configuração do espaço anular;
 Dados sobre formações a serem cimentadas:
Pressão de poros e pressão de fratura
Presença de gás ou sal?
 Temperatura
Fundo do poço;
BHST (Bottom Hole Static Temperature);
BHCT (Bottom Hole Circulating Temperature);
TCCT (Top of Cement´s column Circulating Temperature);
Pasta com retardadores deve-se assegurar TCCT>BHCT
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Preparação da pasta
Equipamento: Waring Blender
2 rotações: 4.000 e 1.2000 rpm.
Mistura da pasta (em geral, 600
ml).
- 4000 rpm por 15 s para adição
do cimento e aditivos sólidos
misturados ao cimento na
água de mistura.
- 12000 rpm por 35 s para efetiva
mistura.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Preparação da pasta
Conceito de água de mistura (água + aditivos)
Aditivos
- sólidos - podem ser misturados a seco no cimento ou diretamente na
água de mistura
- líquidos - sempre misturados na água
- ordem de adição é importante - informação fornecida pela
Companhia de Serviço.
Procedimentos específicos
– certos tipos de aditivos: por exemplo, esferas ocas de vidro - quebra
acentuada no Waring Blender
– simular situações especiais de campo (mesma energia de mistura):
ex: pré-mistura da pasta e operações de cimentação através de coiled
tubing.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
Testes comumente realizados
a)Peso específico (balança pressurizada);
b)Tempo de espessamento (Consistômetro atmosférico ou
Consistômetro pressurizado);
c)Perda de fluido (estático ou em agitação (stirred));
d)Reologia;
e)Estabilidade da pasta (Teor de água livre e Teste do tubo decantador
(BP test));
f)Resistência à compressão (Convencional (Câmara de Cura, Moldes,
etc.) e UCA - Ultrasonic Cement Analyser);
Perfuração
4 – Testes de cimentação
a) Peso específico da pasta
Equipamento: Balança pressurizada
A pasta é pressurizada por meio de uma seringa, previamente cheia de
pasta, para eliminar a influência de bolhas de ar retidas na amostra.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
b) Tempo de espeçamento
Conhecido como o tempo de pega (endurecimento) – intervalo de
tempo que a pasta pode ser bombeada, nas condições de pressão e
temperatura previstas para o poço.
É medida em Bearden (Bc) ou em unidades de consistência (Uc). O
término do espessamento é quando a pasta atinge 100 Uc, e, foi
definido como tempo de bombeio quando a pasta atingir 50 Uc.
Equipamento: a)consistômetro Atmosférico - tempo de espessamento
em condições de baixa temperatura (pouco usado) - por exemplo, água
profunda e revestimento condutor/superfície. Grande uso no processo
de homogeneização da pasta para testes de perda de fluido, reologia,
água livre, etc.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
b)Tempo de espeçamento(2)
Equipamento
b)Consistômetro Pressurizado
Copo rotativo (150 rpm) com pá
estacionária: mede torque
(consistência) exercido na pá, a
partir da deformação da mola
ligada à mesma.
Tmax=400°F/Pmax=25.000 psi.
Schedule: programação de P e T a
que a pasta é submetida até o seuposicionamento final.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
b)Tempo de espeçamento(3)
Curva consistométrica típica.
O comportamento ideal da pasta
de cimento deve ser uma
consistência inicial entre 10 e 30
Uc, permanecendo abaixo de 40
Uc por 75% do tempo do teste,
com crescimento agudo ao final. A
tangente à curva deve ser
praticamente vertical quando ao
curva atinge a consistência de 100
Uc.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
c) Perda de fluído estático– BTAP
O teste de filtrado mede a
desidratação da pasta no fundo do
poço. A pasta passa pelo
consistômetro pressurizado –
Schedule P e T pré-definido.
Em seguida, ela é transferida para
o filtro-prensa onde registra-se a
perda de fluidos em 30 min.
Tempos inferiores a 30 min pode
extrapolar a perda de fluido pela
expressão Q30 = (5,447xQt)/(t)½, e
tmax=180°F.
Filtro –prensa
P=1000 psi
Peneira 325 mesh
sob 60 mesh
Perfuração
4 – Testes de cimentação
c) Perda de fluído estático – ATAP
FILTRO-PRENSA HTHP
DP = 1000 psi
1300 psi no topo
300 psi na base
(condensador)
Tmax= 400 °F
CÉLULA PARA MEDIÇÃO DO
FILTRADO API DESMONTADA
Perfuração
4 – Testes de cimentação
d) Relogia
Consiste na obtenção das leituras
em viscosímetros Fann a partir das
quais é feito o estudo do regime
de fluxo e do modelo reológico a
adotar p/o deslocamento.
O viscosímetro é igual ao utilizado
em fluidos e mede a tensão de
cisalhamento em presença de
diversas taxas de deformação em
rotações selecionadas (600, 300,
200, 100, 6 e 3 rpm). Fluido de
Bingham: VP, LE Potência: n’ e K’
Gi e Gf.
Perfuração
4 – Testes de cimentação
e)Estabilidade da pasta
Problema crítico em poços
inclinados - isolamento deficiente
e migração de gás.
Em proveta de 250 ml, estática,
mede-se o teor de água
sobrenadante após 2 horas no
topo da proveta.
Existem provetas inclinada (até
45°) p/uso em poços direcionais.
Testes à temperatura ambiente ou
Tmax = 180 ºF (banho térmico).
O teor de água livre é limitado
pelo API em 3,5 ml, o que equivale
a uma porcentagem de 1,4% de
água, em relação ao peso do
cimento.
Proveta de 
250 ml 
para medir 
o teor de 
água livre
Perfuração
4 – Testes de cimentação
e)Estabilidade da pasta
Teste do tubo decantador - BP
test. GRAU DE SEDIMENTAÇÃO.
Tubo de 8” de comprimento por
1” de diâmetro. Após pega da
pasta, são medidos:
a)rebaixamento do topo;
b) diferença do peso entre o topo
e a base D a amostra.
Cilindro de Cobre 
Bipartido
para Teste de 
Sedimentação
Perfuração
4 – Testes de cimentação
f)Resistência a compressão
Mede o esforço necessário para
romper corpos de prova nas
condições de fundo do poço. Os
corpos moldados em câmara de
cura.
A cura à pressão atmosférica -
banho térmico - Tmax = 150 °F.
Schedule - Câmara de cura - Pmax
= 3000 psi e Tmax= 400°F.
Após cura, a amostra vai p/banho
de resfriamento.
MOLDE 
CUBO 2”
Perfuração
4 – Testes de cimentação
f)Resistência a compressão
Aplica carga uniaxial com
velocidade controlada até romper
e calcula-se então a resistência do
corpo-de-prova com base na área
real da amostra.
Os testes são realizados a tempos
padronizados 8, 24, 48 e 72 horas.
A resistência à compressão
mínima a 8 horas de cura varia de
300 a 1500 psi para o cimento
classe G, a depender da natureza
da operação.
Prensa hidráulica 
Perfuração
4 – Testes de cimentação
f) Resistência a compressão teste
UCA
Teste não destrutivo, que
interpreta o crescimento da
resistência à compressão através
de atenuação sonora, pela
emissão de ondas de ultra-som e
análise de sua recepção.
Mede o tempo de trânsito de
onda ultra-sônica (freqüência alta
- VHF) através da pasta em
condições simuladas de T e P.
Resistência ao longo do tempo -
não é um ensaio pontual.
UCA – Ultrasonic Cement
Analyser
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1. Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
Perfuração
Acessórios de cimentação
Sapata Guia: colocada na extremidade inferior objetiva facilitar a
decida do revestimento pelas paredes do poço.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Colar de cimentação: redução de diâmetro para o primeiro tampão
topar e com pressão romper. O segundo tampão também topará mas
não rompe.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Tampão ou Plug de topo e de fundo: separam a pasta de cimento do
fluido do poço e do colchão de lavagem.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Centralizadores: para permitir que o cimento envolva todo o
revestimento.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Arranhador: para soltar o reboco das paredes do poço.
Por reciprocação
Perfuração
Acessórios de cimentação
Colar de estágio: para permitir cimentação em duas etapas.
Perfuração
Acessórios de cimentação
Colar de estágio: para permitir
cimentação em duas etapas.
Longo intervalo a ser cimentado
-cimentação em ETAPAS
Economia global da operação
(pasta de cimento + tempo de
sonda + …);
Problemas de fratura da
formação - diminuir
hidrostática exercida pela pasta
de cimento. 
Perfuração
CIMENTAÇÃO
1. Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas - volume
•Capacidade - poço aberto (D), revestimento (ID), etc.
bbl/m = 0,0031871 D2
pe3/m = 0,0178942 D2
• Capacidade anular - poço aberto vs. revestimento (OD), etc.
bbl/m = 0,0031871 (D2-OD2)
pe3/m = 0,0178942 (D2-OD2)
• Volume da pasta de cimento.
– Pasta 1 e Pasta 2.
– volume anular - topo do cimento, profundidade da sapata,
diâmetro do poço (caliper, excesso) e diâmetro externo do
revestimento.
– volume interno sapata-colar: distância sapata-colar e ID do
revestimento.
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas – volume
Pasta de Cimento - Definições básicas
• Concentração de aditivos
– sólidos: expresso em %BWOC (by weight of cement), isto é,
em relação ao peso do cimento. Exceção : NaCl - %BWOW
(by weight of water).
•Misturados a seco (por exemplo, sílica).
•Misturados na água de mistura (maioria dos aditivos)
– líquido: expresso em galões por pe3 de cimento (gpc).
• Rendimento da pasta de cimento: Volume da pasta produzido
por volume de cimento. Expresso em pe3 de pasta/pe3 de cimento.
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas – volume
Peso da pasta de cimento:
Relação entre peso e volume da pasta. Expresso em lb/gal.
Fator água-cimento:
Relação, em peso, entre a água doce e /ou do mar e o
cimento. É expresso em percentual.
Fator água de mistura:
Ou simplesmente água de mistura. É o volume total de água doce e/ou
do mar e os demais aditivos nelas dissolvidos e/ou dispersos por cada
pé cúbico de cimento, expresso em galões por pé cúbico de
cimento(gpc).
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Sequência para resolver problemas
1. Determinar o volume de pasta
1.1. Pasta 1 e Pasta 2?
1.2. Volume anular: topo do cimento, prof. Sapata, OD do poço;
1.3. Volume interno: distância sapata-colar e ID do revestimento;
2.0. Concentração de aditivos
2.1 sólidos: expressos em % de peso de cimento, exceto NaCl que é
em % de peso de água.
Misturados a seco (alguns = sílica). Misturados na água (maioria)
Líquidos: em galões por pe3 de cimento (gpc).
2.2 Rendimento da pasta. Pé3 de pasta /pe3 de cimento.
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Sequência para resolver problemas
3.0 Peso da pastade cimento.
Lb/gal
4.0 Fator água cimento
%
5.0 Fator de mistura
É o volume total de água e os demais aditivos nele incluído por
cada pé3 de cimento
6 – Volume total de materiais
É a quantidade de materiais de uma determinada pasta
Perfuração
Propriedades físicas dos materiais de alguns aditivos
Material Peso /saco
(lbm/cu ft)
densidade Volume absoluto 
(gal/lb)
cimento 94 3,14 0,0382
Baritina 135 4,23 0,0284
Bentonita 60 2,65 0,0453
HALAD - 9 37,2 1,22 0,0131
NaCl 71 2,17 0,0553
Água 62,4 1,00 0,1200
areia 100 2,63 0,0456
sílica 70 2,63 0,0456
DO80LB 0,1017
A-3LB 0,8480
Diesel n°1 51,1 0,82 0,1457
Hematita 193 5,02 0,0239
Terras diatomacias 16,7 2,10 0,0572
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°4
Determinar as propriedades da pasta (rendimento, fator água
cimento, fator água mistura/cimento) e as quantidades dos
produtos utilizados na fabricação de 50 pés3 de pasta de 15,9 lb/gal,
usando os seguintes aditivos:
Dados:
Água doce e agua do mar na mesma quantidade cada
0,1 gpc de D080LB
0,1 gpc de A-3LB
2% de cloreto de sódio
0,3 % de HALAD
35% de sílica
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°4
Calculo para um saco de cimento de 94 lb
:
Produto Peso ( lb) Vol absoluto (gal/lb) Volume (gal) 
cimento 94
Água V % A
Água do mar X % A
DO80BL 0,1 gpc 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 0,1000
NaCl 2% 0,02 A + 0,02 A
HALAD 0,3 % 0,3 % x 94 = 0,2820 
Silica 35 % 35 % x 94 = 32,9
somatório
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°4
Cálculo para um saco de cimento de 94 lb
Vol.abs. Ex:p/cimento: 94(lb)/(3,14x8,33(lb/gal))/94(lb) =0,0382
Produto 1 -Peso ( lb) 2 - Vol absoluto 
(gal/lb)
3=1x2 Volume (gal) 
cimento 94 0,0382 3,5908
Água V % A 0,1200 0,1200A
Água do mar X % A 0,1176 0,1176A
DO80BL 0,1 gpc 0,1 / 0,1017 = 0,9833 0,1017 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 0,1 / 0,0848= 1,1792 0,0848 0,1000
NaCl 2% 0,02 A +0,02 A 0,0553 0,0011A
HALAD 0,3 % 0,3 % x 94 = 0,2820 0,0975 0,0275
Silica 35 % 35 % x 94 = 32,9 0,0453 1,4904
somatório
gal lb
Perfuração 
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°4
Cálculo para um saco de cimento de 94 lb
p = 129,34 + 2,04 A
v = 5,3087+0,2387 A A=26,43 lb
Produto 1 - Peso ( lb) 2 - Vol absoluto (gal/lb) 3=1x2 Volume (gal) 
cimento 94 0,0382 3,5908
Água V % A 0,1200 0,1200A
Água do mar X % A 0,1176 0,1176A
DO80BL 0,1 gpc 0,9833 0,1017 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 1,1792 0,0848 0,1000
NaCl 2% 0,02 A + 0,02 A 0,0553 0,0011A
HALAD 0,3 % 0,2820 0,0975 0,0275
Silica 35 % 32,9 0,0453 1,4904
somatório p v
p/v=15,9 lb/gal
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°4
ρ=180,5111/11,355= 15,9 (conferido)
Fator água cimento FA/C = (26,43+26,43)/94= 56,23%
Rend=11,355(gal)/7,4805(gal/pe3)=1,51 pe3pasta/pe3 de cimento
A de mistura= 26,43x2+0,9833+1,1792+0,5066+0,2820=55,81 (lb)
Fator A de mistura por cimento = 55,81(lb)/94(lb) = 59%
Produto 1 -Peso ( lb) 2 - Vol absoluto (gal/lb) 3=1x2 Volume (gal) 
cimento 94 0,0382 3,5908
Água V % 25,33 0,1200 3,0396
Água do mar X % 25,33 0,1176 2,978
DO80BL 0,1 gpc 0,9833 0,1017 0,1000
A -3LB 0,1 gpc 1,1792 0,0848 0,1000
NaCl 2% 0,5066 0,0553 0,0280
HALAD 0,3 % 0,2820 0,0975 0,0275
Silica 35 % 32,9 0,0453 1,4904
somatório 180,5111 11,355
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°4 - Os volumes
calculados foram com base em 1 saco de cimento e quanto de pasta
rende. Rendimento = 1,51 pés3 de pasta. Para 50 pés3 de pasta,
teremos: 50/1,51= 33,11. Todos os produtos devem ser multiplicados
por 33,11, para se encontrar a quantidade utilizada.
1 2 3 4 5=2 x 4 6 = 3 x 4
Produto Peso ( lb) Volume (gal) fator Peso de produto 
p/50 pés3 de pasta
Vol. Prod. em gal 
p/50 pés3 de pasta
cimento 94 3,5908 33,11 3112,34 118,89
Água 25,33 3,0396 33,11 838,67 100,55
Ág. do mar 25,33 2,978 33,11 838,67 98,60
DO80BL 0,9833 0,1000 33,11 32,55 3,31
A -3LB 1,1792 0,1000 33,11 39,04 3,31
NaCl 0,5066 0,0280 33,11 16,77 0,93
HALAD 0,2820 0,0275 33,11 9,33 0,91
Silica 32,9 1,4904 33,11 1089,31 49,34
somatório 180,5111 11,355 5.976,58 (lb) 375,84 (gal)
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°5.
O poço esta no diâmetro de 17 ½” e na profundidade de 810 m. O
Revestimento anterior é OD=20” e ID=19”. Profundidade da sapata do
revestimento de superfície é de 150 m.
Revestimento a ser cimentado é o 13 3/8”, 68 lb/ft, ID= 12,415”, sapata
=800 m e colar =780 m.
Pasta 1 -> 2 % de bentonita, peso da pasta = 13,2 lb/gal com excesso de
30% e topo = 100 m.
Pasta 2 -> pasta pura, 15,8 lb/gal, topo =700 m
Vazão de deslocamento= 5 bpm
Peso da lama no poço 9 lb/gal.
Colchão frontal com 30 bbl de água com peso de 8,33 lb/gal
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas
Exercício n°5: pede-se:
1) fazer o desenho do poço com as pastas 1 e 2 colocadas sem
excesso.
2) Calcular o volume das pastas 1 e 2.
3) Volume de água doce das pastas 1 e 2
4) Quantidade de bentonita (lb)
5) Volume de deslocamento (bbl) (é quanto bombeia-se de fluido de
perfuração para o tampão de topo parar no colar)
6) Pressão aproximada do anular no fundo do poço quando o colchão
chega na sapata.
7) Pressão aproximada do anular no fundo do poço quando pasta 2
chega na sapata.
8) Pressão aproximada do anular no fundo do poço no momento de
término da cimentação.
9) Qual o tempo de bombeio da cimentação, mantendo-se 5 bpm?
Perfuração
7. Cálculos de sistemas de pastas Exercício n°5.
1) fazer o desenho do poço com as pastas 1 e 2 colocadas sem
excesso.
Pasta 2
Pasta 1
100 m
810 m
10 m
20 m (780)
80 m (700)
50 m
550 m
Perfuração
1.Tipos de cimentação
2. O cimento
3. Aditivos para cimentação
4. Testes de laboratório
5. Equipamentos de cimentação
6. Acessórios de cimentação
7. Cálculos de sistemas de pastas
8. A operação de cimentação
Perfuração
8. A operação de cimentação
São usuais as seguintes operações com cimento:
a) Execução de tampão balanceado;
b) Cimentação do revestimento em único estágio;
c) Cimentação do revestimento em dois estágios;
d) Cimentação sobre bridge plug (o brigde plug é um tampão que se
assemelha a um packer, pois tem borracha e garras, mas se difere
deste por impedir após assentado a comunicação com a parte do
poço abaixo dele. Para ser removido necessita ser cortado com
broca);
e) Squeezer (ver início da aula).
f) Tampão de desvio sobre peixe (visto em perfuração direcional)
Perfuração
Operação de cimentação – tampão balanceado
Na execução do tampão balanceado o peso de cimento deve ficar
igual no interior do tubo ao peso do anular. Atingida essa condição a
coluna é removida lentamente de dentro da pasta antes da pega.
Perfuração
Operação de cimentação –
revestimento em um estágio
A cimentação de um revestimento
parte desde a cabeça,
bombeando-se o cimento pela
linha central. O tampão de fundo
sendo empurrado pelo cimento se
desloca até o colar flutuante. No
final da massa de cimento desce
com o tampão de topo. O tampão
de fundo ao atingir o colar
flutuante para. A pressão é
elevada até romper-se, deixando
o cimento passar e o tampão de
topo para no colocar flutuante.
Perfuração
Operação de cimentação – revestimento em um estágio
A fig. mostra como se faz a cimentação em um estágio com colchão na
frente da pasta de cimento. O tampão de topo é de material mais
resistente que o tampão de fundo, e por isso não se rompe ao chegarao colar flutuante.
Perfuração
Operação de cimentação –
revestimento em dois estágio
A fig. Mostra como se faz a
cimentação de dois estágios de
um revestimento. O primeiro
estágio é semelhante a operação
do slide anterior. Mas acima do
topo do cimento do primeiro fica
o colar de estágio com camisa
deslizante. Essa camisa é aberta
para o fluido circular e também o
cimento com chegar a esse local.
Perfuração
Operação de cimentação – revestimento em dois estágio
Perfuração
Operação de cimentação – de liner.
Perfuração
Operação de cimentação sobre o brigde plug.
Visa garantir que o poço esta tamponado abaixo do Brigde Plug. O
Bridge Plug ao ser assentado já impede a comunicação com a parte do
poço abaixo dele. A cimentação de um tampão acima do Brigde Plug
pode ser por caçamba a cabo que leva o cimento e abre sobre o Brigde
Plug ou por coluna, deixando um tampão sobre o Brigde Plug. Com
caçamba são efetuadas várias descidas, pois o volume da caçamba é
pequeno. Isso garante que no caso do Bridge Plug vier a falhar com o
tempo por corrosão ou dano nas borrachas, o poço continuará
tamponado pelo cimento.
BROCAS
BROCAS - INDICE 
Objetivo:
 Conhecer os principais tipos de brocas;
 Saber o código IADC das brocas;
 Saber o código IADC de retirada de brocas. 
1 – Geral;
2 – Brocas c/partes móveis;
2.1 – Classificação IADC;
3 – Brocas integrais;
3.1 – Classificação IACD;
3.2 – Caraterísticas – jatos; 
3.3 – Alguma prática;
4 – Código IADC de retirada das brocas;
5 – Conclusão.
Fonte: Apostila broca livro.
Livro perfuração direcional.
Livro Applied Drilling Engeneering.
BROCAS
1 – Tipos de Brocas: a definição dos tipos de brocas na perfuração,
depende das propriedades da formação, tais como: dureza, resistência
e abrasão.
Brocas
S/partes 
móveis ou 
integrais 
Com partes 
móveis
•Drag
•Diamantes naturais
•Diamantes artificiais
•c/impregnação
•Não selada
•Journal
•Dentes de aço
•Insertos
BROCAS
1 – Tipos de Brocas - diferenças entres os 2 tipos de brocas
Brocas sem partes móveis. 
O mecanismo de corte é como o arado passando sobre o solo. Forma
sulcos, assim a formação é removida pela ação de cisalhamento da
broca. Destacam-se as brocas de diamantes naturais, artificiais e as
impregnadas. As brocas de diamantes perfuram a rocha por
esmerilhamento riscando o fundo do poço.
Brocas com partes móveis.
As brocas de cones quebram a rocha por compressão (esmagamento) 
ou por arraste.
BROCAS
1 – Tipos de brocas – as diferenças entres os tipos de brocas são
demonstrados pelas ações das brocas quebrando a rocha por
cisalhamento, por compressão e ou por esmerilhamento.
BROCAS
1 - Durabilidade das Brocas: isso se deve a evolução da tecnológica e
dos materiais.
Alguns fabricantes: Baker Hughes, Smith, Cristensen, Secuirity e
Reed/Hycalog
BROCAS
1 - Histórico da evolução das Brocas
DATA INOVAÇÃO
1909 Broca com 2 cones
1924 Fileira de dentes interpostas
1932 Rolamentos com roletes
1946 jatos
1951 Carbureto de tungstênio
1959 Rolamento selado
1970 Rolamento Journal
1980 Brocas PDC
BROCAS
Principais temas 
1 – Geral
2 – Brocas com partes móveis;
2.1 – Classificação IADC;
3 – Brocas integrais (Características);
3.1 – Classificação IACD;
3.2 – Caraterísticas – jatos; 
3.3 – Alguma prática;
4 – Código IADC de retirada das brocas;
5 – Conclusão.
BROCAS
2 - Brocas com partes móveis – características.
As brocas com cones podem ser divididas por estruturas cortantes
em:
Dentes de Aço;
Insertos. 
Dentes de aço:
Os elementos cortantes ficam em fileiras circunferenciais de dentes
interpostos entre fileiras dos dentes adjacentes. Os dentes podem
ser de aço, fresados no próprio cone, ou insertos de carburetos de
tungstênio, prensados em orifícios abertos na superfície do cone.
BROCAS
2 - Brocas com partes móveis - caraterísticas
Exemplo de brocas tricônicas com dentes de aço:
BROCAS
2 - Brocas c/partes móveis – caraterísticas
As brocas com cones cortantes quebram a rocha por compressão
podem ter 1, 2, 3 ou 4 cones. Na perfuração de poços de petróleo a
mais utilizada é a broca tricônicas. Brocas de 1 cone são para poços
de diâmetro pequenos.
1 cone
2 cones
3 cones
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis – Brocas de Cone
Estrutura Cortante:
A ação das brocas tricônicas para formações duras é essencialmente
de esmagamento. Os dentes da broca recebem tratamento
metalúrgico de endurecimento que acarreta um desgaste por
lascamento mantendo-o afiado.
A ação das brocas de cone nas formações moles além do efeito do
esmagamento adiciona-se a ação por raspagem que se consegue
pelo offset do cone (ver próximo slide), isso é o afastamento lateral
do eixo do cone em relação ao eixo da broca. Quanto maior o offset,
maior será a tendência do cone raspar o fundo do poço.
Offset = é o afastamento lateral do eixo do cone com o exixo da
broca
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis – Brocas de Cone
Estrutura Cortante: efeito de raspagem é conseguido pelo tamanho
do offset. As brocas c/partes móveis c/offset elevados são
adequadas para formações moles. As de offset nulo rolam.
BROCAS
2 – Brocas c/partes móveis 
Estrutura Cortante: nas brocas
com cones o rendimento é
influenciado pelo tamanho dos
dentes/insertos. Broca com
dentes grandes e poucos são
p/formações moles.
Em formações duras esse tipo de
cortante tende a falhar. Assim
usa-se dentes em grande número
e menores.
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis 
Estrutura Cortante:: os insetos
são sintetizados por partículas de
carbureto de tungstênio com
cobalto.
Os insertos de carbureto de
tungstênio são bastante
resistentes ao desgaste, mas não
quanto a quebra, devendo haver
cuidado na descida da broca para
ela não topar.
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis
Estrutura Cortante: segue na
figura ao lado os tipos de insertos
para brocas c/partes móveis.
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis
Estrutura Cortante: como as brocas são constituídas de cone preso
numa perna da broca de tal forma que o cone gire em relação a
perna, essas pernas são soldadas no corpo da broca, para permitir o
cone girar no mancal da broca, cuja junção pode ser feita por roletes
ou no próprio mancal. Para o cone não sair da broca ele é preso
através de esferas ou anéis de retenção.
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis 
Rolamentos
São 3
1-Rolamento aberto: um
rolamento externo de roletes,
um rolamento intermediário de
esferas e um interno de fricção.
Os roletes transmitem a maior
parcela do peso aplicado sobre a
broca e se desgastam primeiro.
As esfera intermediárias
prendem o cone à broca. O
rolamento interno recebe os
esforços axiais do cone. Nesse
caso os rolamentos são
lubrificados pelo fluído de
perfuração.
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis 
Rolamentos
2-Rolamento fechado: nesse caso
não há contato com o fluído de
perfuração. O sistema usa graxa
limpa existente num reservatório
selado e provido de um sistema
de compensação de pressões.
Esse sistema mantém a pressão
da graxa igual a pressão
hidrostática do fluído no fundo
do poço.
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis: -> Rolamentos
3-Rolamento Journal ou por fricção: nesse tipo de rolamento o cone
gira em contato direto com o pino da perna da broca. A deposição
de uma camada de prata na área de transmissão do peso sobre a
broca tornam essa broca cara. Mas tem melhor performance de
tempo de broca no fundo. Usa selo metal-metal ou o-ring.
BROCAS
2 – Brocas com partes móveis: -> Rolamentos
Tipos de selos para o rolamento Jornal podem ser com anel de 
borracha (o-ring) ou metal-metal, sendo esses mais resistentes. 
BROCAS
2 - Brocas com partes móveis 
Corpo da broca
Além do reservatóriode graxa,
temos: conexão, pernas e canais.
Conexão c/coluna: rosca pino na
bitola da broca que variam
conforme o diâmetro da broca.
Pernas da Broca: São 3 elementos
soldados para formar a broca,
como deposição de material duro
nas abas de calibre para aumentar
a resistência a abrasão.
Canais de fluxo: local de passagem
do fluido que terminam nos jatos
colocados entre cones. Os jatos
podem ter seus diâmetros
alterados p/atender as condições
hidráulicas.
BROCAS 
2.1 - Classificação IADC para Brocas tricônicas
Código com 4 posições:
O primeiro código(N=numero) indica o tipo de estrutura cortante da
broca e para qual formação ela é projetada perfurar.
Número 1-8 Número 1-4 Número 1-9 Letra opcional
N N N L(opcional)
Formação exemplo Dentes de aço Insertos
Mole Folhelho e calcários moles 1 4
Media Folhelhos, arenitos e calcários médios 2 5
Dura Calcários e dolomitas duras 3 6
Muito dura Arenito, calcário e dolomitas duras 7
Abrasiva Granito e silex 8
BROCAS
2.1 - Classificação IADC para Brocas de cones
O segundo código(N) varia de 1 até 4, indica a graduação da dureza,
dentro de uma mesma classe de dureza, dado pelo primeiro digito. É
indicado 1 para formações mais moles dessa classe e 4 para as mais
duras. Assim, uma broca 1-4 é de dente de aço para formação mole
quase chagando a média. A 2-1 é para formação média, mas da mais
mole da classe.
O terceiro código(N) que varia de 1 até 7 e é para o tipo de rolamento
e se há alguma proteção para no calibre da broca.
1 2 3 4 5 6 7
rolamento aberto Aberto 
refrigerado 
a ar 
aberto selado selado Journal
ou 
mancal
Journal
ou 
mancal
proteção não Não sim Não sim não sim
BROCAS
2.1 - Classificação IADC para Brocas de cones
O quarto código(L) indica alguma características especial da broca, 
indicada pelo fabricante.
código Função especial
A Para perfuração a ar
B Selo de rolamento para alta rpm 
C Jato central
D Melhor controle de direcional
E Jato com extensão
X Inserto tipo cinzel
A Para perfurar a ar
G Proteção no calibre
j Jatos no lugar do cone
R Soldas reforçadas
M Para aplicação com motores de fundo
H Aplicações em poços horizontais
R, T, W,Y, Z Outras caraterísticas 
BROCAS
2.1 - Exemplos de classificação IADC para brocas de cones
BROCAS
2.1 - Classificação IADC para Brocas de cones
Exercício n°1:
Descreva a broca para cada código IADC para brocas tricônicas 
abaixo:
1-2-1-E
5-3-7
2-1-2
6-1-5
BROCAS
2.1 - Class. IADC – dureza das rochas – p/dureza das rochas Deere e
Miller propuseram a seguinte classificação baseada na resistência
compressiva em teste uniaxial.
O que é teste uniaxial e resistência compressiva?
o
CLASSE DESCRIÇÃO Resistência uniaxial 
compressiva
EXEMPLOS
A Extremamente dura > 32000 psi Quartzo, basalto, 
diabásio
B dura 16000 – 32000 psi Arenito, folhelhos duros 
e dolomitas
C média 8000 – 16000 psi Folhelhos e arenitos 
porosos
D Mole 4000 – 8000 psi Arenitos friáveis
E Extremamente mole < 4000 psi Rochas alteradas 
química e fisicamente
BROCAS
2.1 - Class. IACD dureza das rochas – A classificação baseada na 
relação entre o modulo de Young e a resistência compressiva.
Et 50 = modulo de Young medido a 50% da tensão compressiva. 
As rochas seriam classificadas dessa forma usando as duas tabelas 
(slide anterior e esse). Por exemplo:
DM = mole e média. 
AH = Extremamente dura e Alta
CLASSE DESCRIÇÃO RAZÃO Et 50/σult
H Alta > 500
M Média 200 – 500 
L Baixa < 200
BROCAS
Principais temas 
1 – Geral
2 – Brocas c/partes móveis;
2.1 – Classificação IADC;
3 – Brocas integrais (Características);
3.1 – Classificação IACD;
3.2 – Caraterísticas – jatos; 
3.3 – Alguma prática;
4 – Código IADC de retirada das brocas;
5 – Conclusão.
BROCAS
3 - Brocas integrais 
Elas se dividem em brocas, Draga, Impregnada, Diamante Natural e 
Diamante artificial. 
BROCAS
3 - Brocas integrais 
Diamantes naturais: o método de fabricação mais comum é a 
colocação dos diamantes naturais numa forma oca que é o molde 
da broca. Adiciona-se carbureto de tungstênio e depois um liga de 
cobre na temperatura de 1050 a 1170°C.
Quando a broca é operada apropriadamente somente os diamantes
tocam na rocha. O fluido de perfuração passa pelo orifício no centro
da broca e pelos sulcos moldados em sua face.
BROCAS
3 - Brocas integrais 
Diamantes artificiais (PDC)
Caracterizada por uma camada fina de diamantes sintéticos de 0,5
mm, assentada sobre uma placa de carbureto de tungstênio num
processo de alta temperatura e pressão.
O cortador é formado pelo compacto de diamantes com corpo de
carbureto.
São 2 tipos de brocas PDC: a) Corpo de aço. b) Corpo de carbureto
de tungstênio. Nas de corpo de aço os diamantes são prensados em
furos feitos no corpo da broca. Nas de carbureto são menores e
soldados no corpo da broca.
As brocas PDC podem ter jatos fixos ou intercambiáveis. O número
de jatos é variado, de 3 a 8. Algumas brocas PDC não apresentam
jatos, sim canais de fluxo abertos no corpo da
BROCAS
3 - Brocas Integrais
Diamantes artificiais (PDC)
A camada de diamantes PDC é termicamente estável até 700°C, que 
temperatura inferior alcançada no processo de formação da matriz.
BROCAS
3 - Brocas Integrais
Diamantes artificiais (PDC) - Exemplos
BROCAS
3 - Brocas Integrais - TSP (Termally Stable Polycrystalline)
Desenvolvidas c/cortadores de diamantes estáveis termicamente,
indicadas para perfuração de rochas muito duras ou muito
abrasivas, substituindo as brocas PDC. Em alguns casos em brocas
PDC são usados também cortadores TSP.
BROCAS
3 – Bocas integrais – Brocas 
Impregnadas.
Broca usada para arrastar no
fundo do poço, com insertos, que
são impregnados de diamantes,
são conhecidas como brocas
impregnadas.
. 
BROCAS
3 - Brocas Integrais-Especiais.
Para alargar o poço é a broca
excêntrica, que ao girar perfura
um poço maior que o seu
diâmetro.
Para alargar mais o poço foram
criadas as brocas bicêntricas.
Outro tipo de alargador é a broca
expansível. Ela abre por pressão
hidráulica e fecha por uma mola
interna quando a pressão é
removida.
BROCAS
3 – Broca híbridas
Uma broca que substitui a PDC em formações duras e abrasivas é a
broca híbrida, que tem duas estruturas de corte. Uma com
cortadores PDC e outra c/insertos de carbureto de tungstênio
c/diamantes impregnados. Quando a parte PDC em contato com
formação se desgasta, atuam os diamantes.
BROCAS 
3.1 – Nova Classificação IADC para Brocas Integrais
Código com 4 posições:
O primeiro código (letra) indicando o material do corpo da broca.
letra Número 1-8 Número 1-4 Número 1-4
N N N N
M Corpo Matriz
S Corpo de aço
BROCAS 
3.1 – Nova classificação IADC para Brocas INTEGRAIS
Segundo código indica densidade p/as brocas PDC(1-4) ou tamanho 
dos cortadores para as brocas de diamantes naturais ou TSP (6-8).
Obs: ppq = 3 ppq = 3 pedras por quilate.
O terceiro código indica o tipo de cortador 
Brocas PDC, mosaico ou híbrida Broca de diamantes naturais e TSP
1 1 a 30 cortadores de ½”
2 31 a 40 cortadores de ½” 6 Pedras acima de 3 pedras para se ter um quilate
3 41 a 50 cortadores de ½” 7 Pedras de 3 a 7 para se ter 1 quilate
4 > 50 cortadores de ½” 8 Pedras menores que 7 ppq
Brocas PDC, mosaico ou híbrida Broca de diamantes naturais e TSP
1 Cortado > 1” (25mm) 1 Diamantes naturais
2 Cortador entre 0,51” a 1”(14 a 25mm) 2 Cortadores TSP
3 Cortador entre 0,33” a 0,5”(8 a 14mm) 3 Híbrida TSP + diversos
4 Cortador menor que 0,33” ou 8mm 4 Broca impregnada
BROCAS 
3.1 – Novaclassificação IADC para Brocas INTEGRAIS
Quarto caractere indica o perfil da broca.
Esse código não é muito utilizado para comparação entre brocas, já
que brocas com o mesmo código IADC podem ter comportamentos
diferentes na mesma formação, seja em taxa de penetração ou tempo
de fundo.
Válidos para as brocas integrais
1 - Perfil raso para brocas TSP e diamantes naturais ou ainda broca de pás ou fishtail
com cortadores PDC
2 - Perfil curto
3 - Perfil médio
4 - Perfil longo
BROCAS
3.1 – Classificação IADC 
“Blades” são aletas
BROCAS
3.1 – Nova classificação IADC: Exemplos
BROCAS
Exercício n°2: descreva a broca para cada código IADC para brocas 
integrais abaixo.
M–3-2-3
S-3-2-3
M-7-1-2
BROCAS
3.2 - Caraterísticas - Jatos.
Existem várias maneiras do fluído sair do interior da coluna, uma
delas é por rasgos no corpo da broca, bastante comum em brocas
de diamantes naturais e TSP.
Outra forma é através de furos os quais podem ter aberturas fixas
ou variáveis.
BROCAS
3.2 - Caraterísticas - Jatos.
Um parâmetro que afeta o jato é a taxa de limpeza (TFA), e a
potência gasta pelos jatos da broca em relação a área do poço (HSI –
Horse Power per Square inch).
BROCAS
3.3 - Alguma prática
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 50 e 140 rpm.
A qualidade de limpeza é dada por: TFA = √ ρ x Q²/(10 858 x ΔPbroca)
TFA = total flow area (pol²)
ρ = peso do fluído de perfuração (lb/gal);
Q = vazão (gpm);
ΔPbroca = queda de pressão na broca (psi)
Diâmetro do jato => d (pol/32”) = 32 x √ 4 x TFA/ 3 x ∏
BROCAS
Parâmetros de 
perfuração de 
brocas Roller Cone 
com insertos de 
carbono-
tungstênio
Exercício 3
Notar que o peso é por 
pol. de diâmetro de 
broca.
BROCAS
Exercício 3: determine a quantidade e diâmetros (d) dos jatos da
broca sabendo-se; pressão de circulação na sonda é de 3000 psi, a
vazão é de 400 gpm, a densidade do fluído 12 lb/gal e assumindo
que a perda de carga na broca representa 65% da pressão de
circulação.
TFA =√ 12 x 400² /(10858 x 0,65 x 3000) = 0,3011 pol²
d (pol/32”) = 32 x √ 4 x TFA/ 3 x ∏ = d (11,44/32”)
Na tabela página anterior, temos que o valor 11,44 fica entre o valor
de 11/32 e 12/32, pois não há jatos de 11,44/32. Dessa forma pode-
se escolher dois jatos de 11/32 e um de 12/32, respectivamente
0,186 + 0,110 = 0,29 (aproximadamente TFA de 0,3).
BROCAS
3.3 - Alguma prática
Dados para brocas de diamantes.
Em brocas PDC deve-se ter o HSI>4 
Taxa de penetração Potência (HSI)
1 -2 pés/h 1 – 1,5 Hp/pol²
2 – 4 pés/h 1,5 - 2 Hp/pol²
4 – 6 pés/h 2 - 2,5 Hp/pol²
6 – 10 pés/h 2,5 - 3 Hp/pol²
> 10 pés/h 3 - 3,5 Hp/pol²
BROCAS
3.3 - Alguma prática. Cálculo da potência
Fórmulas
Δp (psi) = (ρ (lb/gal) x Q² (gpm))/(10858 x Aj² (pol) ²)
Pot(Hp) = (Q (gpm) x Δp (psi))/(1714)  (Hp/square inch)
Aj = N x π/4 x (diâmetro do jato/32)² : N= numero de jatos. 
TFA = soma da área dos jatos (pol²)
Exercício n°4: Qual o HSI ((Hp/square inch) de uma broca que 
perfura com os seguintes parâmetros: 
PSB = 20k lbf = 20.000 lbf
Rotação = 120 rpm
Poço = 8 ½”
Vazão de circulação = 55 gpm
Pressão de bombeio = 2900 psi
TFA = 5 jatos de 16 
ρ fluido = 10 lb/gal
BROCAS
Exercício n° 4
Cálculo das áreas
A jato = 5 x π/4 x (16/32)² = 0,982 pol² = TFA
A exposta da broca = 3,1416/4 x 8,5² = 56,7 pol²
Cálculo da perda de pressão na broca:
Δp (psi) = (ρ (lb/gal) x Q² (gpm))/(10858 x Aj² (pol) ²)
Δp (psi)=(10 lb/gal x 550² gpm)/(10858 x (0,982)²)= 289 psi
Cálculo da potencia requerida para essa perda de carga? 
Pot(Hp) = (Q (gpm) x Δp (psi))/(1714)  (Hp/square inch)
Pot(Hp) = (550 x 289)/1714 = 92,7 Hp
HSI = 92,7 Hp/56,7pol² = 1,64 Hp/pol² 
BROCAS
BROCAS - INDICE
1 – Geral
2 – Brocas c/partes móveis;
2.1 – Classificação IADC;
3 – Brocas integrais (Características);
3.1 – Classificação IACD;
3.2 – Caraterísticas – jatos; 
3.3 – Alguma prática;
4 – Código IADC de retirada das brocas;
5 – Conclusão.
BROCAS
4 - Código IADC (Internartional Association of Drilling Contractors) 
para desgaste
Tem o objetivo de preservar as in formações de como a broca saiu
do poço. Como o conjunto dos parâmetros nela utilizados permite o
aprimoramento da escolha mais eficiente de brocas, bem como os
melhores parâmetros a serem utilizados.
O código é composto de 8 campos
N N LL A A N LL LL
Desgaste 
da 
estrutura 
interna
Desgaste 
estrutura 
externa
Desgaste 
principal
Localização 
do desgaste
Condição 
do 
rolamento
Calibre Desgaste 
secundário
Motivo 
da 
retirada
BROCAS
4-Código IADC para desgaste:
Os dois primeiros campos são usados para descrever a estrutura
cortante, é um número de 0 a 8, sendo 0 para a broca nova e 8 para
uma broca com a estrutura cortante totalmente destruída. O
primeiro é para a parte interna (2/3 de dentro) e o segundo para a
externa (o 1/3 restante).
O terceiro campo são duas letras, que é para o desgaste principal, o
que mais chama atenção.
O quarto campo é o código alfa-numérico para localizar onde
ocorreu o desgaste (em brocas com cones deve-se especificar o
cone. O cone número 1 é o corta a parte central do poço).
Diâmetro da broca
1/3 da broca em azul
2/3 da broca a partir do centro em preto
BROCAS
4-Código IADC para desgaste:
O quarto campo para brocas integrais, utilizar uma letra para
descrever o local, sendo “C” o cone, isso é a parte central da broca.
“N” o nariz, é a parte mais afastada da broca e G o calibre, é a parte
reta que mantém o diâmetro do poço.
CÓDIGO LOCAL
1,2,3,4 ... Bocas de cones: código do cone
I, M, E Brocas de cone:”I” fileira interna, “M” fileira do 
meio, “E” fileira externa 
T Qualquer tipo de broca: toda a área 
C, N, P, O, G Brocas integrais: “C” Cone, “N” nariz, “P” 
pescoço, “O” ombro, “G” Calibre
BROCAS
4-Código IADC para desgaste:
quinto campo também é alfa-numérico p/indicar o desgaste do
rolamento. Sendo 0 para rolamento novo e 8 para rolamento
totalmente desgastado. Para rolamento fechado ou mancal, cuja
vida útil está relacionada ao selo, utiliza-se “E” para selos efetivos e
“F” para selo falho. Para brocas integrais que não possuem
rolamentos usa-se a letra D.
BROCAS
4-Código IADC para desgaste:
O sexto campo é para registrar o desgaste no diâmetro da broca. Ele
é expresso em x/16”. Usa-se um gabarito p/cada diâmetro de broca.
P/as brocas tricônicas encosta-se o gabarito em dois cones e mede-
se a folga do terceiro, Multiplica-se essa folga por 2/3 para
compensar o erro.
Ex: se a folga entre o gabarito e a broca encostado em dois cones foi
de 0,5“. Então o calibre será: 0,5 x 2/3 = 0,33, assim devemos
informar 5, pois 5/16 = 0,31 no campo calibre.
BROCAS
4-Código IADC para desgaste:
O sétimo campo é para outro desgaste que se queira registrar e usa
os mesmos códigos do campo três.
código significado
CP Cone perdido, indicar qual o cone no digito 4
CQ Cone quebrado, indicar qual cone no digito 4
CT Cone trincado, indicar qual cone no digito 4
CI Cone com interferência
CE Cone erodido
CD Cone com desgaste descentralizado
CA Cone com calibre arredondado
DT Cone por desgaste por testemunho
IE Inseto erodido
IQ Inserto ou cortadores quebrados
IL Insertos ou cortadores lascados
BROCAS
4-Código IADC para desgaste: (continuação do campo 7)
código significado
ID Insertos ou cortadores desgastados
IG Insertos ou cortadores girados
IP Insertos ou cortadores perdidos
DQ Dentes quebrados
DL Dente lascado
DDDentes desgastados
DP Desgaste plano nos dentes
JP Jato perdido
JO Jato obstruído
BE Bocal do jato erodido
AQ Aba da perna quebrada
AD Aba da perna desgastada
PQ Perna quebrada
BROCAS
4-Código IADC para desgaste (continuação do campo 7)
código significado
PE Perna empenada
MF Marca de ferro
MA Marca em forma de anel
EG Desgaste por engrenagem
WO Wash out da broca
TT Trinca no inserto ou desintegração do cortador por temperatura
NC Nenhuma caraterística
EN Desgaste por enceramento 
RR Broca reutilizável
BROCAS
4-Código IADC para desgaste - Exemplos
BROCAS
4-Código IADC para desgaste - Exemplos
BROCAS
4-Código IADC para desgaste 
O campo oito são duas letras para registra o motivo da retirada. Esse
campo é importante na hora da escolha da broca, pois a análise
sobre os efeitos dos parâmetros sobre a broca só tem validade
quando a causa da retirada foi resultado de performance da broca e
não de algo externo, como por exemplo, retirada da broca para
testemunhar.
código Significado
TP Queda na taxa de penetração
TO Torque excessivo
CM Aumento do custo métrico
MF Mudança de formação
JO Jato obstruído
BROCAS
4-Código IADC para desgaste (continuação do campo 8)
código Significado
EN Broca encerada
BF Por tempo e broca no fundo
DU Por dúvida
TE Para testemunhar
TF Para teste de formação
PE Para perfilar
PF Profundidade final do poço
FO foto
MB Mudança de BHA
MP Mudança de projeto dom poço
CL Para condicionar a lama
FM Falha no motor de fundo
FF Falha de ferramenta de fundo
BROCAS
4-Código IADC para desgaste continuação do campo 8)
Algumas potencias causas:
EM (hidráulica pobre, perfuração de formação muito plástica,
perfuração sem ligar a bomba)
IQ (trabalhou sobre ferro, broca atingiu batente na manobra ou
bateu no fundo do poço, peso ou rpm em excesso, formação muito
dura para a broca selecionada)
código Significado
FC Falha da coluna (quebra e outros)
RS Reparo da sonda
QP Queda de pressão
PP Problemas no poço
AM Aguardando condições meteorológicas.
BROCAS
4-Código IADC para desgaste
Algumas potencias causas do desgaste identificado:
DP -> causado p/(peso muito baixo e alta rotação, horas excessivas,
formação abrasiva).
IQ -> causado p/(trabalhou sobre ferro, broca atingiu batente na
manobra ou bateu no fundo do poço, peso ou rpm em excesso,
formação muito dura para a broca selecionada).
CT -> causado p/(ferro no poço, queda de coluna, presença de H2S,
superaquecimento da broca).
IL ->causado p/(impacto devido condições inadequadas,
interferência dos cones por deformação nas pernas, lixo no poço,
rpm em excessivo).
BROCAS
4-Código IADC para desgaste
Desgaste de 5/8 (62,5 % da vida útil)
Desgaste externo de 6/8(75% da vida útil) 
Desgaste principal nos 
insertos Em toda a área
N N LL A A N LL LL
Desgaste da 
estrutura 
interna
Desgaste 
estrutura 
externa
Desgaste 
principal
Localização 
do desgaste
Condição 
do 
rolamento
Calibre Desgaste 
secundário
Motivo da 
retirada
BROCAS
4-Código IADC para desgaste - exemplos
N N LL A A N LL LL
Desgaste da 
estrutura 
interna
Desgaste 
estrutura 
externa
Desgaste 
principal
Localização 
do 
desgaste
Condição 
do 
rolamento
Calibre Desgaste 
secundário
Motivo da 
retirada
BROCAS
4-Código IADC para desgaste – Exercício n°5
1) Indique quais brocas foram utilizadas conforme código IADC, e também
que tipo de desgaste que ocorreu. Isso deve ser respondido para os
números N = 1, 5, 10 e 13
BROCAS
4-Código IADC para desgaste – Exercício n°5 (continuação)
2) O que é PSB?
3) O que é TBF? 
4) Qual a broca que teve melhor taxa de penetração (ROP)?
6) O que significa ROP, em inglês? 
7) Qual a broca que teve a pior ROP?
8) Interprete informando o que significa cada coluna da linha 5 da 
tabela? 
9) O que é IADC? 
10) Quais brocas foram utilizadas nas diversas linhas: foram de 
parte móveis ou sem partes móveis (especifique a linha)?
11) Considerando que as brocas utilizadas estão corretas, como 
você classifica a resistência da rocha (mole, média, dura) nas linhas 
2 e 3 comparada com as linhas 4 e 5? 
12) Qual a broca que mais dura?
13) Qual a broca que perfura maior metragem?
BROCAS
4-Código IADC para desgaste – Exercício n°6:
Descreva a broca para cada código IADC de retirada da broca 
abaixo:
4-5-IL-N-D-4-NC-FM
7-3-DQ-I-7-3-DP-TP
2-1-CP-1-E-0-IL-PP
3-2-IP-T-E-1-NC-PF
BROCAS
BROCAS - INDICE
1 – Geral
2 – Brocas c/partes móveis;
2.1 – Classificação IADC;
3 – Brocas integrais (Características);
3.1 – Classificação IACD;
3.2 – Caraterísticas – jatos; 
3.3 – Alguma prática;
4 – Código IADC de retirada das brocas;
5 – Conclusão.
BROCAS
5–Conclusão
Broca c/dentes de aço:
- Formações iniciais;
- Formações moles;
- Formações com nódulos;
- Colares, tampões de cimento e sapata. 
Broca c/Insertos:
-Formações médias e muito duras;
-Formações abrasivas, proteção do calibre.
Brocas PDC:
-Formações plásticas (Folhelho e Sal)
Brocas Diamantes:
Formações extremamente duras ou abrasivas
BROCAS
5-Conclusão
Exemplo de como a Petrobras controla e trabalha com brocas. Cada 
companhia tem seu procedimento.
Relbroca -> banco de dados técnico da Petrobras informado pelas 
sondas, registrando os parâmetros com objetivo de permitir gerar 
uma curva que ajuda a determinar o momento correto da retirada 
da broca.
Regbroca -> banco de dados da Petrobras com cerca de 9000
registros de brocas abrangendo as bacias de Campos, Santos,
Espírito Santo, Pelotas e Bahia. É composto de módulo de projeto,
modulo de acompanhamento e outros aplicativos. E gera índices de
custo métrico.
BROCAS
Exercício n°7:
1) O que caracteriza uma broca tricônica?
2) De alguns exemplos de brocas integrais?
3) A broca saiu do poço com a seguinte classificação de desgaste 
2-8-IQ-E-D-1-IL-TP. Saberia informar que tipo de broca é essa 
sem tê-la visto.
Exercício n°8: uma broca PDC perfura com uma taxa de 12 m/h. 
Sabendo-se que a rotação é de 100 rpm, estime a penetração do 
compacto na formação?
Dados: ROP= taxa de penetração. N = rotação da broca e ∂ = 
Penetração do compacto 
∂ =ROP/N = 12 (m/h)/(100rpm x 60 min) = 2mm
BROCAS
5-Conclusão
Programa de brocas
O programa de brocas é determinado pelos dados dos poços de
correlação, que apresentam as mesmas formações, pelos dados
do fabricante da broca e pelos perfis geológicos.
Na comparação das brocas é utilizado o custo métrico. Quando o
custo métrico começa a aumentar é da necessidade de
substituição da broca. Outros parâmetros também são analisados
(torque na mesa rotativa e taxa de penetração).
Cm = (CB + CH x (tp +tm))/Mp
Cm = custo métrico
CB = custo das brocas
CH = custo horário da sonda de perfuração
tp = tempo gasto perfurando 
tm = tempo gasto manobrando
Mp = intervalo perfurado