Perfuração e Completação de Poços de Petróleo

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Perfuração
A perfuração de um poço de petróleo é realizada através de uma sonda. Na perfuração rotativa, as rochas são perfuradas pela ação de da rotação e peso aplicados a uma broca existente na extremidade de uma coluna de perfuração, a qual consiste em basicamente de comandos (tubos de paredes específicas) e tubos de perfuração (tubos de paredes finas). Os fragmentos da rocha são removidos continuamente através de um fluido de perfuração ou lama. O fluido é injetado por bombas para o interior da coluna de perfuração através da cabeça de injeção ou swivel, e retorna à superfície através do espaço anular formado pelas paredes do poço e a coluna. Ao atingir determinada profundidade, a coluna de perfuração é retirada do poço e uma coluna de revestimento de aço de diâmetro inferior da broca, é descida no poço. O anular entre os tubos de revestimento e as paredes do poço é cimentado com a finalidade de isolar as rochas atravessadas, permitindo então o avanço da perfuração com segurança. Após a operação de cimentação, a coluna de perfuração é novamente descida no poço, tendo na sua extremidade uma nova broca de diâmetro menor do que a do revestimento para o prosseguimento da perfuração. Do exposto, percebe-se que um poço é perfurado com diversas fases, caracterizadas pelos diferentes diâmetros das brocas.
Temos dois métodos de perfuração:
Método percussivo: A perfuração é feita golpeando a rocha com uma broca causando a sua fragmentação por esmagamento. Os cascalhos gerados no interior do poço após vários golpes são retirados posteriormente através de uma ferramenta chamada caçamba.
Método Rotativo: A perfuração é realizada através do movimento de rotação de uma broca, comprimindo a rocha causando o seu esmerilhamento. A retirada dos cascalhos gerados é realizada através do bombeio de fluido de perfuração através dos tubos de perfuração que retorna pelo espaço entre o anular da coluna de perfuração e o poço perfurado.
Fig: Método Rotativo 
 
Completação
A completação de poços consiste no conjunto de serviços efetuados no poço desde o momento em que a broca atinge a base da zona produtora de produção. Este é um conceito operacional da atividade, note que a cimentação do revestimento de produção, ou seja, o que entra em contato com a zona produtora é, por esta definição, uma atividade de completação.
Métodos de completação:
1) Quanto ao revestimento
(a) A poço aberto
(b) Liner rasgado
(c) Casing canhoneado
2) Quanto a zona exploratórias
(a) Simples
(b) Seletiva
(c) Múltipla
.
Etapas de uma completação:
Esta etapa consiste em equipar o poço de componentes que permitem o mesmo entrarem em produção.
A completação de um poço de óleo, surgente, usando-se uma completação simples a poço revestido, é feita na sequência abaixo, considerando a inexistência de problemas operacionais:
a) Instalação de Equipamentos de superfície (cabeça de produção, BOP, etc…);
b) Condicionamento do revestimento de produção;
c) Substituição do fluido do poço ( lama ) por fluido de completação, isento de sólidos;
d) Avaliação da qualidade da cimentação com perfis CBL/VDL/CEL/CCL/GR;
e) Canhoneio da Zona de interesse;
f) Avaliação da zona produtora (TFR/TP);
g) Descida da cauda de produção com coluna de trabalho;
h) Descida da coluna de produção até o suspensor de coluna (MGL / DHSV / TH)
i) Instalação da Arvore de Natal Convencional, ou Molhada;
j) Indução de surgência. Injeção de Gás Lift pelo anular, Injeção de N2 por dentro da coluna de produção (FLEXITUBO), BCS (Bombeio Centrífugo Submerso)
Revestimento
Revestimento (Casing): É uma casca cilíndrica encaixada na parede do poço, entre as diversas funções do revestimento, a principal, é proteger a parede do poço literalmente para não desabar. Na antiguidade usava-se madeira e bambu (no caso dos chineses), atualmente, os poços de petróleo são revestidos por tubos de aço especial. 
Cada diâmetro/ tipo de revestimento descido, é considerado uma fase, pode variar de 3 a 8, em geral, são 4 fases. É um dos maiores custos da perfuração, varia de 15% dos custos em mar e até 50% em terra. O número de fases e principalmente, a profundidade das colunas, são determinadas em função das pressões de poros e de fraturas previstas, ocorrências de kicks, desmoronamentos e perdas de fluidos para a formação.
Os diâmetros de revestimentos e os diâmetros mais comuns assim como os diâmetros das brocas usadas para perfurara os poços que irão acomodar esses revestimentos são:
*30 polegadas (Broca de 36 polegadas ou muitas vezes jateados)
*20 polegadas (Broca de 26 polegadas)
*13 3/8 polegadas (Broca de 17 1/2 polegadas)
*9 5/8 polegadas (Broca de 12 1/4 polegadas)
*7 polegadas (Broca de 8 1/2 polegadas)
Finalmente, na ponta de um revestimento existe um equipamento chamado sapata. Ela serve para guiar o revestimento quando este está sendo descido e é feita de cimento. Logo, ela é perfurada pela broca que irá passar por dentro do revestimento. Assim, é muito comum se usar a usar a expressão profundidade de assentamento da sapata como sinônimo de profundidade de assentamento do revestimento.
Cimentação 
Denomina-se cimentação primária a cimentação principal de cada coluna de revestimento, levada a efeito logo após sua descida ao poço. Seu objetivo básico é colocar uma pasta de cimento não contaminada em determinada posição no espaço anular entre o poço e a coluna de revestimento, de modo a se obter fixação e vedação eficiente e permanente deste anular.
	Cimentação Secundária
São assim denominadas as demais operações de cimento realizadas no poço, excetuando-se a cimentação primária.
Tampões de Cimento – Consistem no bombeamento para o poço de determinado volume de pasta, com o objetivo de tamponar um trecho do poço. São usados nos casos de perda de circulação, abandono definitivo ou temporário do poço, como base para desvios, compressão de cimento, etc. 
• Recimentação – É a correção da cimentação primária, quando o cimento não alcança a altura desejada no anular ou ocorre canalização severa. O revestimento é canhoneado em dois pontos. A recimentação só é feita quando se consegue circulação pelo anular, através destes canhoneados. Para possibilitar a circulação com retorno, a pasta é bombeada através de coluna para permitir a pressurização necessária para a movimentação da pasta pelo anular. 
• Compressão de Cimento ou Squeeze – Consiste na injeção forçada de pequeno volume de cimento sob pressão, visando corrigir localmente a cimentação primária, sanar vazamentos no revestimento ou impedir a produção de zonas que passaram a produzir quantidade excessiva de água ou gás. Exceto em vazamentos, o revestimento é canhoneado antes da compressão propriamente dita.
Perfilagem 
A Perfilagem de um poço é um método capaz de gerar perfis verticais integrando vários métodos geofísicos em um mesmo ponto. Esta técnica consiste na descida de uma sonda, através do guincho até o fundo de um poço concluído recentemente. Ao subir, a sonda realiza medições nas paredes do poço, que podem ser de radioatividade, resistividade, magnética, sônica e outros. Após concluir este procedimento obtém-se um perfil geofísico do poço, com o resultado integrado de todas as sondas utilizadas.
Gama Natural
O método de Gama Natural é capaz de medir quantitativamente a radioatividade natural das rochas atravessadas por um poço de sondagem. 
A sonda do gama natural é composta por um cintilômetro que realiza as medidas de radiação total das rochas. A sonda gama espectrômetro permite medir a radiação dos canais de potássio, urânio e thório.
O perfil Gama é muito utilizado na caracterização litológica, definição de fração de argila no pacote sedimentar e correlação estratigráfica.
Resistividade
O método de Resistividade consiste em medir a variação de resistividade das rochas ao longo do poço. O sistema de medição se baseia em quatro eletrodos, sendo dois do circuito de transmissão de corrente e dois de medição do potencial elétrico. A penetração dométodo na parede do poço é uma função da distância entre os eletrodos. O método resistividade é muito usado em poços de petróleo e para águas subterrâneas, bem como para avalições de contaminações, auxiliando na caracterização da porosidade do meio, qualidade da água subterrânea e na correlação estratigráfica. 
Polarização Induzida
O método de Polarização Induzida consiste em emitir uma corrente elétrica nas paredes do poço, polarizando a litologia do local, e em seguida interromper-se a corrente, medindo-se a queda do potencial elétrico das rochas. Os materiais com características de serem condutores elétricos como os metais, apresentam uma queda de potencial mais lenta do que os materiais não condutores. Assim é possível definir existência de minérios como ouro, cobre e outros. 
Sônico
O Sônico é um método utilizado para medir a diferença nos tempos de trânsito de uma onda mecânica através das rochas e também determinar a velocidade de propagação da onda nas rochas. O sônico pode ser utilizado para estimativas de porosidade, correlação poço a poço, estimativas de grau de compactação das rochas, estimativas das constantes elásticas, detecção de fraturas e apoio à sísmica para a elaboração de sismogramas sintéticos. 
Caliper
O Caliper é um método capaz de medir o diâmetro do poço, sendo aplicável no calculo do volume do cimento para tampões ou cimentação do revestimento, apoio a operações de teste de formação, controle de qualidade de perfis e indicações das condições do poço em um determinado intervalo. 
Suscetibilidade Magnética 
O método de Suscetibilidade Magnética consiste em medir a susceptibilidade magnética das rochas atravessadas por um poço. A Susceptibilidade Magnética anômala pode indicar a presença de minerais magnéticos como magnetita, ilmenita e pirrotita, auxiliando na prospecção mineral. A perfilagem utiliza equipamentos do tipo fluxgate (campo total) e precessão nuclear (campo vertical) adaptado ao poço.
Temperatura e Condutividade de Fluido de Perfuração 
O método Temperatura e Condutividade de Fluido de Perfuração; mede a variação da temperatura (-20°C a 80°C) e da condutividade (50 a 30000 µS/cm) do fluido ao longo do poço. Esta técnica é bastante aplicada em estudos para a área de águas subterrâneas, gradiente, geotécnica, intrusões de água salina, entre outras.
Medição de desvio do furo de sondagem
A medição de desvio do furo de sondagem visa determinar a inclinação e azimute do furo de sondagem, realizada através da utilização de ferramentas adequadas a este fim; por exemplo: a Peewee (Devico); indicada para furos sem revestimento metálico. 
Produção
Revelando-se comercial, começa a fase da Produção naquele Campo. Nesta fase, o óleo pode vir à superfície espontaneamente, impelida pela pressão interna dos gases. Nesses casos temos os chamados Poços Surgentes.
Para controlar esse óleo usa-se, então, um conjunto de válvulas denominado Árvore de Natal.
Quando, entretanto, a pressão fica reduzida, são empregados processos mecânicos, como o Cavalo de Pau, equipamento usado para bombear o petróleo para a superfície, além de outros.
Os trabalhos em mar seguem os mesmos critérios aplicados em terra, mas utilizam equipamentos especiais de perfuração e produção: as Plataformas e os Navios-Sonda.
Junto à descoberta do petróleo pode ocorrer, também, a do Gás Natural. Isso acontece, principalmente, nas bacias sedimentares brasileiras, onde o gás natural, muitas vezes, encontra-se dissolvido no petróleo, sendo separado durante as operações de produção. Tecnicamente chama-se a isto de Gás Associado ao Petróleo.
O petróleo e o gás descobertos não são totalmente produzidos. Boa parte deles fica em disponibilidade para futuras produções, em determinado momento. São chamadas Reservas de Petróleo e de Gás.
Dos campos de produção, seja em terra ou mar, o petróleo e o gás seguem para o parque de armazenamento, onde ficam estocados. Este parque é uma grande área na qual se encontram instalados diversos tanques que se interligam por meio de tubulações.
Workover 
Ao longo da vida produtiva dos poços, geralmente são necessárias outras intervenções posteriores à completação, designadas genericamente de workover, com o objetivo de manter a produção ou eventualmente melhorar a produtividade.
As classificações de workover costumam ser classificadas em:
• Avaliação;
• Recompletação;
• Restauração;
• Limpeza;
• Estimulação;
• Mudança do método de elevação;
• Abandono de poço
Manobra
Operação que consiste em se retirar toda coluna do poço, a fim de que uma broca nova seja instalada. As operações de manobra da coluna de perfuração consomem uma parte significativa do tempo envolvido na perfuração de um poço. Por tal motivo, o tempo de manobra impacta de forma considerável nos custos totais do projeto. O tempo demandado para deslocar um determinado comprimento de coluna dentro do poço está intimamente ligado aos equipamentos existentes na sonda e à perícia da equipe de perfuração. Por esse motivo, não é possível descrever as operações de manobra de forma universal, já que cada sonda e cada tripulação operam de uma maneira específica e diferente das demais.
Operações de manobra em poços perfurados onshore: Sondas que operam com o sistema baseado no uso de mesa rotativa e Kelly. Esse sistema de perfuração é mais lento quando comparado com a utilização do top drive. As sondas que operam com esse arranjo, em geral, são mesmo as sondas de terra, ambiente no qual o tempo de sonda não é tão custoso para a operadora.