Fluidos III_Solidos

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Fluidos de Perfuração 1
Engenharia de PoEngenharia de Poçço Io I
Tecnologia de Fluidos de Tecnologia de Fluidos de 
PerfuraPerfuraççãoão
Controle de SControle de Sóólidoslidos
Problemas de PoProblemas de Poççoo
MeioMeio--AmbienteAmbiente
Rosana LombaRosana Lomba
Turma 2008Turma 2008
Fluidos de Perfuração 2
Controle de sControle de sóólidoslidos
�� ImportânciaImportância
–– elevados VP, LE e Gelevados VP, LE e Gééis is ((problemas de perda de problemas de perda de 
carga, incarga, iníício de circulacio de circulaçção, ão, surgesurge e e swabswab))
–– aumento do peso especaumento do peso especíífico fico ((perda de circulaperda de circulaççãoão))
–– aumento do filtrado aumento do filtrado ((reboco espesso e prisão por reboco espesso e prisão por 
diferencial de pressãodiferencial de pressão))
�� Fontes dos sFontes dos sóólidos perfuradoslidos perfurados
–– cascalhos da brocacascalhos da broca
–– desmoronamento de desmoronamento de folhelhosfolhelhos
�� RequisitosRequisitos
–– bom bom carreamentocarreamento de cascalhos no pode cascalhos no poççoo
–– boa remoboa remoçção na superfão na superfííciecie
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Fluidos de Perfuração 3
Controle de sControle de sóólidoslidos
�� TamanhoTamanho
–– cascalhos cascalhos -- 0,03 0,03 µµµµµµµµm a 1 cmm a 1 cm
–– bentonitabentonita -- 0,03 a 6 0,03 a 6 µµµµµµµµmm
�� 4 m4 méétodos de todos de ““remoremoççãoão””
–– peneiramentopeneiramento
–– decantadecantaçção forão forççadaada
–– floculafloculaçção quão quíímicamica
–– diluidiluiççãoão
Fluidos de Perfuração 4
Peneiras de lamaPeneiras de lama
�� MeshMesh
Peneira 4 Peneira 4 meshmesh -- 4 aberturas por polegada linear4 aberturas por polegada linear
–– 20 20 meshmesh remove partremove partíículas > 800 culas > 800 µµµµµµµµmm
–– 60 60 meshmesh remove partremove partíículas > 230 culas > 230 µµµµµµµµmm
–– 100 100 meshmesh remove partremove partíículas > 140 culas > 140 µµµµµµµµmm
–– 200 200 meshmesh remove partremove partíículas > 70 culas > 70 µµµµµµµµmm
�� Peneiras de 100 Peneiras de 100 meshmesh são rotineiramente são rotineiramente 
usadasusadas
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Fluidos de Perfuração 5
HidrociclonesHidrociclones
�� PrincPrincíípio do pio do VortexVortex
�� Conceito de ponto de corte da partConceito de ponto de corte da partíícula cula -- 50% 50% 
éé descartado (descartado (underflowunderflow) e 50% retorna ao ) e 50% retorna ao 
sistema (sistema (overflowoverflow))
�� DesareadorDesareador -- ponto de corte ponto de corte -- 40 40 µµµµµµµµmm
�� DesiltadorDesiltador -- ponto de corte ponto de corte -- 20 20 µµµµµµµµmm
Fluidos de Perfuração 6
Perda de circulaPerda de circulaççãoão
�� Associado comAssociado com
–– formaformaçções ões inconsolidadasinconsolidadas
–– fraturas naturaisfraturas naturais
–– fraturas induzidas (alto peso de fluido, fraturas induzidas (alto peso de fluido, 
pressão de pressão de surgesurge, fechamento do anular), fechamento do anular)
–– cavernas (normalmente em calccavernas (normalmente em calcáário)rio)
�� SeveridadeSeveridade
–– filtrafiltraçção ão -- 1 a 10 1 a 10 bblbbl/dia (forma/dia (formaçções ões 
inconsolidadasinconsolidadas))
–– perda parcial perda parcial -- 10 a 50 10 a 50 bblbbl/dia/dia
–– perda total perda total -- queda do nqueda do níível estvel estááticotico
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Fluidos de Perfuração 7
Perda de circulaPerda de circulaççãoão
�� Combate a perda de circulaCombate a perda de circulaççãoão
–– atravatravéés do uso de materiais s do uso de materiais selantesselantes (mica, (mica, 
casca de diversos produtos, plcasca de diversos produtos, pláásticos, etc) sticos, etc) --
Tamanho de partTamanho de partíícula entre cula entre 11//6464 a a 11//22””. . 
IMPORTANTE: SeleIMPORTANTE: Seleçção correta do tamanho ão correta do tamanho 
do LCM. do LCM. 
–– atravatravéés de ts de téécnicas especiaiscnicas especiais
Fluidos de Perfuração 8
Perda de circulaPerda de circulaççãoão
�� Mais importante: PREVENMais importante: PREVENÇÇÃOÃO
–– erro no projeto do poerro no projeto do poçço: assentamento o: assentamento 
inadequado do revestimentoinadequado do revestimento
–– peso excessivo do fluido ou peso excessivo do fluido ou ECDECD
((EquivalentEquivalent circulatingcirculating densitydensity))
–– falhas operacionais falhas operacionais 
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Fluidos de Perfuração 9
Prisão de ColunaPrisão de Coluna
�� Problemas relacionados ao fluido de Problemas relacionados ao fluido de 
perfuraperfuraççãoão
–– por diferencial de pressãopor diferencial de pressão
–– problemas de limpeza do poproblemas de limpeza do poççoo
Fluidos de Perfuração 10
Prisão de ColunaPrisão de Coluna
�� Problemas relacionados com a formaProblemas relacionados com a formaççãoão
–– formaformaçções ões inconsolidadasinconsolidadas (excesso de areia no (excesso de areia no 
anular)anular)
–– zonas fraturadas (queda de blocos de formazonas fraturadas (queda de blocos de formaçção)ão)
•• Sintomas : alto arraste (Sintomas : alto arraste (dragdrag) , circula) , circulaçção restritaão restrita
•• SoluSoluçções: trabalhar coluna, aumentar vazão, ões: trabalhar coluna, aumentar vazão, 
aumentar peso do fluido, uso de LCM (aumentar peso do fluido, uso de LCM (lostlost
circulationcirculation materialmaterial), uso de tampões viscosos, ), uso de tampões viscosos, 
etc.etc.
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Fluidos de Perfuração 11
Prisão de ColunaPrisão de Coluna
�� Problemas relacionados com a formaProblemas relacionados com a formaççãoão
–– folhelhosfolhelhos ( instabilidade do tipo ( instabilidade do tipo spallingspalling))
•• Sintomas : alto Sintomas : alto dragdrag, circula, circulaçção restrita e grande ão restrita e grande 
quantidade de quantidade de folhelhosfolhelhos nas peneirasnas peneiras
•• SoluSoluçções: aumento do peso e capacidade de ões: aumento do peso e capacidade de 
carreamentocarreamento
Fluidos de Perfuração 12
Prisão de ColunaPrisão de Coluna
�� relacionados com a formarelacionados com a formaççãoão
–– folhelhosfolhelhos (redu(reduçção do diâmetro do poão do diâmetro do poçço o --
swellingswelling))
–– folhelhosfolhelhos (desmoronamento (desmoronamento -- breakoutbreakout))
•• Sintomas: alargamento do poSintomas: alargamento do poçço (perfil o (perfil calipercaliper) ) 
e grande quantidade de cascalhos ape grande quantidade de cascalhos apóós dias da s dias da 
perfuraperfuraçção do intervaloão do intervalo
•• SoluSoluçções: Inibiões: Inibiçção do fluido (por exemplo, ão do fluido (por exemplo, KClKCl; ; 
fluido base fluido base óóleo), aumento do peso e leo), aumento do peso e 
capacidade de capacidade de carreamentocarreamento
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Fluidos de Perfuração 13
Prisão de ColunaPrisão de Coluna
�� Problemas relacionados com a formaProblemas relacionados com a formaççãoão
–– folhelhosfolhelhos –– tipo tipo GumboGumbo (enceramento da broca (enceramento da broca --
bit bit ballingballing))
•• Sintomas: alto Sintomas: alto dragdrag nas manobras, circulanas manobras, circulaçção ão 
restrita e tendência de restrita e tendência de pistoneiopistoneio
•• SoluSoluçções: fluido tratado com ões: fluido tratado com KClKCl, fluido base , fluido base óóleo leo 
(emulsão inversa) e colchões ((emulsão inversa) e colchões (surfactantessurfactantes) ) 
Fluidos de Perfuração 14
Prisão de ColunaPrisão de Coluna
�� Problemas relacionados com a formaProblemas relacionados com a formaççãoão
–– zonas de sal (reduzonas de sal (reduçção do diâmetro do poão do diâmetro do poçço o --
fluência)fluência)
•• Sintomas: excessivo torque durante rotaSintomas: excessivo torque durante rotaçção e ão e 
alto alto dragdrag (não reduzido com circula(não reduzido com circulaçção de ão de 
fluido)fluido)
•• SoluSoluçções: aumento do peso e fluido saturado ões: aumento do peso e fluido saturado 
ou fluido base ou fluido base óóleoleo
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Fluidos de Perfuração 15
Prisão de ColunaPrisão de Coluna
�� relacionadas ao porelacionadas ao poççoo
–– formaformaçção de ão de chavetachaveta ((keykey seatseat))
•• incremento de peso instantâneo e não gradual, coluna incremento de peso instantâneo e não gradual, coluna 
desce, mas não sobe e problema ocorre no mesmo pontodesce, mas não sobe e problema ocorre no mesmo ponto
•• SoluSoluçções: trabalhar coluna com rotaões: trabalhar coluna com rotaçção, colocar ão, colocar reamersreamers e e 
controle de direcional (formacontrole de direcional (formaçção de ão de dogdog--legslegs))
–– popoçço com o com calipercaliper reduzido reduzido (descida de uma nova broca)(descida de uma nova broca)
•• formaformaçção abrasiva e broca fora do calibreão abrasiva e broca fora do calibre
•• SoluSoluçções: Trabalhar coluna e selecionar broca adequadaões: Trabalhar coluna e selecionar broca adequada
Fluidos de Perfuração 16
Prisão por diferencial de pressãoPrisão por diferencial de pressão
�� MecanismoMecanismo
–– frente a zonas permefrente a zonas permeááveis e alto diferencial veis e alto diferencial 
de pressão pode pressão poççoo--formaformaççãoão
–– parada da coluna de perfuraparada da coluna de perfuraçção (ão (RegraRegra: : 
manter a coluna girando ou manter a coluna girando ou reciprocandoreciprocando em em 
popoçço aberto)o aberto)
–– coluna coluna ““encostadaencostada”” na parte baixa do pona parte baixa do poçço o 
(po(poçços direcionais)os direcionais)
�� CaracterCaracteríísticastica
–– plena circulaplena circulaçção ão 
–– forforçça exercida na coluna a exercida na coluna FFcc cresce com o cresce com o 
tempotempo
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Fluidos de Perfuração 17
Prisão por diferencial de pressãoPrisão por diferencial de pressão
ppww = pressão exercida pelo fluido= pressão exercida pelo fluido
ppcc = pressão no contato tubo= pressão no contato tubo--rebocoreboco
ppoo = pressão de poros da forma= pressão de poros da formaççãoão
pw
pc
po
reboco tempo
pc Fc
pw
po
Fluidos de Perfuração 18
Prisão por diferencial de pressãoPrisão por diferencial de pressão
�� ForForçça exercida pelo fluido a exercida pelo fluido 
–– F = (F = (ppww -- ppcc) A) Acc (A(Acc = = áárea de contato)rea de contato)
–– Limite F = (Limite F = (ppww -- ppoo) A) Acc
–– Tempo Tempo éé um fator crum fator crííticotico
�� ForForçça para liberar a coluna Fa para liberar a coluna FLL
–– FFLL = (= (ppww -- ppcc) A) Ac c f (f = fator de atrito)f (f = fator de atrito)
–– f = fator de atrito f = fator de atrito -- difdifíícil obtencil obtenççãoão
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Fluidos de Perfuração 19
�� MovimentaMovimentaçção da colunaão da coluna
�� Uso de comandos espiralados (reduzir Uso de comandos espiralados (reduzir áárea de contato)rea de contato)
�� Uso de estabilizadores propriamente colocadosUso de estabilizadores propriamente colocados
�� Controle das propriedades do fluidoControle das propriedades do fluido
–– peso especpeso especíífico do fluido o mais baixo possfico do fluido o mais baixo possíívelvel
–– reboco de alta qualidade (fino e de baixa reboco de alta qualidade (fino e de baixa 
permeabilidade)permeabilidade)
–– baixo fator de atritobaixo fator de atrito
�� Fluido base Fluido base óóleo leo -- reboco de alta qualidade e baixo freboco de alta qualidade e baixo f
�� SSóólidos inativos e lidos inativos e baritinabaritina -- f f ↑↑↑↑↑↑↑↑
�� Controladores de filtrado Controladores de filtrado -- f f ↓↓↓↓↓↓↓↓
PrevenPrevençção ão -- Prisão por Prisão por 
diferencial de pressãodiferencial de pressão
Fluidos de Perfuração 20
�� Reduzir peso do fluidoReduzir peso do fluido
�� Posicionar um tampão quebrador (penetraPosicionar um tampão quebrador (penetraçção ão 
no reboco no reboco -- transmissão de pressão)transmissão de pressão)
–– tampão de tampão de óóleo com leo com surfactantessurfactantes
–– tampão de fluido base tampão de fluido base áágua com gua com surfactantessurfactantes
�� Problema: DeterminaProblema: Determinaçção do ponto de prisão ão do ponto de prisão 
para posicionamento correto do tampãopara posicionamento correto do tampão
–– mméétodo da elongatodo da elongaçção da colunaão da coluna
–– perfil especial perfil especial -- por dentro da coluna e atracado numa por dentro da coluna e atracado numa 
profundidade profundidade -- avalia deformaavalia deformaçção do tuboão do tubo
LiberaLiberaçção da colunaão da coluna
Prisão por diferencial de pressãoPrisão por diferencial de pressão
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Fluidos de Perfuração 21
Meio Ambiente e Fluidos de PerfuraMeio Ambiente e Fluidos de Perfuraççãoão
Alguns Alguns ““fatosfatos””
�� Quantidade de resQuantidade de resííduos gerados (fluido, cascalhos) duos gerados (fluido, cascalhos) éé
altaalta
–– alto custo para processar e separar em componentesalto custo para processar e separar em componentes
–– alto custo de transporte para locais especiais de alto custo de transporte para locais especiais de 
descartedescarte
–– alto custo para isolar em tanques especiaisalto custo para isolar em tanques especiais
�� ResResííduos quduos quíímicos (aditivos) no fluido podem ser micos (aditivos) no fluido podem ser 
““ttóóxicosxicos””
–– A maioria dos A maioria dos óórgãos MA não sabem a composirgãos MA não sabem a composiçção ão 
do fluido mas assumem que o fluido do fluido mas assumem que o fluido éé ttóóxico e xico e 
perigosoperigoso
–– Alguns aditivos usados no passado são considerados Alguns aditivos usados no passado são considerados 
perigosos (cromatos, asbesto, por exemplo)perigosos (cromatos, asbesto, por exemplo)
Fluidos de Perfuração 22
Volume gerado Volume gerado -- PoPoçço 3.500 mo 3.500 m
�� Fluido: 8.000 a 20.000 Fluido: 8.000 a 20.000 bblbbl
–– ssóólidos perfurados, lidos perfurados, baritinabaritina, , bentonitabentonita, , 
polpolíímeros, soda cmeros, soda cááustica, ustica, surfactantessurfactantes, etc., etc.
�� SSóólidos : 2.000 a 4.000 lidos : 2.000 a 4.000 bblbbl
–– folhelho, areia, folhelho, areia, anidritaanidrita, etc., etc.
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Fluidos de Perfuração 23
Minimizar impacto ambientalMinimizar impacto ambiental
�� minimizar volume de fluido e de cascalhosminimizar volume de fluido e de cascalhos
–– uso de fluidos uso de fluidos ““inibidosinibidos”” -- popoçço no calibreo no calibre
–– reutilizar fluido em outros poreutilizar fluido em outros poççosos
–– dique secodique seco
–– alto controle de salto controle de sóólidoslidos
�� SeleSeleçção adequada dos aditivos (toxicidade) ão adequada dos aditivos (toxicidade) 
�� Uso de mUso de méétodos adequados de descartetodos adequados de descarte
Fluidos de Perfuração 24
Teste de ToxicidadeTeste de Toxicidade
�� Uso de um organismo vivo sensUso de um organismo vivo sensíível submetido a vel submetido a 
diferentes concentradiferentes concentraçções do fluido de ões do fluido de 
perfuraperfuraççãoão
�� Determinar LCDeterminar LC5050 -- concentraconcentraçção letal (ppm) que ão letal (ppm) que 
permite 50% de permite 50% de ííndice de sobrevivência apndice de sobrevivência apóós 96 s 96 
h h -- LCLC5050 alto indica fluido menos talto indica fluido menos tóóxicoxico..
�� Organismo depende da Organismo depende da áárea: rea: 
–– Golfo do MGolfo do Mééxico: Camarão xico: Camarão MysidopisMysidopis BahiaBahia (3 mm (3 mm -- 4 4 
a 6 dias de vida)a 6 dias de vida)
–– Mar do Norte: Mar do Norte: SmallSmall heringhering
–– Brasil: Brasil: MysidopisMysidopis JuniaeJuniae
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Fluidos de Perfuração 25
Teste de ToxicidadeTeste de Toxicidade
�� difdifíícil execucil execuçção ão -- guia para aceitaguia para aceitaçção
do fluidoão do fluido
�� 96 h96 h
dosagem (ppm)
Mortalidade %
LC50
50
Fluidos de Perfuração 26
Descarte de fluidos Descarte de fluidos 
base base áágua em terragua em terra
�� Retirada da Retirada da áágua (evaporagua (evaporaçção ou desidrataão ou desidrataçção) e ão) e 
aterro da parte saterro da parte sóólidalida
�� LandLand spreadingspreading / / landland farmingfarming
–– o fluido (livre de o fluido (livre de óóleo e sais + sleo e sais + sóólidos) lidos) éé
pulverizado e misturado no solo (aragem)pulverizado e misturado no solo (aragem)
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Fluidos de Perfuração 27
Descarte de fluidos Descarte de fluidos 
base base áágua no margua no mar
�� Descarte controladoDescarte controlado
–– fluido livre de fluido livre de óóleoleo
–– AceitAceitáável pelo critvel pelo critéério de LCrio de LC5050
–– baritinabaritina < 1 ppm < 1 ppm HgHg e 3 ppm Cde 3 ppm Cd
�� InjeInjeçção no anularão no anular
–– Fluido Fluido éé injetado abaixo da sapata do injetado abaixo da sapata do 
revestimento intermedirevestimento intermediááriorio
�� Fluidos + cascalhos Fluidos + cascalhos ““ttóóxicosxicos””
–– Trazer atTrazer atéé a terra e descarte em aterros a terra e descarte em aterros 
apropriados (alto custo)apropriados (alto custo)
Fluidos de Perfuração 28
Descarte de fluidos Descarte de fluidos 
base base óóleo em terraleo em terra
�� Fluido Fluido éé reutilizadoreutilizado
�� Cascalhos (5Cascalhos (5--30% v/v 30% v/v óóleo) leo) 
–– AterroAterro
•• aterro simples em aterro simples em ááreas remotas reas remotas -- bactbactéérias no rias no 
solo consomem a pelsolo consomem a pelíícula de cula de óóleo leo 
•• Mistura cascalho + cimento (Mistura cascalho + cimento (óóleo imleo imóóvel) + aterrovel) + aterro
–– IncineraIncineraçção (forno de gão (forno de gáás rotativo)s rotativo)
•• Cinzas podem ser usadas como material de Cinzas podem ser usadas como material de 
enchimento em estradasenchimento em estradas