Buscar

Revestimentos de Poços de Petróleo

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 157 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 157 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 9, do total de 157 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

Revestimentos de
Poços de Petróleo
João Carlos R. Plácido
jcrp@petrobras.com.br
REVESTIMENTO
Definição
• Coluna de revestimento: comprimento total de 
tubos de revestimento com o mesmo diâmetro 
externo que é descido no poço em uma única 
operação
• Seção da coluna de revestimento: comprimento 
contínuo de uma coluna de revestimento que 
possui o mesmo grau, peso nominal e tipo de 
conexão
• A coluna pode ser simples (uma única seção) 
ou combinada (várias seções)
Tubos de Revestimento
Tubos de Revestimentos
Conexões
REVESTIMENTO
Histórico
• Antiguidade: rudimentares alvenarias
• Poço do Coronel Drake: proteções de 
madeira
• Décadas atrás: tubos de ferro fundido
• Atualmente: tubos de aço especial unidos 
por conectores ou luvas 
REVESTIMENTO
• Poço é perfurado por fases cujo número e 
comprimento depende das características 
geológicas das zonas (pressão de poro e de 
fratura) e profundidade final
• Custo do revestimento é de 15 a 20% do 
custo total no mar, e de até 50% em terra
REVESTIMENTO
• Composição da coluna de revestimento é
função dos esforços previstos durante a 
descida e ao longo da vida útil
• Fabricação e manuseio: padronização API
• Apesar da padronização, algumas vezes faz-
se necessário utilizar produtos ou 
procedimentos não-API
Revestimento: Literatura
• Recommended Practices for Care and Use of Casing
and Tubing - API RP 5C1
• API Bulletin on Performance Properties of Casing, 
Tubing and Drill Pipe - API BULL 5C2
• API Bulletin on Formulas and Calculations for 
Casing, Tubing and Drill Pipes Properties - API 
BULL 5C3
• Specification for Casing and Tubing - API SPEC 5CT
• Catálogo Produção e Controle de Tubos de Aço, 
Mannesmann
REVESTIMENTO
Funções
• Prevenir desmoronamento das paredes
• Evitar contaminação dos lençóis freáticos
• Permitir retorno da lama até a superfície
• Suportar pressões internas e externas
• Permitir adotar fluido diferente nas fases 
seguintes
• Impedir migração de fluidos da formação 
(kicks)
REVESTIMENTO
Funções
• Evitar perda de circulação
• Evitar prisão da coluna por diferencial de 
pressão
• Sustentar os equipamentos de segurança na 
cabeça do poço e o peso de outras colunas 
de revestimento
• Alojar equipamentos de elevação artificial
• Confinar produção ao interior do poço
REVESTIMENTO
Características Essenciais
• Ser estanque
• Resistir as solicitações que lhes serão 
impostas
• Ter dimensões compatíveis com as 
atividades futuras
• Ser resistente à corrosão e à abrasão
• Apresentar facilidade de conexão
• Ter a menor espessura possível (custo)
13 3/8”
70 m
17 1/2”
12 1/4”
8 1/2”
9 5/8”
2000 m
7”
3500 m
20”
1000 m
36”
12 1/4”
8 1/2”
13 3/8”
3000 m
9 5/8”
4500 m
30”
100 m
26”
17 1/2”
L7”
5500 m
ESQUEMA GERAL DE UM POÇO
(Exemplos)
Æ Fase (Broca)
Æ Rev.
Æ Rev.
Æ Fase
(Broca)
REVESTIMENTO
Classificação quanto à função
• Condutor
• Superfície
• Intermediário
• Produção
• Liner
• Tie Back
REVESTIMENTO
Condutor
• Primeiro revestimento a descer no poço 
• Profundidade da sapata: 10 a 80 m
• Função: sustentar formações superficiais 
não consolidadas
• Assentado por cravação, por jateamento
(mar) ou por perfuração e cimentação
• Diâmetros típicos: 30”, 20”, 13 3/8”
REVESTIMENTO
Superfície
• Comprimento varia de 100 a 600 m
• Funções: proteger lençóis freáticos, prevenir 
desmoronamentos de formações não 
consolidadas, servir como base de apoio para 
equipamentos de segurança de cabeça de poço
• Cimentado em toda extensão para evitar 
flambagem
• Diâmetros típicos: 20”, 18 5/8”, 16”, 13 3/8”, 
10 3/4” e 9 5/8”
REVESTIMENTO
Produção
• Funções: permitir a produção do poço, 
suportando as paredes e isolando os 
intervalos produtores
• Diâmetros típicos: 9 5/8”, 7”, 5 1/2”
REVESTIMENTO
Liner
• Coluna que cobre apenas a parte inferior
• O topo fica ancorado pouco acima da sapata do 
revestimento anterior
• Razões: economia, versatilidade e rapidez de 
operação
• Substitui o revestimento intermediário e o de 
produção
• Diâmetros típicos: 13 3/8”, 9 5/8”, 7”, 5 1/2”
REVESTIMENTO
Tie Back
• Usado para complementar uma coluna de 
liner até a superfície, quando limitações 
técnicas ou operacionais exigem proteção 
do revestimento anterior
• Diâmetros típicos: 9 5/8”, 7”, 5 1/2”
Condutor (20")
Superfície (13 3/8")
Intermediário (9 5/8")
Liner (5")
REVESTIMENTO
Dimensionamento
• Dimensionamento deve considerar a 
resistência mínima dos tubos para suportar 
as seguintes solicitações: tração, pressão 
interna, colapso e flexão
• Considera-se as condições mais adversas 
durante a descida, instalação e ao longo da 
vida útil
• Considera-se o efeito de esforços 
combinados
REVESTIMENTO
Dimensionamento: Fatores críticos
• Volume de gás que pode migrar durante um 
kick
• Pressão de poros e de fratura das formações 
a serem perfuradas
• Fluidos que estarão em contato com o 
revestimento (interior e anular)
• Conhecimento prévio das características da 
área
REVESTIMENTO
Dimensionamento: Fatores críticos
• Possibilidades de perdas de circulação
• Variação de inclinação e direção do poço 
(dog-legs)
• Posição do topo do cimento
• Presença de fluidos corrosivos nas formações
• Observação: Para cada esforço considerado, o 
instante e a posição em que a situação é
crítica pode variar
REVESTIMENTO
Programa
• Deve constar as seguintes informações:
– profundidades de assentamento
– comprimento total ou número de tubos
– características dos tubos: diâmetros, peso 
nominal, grau, conexão, rosca
– até a superfície, liner ou tie back
– range: 1 (16-25 pés), 2 (25-34 pés), 3 (>34 pés)
REVESTIMENTO
Classificação quanto ao material
• Os revestimentos são feitos de aço, e os diferentes 
graus dependem da composição química e do 
tratamento térmico a que são submetidos
• Os graus normalmente usados são: H-40, J-55, K-
55, C-75, L-80, N-80, C-90, C-95, P-110, Q-125
• Composição química: C (~0,5%), Mn (1 a 2%), Mb 
(~0,2%), Cr+Ni+Cu (~0,5%), Ph (0,04 a 0,2%), S 
(0,03 a 0,06%), Si (0,06 a 0,35%)
REVESTIMENTO
Métodos de fabricação
• Sem costura (seamless pipe)
– laminação: prensagem de um lingote cilíndrico 
aquecido até 1200°C contra um mandril
• Com costura (welded pipe)
– chapas dobradas e soldadas
Processo laminador oblíquo com 
perfuração de um tarugo
Laminação com 
cilindros oblíquos
Laminação com cilindros 
oblíquos (detalhe)
Fabricação de tubos com costura: Processo 
de soldagem com arco submerso
Equipamento automático triplo 
de solda por arco submerso
Instalação de soldagem de tubos 
de grandes diâmetros
REVESTIMENTO
Conexões com roscas API
• Rosca Round-Thread: forma de “V” arredondada, 
8 fios/pol, “short” e “long”, 
conicidade: 0,0625” por pol
• Rosca Buttress: forma trapezoidal, 5 fios/pol, 
conicidade: D < 13 3/8” - 0,0625” por pol
D > 16” - 0,0833” por pol
• Rosca Extreme-Line (XL): forma trapezoidal, 
conicidade: 5” < D < 7 5/8” - 0,125” por pol
8 5/8”< D < 10 3/4” - 0,1042 por pol
Tipos de conexões com roscas API
Revestimentos
Conexões com roscas não API
• selo metal-metal (múltiplos) para aumentar 
resistência à pressão
• ombros múltiplos para aumentar resistência ao 
torque e maior resistência à compressão
• situações especiais de carregamentos
• juntas “flush” para aumentar folga no anular
• parede interna sem rugosidade para diminuir 
turbulência 
• roscas projetadas para rápida conexão
REVESTIMENTO
Grande diâmetro / Conexão sem roscas
• Squnch Joint tipo ST
– recomendado para ser usado em revestimento 
de 30”ou 20”em poço pré perfurado
– mais leve e mais barato
– vedação com "O ring" adaptado no pino
– liberação através de parafusos apertados para 
dentro dos furos roscados na caixa, de modo a 
comprimir o anel bi-partido de travamento
Squnch Joint
REVESTIMENTO
Grande diâmetro / Conexão sem roscas
• Squnch Joint tipo ALT
– Tem todas as características do ST, sendo 
porém mais pesado e robusto
– Usado para cravação (ombros mais largos)
– Dois tipos de vedação: contra fluidos (“O ring”
acima do anel de travamento) e contra detritos 
(“O ring” abaixo do anel de travamento)
– Estas conexões possuem sistema remoto de 
liberação hidráulica (RHR)
REVESTIMENTO
Grande diâmetro / 
Conexão com roscas tipos: L, R, LX, RL4
• usada normalmente em revestimentos de 20”
• rápido enroscamento (4 a 5 voltas)
• perfeita vedação entre pino e caixa devido ao 
anel resiliente que se adapta ao pino
• boa soldagem (butt weld) devido a sua 
fabricação com aço especial
• alta resistência à tração e ao colapso
REVESTIMENTO
Acessórios
• Elementos descidos com a coluna de 
revestimento, cujas posições obedecem a 
uma programação antecipada
• São indispensáveis para a operação de 
cimentação
REVESTIMENTO
Acessórios para cimentação com um estágio
• Sapata:
– colar de aço que é enroscado no primeiro tubo 
(deve-se passar adesivo especial na rosca)
– tem a função de guiar a coluna de revestimento 
– tipos: guia, guia com saída lateral (turbulência), 
cega, flutuante (evitar retorno), flutuante com 
saídas laterais, diferencial (válvula fecha após 
cimentação protegendo contra pistoneio), 
flexiflow
Sapata Guia e Flutuante
REVESTIMENTO
Acessórios para cimentação com um estágio
• Colares de cimentação:
– evitar a contaminação da pasta no anular
– colocados pelo menos 2 tubos acima da sapata para 
que a pasta contaminada não passe para o anular
– reter os tampões de fundo e de topo (indica o 
término da cimentação)
– tipos: retentor, cego, flutuante, diferencial (menos 
sujeito aos problemas com cascalhos), flexiflow, 
insert (mesma finalidade do colar flutuante, porém 
de custo menor)
Colar Retentor e Flutuante
Colares Flutuantes
Sapata e Colar Diferencial
Abastecimento automático 
durante a descida - ECONOMIA 
DE TEMPO + segurança 
operacional - COLAPSO DO 
REVESTIMENTO
Transformado em equipamento 
flutuante após a descida
REVESTIMENTO
Acessórios para cimentação com um estágio
• Tampões:
– evitar a contaminação da pasta de cimento pelo 
fluido de perfuração
– tampão de fundo: descido na frente da pasta, 
raspa a película de lama na parede (contém um 
diafragma que se rompe com pressão)
– tampão de topo: separa a pasta de cimento e o 
fluido de deslocamento, e indica o término da 
cimentação
Tampões
REVESTIMENTO
Acessórios para cimentação com um estágio
• Centralizadores:
– centralizar o revestimento dentro do poço, 
mantendo um espaço anular uniforme
– facilitar deslocamento da pasta no anular reduzindo 
a canalização
– evitar prisão diferencial
– tipos: mola e rígido 
– posicionamento: função do intervalo a ser 
cimentado, inclinação do poço, diâmetros do 
revestimento e do poço
Centralizadores:mola e rígido
TIPO MOLA
Força de restauração e Força inicial -
força para a descida do centralizador 
no poço ou revestimento anterior
TIPO RÍGIDO
Sem Força de restauração e Força inicial
Uso em poços de alta inclinação
Centralizadores: Stop rings
- Permite colocação do 
centralizador em qualquer 
posição
- Centralizador é geralmente 
colocado na luva do revestimento 
(sem necessidade do uso de Stop
Ring)
REVESTIMENTO
Acessórios para cimentação com um estágio
• Arranhadores:
– remover o reboco da lama que se forma nas 
paredes do poço
– tipos: vertical e rotativo
– pode-se também remover o reboco utilizando-
se fluidos lavadores
Arranhadores Verticais
Arranhadores Rotativos
Revestimento:Acessórios para 
cimentação com múltiplos estágios
• Cesta de cimentação:
– promove o retorno da 
pasta de cimentação 
no anular (apresenta 
problemas caso seja 
necessário retirar a 
coluna de 
revestimento)
Revestimento:Acessórios para 
cimentação com múltiplos estágios
• Colar de estágio:
– essencial para cimentação em estágios, pois 
permite comunicar o interior do 
revestimento com o anular
Colar de Estágio
Colar de Estágio: Operação
REVESTIMENTO
Acessórios diversos
• External Casing Packer (ECP)
– funciona como um obturador (packer)
– evita comunicação entre zonas de produção
– inflado normalmente com fluido de perfuração 
ou água, podendo ser inflado com qualquer 
fluido
– borracha é reforçada por uma nervura metálica
– modelo e diâmetro escolhido em função do 
diâmetro do poço e do revestimento
External Casing Packer (ECP)
REVESTIMENTO
Equipamentos Auxiliares
• Bucha da mesa e Cunha
• Casing Spider (mesa auxiliar para diâmetros 
maiores que 9 5/8”, podendo também ser 
utilizada como elevador)
• Elevadores
• Protetores: neoprene e metálico
• Chave hidráulica
• Corda de arraste dos tubos
REVESTIMENTO
Equipamentos Auxiliares
• Elevadores
REVESTIMENTO
Equipamentos Auxiliares
• Chave hidráulica
Considerações para uma boa 
operação de revestir um poço
• Antes da descida
– condicionar o poço 
– verificar a existência de todos os 
equipamentos a serem utilizados
– verificar a quantidade do material necessário 
para revestir e cimentar
– receber, conferir e estaleirar os tubos
– inspecionar visualmente
– enroscar a sapata e o colar nos tubos 
correspondentes aplicando adesivo
Considerações para uma boa 
operação de revestir um poço
• Durante a descida
– observar seqüência de descida dos tubos
– aplicar o torque recomendado
– aplicar graxa contra vazamento
– controlar velocidade de descida (~30 tubos/hr)
– encher a coluna quando usando sapata ou colar 
flutuante
Considerações para uma boa 
operação de revestir um poço
• Se o revestimento topar recomenda-se:
– reciprocar
– adaptar cabeça de circulação para circular lama
– retirar coluna de revestimento e descer coluna 
de perfuração
– caso não seja possível descer além deste ponto 
deve-se cimentar, cortar e fazer um casing
patch
Considerações após a descida
• Em terra, após a pega da pasta de cimento, 
aplica-se uma tração correspondente ao 
peso próprio no ar da parte livre (acima do 
topo da pasta) multiplicado por 1,2, e 
assenta-se o revestimento na cunha 
Esforços que solicitam 
o revestimento
• API Bul 5C2: Performance Properties
• API Bul 5C3: Formulation & Calculations
• Colapso
• Pressão Interna
• Tração
• Flexão
• Esforços combinados
Esforços e respectivas falhas
Tração
• No corpo: Rt = (p/4)(D2-d2) Yp
Yp = limite de escoamento (psi)
D = diâmetro externo do tubo (pol)
d = diâmetro interno do tubo (pol)
• Na conexão: API Bul 5C3, seção 4
Pressão Interna
• Esforço resultante do diferencial entre as pressões no 
interior do tubo e no anular
• Verificar menor resistência ao escoamento: corpo do tubo, 
luva e conexão
• Pressão interna de escoamento no corpo do tubo 
(Equação de Barlow considerando 87,5% do escoamento, 
pois o API permite a espessura variar até 12,5%): 
Rpi - resistência a pressão interna (psi)
Yp - limite de escoamento (psi)
D - diâmetro nominal (pol)
t - espessura da parede (pol)
)/(
2
875,0
tD
Yp
Rpi =
Equações de Barlow
Cilindro de Parede Fina
Pi Pi
s
s
Equações de 
Barlow
2 ´s ´ t ´ l = Pi ´ D– 2 ´ t ´ l
s=
Pi ´ D– 2 ´ t
2 ´ t
s = Pi ´D2 ´ t
Resistência a 
Pressão Interna
sesc =Y Þ P = Rpi
)/(
2
875,0
tD
Yp
Rpi =
Pressão Interna
• Pressão interna deescoamento da luva
– API Bul 5C3, seção 3
• Pressão de vazamento da conexão
– acima deste valor pode ocorrer vazamento na 
conexão sem alteração na estrutura do tubo
– válido somente para gás
– para outros fluidos adota-se a resistência da 
pressão interna do corpo do tubo
Colapso
• Esforço resultante do diferencial das pressões criadas 
pelos fluidos no anular e no interior da coluna
• Resistência ao colapso é função de: D/t, grau do aço, 
esforço axial
• API Bul 5C3 define 4 tipos de colapso:
– Colapso de Escoamento (a partir da equação de 
Lamé)
– Colapso Plástico
– Colapso de Transição
– Colapso Elástico
Range de D/t 
onde cada tipo de colapso ocorre
(D/t)do tubo Escoamento Plástico Transição Elástico
(D/t)yp (D/t)pt (D/t)te
)/(2
)2()/(8)2(
)/(
32
132
2
1
YpFF
FYpFFF
tD yp +
-+++-
=
)(
)(
)/(
523
41
FFYpF
FFYp
tD pt -+
-
=
12
12
/3
/2
)/(
FF
FF
tD te
+
=
3162105
1 1053132,01021301,01010679,08762,2 YpxYpxYpxF
--- -++=
YpxF 62 1050609,0026233,0
-+=
31327
3 1036989,01010483,0030867,093,465 YpxYpxYpF
-- +-+-=
2
12
12
12
12
12
3
12
126
4
)/(2
/3
1)/(
)/(2
/3
)/(2
/3
1095,46
ú
û
ù
ê
ë
é
+
-ú
û
ù
ê
ë
é
-
+
ú
û
ù
ê
ë
é
+
=
FF
FF
xFF
FF
FF
Yp
FF
FF
x
F
)/( 1245 FFFF =
Resistência ao 
Colapso
A = Pi ´ R i
2 – Pe ´ R e
2
R e
2 – R i
2
B =
Pe – Pi ´ R e
2 ´ R i
2
R e
2 – R i
2
s r = A + BR 2
s q = A – BR 2
Para Pi = 0 => B > 0 e A < 0
Max (s r ; s t) = s t 
Equações de Lamé
( ) ( )
( )222
222222
io
ioeoii
r rrr
rrrprrrp
-
----
=s
( ) ( )
( )222
222222
io
ioeoii
t rrr
rrrprrrp
-
+-+
=s
A maior tensão será a tangencial.
Assumindo r = ri , Pi = 0 e P = Pe.
Fazendo a tensão tangencial igual ao limite de escoamento, obtém-se a 
equação do colapso de escoamento (próximo slide). 
Colapso de Escoamento
ú
û
ù
ê
ë
é -
= 2)/(
1)/(
2
tD
tD
YpPyp
Para: (D/t) < (D/t)yp
Colapso Plástico
32
1
)/(
FF
tD
F
YpPp -ú
û
ù
ê
ë
é
-=
Para: (D/t)yp < (D/t) < (D/t)pt
Colapso de Transição
ú
û
ù
ê
ë
é
-= 5
4
)/(
F
tD
F
YpPt
Para: (D/t)pt < (D/t) < (D/t)te
Colapso Elástico
[ ]2
6
1)/()/(
1095,46
-
=
tDtD
x
Pe
Para: (D/t) > (D/t)te
Nomenclatura
Pyp = pressão de colapso de escoamento (psi)
Pp = pressão de colapso plástico (psi)
Pt = pressão de colapso de transição (psi)
Pe = pressão de colapso elástico (psi)
Yp = limite de escoamento (psi)
D = diâmetro nominal do tubo (pol)
t = espessura da parede do tubo (pol)
(D/t)yp= interseção entre colapso de escoamento e plástico
(D/t)pt = interseção entre colapso plástico e de transição
(D/t)te= interseção entre colapso de transição e elástico
F1, F2, F3, F4, F5 = fatores
Tensões Combinadas
• Partindo da teoria da energia de distorção
• A máxima tensão ocorrerá em r = ri
• Substituindo r = ri na equação de Lamé, então sr = -pi
• Fazendo s e = Yp e resolvendo a equação quadrática acima obtém-
se a elipse de plasticidade:
• Fazendo r = ri na equação de Lamé de st , e substituindo na 
equação acima, define-se o estado de tensões combinadas, que 
resultará no modo de falha por escoamento após substituir pi=0 e 
s z = 0.
( ) ( ) ( )222
2
1
trrzzte sssssss -+-+-=
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
+÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
-±=÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
p
iz
p
iz
p
it
Y
p
Y
p
Y
p sss
2
1
4
3
1
2
Tensões Combinadas - Elipse de Plasticidade
Válido somente no regime de escoamento
Tensões Combinadas
Para qualquer regime de colapso
a recomendação do API é a seguinte:
(Yp)e– tensão efetiva
Yp - limite de escoamento
sz - tensão axial 
Pi – pressão interna
Faz-se a resistência ao colapso corrigida (Pcr) igual a (Yp)e.
Para considerar o efeito da pressão interna, o API recomenda 
comparar Pcr com Po`:
( )
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
-÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
-=
p
iz
p
iz
p
ep
Y
p
Y
p
Y
Y ss
2
1
4
3
1
2
( ) ioo PtDPP ÷÷ø
ö
çç
è
æ
--=
2
1'
Efeito da Curvatura
• O revestimento ao ser curvado é submetido a uma tensão axial de 
dobramento que irá se somar a tensão axial devido à tração.
onde: 
E=30 x 106 psi (aço)
c= curvatura do tubo (dogleg severity) em graus/100 pés
D=diâmetro nominal em pol
T=tração (lbf)
As=área transversal (pol2)
( ) cDEcD
I
EIcD
I
DM
bz 21822
)2/(
====s
( )
s
az A
T
=s
( ) ( )bzazz sss +=
Fatores de Segurança
• Colapso: 1,0 - 1,125 (1,0)
• Pressão Interna: 1,0 - 1,25 (1,1)
• Tração: 1,3 - 1,8 (1,3)
• Triaxial: (1,25)
Revestimentos:
Outras causas de falhas
• ranhuras 
• amassamento
• desgaste
• erosão
• flambagem
• torção
Revestimentos:
Informações necessárias para projeto
• profundidades de assentamento das sapatas
• pressão das formações, gradientes de fratura, peso de lama
• comportamento das formações que podem resultar em 
colapso do revestimento
• características corrosivas do fluido de perfuração e do 
fluido que será produzido
• perfil do poço
• tempo de rotação dentro do revestimento
• tipo de cimentação: primária e squeeze
• tipo de completação
• intervenções planejadas
Profundidades das Sapatas
Critérios de dimensionamento
• No método triaxial, a envoltória de resistência do tubo é dada pela combinação da elipse de 
tensões (EVM – Elipse de Von Mises) com a envoltória API, como mostrado na figura a 
seguir, onde a região hachurada define os limites de trabalho para os revestimentos nas 
condições de trabalho.
• No quadrante superior esquerdo, o tubo estará submetido a um esforço combinado de pressão 
interna e compressão, podendo-se notar uma significativa redução da pressão interna devida à
compressão a qual a coluna está submetida. Por esse motivo o dimensionamento deve ser 
governado pela elipse de tensões.
• No quadrante superior direito, a combinação de tração e pressão interna, traz um ganho de 
resistência à pressão interna devido à tração. Por outro lado, a resistência à tração deve ser 
limitada aos valores da norma API, a menos que se tenha um adequado conhecimento do 
efeito das conexões na resistência dos tubos.
• Nos quadrantes inferiores, a resistência ao colapso é limitada aos valores da norma API, pois 
o colapso, para a maioria dos tubos, independe da condição de escoamento do material. A 
resistência à compressão, no quadrante inferior esquerdo é limitada pela elipse de tensões, 
devido à possibilidade de flambagem quando as tensões de compressão se encontram 
próximas da tensão de escoamento do material.
• Os fatores de segurança mínimos adotados na figura a seguir são os seguintes: 
Colapso: 1,125; Pressão Interna: 1,1 ; Tração/Compressão: 1,3 ; Triaxial: 1,25
Critérios de dimensionamento
1,1
1,3
1,125
1,25
Critérios de dimensionamento
• São apresentados os critérios para revestimentos de superfície, 
intermediário, produção, liners e colunas de produção, definindo os 
possíveis esforços a que cada tipo de revestimento estará sujeito. 
• Termos frequentemente utilizados durante a apresentação do critério 
de dimensionamento:
- Área conhecida: é aquela aonde já foi perfurado pelo menos um 
poço, e parâmetros como pressão de poros, pressão de faturas 
parâmetros geológicos, características do reservatório e outros, já são 
conhecidos.
- Área desconhecida: é toda aquela que não se enquadra na 
classificação acima. É importante ressaltar que a classificação de 
uma determinada área como conhecida ou desconhecida compete ao 
projetista e irá influir diretamente no custo do revestimento 
dimensionado.A área desconhecida sempre gerará um revestimento 
mais caro.
Critérios de dimensionamento
• Fase atual: é a fase do poço que está sendo perfurada e à
seguir será revestida.
• Fase anterior: é a fase que já foi perfurada e revestida e a 
partir da qual se está aprofundando o poço.
• Fase seguinte: é a fase que ainda não foi perfurada, mas 
cujas características, como por exemplo, pressão de poros, 
definirá o dimensionamento do revestimento da fase atual.
• Fatores de segurança (FS):
Colapso: 1,125
Pressão interna: 1,1
Tração: 1,3
Revestimento de Superfície
(colapso)
• Anular: Considerar o peso específico máximo da lama previsto para a perfuração desta fase. 
Normalmente, essa fase é perfurada com água do mar. Nesse caso, considerar o peso específico 
da lama no anular como sendo 8,5 lb/gal.
Pa (psi) = 0,052*?*prof = 0,052*8,5*3,281*prof = 1,45 prof (m)
• Interior :
Em área desconhecida ou conhecida com possibilidade de perda de circ ulação ou 
ocorrência de hidrocarboneto na fase seguinte. 
O interior será sempre considerado vazio, devido à possibilidade de perda de circulação na fase 
seguinte, com esvaziamento total da coluna: Pi = 0 psi
• Cálculo da Resultante de Carga
Cálculo de carga ( esforço de colapso), é a diferença entre pressão externa e interna e será
determinada para cada ponto do revestimento de superfície pela seguinte equação: C = Pa – Pi 
onde: C - esforço de colapso, psi
• Cálculo da Resultante de Trabalho
O esforço para o qual o revestimento será projetado é: Ct = FS*C 
Ct - esforço de colapso para dimensionamento
Revestimento de Superfície
(colapso)
V
 
 A
 
 Z
 
 I
 
 O
FA
SE
 S
E
G
U
IN
T
E
FA
SE
 A
T
U
A
L
MÁXIMO PESO DE
LAMA DA FASE
REVESTIMENTO
DE SUPERFÍCIE
PERDA DE CIRCULAÇÃO
Revestimento de Superfície
(colapso)
PRESSÃO
PROFUNDIDADE
RESULTANTE
DE CARGA
RESULTANTE 
DE TRABALHO
Revestimento de Superfície
(pressão interna)
• Anular: Como pressão de poros das formações superficiais é igual a da água salgada, este valor 
(8,5 lb/gal ) será o mesmo em terra e no mar. Logo, a contrapressão (back –up) será: 
Pa (psi) = 1,45 prof (m)
• Interior
Área desconhecida ou conhecida com possibilidade de ocorrência de hidrocarbonetos na fase 
seguinte. 
Será considerado com gás, cujo gradiente, caso não seja possível previsão exata, será:
Ggás = 0,35 psi/m até 3000 m , Ggás = 0,45 psi/m além de 3000 m
O revestimento foi considerado totalmente cheio com gás, partindo do princípio que se pode ter um 
"kick" no poço durante a perfuração da fase seguinte. A pressão máxima interna na sapata do 
revestimento é considerada em relação ao grau de conhecimento da região.
Pisap (psi) = 0,1706 * Gfrat (lb/gal) * profs (m)
Pisap: pressão interna na sapata (psi), profs: profundidade da sapata (m)
Gfrat: gradiente equivalente de fratura da formação na sapata (lb/gal)
A pressão máxima interna na superfície é calculada reduzindo-se a hidrostática do gás no poço: 
Picab = Pisap - (profs-profcab) * Ggás
Picab = pressão interna na cabeça do poço (psi), profcab = profundidade da cabeça de poço(m)
• Resultante de carga: Portanto, para um ponto qualquer no poço, tem-se:
Pi = Pisap - (profs - prof) Ggás - Pa
• Cálculo de Resultante de Trabalho: Pit = Pi * FS
Revestimento de Superfície
(pressão interna)
G
 
 
Á
 
 
S
FA
SE
 A
T
U
A
L
FA
SE
 S
E
G
U
IN
T
E
ÁGUA SALGADA
(8,5 lbm/gal)
MENOR VALOR ENTRE:
PRESSÃO DA FORMAÇÃO + 0,5 lbm/gal
PRESSÃO DA FRATURA 
Revestimento de Superfície
(pressão interna)
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
PRESSÃO
BACKUP
PRESSÃO INTERNA
RESULTANTE
 DE CARGA
RESULTANTE
 DE TRABALHO
Revestimento de Superfície (tração)
Considerações para cálculo: A coluna de revestimento será dimensionada à tração considerando-
se o seu peso imerso no fluido de perfuração da fase. Deve ser considerado o menor peso de fluido da fase.
Cálculo da Resultante de Carga: A tração a uma determinada profundidade é calculada da 
seguinte forma:
T= Prof * wf
T = força a qual o revestimento está sujeito, lb
Wf = peso flutuado da coluna, lb/pé
Fatores de Segurança: Deverão ser considerados um dos dois fatores de segurança:
FS = 1,75 ou FS = 100.000 lb (overpull)
Cálculo da Resultante de Trabalho: Será usado o maior valor entre: 
Tt = T * 1,75 ou Tt = T + 100.000
Tt = força para dimensionamento à tração, lb
Obs: Para correção da resistência ao colapso será utilizada a resultante de carga
Revestimento de Superfície
(tração)
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
TRAÇÃO
RESULTANTE
DE CARGA
RESULTANTE
 DE TRABALHO
Revestimento Intermediário
(colapso)
• Anular: Considerar o peso máximo específico de lama previsto para a perfuração desta fase. Tem-se então:
Pa = 0,1706 * r * prof onde: Pa - pressão no anular, psi e r - peso máximo da lama na fase, lb/gal
• Interior: Área com possibilidade de perda de circulação na fase seguinte
Será considerado vazio até uma profundidade previamente definida (Hv). Abaixo deste ponto, considerar água 
salgada. Note que isto é colocado simplesmente por segurança. Tem-se então:
Pi = 0 para prof < Hv ou Pi = 0,1706*r*(prof - Hv ) para Hv < prof < profs
onde: Hv = TVD (r - 8,5 ) / r
Hv – profundidade do topo do fluido no interior do revestimento, m
TVD – profundidade vertical fase seguinte, m
r - peso máximo da lama na fase seguinte, lb/gal
• Cálculo da Resultante de Carga
Para cada ponto da coluna de revestimento tem - se que: 
C = Pa - Pi onde: C - esforço de colapso, psi
• Cálculo da Resultante de Trabalho
Para cada ponto da coluna, o esforço para o qual o revestimento será projetado é dado por:
Ct = (Pa - Pi) FS onde: Ct - esforço de colapso para o dimensionamento, psi
Revestimento Intermediário
(colapso)
V
 A
 Z
 I
 O
FA
SE
 A
TU
A
L
FA
SE
 S
EG
U
IN
TE
MAIOR PESO DE LAMA
 DA FASE ATUAL
MAIOR PESO DE LAMA 
 DA FASE SEGUINTE
PERDA DE CIRCULAÇÃO
Revestimento Intermediário
(colapso)
PR
O
FU
N
D
ID
A
D
E
PRESSÃO
BACKUP
PRESSÃO 
 NO ANULAR
RESULTANTE
 DE CARGA
RESULTANTE 
 DE TRABALHO
Revestimento Intermediário
(pressão interna)
• Anular: Considerado com o gradiente normal da formação na área. O conhecimento deste valor implicará em 
redução de custos no dimensionamento. Caso este gradiente não possa ser determinado, considerar o anular 
com água salgada (8,5 lb/gal). Tem-se então:
Pa = 1,45 prof onde: Pa - contrapressão (backup) no anular, psi
• Interior: (a) Área conhecida e (b) Área desconhecida 
(a) Área conhecida onde na fase seguinte há possibilidade de ocorrência de hidrocarbonetos
Será considerada a possibilidade de ocorrer um "kick" de gás. O volume de gás a ser considerado neste influxo 
é também de suma importância para o dimensionamento do revestimento. Um volume de influxo admissível 
situa-se na faixa de 20 à 100 bbl. Para o dimensionamento deve ser calculada a pressão na sapata na hora da 
entrada do kick e a pressão de fratura da sapata:
Picabke = 0,1706 * proff * Gf – Hk * Gkick – 0,1706 * r (proff - Hk - profc)
Pisapke = Picab + 0.1706 r (profs – profc)
Picabke - pressão na cabeça com "kick“ estático, psi
Pisapke - pressão interna na sapata com "kick“ estático, psi
proff - profundidade final da fase seguinte, m
profc - profundidade da cabeça do poço, m
Hk - altura do "kick“ no anular, m
Gf - gradiente da formação no fim da fase seguinte, lb/gal
Gkick - gradiente do gás do kick, psi/m
r - peso da lama mínimo previsto para a fase seguinte, lb/gal
profkick – profundiade do kick, m
profs - profundidade da sapata, m
Pfratsap = profs * Gfrat
Pfratsap - pressão de fratura da sapata,psi
Gfrat - gradiente de fratura na sapata, psi/m
Revestimento Intermediário
(pressão interna)
Nesta comparação entre Pisap e Pifratsap duas possibilidades existirão: 
a) Pisap < Pfratsap
Nesse caso, não haverá fraturamento na sapata. As pressões no revestimento terão uma 
distribuição linear entre a pressão na cabeça (Picab) e a pressão na sapata ( Pisap).
b) Pisap = Pfratsap
Nesse caso, haverá fraturamento na sapata devido ao "kick" de gás, o que tornará o 
dimensionamento mais dispendioso em virtude das elevadas pressões as quais o revestimento 
poderá ser submetido. Portanto, é importante limitar ao mínimo, dentro das condições de 
operação do volume do "kick” ganho nos tanques. 
Deverá ser estabelecida a pressão máxima possível de atuar na cabeça do poço (Picabmax). Este 
valor deverá ser função do local da operação, do BOP, bombas, tubulações, cabeça de poço, local 
da operação ( terra ou mar ). Convém lembrar, contudo, que esta pressão irá influir no 
dimensionamento com sensível incremento nos custos. Assume-se então que no interior do 
revestimento com a sapata fraturada, existirão em equilíbrio hidrostático dois fluidos:
- na parte superior: fluido de perfuração
- na parte inferior: gás 
Para o fluido de perfuração: lama de peso específico mínimo utilizado na fase seguinte do poço. 
Para o gás: se não for conhecido o seu peso específico, vale o estabelecido para o kick estático.
O posicionamento relativo destes dois fluidos é importante, pois assim estaremos obtendo as 
maiores pressões que podem ocorrer no campo durante a perfuração.
Revestimento Intermediário
(Comportamento de pressões com lama e gás no poço )
PR
O
FU
N
D
ID
A
D
E
PRESSÃO
GÁS NO TOPO
LAMA NO TOPO
Revestimento Intermediário
(pressão interna)
Para a distribuição de pressões no interior do revestimento, deve-se determinar a profundidade da interface entre 
lama e gás, em função da pressão de fratura na sapata e pressão máxima na cabeça. 
É recomendado que os cálculos sejam feitos de maneira que a coluna de gás represente 2/3 da profundidade 
vertical do poço (localizado na parte inferior do poço) e a lama 1/3 ( localizada na parte superior do poço).
As pressões no revestimento serão então:
- ponto acima da interface lama-gás
Pi = Picabmax +0,1706 r (prof -profc) 
- ponto abaixo da interface lama - gás
Pi = Pfratsap - Gkick (profs - prof) 
onde: Pi - pressão interna em um ponto qualquer, psi
Área Desconhecida
No caso em que não existe informação confiável sobre a área onde vai-se perfurar (poços pioneiros por exemplo), 
será considerado como gradiente de fratura da formação na sapata o valor de 17 lbm/gal (valor máximo 
normalmente encontrado no Brasil). A partir da pressão da fratura, o procedimento de cálculo é idêntico ao do 
item anterior, para o caso em que há fratura na sapata.
Cálculo da resultante de Carga: A resultante do esforço da pressão interna em cada ponto é obtida calculando-se 
a diferença entre a pressão interna e pressão no anular correspondente ao mesmo ponto, pela equação:
Pi = Pi - Pa
Cálculo da Resultante de Trabalho: 
Pit = Pi * FS
Revestimento Intermediário
(pressão interna)
L 
 
A
 
 M
 
 AFA
SE
 A
TU
A
L
FA
SE
 S
EG
U
IN
TE
PRESSÃO
 DA FORMAÇÃO
MENOR VALOR 
 . PRESSÕES DEVIDO AO KICK
 . PRESSÃO DE FRATURA DA SAPATA
PRESSÃO 
 DA FORMAÇÃO
PRESSÃO NA CABEÇA
 - SE FRATUROU A SAPATA:
 . Limitações do equipamento
 - NÃO FRATUROU:
 . Pressões devido ao Kick
KICK DE GÁS
Revestimento Intermediário
(pressão interna)
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
PRESSÃO
BACKUP
PRESSÃO
 INTERNA
RESULTANTE
 DE CARGA
RESULTANTE
 DE TRABALHO
Revestimento Intermediário (tração)
Obs: Os procedimentos estabelecidos para o revestimento de superfície são os mesmos adotados para o 
revestimento intermediário.
Considerações para cálculo: A coluna de revestimento será dimensionada à tração considerando-
se o seu peso imerso no fluido de perfuração da fase. Deve ser considerado o menor peso de fluido da fase.
Cálculo da Resultante de Carga:
T= prof * wf
T = força axial a qual o revestimento está sujeito, lb
wf = peso flutuado da coluna, lb/pé
Fatores de Segurança: Deverão ser considerados um dos dois fatores de segurança:
FS = 1,75 ou FS = 100.000 lb (overpull)
Cálculo da Resultante de Trabalho: 
Tt = T * 1,75 ou Tt = T + 100.000 (será usado o maior valor entre estes 2 valores)
Tt = força para dimensionamento à tração, lb
Obs: Para correção da resistência ao colapso será utilizada a resultante de carga
Revestimento Intermediário
(tração)
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
TRAÇÃO
RESULTANTE
DE CARGA
RESULTANTE
 DE TRABALHO
Revestimento de Produção (colapso)
• Anular: Considerar o peso específico máximo de lama previsto para a fase atual. Tem - se então:
Pa = 0,1706 r prof onde: Pa - pressão em um ponto qualquer do anular, psi
• Interior: A pressão no interior do revestimento é função do tipo de completação e do método de 
produção. É importante conhecer como o poço irá produzir durante a sua vida útil e os tipos de 
intervenção. Como ordem crescente de esforços para o dimensionamento ao colapso do 
revestimento, os tipos de completação podem classificados como: 
poço surgente, gas lift, bombeio mecânico ou elétrico
É portanto recomendável lembrar que um poço que durante a sua vida útil passará por métodos 
diferentes de produção deverá ser dimensionado para o pior caso. Por exemplo, um poço que se 
inicia como surgente e termina como bombeio mecânico deverá ser projetado (ao colapso) 
para a condição mais crítica ou seja como produzindo utilizando bombeio mecânico.
Poço produzindo no final da vida útil através de gás lift ou bombeio mecânico ou elétrico:
A pressão no interior do poço provém da hidrostática do fluido de menor peso que estará presente 
seja em operações de completação ou perfuração durante a vida útil do poço. Deverá também ser 
definida a maior profundidade que o fluido no poço poderá atingir durante a sua vida útil.
Pi=0 para prof < Hv
Pi=0.1706 r (prof-Hv) para prof > Hv
onde: Hv - profundidade do topo do fluido no interior do revestimento, m
Cálculo da Resultante de Carga: C=Pa – Pi
Cálculo da Resultante de Trabalho: Ct = (Pa -Pi) FS
Revestimento de Produção
(colapso)
V
 
 A
 
 Z
 
 I 
 
O
MAIOR PESO DE
 LAMA DA FASE
FLUIDO DE MENOR DENSIDADE
Revestimento de Produção
(colapso)
PR
O
FU
N
D
ID
A
D
E
PRESSÃO
BACKUP
PRESSÃO 
 NO ANULAR
RESULTANTE
 DE CARGA
RESULTANTE 
 DE TRABALHO
Revestimento de Podução (pressão interna)
• Anular: Considerar o gradiente normal da formação da zona permeável. É importante que este 
valor seja correto, pois implicará em sensível redução de custo. Caso o valor anterior não possa 
ser determinado, considerar o anular com água salgada (8,5 lbm/gal). Tem-se então: 
Pa = 0.1706 r prof
onde: Pa - pressão de “back-up”no anular, psi e r - gradiente da formação permeável, lb/gal
• Interior:
Área desconhecida: Considera-se que o poço irá produzir através de uma coluna de tubos de 
produção ("tubings"). Esta coluna será considerada cheio de gás com um furo junto à cabeça do 
poço, permitindo que com isso a pressão da formação seja transmitida para o topo do fluido de 
completação, a menos da hidrostática do gás no poço.
Deverão ser determinados os seguintes parâmetros:
- a pressão da formação: na falta de valores corretos, será considerada igual ao maior peso 
específico da lama utilizada para perfurar a fase atual.
- o fluido de completação: na falta de valores corretos, será considerado igual ao maior peso 
específico da lama utilizada para perfurar a fase atual.
- o gás no interiordo poço; na falta de valores corretos, será considerado igual aos seguintes 
valores: Ggás = 0,35 psi/m até 3000 m , Ggás = 0,45 psi/m além de 3000 m
Logo, a pressão na cabeça (Picab) em um ponto qualquer no anular entre o "tubing“ e o 
revestimento de produção; e a pressão interna (Pi) em um ponto qualquer são dadas por:
Picab = 0,1706 r profs - Ggás ( profs - profc)
Pi = Picab + 0,1706 r (prof-profc)
Obs: Após a perfuração do poço, havendo necessidade, um novo dimensionamento do 
revestimento pode ser feito considerando-se agora a área como conhecida.
Revestimento de Produção
(pressão interna)
G
 
 Á
 
 S
.
...
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
PRESSÃO DA FORMAÇÃO
FLUIDO DE 
 COMPLETAÇÃO
PRESSÃO DA FORMAÇÃO
(PRESSÃO DA FORMAÇÃO - GRADIENTE DO GÁS)
FURO NO TUBING
Revestimento de Produção
(pressão interna)
PR
O
FU
N
D
ID
A
D
E
PRESSÃO
RESULTANTE
 DE CARGA
RESULTANTE 
 DE TRABALHO
PRESSÃO 
 INTERNA
BACKUP
Revestimento de Produção (tração)
Obs: Os procedimentos estabelecidos para o revestimento de produção são os mesmos adotados 
para os revestimentos anteriores.
Considerações para cálculo: A coluna de revestimento será dimensionada à
tração considerando-se o seu peso imerso no fluido de perfuração da fase. Deve ser considerado o 
menor peso de fluido da fase.
Cálculo da Resultante de Carga:
T= prof * wf
T = força axial a qual o revestimento está sujeito, lb
wf = peso flutuado da coluna, lb/pé
Fatores de Segurança: Deverão ser considerados um dos dois fatores de segurança:
FS = 1,75 ou FS = 100.000 lb (overpull)
Cálculo da Resultante de Trabalho: 
Tt = T * 1,75 ou Tt = T + 100.000 (será usado o maior valor entre estes 2 valores)
Tt = força para dimensionamento à tração, lb
Obs: Para correção da resistência ao colapso será utilizada a resultante de carga
Revestimento de Produção
(tração)
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
TRAÇÃO
RESULTANTE
DE CARGA
RESULTANTE
 DE TRABALHO
Liner
• O dimensionamento do liner é feito da mesma maneira 
que o do revestimento. Os diagramas resultantes dos 
esforços de colapso e pressão interna são obtidos em 
toda a extensão do poço. A seguir, considera-se apenas 
o trecho aonde ficará o "liner".
• No dimensionamento à tração, além das verificações 
normais, deve -se fazer uma verificação da capacidade 
de carga das cunhas do sistema de ancoragem ("liner
hanger").
Efeito da Tração na redução da
Resistência ao Colapso
ú
ú
ú
û
ù
ê
ê
ê
ë
é
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-=
p
z
p
z
c
cr
YYP
P ss
2
1
4
3
1
2
Pcr – pressão reduzida de colapso (psi)
Pc – pressão original de colapso (psi)
Yp - limite de escoamento (psi)
sz - tensão axial (psi)
A mesma correção pode ser feita empregando-se o gráfico de 
elipse das tensões. Com valor da resistência ao colapso reduzida, 
pode-se ajustar o comprimento da seção superior e prosseguir essa 
verificação nos demais pontos de troca de seções.
Efeito da Curvatura
O revestimento ao ser curvado é submetido a uma tensão axial de 
dobramento que irá se somar a tensão axial devido à tração.
onde: 
E=30 x 106 psi (aço)
c= curvatura do tubo (dogleg severity) em graus/100 pés
D=diâmetro nominal em pol
T=tração (lbf)
As=área transversal (pol2)
( ) cDEcD
I
EIcD
I
DM
bz 21822
)2/(
====s
( )
s
az A
T
=s
( ) ( )bzazz sss +=
Poços Direcionais
• Todos os critérios anteriormente estabelecidos são aqui 
aplicados com as seguintes considerações: 
- o poço direcional é projetado como se fosse um 
posso vertical, no que se diz respeito à pressão interna 
e ao colapso. São consideradas as profundidades 
verticais para os cálculos de dimensionamento. Assim 
sendo, na correção do colapso devido à tração é
utilizado o peso da coluna projetada. 
- Para o caso da tração, o poço direcional é
transformado em poço vertical, com profundidade 
medida considerada como profundidade vertical.
Poços com H2S
O dimensionamento em poços sujeitos a presença de gás sulfídrico deve atender as condições da NACE 
(National Association of Corrosion Engineers) norma MRO175 - 96.
A norma acima divide em dois tipos de ambiente sujeitos a presença do gás sulfídrico: 
- poços produtores de gás;
- poços produtores de óleo e óleo e/ou gás e/ou água.
Para os poços produtores de gás, o revestimento deve ser dimensionado para a presença do gás sulfídrico, 
quando as duas condições abaixo são verificadas: 
- a pressão total do gás sendo manuseado é superior a 65 psia.
- a pressão parcial do H2S no gás manuseado é superior a 0,05 psia
O cálculo da pressão parcial do H2S no meio gasoso é feito segundo as seguintes expressões:
Pp = (Pt * Mol%)/100 ou Pp = (Pt * PPM)/1.000.000
onde:
Pp - pressão, psia
Pt - pressão do sistema, psia
Mol% - fração molar, em porcentagem
PPM - concentração, em ppm (volume)
Para os poços produtores de óleo, óleo/gás ou óleo/água, o revestimento deve ser dimensionado para a 
presença do gás sulfídrico, quando pelo menos uma das condições abaixo for verificada: 
- razões gás/líquido superiores a 5000 SCF/bbl;
- fase gasosa contendo mais que 15% de H2S;
- pressão parcial de H2S na mistura gasosa superior a 10 psia;
- pressão de operação na superfície superior a 265 psia.
Uma vez caracterizado o ambiente como sujeito ao H2S, o revestimento a ser dimensionado deverá atender as 
especificações da Table (5) (NACE, MR0175-97).
A temperatura de operação ("operating temperature"), referida na Table (5), que determina a profundidade de 
utilização de tubos API e ASTM, é a "temperatura estática da formação" aonde será descido o revestimento.
Coluna de Produção (colapso)
Anular: Considerar o peso específico máximo do fluido de completação a que a 
coluna de produção estará submetida.
Pa = 0,1706 rfc prof
onde:
Pa - pressão no anular coluna de produção x revestimento de produção, psi
prof - profundidade de cálculo, m
rfc – densidade do fluido de completação (lbm/gal)
Interior da coluna de produção: O interior será sempre considerado vazio.
Pi = 0
Fatores de segurança
FSc = 1,125 em toda a extensão
Cálculo da Resultante de Carga: Cálculo de carga ( esforço de colapso ), é a 
diferença entre pressão externa e interna e será determinada para cada ponto da coluna 
de produção pela seguinte equação: C = Pa 
onde: C - esforço de colapso, psi e Pa - pressão no anular, psi
Cálculo da Resultante de Trabalho: Ct = FS C
onde: Ct - esforço de colapso para dimensionamento, psi
Coluna de Produção
(colapso)
PRESSÃO
PROFUNDIDADE
RESULTANTE
DE CARGA
RESULTANTE 
DE TRABALHO
Coluna de Podução (pressão interna)
Anular: O anular será considerado cheio com o fluido de completação que será testada a coluna de produção.Caso o poço tenha o 
seu anular parcialmente cheio no momento do teste da coluna, esta redução de fluido deverá ser contabilizada. Portanto a pressão 
de back-up no anular revestimento x coluna é: 
para o anular cheio: Pa = 1,45 prof
para o anular parcialmente cheio: Pa = 1,45 (prof- Hv)
onde:
Pa - pressão de "back - up"no anular, psi
Hv – profundidade do fluido de completação no anular revestimento x coluna de produção no momento de teste da coluna, m
prof – profundidade de cálculo, m
Interior: O interior será considerado cheio com o fluido de completação do momento do teste da coluna mais a pressão de teste 
na superfície.
Pint = 0,1706 prof rfc + Psup
onde:
Pint – pressão no interior da coluna (psi)....
prof – profundidade de cálculo (m)
rfc – densidade do fluido de completação (lbm/gal)
Psup – pressão de teste da coluna de produção (psi)
Fator de segurança: Será adotado em toda extensão dacoluna de revestimento um fator de segurança igual a 1,1.
Resultante de carga:
Para uma profundidade menor que Hv, tem-se:
Pi =0,1706 prof rfc + Psup
Para uma profundidade maior que Hv, tem-se:
Pi =0,1706 prof rfc + Psup – 0,1706 rfc (prof- Hv) ...........................(48)
onde: Pi- pressão interna,psi
Cálculo de Resultante de Trabalho: A pressão de trabalho para o dimensionamento do revestimento será dada por:
Pit = Pi FS
onde: Pit - pressão para dimensionamento, psi
Coluna de Produção
(pressão interna)
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
PRESSÃO
PRESSÃO
INTERNA
PRESSÃO
 NO ANULAR
RESULTANTE
DE CARGA
RESULTANTE
 DE TRABALHO
Coluna de Produção (tração)
Considerações para cálculo : A coluna de produção será
dimensionada à tração considerando-se o seu peso no ar. 
Cálculo da Resultante de Carga: A tração a uma determinada 
profundidade é calculada da seguinte forma:
T = Prof * war
T - força a qual o revestimento está sujeito, lb
war - peso no ar da coluna, lb-ft
Fatores de Segurança: FS = 1,6
Cálculo da Resultante de Trabalho: Tt = T * FS 
onde: Tt - força para dimensionamento à tração, lb
Coluna de Produção
(tração)
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
TRAÇÃO
RESULTANTE
DE CARGA
RESULTANTE
 DE TRABALHO
Dimensionamento de Revestimento
(Exemplo)
• O poço 7-PUC-6D-RJS será perfurado na Bacia da Gávea. A sonda contratada para 
perfurar este poço tem uma potência de 1500 hp, pressão máxima de trabalho de 
4500 psi e bombas com eficiência de 95%. 
• O fluido de perfuração usado na fase anterior é base água com peso específico de 9,0 
lb/gal. O fluido de perfuração a ser usado na fase de 12 ¼” será também base água 
com peso específico de 10 lb/gal.
• A sapata do revestimento de 13 3/8” está assentada na profundidade de 1800 m. A 
pressão de fratura medida no leak off test na sapata do revestimento 13 3/8” é de 
4600 psi. 
• Na fase de 12 ¼” o poço é desviado a 1900 m com uma taxa de 4 graus/30 m até
atingir a inclinação de 40 graus, que é mantida até atingir a profundidade medida do 
final da fase a 3000 m, que corresponde a uma profundidade vertical de 2712 m.
• Baseado em informação de teste de formação do poço de correlação, a pressão da 
formação esperada na profundidade vertical final da fase de 12 ¼” (2712 m) é de 
4000 psi. Assume-se que o gradiente do gás é de 0,40 psi/m. 
• A coluna de perfuração que será utilizada para perfurar a fase de 12 ¼” deste poço é
constituída por: Broca 12 ¼”; STB; 6 DC’s 6 ¾” OD x 3” ID – 97,5 lb/pé; STB; 6 
DC’s 6 ¾” OD x 3” ID – 97,5 lb/pé; SUB; 9 HW’s 5” OD x 3” ID – 50,4 lb/pé; DP’s 
5” OD x 4,276” ID - 22,6 lb/pé – S135.
Dimensionamento de Revestimento
(Exemplo)
• Dimensionar o revestimento de 13 3/8" (grau e peso 
linear), verificando o colapso e a pressão interna. 
Dimensionar ao colapso considerando o interior do poço 
vazio até uma profundidade previamente definida (Hv). 
Dimensionar à pressão interna de maneira que a coluna 
de gás represente 2/3 da profundidade vertical do trecho 
revestido (localizado na parte inferior do trecho 
revestido) e a lama 1/3 (localizada na parte superior do 
trecho revestido). Usar o fator de segurança de 1,1 para 
pressão interna e de 1,125 para o colapso. Os 
revestimentos disponíveis em estoque estão listados na 
tabela anexa.
• Planilha Excel Casing Design
Dimensionamento de Sapata
(Exemplo)
• Preparar um programa de revestimento para um poço em uma locação 
com as pressões de poros e de fratura, e litologia apresentadas na 
Figura anexa.
Considerar:
- O revestimento de produção será de 7” e deverá ser assentado a 15000 
pés.
- Assumir uma margem de manobra e uma margem de kick de 0,5 
lb/gal.
- O mínimo comprimento de revestimento de superfície para proteger os 
aquíferos é de 2000 pés.
- Em torno de 180 pés de condutor é necessário devido a instabilidade 
das formações superficiais.
- Lembrar que é prática geral cimentar em frente ao folhelho ao invés de 
arenito.
Dimensionamento de Sapata (continuação do exemplo)
• Um fluido de perfuração de 17,6 lb/gal será requerido para 
perfurar a última fase de 8 ½ pol (a). 
• O revestimento de produção de 7” será assentado na 
profundidade de 15000 pés.
• Um revestimento intermediário de 9 5/8 pol será assentado 
na profundidade de 11400 pés (b).
• Um fluido de 13,7 lb/gal será usado para perfurar esta fase 
de 12 ¼ pol (c).
• O revestimento de superfície de 13 3/8 pol será assentado a 
4000 pés (d), portanto mais que os 2000 pés requeridos.
• Um fluido de 9,5 lb/gal será usado para perfurar esta fase 
de 17 ½ pol.
• A Figura mostra que a pressão de poros nesta fase é
normal, portanto um condutor de 20 pol assentado na 
profundidade de 180 pés é adequado.
• Obs: A Tabela 7.8 mostra os diâmetros de brocas e de 
passagem (drift) através dos revestimentos escolhidos.
7”
(produção)
Fase 8 ½”
Fluido 17,6 lb/gal
9 5/8”
(intermediário)
Fase 12 ¼”
Fluido 13,7 lb/gal
13 3/8”
(superfície)
Fase 17 ½”
Fluido 9,5 lb/gal
20” (condutor)
Fluido 9 lb/gal
EXEMPLOS
Cálculo de Resistência
Exemplo 1
• Considerando um revestimento de 20 pol de 
diâmetro nominal (D), peso 133 lb/pé, 18,73 
de diâmetro interno (d), grau K-55 
(Ym=55000 psi), calcular o seguinte:
- resistência a tração
- resistência a pressão interna
- resistência ao colapso
Exemplo 1
Resistência a tração: Rt = (p/4)(D2-d2) Yp
Ym=55000 psi
Rt = (p/4)(202-18,732)(55000) = 2125000 lbf
Resistência a pressão interna:
t=(20-18,73)/2=0,635 pol
Rpi=0,875(2)(55000)/(20/0,635)=3056 psi
)/(
2
875,0
tD
Ym
Rpi =
Exemplo 1
Resistência ao colapso:
D/t=20/0,635=31,496
Tabela 7.5 (Bourgoine) indica colapso de transição.
Portanto, a equação a ser usada para calcular a 
resistência ao colapso é:
Da Tabela 7.4 (Bourgoine): F=1,989 e G=0,0360
Rco=55000(1,989/31,496 – 0,036)=1493 psi
ú
û
ù
ê
ë
é
-= G
tD
F
YpPt
)/(
Exemplo 2
• Considere um revestimento 5,5 pol, N-80, 
26 lb/pé, espessura 0,476 pol. 
- Calcule a resistência ao colapso.
- Calcule a resistência ao colapso ao ser 
submetido a uma tensão axial de 40000 psi 
e uma pressão interna de 10000 psi.
Exemplo 2
D/t=11,55
Tabela 7.5 (Bourgoine): 
Colapso de escoamento
Yp=80000 psi
Rco=Pyp=12649 psi
ú
û
ù
ê
ë
é -
= 2)/(
1)/(
2
tD
tD
YpPyp
Exemplo 2
• Usando a equação de tensão tangencial com 
r igual ri:
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
+÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
-±=÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +
p
iz
p
iz
p
it
Y
p
Y
p
Y
p sss
2
1
4
3
1
2
( )
( )22
222 2
io
oeioi
t rr
rprrp
-
-+
=s
( ) 12649
2
22
2
ei
p
ei
io
o
p
it pp
Y
pp
rr
r
Y
p -
=÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ -
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
-
=÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ +s
80000
iz
p
iz p
Y
p +
=÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ + ss
Exemplo 2
• Resolvendo a equação quadrática para 
tensão axial e pressão interna iguais a zero:
pe=12649 psi
• Resolvendo a equação quadrática para 
tensão axial igual a 40000 psi e pressão 
interna igual a 10000 psi:
pe=16684 psi
Exemplo 3
• Considerando o revestimento do exemplo 1, 
calcular a resistência ao colapso corrigida 
devido a uma tração axial de 1000000 lbf. 
Exemplo 3
6779,05,075,01
2
=
ú
ú
ú
û
ù
ê
ê
ê
ë
é
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-=
p
z
p
z
p
pe
YYY
Y ss
4706,0
)55000(63,38
1000000
==
p
z
Y
s
psiYpe 37285)55000(6779,0 ==
Calcula-se (D/t)yp, (D/t)pt, (D/t)te utilizando-se Ype
(D/t)=(20/0,635)=31,496 > (D/t)pt
O modo de falha ao colapso é o de transição.
F, D e G da Tabela 7.4 
psiG
tD
F
YpPtPcor1012036,0496,31
989,1
37285
)/(
=ú
û
ù
ê
ë
é -=
ú
ú
û
ù
ê
ê
ë
é
-==
Exemplo 4
• Considere o seguinte revestimento: 
Comprimento de uma junta = 36 pés
Diâmetro = 7,625 pol
Peso = 39 lbs/pé
Grau: N-80 
Qual é a tensão axial ao ser submetido a uma 
força axial de 400000 lbf e a um dogleg de 
4 graus/100pés ?
Exemplo 4
As=p/4 (7,6252-6,6252)=11,192 pol2
( ) psi
A
T
s
az 35740192,11
400000
===s
( ) psicDDEcbz 6649)625,7)(4(2182182 ====s
onde: E=30000000 psi (aço)
( ) ( ) psibzazz 42389664935740 =+=+= sss

Outros materiais