Como é feito um poço de petróleo

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Como é feito um poço de petróleo?
 
Ao se iniciar um poço de petróleo, ninguém sabe ao certo se encontrará uma reserva, somente a sondagem revelará a presença ou não do óleo.
O trabalho de perfuração reúne um grande número de profissionais especializados como geólogos, engenheiros, eletricistas, mecânicos, etc. 
A partir do momento em que se inicia a perfuração, o processo não é mais interrompido até que se atinja o objetivo.A perfuração é a etapa na qual há um aumento na profundidade do poço. Caracteriza-se pela aplicação de peso e rotação na broca e pela circulação de fluido.O peso e a rotação têm a função de destruir as rochas; já o fluido retira os cascalhos gerados pela broca e os transporta para a superfície. A circulação consiste em manter o bombeio do fluido, em geral com rotação, mas com a broca fora do fundo (sem peso). Assim, não se tem avanço e pode-se efetuar uma melhor limpeza, retirando todo o cascalho do poço.Na perfuração convencional, o poço é perfurado de tubo em tubo (aproximadamente 9 metros). Já na perfuração com top-drive, a perfuração é feita de seção em seção (28 metros) 
 
	Em um poço típico onshore, primeiro crava-se no chão um condutor de 20" de diâmetro por onde descerá a broca de 12 1/4" que irá perfurar até certa profundidade, em seguida retira-se a broca, para após descer um revestimento de 9 5/8", para que então ocorra a cimentação, conforme demonstrado na figura em amarelo. Assim se reinicia a perfuração com uma broca de 8 1/2", seguido do mesmo processo anterior.
Em um poço offshore primeiro desce uma base guia temporária de 36" (representado na figura como a primeira base vermelha), onde se inicia a perfuração com uma broca de 26", em seguida retira-se a broca, desce o revestimento de 20", para então ocorrer a cimentação. O processo de perfuração é continuado como na situação onshore com uma broca de 8 1/2" e seus passos seguintes.
Formação do petróleo
O petróleo se formou dos restos de minúsculas plantas e animais (plâncton) que morreram nos mares antigos entre 10 e 600 milhões de anos atrás. 
Foto cedida por Institute of Petroleum
O petróleo se forma a partir de organismos mortos nos mares antigos
(Clique aqui para uma imagem ampliada)
Foto cedida por Institute of Petroleum
Close de uma rocha-reservatório
(o petróleo é a parte preta)
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Ao longo dos anos, os organismos se decompuseram nas camadas sedimentares, onde havia pouco ou nenhum oxigênio presente. Assim, os microrganismos quebraram seus restos em compostos ricos em carbono, que formaram camadas orgânicas. Esse material orgânico acabou se misturando aos sedimentos e formando um folhelho finamente granulado, ou rocha geradora. À medida que novas camadas sedimentares foram depositadas, elas exerceram pressão e aquecimento intensos sobre a rocha geradora, proporcionando a destilação do material orgânico em petróleo cru e gás natural. Com o passar do tempo, o óleo fluiu da rocha geradora e se acumulou em rochas calcárias ou arenito, chamadas de rocha-reservatório, que sob a ação dos movimentos da Terra aprisionaram o petróleo e o gás natural dentro delas, entre camadas de rocha impermeável ou rocha selante, como granito ou mármore. 
Foto cedida por Institute of Petroleum
Rochas-reservatório de petróleo (vermelho) e gás natural (azul) podem ficar aprisionadas por dobramento (esquerda), falha (meio) ou constrição (direita)
Esses movimentos da Terra incluem: 
dobramento - movimentos horizontais, que pressionam e movem as camadas rochosas para cima em uma dobra ou anticlinal; 
falha - as camadas de rochas se quebram e um lado se desloca para cima ou para baixo; 
constrição - uma camada de rocha impermeável é espremida para cima e para o interior da rocha-reservatório. 
Procurando petróleo
A tarefa de encontrar petróleo é designada aos geólogos, empregados diretamente por uma companhia petrolífera ou sob contrato de uma empresa privada. Sua tarefa é procurar as condições certas para uma "armadilha" (termo usado para designar um buraco de petróleo na rocha) de petróleo: o tipo certo de rocha geradora, rocha-reservatório e aprisionamento. Muitos anos atrás, os geólogos interpretavam as características da superfície, de suas rochas, seus tipos de solo e, talvez, algumas pequenas amostras obtidas por perfuração rasa. Os modernos geólogos do petróleo também examinam as rochas superficiais e o terreno com a ajuda adicional de imagens de satélite. No entanto, eles também usam uma variedade de outros métodos para encontrar petróleo. Podem usar sensíveis medidores de gravidade para avaliar pequenas alterações no campo gravitacional da Terra que possam indicar o petróleo fluindo, assim como magnetômetros de alta sensibilidade para medir minúsculas mudanças no campo magnético terrestre causadas pelo fluxo do petróleo. Eles também podem detectar o cheiro de hidrocarbonetos utilizando narizes eletrônicos sensíveis chamados sniffers (farejadores). Por fim, e mais comumente, eles usam a sismologia, criando ondas de choque que passam através das camadas ocultas de rochas e interpretando as ondas que são refletidas de volta para a superfície. 
Foto cedida por Institute of Petroleum
Procura de petróleo sobre a água usando sismologia
Nas prospecções sísmicas, uma onda de choque é criada pelo seguinte: 
canhão de ar comprimido - dispara pulsos de ar na água (para exploração sobre a água); 
caminhão impactador - golpeia chapas pesadas no solo (para exploração sobre a terra); 
explosivos - são enterrados no solo (para exploração sobre a terra) ou arremessados do barco (para exploração sobre a água) e detonados. 
As ondas de choque se deslocam abaixo da superfície da Terra e são refletidas pelas diversas camadas rochosas. Os reflexos se deslocam em diferentes velocidades dependendo do tipo ou densidade das camadas de rocha que devem atravessar. Os reflexos das ondas de choque são detectados por microfones ou detectores de vibração sensíveis: hidrofones sobre a água ou sismômetros sobre a terra. As leituras são interpretadas por sismólogos quanto a indícios de armadilhas de petróleo e gás. 
Apesar de os métodos modernos de exploração de petróleo serem melhores do que os anteriores, eles ainda podem ter uma taxa de sucesso de 10% para a localização de novos campos de petróleo. Assim que um impacto com perspectiva de petróleo é encontrado, a localização é marcada por coordenadas de GPS sobre a terra ou por bóias marcadoras sobre a água.
Preparando a perfuração 
Logo que o local é selecionado, precisa ser pesquisado para se determinar seus limites e estudar o impacto ambiental. Acordos de arrendamento, títulos e direito a vias de acesso para a terra precisam ser obtidos e avaliados quanto aos aspectos legais. Para locais em alto-mar, é necessário determinar a jurisdição legal. 
Assim que os assuntos legais são resolvidos, a equipe trata de preparar o terreno: 
o terreno é limpo e nivelado e estradas de acesso são construídas, se necessário; 
como a perfuração utiliza água, é necessário que haja uma fonte nas proximidades. Caso não exista nenhuma fonte natural, um poço de água é cavado; 
a equipe cava um fosso de reserva, que é usado para o descarte dos cortes de rocha e lama da perfuração durante o processo e o forra com plástico para proteger o meio ambiente. Se o local for uma área sensível em termos ecológicos, como um pântano ou região selvagem, os cortes e a lama deverão ser descartados em outros locais com ajuda de caminhões. 
Logo que o terreno estiver preparado, diversos poços secundários precisarão ser escavados para a torre e o poço principal. Um fosso retangular, chamado de escavação, é feito ao redor do local do poço real da perfuração. A escavação proporciona um espaço de trabalho ao redor do poço para os trabalhadores e acessórios de perfuração. A equipe então começa a perfurar o poço principal, freqüentemente com um pequeno caminhão-sonda ao invés de umatorre principal. A primeira parte do poço é maior e mais rasa do que a porção principal e é revestida com uma tubulação de esteio de grande diâmetro. Poços adicionais são escavados na lateral para armazenar temporariamente o equipamento. Quando esses poços são finalizados, o equipamento da torre pode ser trazido e erigido. 
Erigindo a torre
Dependendo de quão remoto é o local da perfuração e seu acesso, o equipamento pode ser transportado até o local por caminhão, helicóptero ou barcaça. Algumas torres são construídas sobre barcos ou barcaças para trabalhar sobre águas interiores onde não há fundações para suportar uma torre (como em pântanos ou lagos). Assim que o equipamento chega ao local, a torre é erigida. Aqui estão os principais sistemas de uma torre de perfuração de petróleo terrestre: 
Anatomia de uma torre de perfuração de petróleo
Sistema de energia 
grandes motores diesel - queimam óleo combustível diesel para fornecer a fonte principal de energia; 
geradores elétricos - movidos por motores diesel para fornecer energia elétrica. 
Sistema mecânico - acionado por motores elétricos; 
sistema de içamento - usado para levantar cargas pesadas, consiste de um guincho mecânico (guincho principal) com um grande tambor de cabo de aço, uma polia de moitão e talha e um carretel de armazenamento para receber o cabo; 
mesa giratória - parte do mecanismo de sondagem. 
Equipamento rotativo - usado para a perfuração rotativa; 
tornel - grande manipulador que segura o peso da coluna de perfuração e permite que a coluna gire e faz uma vedação à prova de pressão sobre o poço; 
conjunto de ligação - tubulação de quatro ou seis lados que transfere o movimento rotativo para a mesa giratória e a coluna de perfuração; 
mesa giratória ou mesa rotativa - aciona o movimento rotativo usando a potência dos motores elétricos; 
coluna de perfuração - consiste da tubulação de perfuração (seções conectadas de cerca de 10 m) e colares de perfuração (tubulação de maior diâmetro e mais pesada que se encaixa ao redor da tubulação de perfuração e coloca peso sobre a broca da sonda); 
broca(s) da sonda - extremidade da sonda que realmente corta a rocha. Ela é fabricada em vários formatos e materiais (aço com carboneto de tungstênio, diamantes) especializados para diversas tarefas de perfuração e formações rochosas. 
Revestimento - tubulação de concreto de grande diâmetro que reveste a perfuração, evitando que o poço desmorone e permite que a lama da perfuração circule. 
Foto cedida por Institute of Petroleum
Circulação de lama no poço
Sistema de circulação - bombeia a lama da perfuração (mistura de água, argila, material pesante e produtos químicos usados para trazer os cortes de rochas da broca de sondagem para a superfície) sob pressão por meio do conjunto de ligação, mesa rotativa, tubulação de perfuração e colares de perfuração; 
bomba - suga a lama dos fossos e a bombeia para o mecanismo de sondagem; 
tubulações e mangueiras - conectam a bomba ao mecanismo de sondagem; 
linha de retorno de lama - retorna a lama do poço; 
peneira oscilante - peneira/coador que separa os cortes de rocha da lama; 
calha de folhelho - transporta os cortes de rocha para o fosso de reserva; 
fosso de reserva - recolhe os cortes de rocha separados da lama; 
fossos de lama - onde a lama da perfuração é misturada e reciclada; 
lameiro - onde a nova lama é misturada e então enviada para os fossos de lama. 
Sistema de circulação de lama da perfuração
Torre - estrutura de sustentação do mecanismo de sondagem, que é alta o suficiente para permitir que as novas seções da tubulação de perfuração sejam adicionadas ao mecanismo de sondagem à medida que a perfuração prossegue. 
Sistema de segurança contra estouros - válvulas de alta pressão (localizadas debaixo do poço terrestre ou no fundo do mar) que vedam as linhas de sondagem de alta pressão e aliviam a pressão quando necessário, para prevenir um estouro (jorro descontrolado de gás ou petróleo para a superfície, freqüentemente associado a incêndios).
Sondagem 
Foto cedida por Philips Petroleum Co
Trabalhadores da mesa rotativa desengatam a tubulação de perfuração
A equipe ergue a torre de perfuração e inicia as operações de sondagem. Primeiro, a partir do poço inicial, eles perfuram um poço de superfície até uma profundidade pré-determinada (algum ponto acima de onde acham que se localiza a armadilha de petróleo). Há cinco etapas básicas para perfurar o poço de superfície: 
posicionar a broca, o colar e a tubulação de perfuração no poço; 
prender o conjunto de ligação e a mesa giratória e iniciar a perfuração; 
à medida que a sondagem prossegue, circular a lama através da tubulação e para fora da broca para remover os cortes de rocha do poço; 
adicionar novas seções (emendas) da tubulação de perfuração conforme o aumento da profundidade do poço; 
remover (desengatar) a tubulação, o colar e a broca de perfuração quando a profundidade pré-determinada (no máximo a 600 metros) é atingida. 
Assim que atingem a profundidade pré-determinada, eles devem passar e cimentar o revestimento, ou seja colocar seções da tubulação de revestimento no poço, para prevenir que ele desmorone. A tubulação de revestimento possui espaçadores em volta do lado externo, para ficar centralizada no poço. 
A equipe de revestimento coloca a tubulação de revestimento no poço. A equipe de cimentação bombeia o cimento ao longo da tubulação de revestimento, usando uma retro vedação, um cimento pastoso, um tampão superior e lama de perfuração. A pressão da lama de perfuração faz com que o cimento pastoso se mova através do revestimento e preencha o espaço entre o exterior do revestimento e o poço. Finalmente, o cimento é deixado endurecer e então testado quanto a suas propriedades, como dureza, alinhamento e vedação apropriada. 
Novas tecnologias de perfuração
O Departamento de Energia dos EUA e a indústria petrolífera estão trabalhando em novas maneiras para a exploração de petróleo, incluindo técnicas de perfuração horizontal para atingir o petróleo sob áreas ecologicamente sensíveis e o uso de raios laser para perfurar poços de petróleo.
A perfuração continua em estágios: eles perfuram e então passam e cimentam novos revestimentos, e começam a perfurar novamente. Quando os cortes de rocha da lama revelam a areia oleosa da rocha-reservatório, eles podem ter atingido a profundidade final. Nesse ponto, removem o mecanismo de sondagem do poço e fazem vários testes para confirmar essa descoberta: 
elaboração do perfil do poço - consiste em abaixar sensores elétricos e de gás no poço para fazer medições das formações rochosas lá existentes; 
teste da coluna de perfuração - significa abaixar um dispositivo no poço para medir as pressões, as quais deverão revelar se a rocha-reservatório foi atingida; 
amostras de testemunho - obtenção de amostras de rocha para verificar as características da rocha-reservatório. Estouros e incêndios
Nos filmes, você vê o petróleo jorrando (um estouro) e talvez até mesmo um incêndio quando os sondadores atingem a profundidade final. Essas condições são verdadeiramente perigosas e são evitadas (espera-se) com o sistema de segurança contra estouros e a pressão da lama da perfuração. Na maioria dos poços, o fluxo do petróleo deve ser iniciado pela acidificação ou fraturamento do poço.
Assim que atinge a profundidade final, a equipe completa o poço para permitir que o petróleo flua para o revestimento de uma maneira controlada. Primeiro, eles abaixam uma pistola de perfuração no poço até a profundidade de produção. A pistola possui cargas explosivas para criar furos no revestimento através dos quais o petróleo possa fluir. Depois que o revestimento é perfurado, eles passam um tubo de pequeno diâmetro (os tubo de produção) no poço como um conduto para que o óleo e o gás fluam do poço. Um dispositivo chamado vedador é enviado para baixopelo lado externo do tubo de produção e quando ele é instalado no nível de produção, é expandido para formar uma vedação ao redor do exterior do tubo de produção. Finalmente, conecta-se uma estrutura com diversas válvulas chamada árvore de Natal na parte superior do tubo de produção que é cimentada no topo do revestimento. A árvore de Natal permite que a equipe controle o fluxo de óleo do poço. 
Assim que o poço é finalizado, eles devem iniciar o fluxo de óleo para o poço. Em rochas-reservatório calcárias, é bombeado ácido para o interior do poço e para fora das perfurações, para que os canais no calcário sejam dissolvidos e conduzam o petróleo para o poço. Para rochas-reservatório de arenito, um fluido de composição especial contendo agentes de escoramento (areia, casca de noz, bolotas de alumínio) é bombeado para o poço e para fora das perfurações. A pressão desse fluido faz pequenas fraturas no arenito que permitem que o petróleo flua para o poço, enquanto os agentes de escoramento mantêm essas fraturas abertas. Assim que o petróleo estiver fluindo, a torre de perfuração é removida do local e o equipamento de produção é erigido para extrair o óleo do poço.
Extração de petróleo 
Depois que a torre de perfuração é removida, uma bomba é colocada sobre a cabeça do poço. 
Foto cedida por California Department of Conservation (Departamento de Conservação da Califórnia)
 Bomba em poço de petróleo
No sistema de bombeamento, um motor elétrico aciona uma caixa de engrenagens que movimenta uma alavanca. A alavanca empurra e puxa uma vareta polida para cima e para baixo. A vareta polida é fixada a uma vareta de sucção, a qual é fixada à bomba. Esse sistema força a bomba para cima e para baixo, criando uma sucção que aspira o petróleo através do poço. 
Em alguns casos, o petróleo pode ser muito denso para fluir. Então, um segundo poço é cavado no reservatório, onde é injetado vapor sob pressão. O calor do vapor diminui a viscosidade do óleo no reservatório e a pressão ajuda a empurrá-lo para cima no poço. Esse processo é chamado recuperação intensificada de petróleo. 
Foto cedida por California Department of Conservation (Departamento de Conservação da Califórnia)
Recuperação intensificada de petróleo
Com o uso de toda essa tecnologia de perfuração de petróleo e os novos métodos em desenvolvimento, a questão permanece: teremos petróleo suficiente para atender a nossas necessidades? As estimativas atuais sugerem que temos petróleo suficiente para cerca de mais 63 a 95 anos, com base nas descobertas atuais e futuras e nas demandas atuais. 
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