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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,