4 Sistemas de Sonda de Perfuração II

Prévia do material em texto

SiStemaS 
de Sonda
Autor: Ronaldo Ferreira Ribeiro
SiStemaS 
de Sonda
Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos 
da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para 
além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a 
experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das 
atividades profissionais na Companhia.
É com tal experiência, refletida nas competências do seu corpo de 
empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes 
desafios com os quais ela se depara no Brasil e no mundo.
Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando 
prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força 
de trabalho às estratégias do negócio E&P.
Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa 
a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das 
competências necessárias para explorar e produzir energia.
O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das 
competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados 
e a reciclagem de antigos.
Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo 
que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para 
esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os 
que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de 
sucesso que ela é.
Programa Alta Competência
Programa alta Competência
SumárioSumário
Introdução 9
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas 
1. Sistema de movimentação de cargas 13
1.1. A torre e a subestrutura 13
1.2. Conjunto bloco/Catarina 16
1.2.1. Bloco de Coroamento 16
1.2.2. Catarina/gancho/elevador 17
1.2.3. Cabo de perfuração 20
1.2.3.1. Número de pernas e número de fios 21
1.2.3.2. Composição 21
1.2.3.3. Alma 21
1.2.3.4. Torção das pernas e do cabo 22
1.2.3.5. Passo de um cabo 23
1.2.3.6. Preformação 23
1.2.3.7. Resistência 23
1.3. Guincho 25
1.3.1. Tambor principal 26
1.3.2. Freio 26
1.3.3. Caixa de marchas 29
1.3.4. Tambor auxiliar e molinetes 32
Capítulo 2. Sistema de rotação 
2. Sistema de rotação 35
2.1. Método rotativo convencional 35
2.1.1. Mesa rotativa 35
2.1.1.1. Funções 35
2.1.1.2. Acionamento 35
2.1.1.3. Componentes Principais 37
2.1.2. Bucha do Kelly 39
2.1.2.1. Descrição 39
2.1.3. Kelly 39
2.1.4. Swivel 40
2.1.4.1. Funções 40
2.1.4.2. Componentes Principais 40
2.2. Top-drive 42
2.3. Motor de fundo 43
Capítulo 3. Sistema de circulação 
3. Sistema de circulação 49
3.1. Tanques de lama 50
3.2. Bombas de Lama 50
3.2.1. Duplex 51
3.2.2. Triplex 52
3.3. Manifold 55
3.4. Tubo bengala / mangueira de lama 55
3.5. Saída de lama 55
3.6. Sistema de tratamento da lama 55
3.6.1. Peneira vibratória 56
3.6.2. Degaseificador 56
3.6.3. Desareiador 57
3.6.4. Dessiltador 58
3.6.5. Centrífuga 59
3.6.6. Misturadores 59
3.6.7. Funil de mistura 61
3.6.8. Tratamento de cascalho 64
3.6.8.1. Sistema de tratamento de cascalho – Clean Cut 64
3.6.8.2. Sequências operacionais 65
3.6.8.3. Layout e sequência, transferência de cascalho 65
3.6.8.4 Vantagens do sistema 65
Capítulo 4. Sistema de controle de poços 
4. Sistema de controle de poços 69
Capítulo 5. Sistema de monitoramentos 
5. Sistema de monitoramento 75
Exercícios 76
Glossário 80
Bibliografia 81
Gabarito 82
9
introdução
A palavra “sistema”, oriunda do grego, significa “combinar”, “ajustar”, “formar um conjunto”. A ideia de sistema vem do conjunto de componentes interconectados, de forma a 
montar uma estrutura organizada. Em uma sonda de perfuração 
de poço não é diferente, os sistemas se relacionam ou operam 
entre si, de modo a formar uma harmonia entre os componentes 
que constituem a sonda. 
Esta apostila trata sobre os elementos que compõem os sistemas 
de uma sonda. Há aqui uma abordagem sobre: sistema de 
movimentação de carga com comentários, definições e funções das 
partes do mesmo; sistema de rotação com disposição de tipos de 
equipamentos que proporcionará movimento rotacional à broca; 
sistema de circulação com detalhes de todo o circuito de lama, 
definições de equipamentos ligados a este sistema; e exercícios de 
fixação que ajudarão na aprendizagem do conteúdo.
C
ap
ít
u
lo
 1
Sistema de 
movimentação 
de cargas
12
Alta Competência
13
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
1. Sistema de movimentação 
de cargas 
A função do sistema de movimentação de cargas é permitir içar ou abaixar colunas de perfuração e de revestimento, ou quaisquer outros equipamentos de subsuperfície, para 
dentro ou fora do poço. Seus principais componentes são a torre e a 
subestrutura, o conjunto bloco/catarina e o guincho. 
1.1. A torre e a subestrutura 
A torre provê a altura necessária ao içamento de uma seção de tubos 
a ser descida ou a ser retirada do poço. As torres mais comuns têm 
uma altura útil de trabalho na faixa de 40 metros. 
Como torres, podemos designar as torres convencionais e os mastros 
terrestres ou para perfuração marítima. 
As torres convencionais são estruturas em treliça que exigem 
a desmontagem e a montagem das vigas uma a uma, vide figura 
abaixo. Com isto, consequentemente, o custo operacional é bastante 
significativo. 
Torre Convencional
14
Alta Competência
Os mastros são estruturas semelhantes às torres, só que montados 
ou desmontados em seções, diminuindo sensivelmente o tempo de 
DTM (Desmontagem-Transporte- Montagem) da sonda. 
Os mastros podem ser desmontados em duas, três ou quatro seções 
para facilitar o transporte
Além da altura, as torres são também especificadas por sua resistência 
aos esforços desenvolvidos, pelo peso suspenso no gancho, peso 
estaleirado e ação do vento.
Tubos estaleirados
15
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
Como exemplo para dimensionamento de uma torre, vamos supor 
uma carga suspensa máxima (Pmax) correspondente ao peso imerso 
de uma coluna de revestimento na profundidade limite. Para descer 
esta coluna de revestimento, a coluna de perfuração está toda 
estaleirada em seções apoiada na parte superior da torre. A torre 
tem de suportar, enquanto se movimenta livremente a carga Pmax, o 
momento de tombamento criado pelo peso das seções dos tubos em 
pé e força do vento.
As torres para perfuração marítima são projetadas para resistirem, 
também, aos esforços dinâmicos que ocorrem durante as operações 
de reboque das unidades de perfuração.
A torre se apoia na subestrutura, criando um espaço de trabalho 
abaixo da plataforma, onde se instala o equipamento de segurança 
do poço – BOP, conforme figura a seguir. 
A subestrutura deve ter altura suficiente que permita a 
movimentação do BOP sobre a cabeça de poço
16
Alta Competência
1.2. Conjunto bloco/Catarina 
O conjunto bloco/catarina compõe-se do bloco de coroamento, da 
catarina e do cabo de perfuração. Sua principal função é permitir 
o manuseio fácil das elevadas cargas geradas nas operações de 
perfuração. 
1.2.1. Bloco de Coroamento
É um conjunto de polias, em geral de 4 a 7, dispostas em linha 
através de um eixo central. Este eixo é suportado por dois mancais 
de deslizamento apoiados sobre vigas de aço localizadas no topo da 
torre. Na extremidade do eixo existem graxeiros para a lubrificação 
dos rolamentos das polias e do próprio mancal de apoio, como na 
imagem a seguir. 
 
 
 
 
Eixo
Polia
Mancal de
deslizamento
Bloco de coroamento
As dimensões das polias estão relacionadas com os diâmetros dos 
cabos de aço que podem passar por elas. Quanto maior o diâmetro 
do cabo, maior o diâmetro da polia. Se a abertura do canal da polia 
for estreita para o cabo, ambos se desgastarão por abrasão; se for 
larga demais, o cabo se achataráao passar pela polia devido à falta 
de apoio lateral (veja API STANDARD BA). 
17
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
1.2.2. Catarina/gancho/elevador 
A catarina é também um conjunto de polias justapostas num pino 
central, mas que não fica fixo à torre. Pela movimentação do cabo 
passando entre as polias do bloco de coroamento e das suas polias, 
a catarina se movimenta ao longo da altura da torre, içando ou 
descendo equipamentos no poço. Em sua extremidade inferior 
encontra-se uma alça que a liga ao gancho. 
Alça
Pino central
Elo de içamento
Polias justapostas
Catarina
O gancho é o elemento de ligação da carga ao sistema de polias. 
18
Alta Competência
Gancho
Os principais elementos de um gancho são:
a) Comando - responsável pela transmissão da carga ao corpo do 
gancho;
b) Mola e amortecedor hidráulico - evitam choques elevados do 
batente do comando no corpo do gancho. Ao suspender a carga, a 
mola se comprime suavizando o choque além de forçar o óleo para 
cima do elemento retentor da mola. Ao se liberar a carga, a mola 
força o comando para sua posição original com velocidade atenuada 
pela passagem restringida do óleo;
c) Trava - dispositivo que permite ou não a rotação do comando.
19
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
Comando
Mola
Trava
Trava
O gancho pode ser integrado à catarina formando com ela um 
equipamento unitário. 
20
Alta Competência
Catarina com gancho integrado
 O elevador é o equipamento usado para segurar a tubulação durante 
as movimentações. Ele é bipartido, sendo as duas partes ligadas por 
dobradiças, tendo um trinco para sua abertura e seu fechamento.
A ligação do elevador ao gancho é feita por duas hastes com olhais 
nas duas extremidades – os braços do elevador. 
 
Hastes
Elevador e hastes do elevador
1.2.3. Cabo de perfuração
O chamado cabo de perfuração é um cabo formado por arames 
de aço. Na sua construção são observados alguns itens: número de 
pernas e número de fios, composição, alma, torção das pernas e do 
cabo, passo de um cabo, preformação e resistência. 
21
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
1.2.3.1. Número de pernas e número de fios
O cabo é formado pelo enrolamento de pernas em torno de uma 
alma e as pernas pelo enrolamento de arames em torno de um 
arame central. 
Arame
Arame
central
Perna
Cabo de aço
Alma (de aço ou
de fribra)
O cabo 6 x 19, por exemplo, compõe-se de 6 
pernas de 19 fios cada
1.2.3.2. Composição 
Disposição dos fios em cada perna (ex: seale, filler, warrington). A 
composição é importante na seleção de um cabo em vista de sua 
aplicação. A flexibilidade de um cabo de aço está em proporção 
inversa ao diâmetro dos arames externos, enquanto que a resistência 
à abrasão é diretamente proporcional a este diâmetro.
1.2.3.3. Alma 
As almas dos cabos podem ser de fibra natural (AF), de sisal ou rami, 
ou de fibras artificiais (AFA), geralmente de polipropileno. As almas 
de fibra em geral dão maior flexibilidade ao cabo de aço. Já as 
almas de aço dão maior resistência aos amassamentos e aumentam a 
resistência à tração. A alma de aço pode ser formada por uma perna 
de cabo (AA) ou por um cabo de aço independente (AACI).
22
Alta Competência
Cabo com Alma de FibraAF 
(fibra natural) ou AFA (fibra 
artificial)
Cabo com Alma de 
Aço formada por cabo 
independente AACI
Cabo com Alma de Aço 
formada por uma perna AA.
Alma dos cabos
1.2.3.4. Torção das pernas e do cabo 
O cabo é de "torção à direita" quando as pernas são torcidas da 
esquerda para a direita e de "torção à esquerda", caso contrário. 
No cabo de torção regular, os fios de cada perna são torcidos em 
sentido oposto à torção das próprias pernas (em cruz). No cabo de 
torção lang os fios de cada perna são torcidos no mesmo sentido 
do que o das próprias pernas (em paralelo). A torção lang aumenta 
a resistência à abrasão do cabo e sua flexibilidade. Por outro lado, 
a torção regular confere maior estabilidade (menor tendência ao 
desenrolamento) ao cabo. 
Torção regular à 
direita
Torção regular à 
esquerda 
Torção lang à direita 
Torção lang à 
esquerda
Torção dos cabos
23
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
1.2.3.5. Passo de um cabo 
É a distância horizontal correspondente a uma volta completa de 
uma perna em torno da alma. 
Passo
Passo de um cabo
1.2.3.6. Preformação
Processo de fabricação adicional que faz com que os arames e pernas 
fiquem curvados na forma helicoidal. Na construção do cabo, tanto 
os arames como as pernas permanecem curvados na posição natural 
com um mínimo de tensões internas (já que não há neles a tendência 
de endireitar-se). Como as tensões internas são mínimas, também são 
mínimos a fricção interna e o consequente desgaste interno.
1.2.3.7. Resistência 
Os fabricantes fornecem para cada tipo e diâmetro de cabo a carga 
de ruptura mínima efetiva. O quadro abaixo fornece as faixas de 
resistência à tração e a correspondente denominação americana: 
Kg/mm2
Extra Improved Plow Stell (EIPS) 200 a 230
Improved Plow Steel (IPS) 180 a 200
Plow Steel (PS) 160 a 180
Mild Plow Steel (MPS) 140 a 160
Traction Steel 120 a 140
Iron 60
24
Alta Competência
O cabo de perfuração apresenta alguns pontos críticos quanto ao 
desgaste devido ao uso, como mostra a figura a seguir. 
Pontos críticos
Pontos críticos do cabo de perfuração
Esses pontos estão nas polias do bloco de coroamento e nas da 
catarina, quando esta para nos extremos de seu curso e nos pontos 
no tambor do guincho, onde se inicia nova camada de cabo. Este 
vai se enrolando no tambor "caminhando" de um flange a outro 
até que, ao encontrá-lo, digo o flange oposto, uma nova camada se 
sobrepõe à anterior "caminhando" em sentido contrário. Os pontos 
de mudança de camadas junto aos flanges são críticos. 
A fim de aumentar a vida útil do cabo, periodicamente é feita 
uma corrida do cabo de perfuração de maneira que os pontos 
críticos sejam deslocados. Após certo número de corridas, o 
comprimento de cabo deslocado passa a ser problema no tambor 
do guincho, obrigando ao corte deste comprimento de cabo. 
O parâmetro usado no programa de corridas e corte de cabo 
é o trabalho realizado na movimentação de cargas medido em 
tonelada x milha (ver API RP 98). 
25
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
1.3. Guincho
É o equipamento da sonda responsável pela movimentação vertical 
das tubulações no poço. Suas partes principais são: tambor principal, 
freio, caixa de marchas, tambor auxiliar e molinetes.
Cabo de aço
Tambor 
principal Tambor auxiliar
Caixa de marchas
Guincho
Molinete
26
Alta Competência
1.3.1. Tambor principal 
É o tambor onde se enrola (desenrola) o cabo de perfuração ao se 
içar (descer) uma carga. 
Tambor principal do guincho
1.3.2. Freio
Para o controle da velocidade de movimentação da carga existem 
dois sistemas de frenagem do tambor do guincho: o principal, por 
fricção; e o secundário, hidráulico ou eletromagnético. 
O freio principal consiste de duas cintas ajustadas às do tambor com 
cerca de 270° de contato. As cintas são compostas por sapatas de 
amianto responsáveis pela frenagem. 
As extremidades frontais das cintas estão conectadas por dois 
parafusos a uma barra equalizadora que assegura a mesma tensão de 
contato das cintas nas duas jantes. O parafuso permite a regulagem 
do aperto das cintas às jantes. 
As extremidades posteriores da cinta estão ligadas à alavanca do 
sondador. Quando o sondador empurra a alavanca para baixo, a 
cinta do freio é tracionada iniciando a frenagem. Para dissipar o 
calor produzido, as jantes são refrigeradas com circulação de água 
internamente a elas. 
27
Capítulo1. Sistema de movimentação de cargas
 
Barra equalizadora
Freio principal
Cintas Cintas Parafusos
Alavanca do sondador
28
Alta Competência
Com o aumento da profundidade dos poços e consequente 
aumento das cargas a serem movimentadas pelo guincho, 
desenvolveram-se sistemas de freios auxiliares a partir da década 
de 40.
Os freios hidráulicos são máquinas hidrodinâmicas que absorvem 
potência pela conversão de energia mecânica em calor dentro 
de um fluido (normalmente água). Fica montado no mesmo eixo 
onde se localiza o tambor principal do guincho, na ex- tremidade 
oposta à alavanca do sondador. Quando acoplado a este eixo 
(através de embreagem pneumática, por exemplo), o elemento 
rotor do freio impele a água para o elemento estator criando 
resistência ao seu movimento. Como a quantidade de energia 
mecânica a ser dissipada depende da quantidade e velocidade 
da água dentro da carcaça do freio, um sistema de circulação de 
água fresca é montado. 
Observe no exemplo a seguir que, conforme as cargas ficam mais 
pesadas, o sondador eleva o nível de água dentro do tanque 
aumentando a assistência do freio hidráulico à frenagem do tambor 
do guincho.
Freio hidráulico
29
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
Outro sistema auxiliar de freio muito usado é o freio 
eletromagnético, cujo princípio básico é a atração existente entre 
os pólos magnéticos norte e sul. O freio eletromagnético consiste 
de um tambor de aço, que gira com o eixo do tambor principal 
do guincho quando o freio está acoplado, e de bobinas que 
permanecem estacionárias. Quando o sondador aciona o freio, 
a corrente elétrica passa através das bobinas tornando-as pólos 
magnéticos. O campo magnético criado induz corrente elétrica 
no tambor do freio, onde são gerados campos magnéticos de 
polaridade contrária aos pólos estacionários. Assim, a atração 
entre as bobinas e o tambor causa o torque de frenagem no 
eixo e calor, que é dissipado por sistema de refrigeração a água. 
Através da variação do fluxo de corrente nas bobinas, o sondador 
pode controlar a intensidade de frenagem no tambor do guincho 
ao descer a tubulação no poço.
Freio eletromagnético
1.3.3. Caixa de marchas
A caixa de marchas do guincho permite adequar o binômio torque x 
velocidade no eixo do tambor principal à carga a ser içada. 
30
Alta Competência
As características de uma caixa de marchas dependem do tipo 
da sonda quanto à energia de acionamento (sonda mecânica ou 
diesel-elétrica), além do projeto de cada fabricante. Tomemos 
como exemplo uma caixa de marchas projetada para sonda 
mecânica constituída por dois eixos paralelos. Na extremidade do 
primeiro eixo (eixo primário) encontra-se uma roda dentada que 
recebe, por corrente, a potência vinda dos motores. Ao longo 
de seu comprimento, encontram-se as rodas dentadas que irão 
transmitir às rodas dentadas do eixo secundário as marchas a 
vante (eixos girando no mesmo sentido) e uma engrenagem que, 
acoplada a outra no eixo secundário, transmite a marcha a ré 
(eixos girando em sentidos contrários). 
a) Vante
b) Ré
Caixa de marchas de uma sonda mecânica
Nas figuras a seguir estão esquematizadas as caixas de marchas dos 
guinchos Gardner-Denver 2100 (sonda mecânica) e 2100 E (sonda 
diesel-elétrica).
31
Capítulo 1. Sistema de movimentação de cargas
Roraty table
(optional)
Drawworks
main drum
Drawworks
sandline drum
Reversing rotary
gear box (optional)
Right angle
gear box
Compound
Transmission
Engine
Power flow dual engines
duble drum drawworks
Sonda Mecânica
Low drum clutch
Power flow diagram
High drum drive Rotary clutch
High drum drive
Eletric motor
Eletric motorLow drum drive
Catshaft drive
2100E eletric-powered drawworks
Sonda diesel-elétrica
32
Alta Competência
1.3.4. Tambor auxiliar e molinetes 
Estes elementos estão montados no eixo secundário do guincho. No 
tambor auxiliar fica armazenado um cabo de aço mais fino do que 
o cabo de perfuração (1/2 poI., por exemplo) que serve para descer 
pequenos equipamentos no poço. O tambor auxiliar é utilizado na 
perfuração de poços direcionais para a descida de registradores de 
inclinação e de direção por dentro da coluna de perfuração. 
Nas extremidades do eixo secundário estão instalados os dois tipos 
de molinetes: 
Os "catheads", que acionam as chaves flutuantes;•	
Os molinetes de fricção, que servem para movimentar pequenas •	
cargas na plataforma. 
Após o "cathead" atuar, um cabo de aço é enrolado puxando o 
rabo da chave flutuante transmitindo torque à conexão. No caso do 
molinete de fricção, içam-se pequenas cargas por meio de um cabo 
conhecido por "catline", que tem um gancho em uma extremidade e 
um pedaço de corda, na outra. 
O "catline" passa por uma polia fixada ao bloco de coroamento de 
modo que, ao se enrolar a corda no molinete de um lado, eleva-se 
uma carga presa no gancho do "catline" do outro.
Tambor auxiliar e principal Molinete
O tambor auxiliar e os molinetes fazem parte do guincho de 
perfuração.
C
ap
ít
u
lo
 2
Sistema 
de rotação
34
Alta Competência
Capítulo 2. Sistema de rotação
35
2. Sistema de rotação
Apresentaremos aqui os principais equipamentos do sistema de rotação da sonda quando operando com a sonda convencional, ou com top drive ou com motor de fundo.
2.1. Método rotativo convencional
No método rotativo convencional, o sistema de rotação é composto 
pela mesa rotativa, a bucha do kelly, o kelly e o swivel. 
2.1.1. Mesa rotativa 
Assim conhecida, a mesa rotativa é um dos elementos que compõem 
o sistema de rotação da sonda. Ela é a responsável pela transferência 
de rotação à coluna de perfuração.
2.1.1.1. Funções 
1) Recebe a energia de acionamento sob forma de rotação no 
plano vertical, transforma-a em rotação no plano horizontal e a 
transmite aos demais elementos do sistema rotativo. 
2) Suporta por acunhamento o peso da coluna. 
2.1.1.2. Acionamento 
Pode ser de duas formas:
Através do guincho;•	
Através de um conjunto independente.•	
36
Alta Competência
Através do guincho•	
Nesse caso, uma roda dentada do guincho transmite, por corrente, 
a outra roda em um eixo intermediário. Ao ser acionada a 
embreagem desse eixo, outra roda dentada fixa nele transmite, 
por corrente, para a roda localizada no eixo de entrada da mesa 
rotativa, conforme figura a seguir. 
Eixo do 
guincho
Eixo 
interm.
Embreagem
Mesa 
rotativa
Acionamento através do guincho
Através de um conjunto independente•	
Nesse caso, um conjunto independente composto por um motor 
diesel, um conversor de torque, uma embreagem, e uma caixa de 
marchas, gera e transmite ao eixo de entrada da mesa rotativa o 
movimento necessário. 
Motor
diesel
Conv.
torque
Embreagem
Flange
Caixa de
marchas
Mesa 
rotativa
Acionamento através de um conjunto independente
Capítulo 2. Sistema de rotação
37
2.1.1.3. Componentes Principais 
Os componentes principais da mesa rotativa são: eixo pinhão, rotor, 
corpo e piso.
Eixo Pinhão•	 
A extremidade externa do eixo-pinhão (ou eixo de entrada) contém 
o elemento receptor do acionamento (roda dentada ou flange). 
Em sua extremidade oposta interna à mesa, possui um pinhão que irá 
transmitir a energia de acionamento.
Rotor•	 
É o componente transmissor aos demais elementos do sistema de 
rotação. A ele estão ligados mecanicamente a coroa engrenada 
no pinhão e o casquilho superior do rolamento autocompensador, 
que suporta as cargas axiais e de compressão a que a mesa está 
submetida. 
A parte superior do rotor é vazada de forma quadrada, onde se 
encaixa a extremidade inferior da bucha de mesa. 
Corpo•	
É a carcaça que contém os componentes da mesa e por onde esta 
é fixadana subestrutura da sonda. Contém o depósito de óleo que 
lubrifica o engrenamento e os rolamentos.
Mesa Rotativa
38
Alta Competência
Piso•	
Construído de chapa antiderrapante, cobre a mesa e a protege da 
entrada de corpos estranhos. É onde circulam os elementos da equipe 
que operam na boca do poço.
Eixo pinhão Corpo da mesa rotativa
Piso
Rotor
Capítulo 2. Sistema de rotação
39
2.1.2. Bucha do Kelly 
É o elemento de ligação entre a mesa rotativa e a coluna de 
perfuração. 
2.1.2.1. Descrição
Sua parte inferior, de seção quadrada se aloja na parte superior do 
rotor da mesa, de modo que seu movimento se transfira à bucha do 
kelly devido às arestas do encaixe. 
Seu centro é vazado de fora-a-fora com um orifício quadrado, por 
onde passa o kelly (haste quadrada). 
O contato bucha do kelly/kelly é feito através de roletes existentes no 
interior da bucha, montados em eixos horizontais que permitem o 
livre movimento vertical do Kelly. 
Bucha do kelly
2.1.3. Kelly 
É a haste ligada à coluna de perfuração, que lhe transmite diretamente 
rotação e torque. 
Sua seção quadrada possibilita a transmissão e seu centro é vazado, 
por onde passa o fluido de perfuração.
40
Alta Competência
2.1.4. Swivel 
É um dos elementos que está presente em mais de um sistema da 
sonda.
2.1.4.1. Funções 
1) Liga as partes girantes às não girantes; 
2) Permite livre rotação da coluna de perfuração;
3) Injeta o fluido de perfuração no interior da coluna.
2.1.4.2. Componentes Principais
Os componentes principais do swivel estão listados na tabela a 
seguir. 
Componentes principais do swivel
Alça É aquele que liga o swivel ao gancho.
Pescoço de 
ganso
É um tubo encurvado que liga o swivel ao mangote condutor do 
fluido de perfuração, sem que este seja submetido à flexão.
Corpo
É a peça inteiriçada que contém todos os componentes do swivel, 
onde se mantém o óleo lubrificante das partes internas. É vedado 
em suas extremidades por gaxetas para evitar vazamentos e 
entrada de corpos estranhos. 
Mandril
Localizado na parte inferior do swivel, está ligado à haste 
quadrada, e é, portanto, um elemento girante. Sua parte superior 
é flangeada, o que serve de batente para seu apoio no rolamento 
principal do swivel.
Rolamento 
Principal
É onde o mandril se apoia. Como ele está ligado à coluna de 
perfuração, o rolamento suporta o peso da coluna, que pode girar 
em rotações consideráveis. Devido a essas cargas, o rolamento 
determina a capacidade do swivel. Deve trabalhar sempre imerso 
em óleo, evitando desgaste excessivo.
Capítulo 2. Sistema de rotação
41
Componentes principais do swivel
Camisa
É um tubo de aço com superfície cromada que liga o pescoço de 
ganso (fixo) ao mandril (girante), permitindo o fluxo do fluido de 
perfuração.
Engaxetamento
É o que promove a vedação entre o mandril e a camisa. As 
gaxetas estão contidas na caixa de gaxetas ligada ao mandril. 
Assim as gaxetas giram também, em torno da camisa. Esse 
movimento relativo provoca um desgaste nas gaxetas e na 
superfície da camisa (daí sua superfície ser cromada), que, quando 
excessiva, causa um vazamento de fluido de perfuração, o que 
implica em parada da operação para substituição. Por isso, deve-se 
controlar a situação do desgaste, prevendo com antecedência 
a melhor ocasião para a troca desses sobressalentes, evitando 
paradas desnecessárias da operação.
Alça
Pescoço
de ganso
Rolamento
principal
Mandril
Corpo
Engaxetamento
Camisa
Swivel
42
Alta Competência
2.2. Top-drive
O sistema de perfuração com Top-drive elimina o uso da mesa 
rotativa, kelly e bucha do kelly. A coluna de perfuração gira movida 
por um motor conectado diretamente ao seu topo. Este motor, 
elétrico de corrente contínua, é montado com o swivel convencional 
e desliza sobre trilhos, fixados à torre, permitindo a movimentação 
vertical da coluna. 
Top-drive
O Top-drive apresenta, além do motor e transmissão, um sistema de 
manuseio de tubos - "Pipehandler" - que permite içar e descer a 
coluna de perfuração, além de conectar ou desconectar a coluna do 
motor. É composto pelo adaptador dos braços do elevador, elevador 
e braços de elevador convencionais e chave de torque. 
Capítulo 2. Sistema de rotação
43
Catarina
Motor
Trilho
Swivel
Top-drive
A chave de torque ("Torque Wrench") é atuada hidraulicamente e 
pode conectar/desconectar a coluna em qualquer altura da torre. 
2.3. Motor de fundo 
Quando se perfura com motor de fundo, o torque é aplicado 
diretamente à broca, sem necessidade de girar a coluna de perfuração, 
reduzindo o desgaste dos tubos de perfuração e do revestimento já 
descido no poço.
Tipicamente, um motor de fundo é constituído de uma válvula de 
desvio (“bypass valve”), de um motor propriamente dito e de um 
conjunto de rolamentos.
A válvula de desvio, colocada no topo da ferramenta, permite 
a entrada de fluido durante a descida e a drenagem do fluido na 
retirada da coluna de perfuração. 
O motor de fundo pode ser de deslocamento positivo ou turbina. 
44
Alta Competência
Os motores de deslocamento positivo operam segundo o princípio 
de Moineau. O fluido de perfuração é bombeado através de 
cavidades entre o rotor de aço e o estator de elastômero, ambos 
helicoidais, provocando o giro do rotor, que se acopla à broca na 
sua extremidade inferior. 
Motor de deslocamento 
positivo
Os motores de deslocamento positivo convencionais têm estatores 
com dois lobos para um rotor de um lobo. Atualmente existem 
motores com rotores e estatores de múltiplos lobos, sempre o rotor 
com um lobo a menos do que o estator. O maior número de lobos 
permite obter maior potência a menores rotações e maior torque. 
Vista em corte de um motor de deslocamento positivo
Capítulo 2. Sistema de rotação
45
As turbinas são compostas de 50 a 300 estágios de rotores e 
estatores. Cada estágio consiste num conjunto de aletas fixas 
ao eixo movido, o rotor, e outro conjunto fixado ao corpo da 
turbina, o estator. À medida que o fluido de perfuração passa 
pelo estator, o correspondente rotor é forçado a girar. Como a 
vazão mássica de fluido é constante, a potência desenvolvida é 
função do número de estágios da turbina. 
Fluxo
Rotação
Turbina
O conjunto de rolamentos ajuda na transmissão de peso e rotação 
para a broca. Absorvem, além de axiais, esforços radiais provenientes 
da vibração e dobramento da coluna.
C
ap
ít
u
lo
 3
Sistema de 
circulação
48
Alta Competência
Capítulo 3. Sistema de circulação
49
3. Sistema de circulação
O Sistema de Circulação é o responsável pelo bombeamento do fluido de perfuração à pressão e vazão adequadas para as operações de perfuração. Além disso, neste sistema estão os 
equipamentos que promovem o tratamento do fluido de perfuração 
após a saída do poço, livrando-o de sólidos e fluidos indesejáveis.
Os principais elementos que o compõe são: 
Tanques de lama;•	
Bombas de lama; •	
Tubo bengala/mangueira de lama;•	
Entrada e saída de lama; •	
Sistema de tratamento da lama.•	
 
Bomba
Tubo bengala
Mangueira
Saída de lama Entrada de lama
Tanques de lama
Swivel
Kelly
Interior da
coluna
Anular
Jatos da brocaSistema de tratamento 
de cascalho 
Sistema de circulação
50
Alta Competência
3.1. Tanques de lama 
Os tanques de lama, feitos de chapas de aço, armazenam a lama na 
superfície. São interligados entre si por tubos de aço ou mangotes 
flexíveis e conectados aos equipamentos do sistema de tratamento. 
3.2. Bombas de Lama 
As bombas de lama são as responsáveis pelo fornecimento de energia 
ao fluido para a circulação. São bombas volumétricas alternativas de 
pistões horizontais constituídasfundamentalmente de duas partes: 
Parte mecânica (•	 power end), que recebe a energia de 
acionamento na forma rotativa e a transforma em movimento 
alternativo; 
Parte hidráulica (•	 fluid end), onde a potência mecânica 
alternativa é transferida ao fluido na forma pressão x vazão. 
O acionamento das bombas de lama é feito por motores 
independentes, tanto nas sondas diesel-elétricas como nas 
mecânicas. 
Motor diesel
Conversor 
de torque
Embreagem
Compound
Bomba de lama
Sucção
Descarga
Power-end Fluid-end
Esquema de acionamento da bomba de lama
Capítulo 3. Sistema de circulação
51
As bombas de lama podem ser de dois tipos: duplex e triplex. 
3.2.1. Duplex
Bombas de lama que possuem dois cilindros horizontais, ou 
seja, dois pistões, de duplo efeito. O bombeamento é realizado 
nos dois sentidos do curso do pistão. Assim, em cada cilindro, 
enquanto num dos lados do pistão se está succionando, no outro, 
descarrega-se. 
Fluid-end de uma bomba duplex
1 1
2
1 - Válvula de recalque
2 - Válvula de admissão
2
Esquema de um fluid-end de uma bomba duplex
52
Alta Competência
3.2.2. Triplex
Bombas de lama que possuem três pistões de simples efeito: apenas 
na face anterior do pistão se succiona e se descarrega.
Fluid-end de uma bomba triplex
Movimento no recalque
1
1 - Válvula de recalque
2 - Válvula de admissão
2
Movimento na admissão
Esquema de um fluid-end de bomba triplex
As bombas triplex vêm substituindo gradativamente as duplex de 
mesma potência, pois são menores, mais leves e tem custo menor, 
tanto de aquisição como de manutenção. 
Na figura a seguir, podemos observar as partes constituintes da 
bomba de lama. 
Capítulo 3. Sistema de circulação
53
Bomba triplex aberta
A parte mecânica, power end, recebe a energia através do eixo 
de entrada, apoiado na carcaça da bomba por dois rolamentos 
em suas extremidades. Este eixo, através de um pinhão, transmite 
energia a uma coroa colocada em um eixo de manivelas. Em 
cada manivela deste eixo é colocado um eixo excêntrico, onde se 
conecta uma das extremidades da biela. Na outra extremidade da 
biela se conecta a cruzeta, que é apenas uma caixa metálica que se 
move alternativamente sobre uma telha. Na cruzeta se enrosca a 
haste intermediária, elemento fraco dimensionado para proteger 
a parte mecânica de danos, no caso de qualquer irregularidade.
A parte hidráulica, fluid end, é um corpo de aço fundido, fixado 
ao power end por prisioneiros, composto pela rede de dutos de 
sucção e descarga da bomba. Cada cilindro é revestido com uma 
camisa de aço, cuja superfície interna normalmente é cromada, 
onde trabalha o pistão. Cada cilindro tem para cada efeito 
(simples ou duplo) um duto de sucção e outro de descarga 
(potes). Assim, nas bombas duplex temos dois potes de sucção e 
dois de descarga por cilindro, totalizando oito potes. Da mesma 
maneira, nas bombas triplex têm-se seis potes no total.
54
Alta Competência
Cada pote, seja de sucção ou descarga, tem um alojamento onde 
fica assentada a sede da válvula, que dará passagem à lama. 
Na sucção, por exemplo, as válvulas nos potes de sucção são 
empurradas para cima permitindo a entrada de lama na camisa, 
ao mesmo tempo que a válvula de descarga é empurrada para 
baixo, vedando a entrada de lama pelo pote de descarga.
O acesso aos cilindros e aos potes para substituição de 
sobressalentes e inspeção visual se dá através de tampões 
enroscados e vedados com juntas que garantem a estanqueidade 
da bomba. 
A vazão de lama no sistema de circulação depende do número 
de bombas em operação (normalmente as bombas operam 
em paralelo), da velocidade, diâmetro e curso dos pistões. O 
comprimento do curso e o diâmetro das hastes dos pistões são 
fixados para uma dada bomba. O diâmetro dos pistões pode ser 
mudado (trocando-se os próprios pistões) forçando, é óbvio, a 
mudança da camisa correspondente. 
A vazão de uma bomba de lama não é constante dentro de um 
ciclo. Ela é pulsante devido à variação da velocidade dos pistões: no 
início do ciclo é igual a zero, atingindo o valor máximo próximo à 
metade do curso. Para atenuar os efeitos danosos das consequentes 
vibrações na descarga da bomba, são utilizados amortecedores de 
pulsação na linha de recalque. 
Amortecedor de pulsação
Capítulo 3. Sistema de circulação
55
3.3. Manifold 
É um conjunto de válvulas que recebe os mangotes de descarga 
das bombas e a linha de recalque para o tubo bengala, permitindo 
direcionar o fluxo para o poço por qualquer uma das bombas. 
3.4. Tubo bengala / mangueira de lama 
O tubo bengala (standpipe) é um tubo vertical fixado à torre. Ele, 
conjuntamente com a mangueira de lama, que é uma mangueira 
flexível, permite o bombeio da lama em qualquer altura dentro da 
faixa de movimentação do swivel. 
3.5. Saída de lama 
A saída de lama (flowline) é um tubo que conecta o espaço anular 
do poço com os tanques de lama. A lama ao sair do poço passa 
pela saída de lama e vai para a peneira vibratória - primeiro 
equipamento do sistema de tratamento da lama no qual a lama é 
forçada a percorrer antes de retornar para o tanque de sucção. 
3.6. Sistema de tratamento da lama 
O sistema de tratamento da lama é equipado para remover sólidos, 
resfriar, misturar, adicionar aditivos químicos e remover ar ou gás do 
fluido de perfuração. 
Para as bombas
Do poço
Peneira
vibratória
Desarelador
Dessiltador
Mud cleaner
Centrífuga
Centrífuga de
alta velocidade
Sistema de tratamento de lama
56
Alta Competência
Geralmente o sistema de tratamento de lama é composto pelos 
equipamentos que serão descritos a seguir.
3.6.1. Peneira vibratória 
A peneira vibratória processa a separação dos sólidos grosseiros 
(cascalhos). É equipada com telas que possuem aberturas variando 
de 10 a 150 mesh, adequadas ao tipo de rocha perfurada. Com o 
movimento vibratório, os cascalhos "andam" pela tela inclinada 
até um defletor que os descarta. Os sólidos que passam através 
das telas são removidos por decantação no primeiro tanque de 
lama do sistema. 
O acionamento da peneira é feito por um motor elétrico de 
corrente alternada, de 2 a 5 HP, que é ligado a um vibrador 
excêntrico. 
Peneira vibratória
3.6.2. Degaseificador 
É composto por um motor elétrico, ligado através de um eixo 
vertical a uma bomba centrífuga submersa no tanque de lama, que 
descarrega a lama diretamente sobre uma placa de desgaste. Esse 
impacto forma um leque circular de spray de lama, desprendendo 
o gás. A lama desliza pela parede interna e segue por gravidade à 
calha de descarga, retornando para o tanque.
Capítulo 3. Sistema de circulação
57
Bomba centrífuga
submersa
Motor 
elétrico Eixo
vertical Placa de
desgaste
Degaseificador
3.6.3. Desareiador 
É um conjunto de dois ou três hidrociclones de 8" ou 10". O 
hidrociclone é cônico e possui duas saídas: a inferior, para as 
partículas sólidas descartadas, e outra superior, bem maior do que a 
inferior, para o fluxo de lama. 
Uma bomba centrífuga impele a lama tangencialmente à 
circunferência interna da câmara superior do hidrociclone. O fluxo 
desce espiraladamente pela parede cônica até a abertura inferior, 
quando inverte o sentido e passa a subir espiraladamente pela parte 
central do hidrociclone. As partículas sólidas, devido a sua maior massa 
e forças inerciais, não invertem o fluxo e continuam o movimento 
espiralado para baixo até serem descartadas pelo desareiador.
58
Alta Competência
Hidrociclones
Desareiador
3.6.4. Dessiltador 
Compõe-se de uma bateria de 8 a 12 hidrociclones de 4” ou 5”. Sua 
função é descartar partículas menores do que 74 microns que tenham 
passado pelo desareiador. 
 Hidrociclones
Dessiltador
Capítulo 3. Sistemade circulação
59
3.6.5. Centrífuga
A centrífuga retira partículas ainda menores que não tenham 
sido descartadas pelos hidrociclones. Consta de um tambor que 
ao girar cria uma força centrífuga no fluido, forçando os sólidos 
para as paredes. Estas são “raspadas” internamente descartando 
as partículas sólidas por um lado do tambor, enquanto que a lama 
sai pelo outro. 
Esquema de uma centrífuga
3.6.6. Misturadores 
Servem para homogeneizar a lama nos tanques. 
Podem ser de dois tipos: agitadores de fundo ou pistolas de lama.
No primeiro, um motor elétrico aciona um eixo vertical cuja 
extremidade inferior, acoplada a um conjunto de palhetas, fica 
submersa no tanque. 
60
Alta Competência
Agitador de fundo
A pistola de lama é um tubo colocado na borda do tanque com um 
jato na extremidade. 
Pistola de lama
A lama é injetada através de uma bomba centrífuga para o tanque 
provocando turbulência. 
Capítulo 3. Sistema de circulação
61Esquema de circulação de um agitador de fundo
3.6.7. Funil de mistura 
É ligado a um compartimento do tanque de sucção e serve para 
adicionar aditivos em pó ao fluido de perfuração. Possui uma 
restrição ao fluxo bem abaixo da extremidade inferior, o que 
aumenta a turbulência na lama ao receber o material pelo funil 
provocando a mistura.
Funil de mistura
62
Alta Competência
Quando se utiliza a técnica de perfuração a ar, algumas adaptações 
devem ser efetuadas na sonda rotativa convencional. O termo 
perfuração a ar engloba 4 técnicas distintas. 
Perfuração com ar puro ou com gás Air Drilling
Perfuração com névoa Mist Drilling
Perfuração com espuma Foam Drilling
Perfuração com fluidos aerados Aerated Fluids Drilling
Equipamentos básicos do sistema de circulação de ar
Compressor Primário
Normalmente alternativos de curso completo, 
com 4 cilindros e 3 estágios. São montados em 
paralelo e a pressão máxima de operação fica 
em torno de 300 psi.
Compressor Secundário 
(Booster)
Também alternativos de curso completo, 2 
cilindros e 2 estágios. Recebe o ar comprimido 
dos compressores primários e o processa para 
pressões da ordem de 1500 psi. 
Unidade de Espuma
É composta essencialmente de reservatório para 
água e bombas para injeção de água, aditivos 
líquidos e sólidos pulverizados na linha principal 
de ar.
Unidade Registradora das 
Pressões
Registra numa carta as pressões ao longo de 24 
horas de operação.
Linha Principal de Ar, Válvulas 
e Manifold
Instalados de modo a permitir fácil controle 
do fluxo do fluido circulante. O manifold e 
as válvulas são geralmente instalados na 
plataforma da sonda com o manômetro voltado 
para o operador. Na linha principal de ar deve 
ser instalada uma linha de alívio das pressões 
dos compressores.
Capítulo 3. Sistema de circulação
63
Equipamentos básicos do sistema de circulação de ar
Cabeça Rotativa (Rotating 
Head)
Este equipamento mantém um selo constante 
ao redor da coluna de perfuração, exceto nos 
comandos e broca. Um anel de borracha impede 
a passagem de poeira e de sólidos perfurados 
para a plataforma de trabalho, desviando-se 
para a linha de descarga.
Linha de Descarga
Esta linha tem cerca de 60m de comprimento 
com seção transversal correspondente à do 
espaço anular do poço. Tem a finalidade de 
conduzir os cascalhos até o dique.
5
7
6
1
2
4
3
Compressor
Booster
Booster1 Bomba injetora de líquidos
 (surfactantes)
2 Bomba água
3 Manifold
4 Cabeça rotativa (Diverter
 or rotating)
5 Compressores primários
6 Compressores secundários
7 Linha de alívio
Coletro de 
amostras
Detector de Gás
Água
Bomba
Motor
Compressor
Compressor
Compressor
Compressor
Sistema de circulação de ar
64
Alta Competência
3.6.8. Tratamento de cascalho
O descarte de cascalhos provenientes de perfurações de poços de 
petróleo, atualmente é proibido em diversas partes do mundo. Porém, 
se faz necessária a contenção do cascalho de perfuração de poços de 
petróleo, pois não pode ser descartado aleatoriamente. 
A contenção de cascalhos de perfuração de poços de petróleo pode 
ser operacionalmente prejudicial e criar significantes impactos à 
saúde, ao meio-ambiente e à segurança patrimonial (SMS).
A contenção inadequada do cascalho pode tornar a perfuração 
demasiadamente lenta e ocasionar outras operações paralelas. 
Entretanto, quando há um tratamento e utilização correta evita-
se um impacto ambiental. O meio ambiente é favorecido, pois a 
consciência de “descarte zero” fica nas entrelinhas da nossa mente e 
na execução das atividades mencionadas. 
3.6.8.1. Sistema de tratamento de cascalho – Clean Cut
O sistema de tratamento de cascalho é utilizado em empresas de 
petróleo com intuito de evitar e contaminação do meio ambiente 
pelo cascalho gerado na perfuração de um poço.
Clean CUT
Capítulo 3. Sistema de circulação
65
3.6.8.2. Sequências operacionais
Coleta e Armazenamento de Cascalhos – Plataforma/Sonda •	
terrestre;
Transferência de Cascalhos – Plataforma/Rebocador;•	
Descarte de Cascalhos – Rebocador/Mar; Aterros e fábricas de •	
cerâmica.
3.6.8.3. Layout e sequência, transferência de cascalho
1 Peneira
2 Mud cleaner
3 Rosca transportadora
4 Soprador de cascalhos
5 Válvula “R”
6 Bomba ISO 
Piso da sonda
Barco auxiliar
3.6.8.4 Vantagens do sistema
Direcionado para as administrações preocupadas, principalmente, •	
com o meio-ambiente;
Mantém o ambiente limpo;•	
Reduz as movimentações por guindastes através de um sistema •	
de contenção total;
66
Alta Competência
Projetado para manejar grandes volumes de cascalho;•	
Altamente confiável;•	
Reduz o trabalho manual e os riscos de danos e prejuízos;•	
Nenhum acréscimo de resíduos na transferência de materiais.•	
C
ap
ít
u
lo
 4
Sistema de 
controle de 
poços
68
Alta Competência
Capítulo 4. Sistema de controle de poços
69
4. Sistema de controle de poços 
O sistema de controle de poços é constituído por equipamentos de Segurança de Controle de Poço (ESCP) e por equipamentos complementares que possibilitam o 
fechamento e controle do poço.
O mais importante deles é o Blowout Preventer (BOP), conjunto de 
válvulas que permite fechar o poço.
Os preventores são acionados sempre que houver ocorrência de 
kick, fluxo indesejável do fluido contido na formação para dentro 
do poço. Se este fluxo não for controlado eficientemente poderá 
se transformar num blowout, ou seja, poço fluindo totalmente 
sem controle, e criar sérias consequências, tais como: danos aos 
equipamentos da sonda, acidentes pessoais, perda parcial ou total 
do reservatório, poluição e dano ao meio ambiente etc.
Os principais elementos do sistema de segurança são:
Cabeça de poço•	
A cabeça de poço é constituída de diversos equipamentos que 
permitem a ancoragem e vedação de colunas de revestimento na 
superfície. São eles: cabeça de revestimento, carretel de perfuração, 
adaptadores, carretel espaçador e seus acessórios.
A cabeça de revestimento é o primeiro equipamento a ser adaptado 
no topo do revestimento de superfície, com as finalidades de 
sustentar o revestimento intermediário e de produção através de 
seus suspensores, de propiciar vedação do anular do revestimento 
intermediário ou de produção com própria cabeça, permitindo o 
acesso a este anular e de servir de base para a instalação dos demais 
elementos da cabeça do poço e preventores.
70
Alta Competência
Cabeça de revestimento
O suspensor de revestimento é o elemento que permite a ancoragem 
do revestimento e a vedação do anular deste revestimento com o corpo 
da cabeça na qual foi ancorado. A vedação é feita automaticamente 
quando o peso do revestimentofor aplicado provocando a extrusão 
de um elemento de borracha. 
Suspensor de revestimento Adaptador
O carretel de revestimento é um equipamento semelhante à 
cabeça de revestimento, só que apresenta mais flange na parte 
inferior. Possuem também duas saídas laterais para acesso ao 
espaço anular e um alojamento para assentamento do suspensor 
do revestimento a ser descido posteriormente. Contém elementos 
de borracha na parte inferior interna para vedação secundária no 
topo do revestimento descido anteriormente.
Capítulo 4. Sistema de controle de poços
71
A cabeça de produção é também um carretel que possui, em 
sua parte inferior interna, uma sede para receber os elementos 
de vedação secundária que atuam no topo do revestimento de 
produção, de modo a impedir a passagem de pressões altas, 
geralmente superiores à resistência do flange inferior. Na parte 
interna superior possui sede para receber o tubing hanger, que 
sustenta a coluna de produção. Apresenta também, duas saídas 
laterais para acesso ao anular.
O carretel de perfuração é um equipamento que contém flanges 
de ligações no topo e na base e duas saídas laterais flangeadas 
que recebem as duas linhas de controle de poço, a linha de matar 
(kill line) e a linha do estrangulador (choke line).
Preventores•	
Os preventores permitem o fechamento do espaço anular e podem 
ser de dois tipos: preventor anular e preventor de gaveta.
O preventor anular tem a função básica de fechar o espaço anular 
de um poço e consta de um pistão que, ao ser deslocado dentro de 
um corpo cilíndrico, comprime um elemento de borracha que ajusta 
contra a tubulação que esteja dentro de poço.
Bell niple
BOP anular
Carretel de perfuração
BOP gaveta
BOP gaveta
 
Arranjo típico de um conjunto BOP
72
Alta Competência
O preventor anular atua em qualquer diâmetro de tubulação 
e pode até mesmo fechar o poço sem coluna, embora este 
procedimento cause dano ao elemento de borracha.
O preventor de gavetas tem a função de fechar o espaço anular 
do poço pela ação de dois pistões que ao serem acionados 
hidraulicamente deslocam duas gavetas, uma contra a outra, 
transversalmente, ao eixo do poço.
Quanto ao arranjo dos preventores, normalmente em terra se utilizam 
três: um anular e dois de gavetas. Já no mar há duas possibilidades: 
em plataformas fixas ou apoiadas no fundo do mar, em que os 
equipamentos operam na superfície, trabalham com um preventor 
anular e três ou quatro de gavetas. Em plataformas flutuantes navios 
e semissubmersíveis, em que os equipamentos de segurança operam 
no fundo do mar, normalmente trabalham com dois preventores 
anulares e três ou quatro de gavetas.
C
ap
ít
u
lo
 5
Sistema de 
monitoramentos
74
Alta Competência
Capítulo 5. Sistema de monitoramento
75
5. Sistema de monitoramento
São os equipamentos necessários ao controle da perfuração: manômetros, indicador de peso sobre a broca, indicador de torque, tacômetro etc.
Com o progresso da perfuração observou-se que o máximo de 
eficiência e economia seria atingido quando houvesse uma perfeita 
combinação entre os vários parâmetros da perfuração. Disto surgiu a 
necessidade do uso de equipamentos para registro e controle desses 
parâmetros. Eles podem ser classificados em indicadores, que apenas 
indicam o valor do parâmetro em consideração, e registradores, que 
traçam curvas dos valores medidos.
Os principais indicadores são: o indicador de peso no gancho e sobre a 
broca; o manômetro que indica a pressão de bombeio; o torquímetro 
para o torque na coluna de perfuração; o torquímetro instalado 
nas chaves flutuantes com a função de medir o torque aplicado nas 
conexões da coluna de perfuração ou de revestimento; e os tacômetros 
para medir a velocidade da mesa rotativa e da bomba de lama.
O registrador mais importante mostra a taxa de penetração da broca, 
que é uma informação importante para se avaliar as mudanças 
das formações perfuradas, o desgaste da broca e a adequação dos 
parâmetros de perfuração.
76
Alta Competência
exercícios
1) Diferencie torres convencionais de mastros.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
2) Qual é a principal função do conjunto bloco/Catarina?
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
3) Defina preformação em relação ao cabo de aço.
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
4) Marque a opção correta: 
a) São componentes do conjunto do bloco/Catarina:
( ) Bloco de coroamento, da catarina e do cabo de perfuração. 
( ) Tambor principal, freio, caixa de marchas, tambor auxiliar e 
molinetes.
b) O que deve ser observado na construção de um cabo de perfu-
ração?
( ) Número de pernas e número de fios, composição, alma, tor-
ção das pernas e do cabo, passo de um cabo, preformação 
e resistência. 
( ) O passo do cabo. 
c) As partes principais do guincho são:
( ) Mesa rotativa, a bucha do kelly, o kelly e o swivel.
( ) Tambor principal, freio, caixa de marchas, tambor auxiliar e 
molinetes.
Capítulo 4. Sistema de controle de poços
77
d) No método rotativo convencional, o sistema de rotação é com-
posto pelos elementos:
( ) Mesa rotativa, a bucha do kelly, o kelly e o swivel. 
( ) Bloco de coroamento, da catarina e do cabo de perfuração. 
e) Integram um motor de fundo:
( ) Válvula de desvio (“bypass valve”), o motor propriamente 
dito e o conjunto de rolamentos.
( ) Eixo pinho, rotor, piso e corpo.
5) Qual é a principal vantagem do uso do sistema de perfuração com 
Top-drive?
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
6) Relacione os componentes da mesa rotativa apresentados na pri-
meira coluna com as suas respectivas características listadas na segun-
da coluna: 
( 1 ) Eixo pinhão ( ) Contém o depósito de óleo que lubrifi-
ca o engrenamento e os rolamentos.
( 2 ) Rotor ( ) Cobre a mesa e a protege de entrada 
de corpos estranhos.
( 3 ) Corpo ( ) É o componente transmissor aos de-
mais elementos do sistema de rotação.
( 4 ) Piso ( ) Possui em sua extremidade oposta in-
terna à mesa um pinhão que irá trans-
mitir a energia de acionamento.
78
Alta Competência
7) Especifique o tipo de bomba de lama representado em cada 
imagem. 
_____________________________
_____________________________
8) Preencha os espaços em branco com equipamentos do sistema de 
tratamento de lama. Utilize os vocábulos disponíveis.
Peneira Vibratória - Centrífuga - Dessiltador - Mud Cleaner - 
Centrífuga de Alta Velocidade - Desareiador
Para as bombas
Do poço
Peneira
vibratória
Desarelador
Dessiltador
Mud cleaner
Centrífuga
Centrífuga de
alta velocidade
9) Explique o que é um manifold da bomba de lama. 
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
________________________________________________________________
Exercícios
79
10) Marque apenas uma opção.
a) Qual dos itens listados abaixo não pertence aos componentes 
principais do swivel?
( ) Alça
( ) Pescoço de ganso
( ) Corpo
( ) Mandril
( ) Kelly
( ) Rolamento Principal
( ) Camisa
( ) Engaxetamento
b) Qual dos componentes listados abaixo não compõe o sistema 
de circulação?
( ) Sistema de tratamento da lama
( ) Guincho
( ) Tanques de lama
( ) Bombas de lama (não está localizado na imagem)( ) Manifold (não está localizado na imagem)
( ) Tubo bengala/mangueira de lama
( ) Saída de lama (não está localizado na imagem)
c) Não pertence ao sistema de circulação de ar:
( ) Compressor Primário
( ) Compressor Secundário (Booster)
( ) Unidade de Espuma
( ) Unidade Registradora das Pressões
( ) Linha Principal de Ar, Válvulas e Manifold
( ) Cabeça Rotativa (Rotating Head)
( ) Funil de mistura
( ) Linha de Descarga
80
Alta Competência
Abrasão - desgaste superficial provocado pela fricção (atrito) de um material 
sólido em contato com outro sólido. 
Aleta - placa desviadora de fluxo; retardadora de velocidade de fluxo. 
Jante - peça que constitui, em conjunto com a cinta, o sistema de freio do tambor 
principal. 
Mesh - número de aberturas por polegada linear.
Peso estaleirado - medida em peso dos tubos de perfuração arrumados entre os 
garfos da mesa do torrista, que ficam sobre a plataforma de operação. 
Glossário
Glossário
81
THOMAS, José Eduardo. Fundamentos de engenharia de Petróleo. Ed. 2ª. Rio de 
Janeiro: Editora Interciência, 2001. 
LIMA, Heitor Rodrigues de Paula. Fundamentos de Perfuração. Apostila do curso de 
Engenharia de Petróleo — Perfuração. Centro de Desenvolvimento de Recursos 
Humanos do Norte-Nordeste (CEN-NOR). 2002. 
API STANDARD BA
API RP 98
 
Bibliografia
82
Alta Competência
1) Diferencie torres convencionais de mastros.
As torres convencionais são estruturas em treliça que exigem a desmontagem e 
a montagem das vigas uma a uma. Já os mastros são estruturas semelhantes às 
torres, só que montados ou desmontados em seções. 
2) Qual é a principal função do conjunto bloco/Catarina?
O conjunto bloco/Catarina tem como principal função permitir o manuseio fácil 
das elevadas cargas geradas nas operações de perfuração.
3) Defina preformação em relação ao cabo de aço.
É o processo de fabricação adicional que faz com que os arames e pernas fiquem 
curvados na forma helicoidal.
4) Marque a opção correta: 
a) São componentes do conjunto do bloco/Catarina:
( X ) Bloco de coroamento, da catarina e do cabo de perfuração. 
( ) Tambor principal, freio, caixa de marchas, tambor auxiliar e molinetes.
b) O que deve ser observado na construção de um cabo de perfuração?
( ) Número de pernas e número de fios, composição, alma, torção das pernas 
e do cabo, passo de um cabo, preformação e resistência. 
( X ) O passo do cabo. 
c) As partes principais do guincho são:
( ) Mesa rotativa, a bucha do kelly, o kelly e o swivel.
( X ) Tambor principal, freio, caixa de marchas, tambor auxiliar e molinetes.
d) No método rotativo convencional, o sistema de rotação é composto pelos 
elementos:
( X ) Mesa rotativa, a bucha do kelly, o kelly e o swivel. 
( ) Bloco de coroamento, da catarina e do cabo de perfuração. 
e) Integram um motor de fundo:
( X ) Válvula de desvio (“bypass valve”), o motor propriamente dito e o conjunto 
de rolamentos.
( ) Eixo pinho, rotor, piso e corpo. 
5) Qual é a principal vantagem do uso do sistema de perfuração com Top-drive?
A principal vantagem do sistema de perfuração com Top-drive é a redução de 
tempo de operação, pois poderá conectar até três tubos de uma única vez.
Gabarito
Gabarito
83
6) Relacione os componentes da mesa rotativa apresentados na primeira coluna 
com as suas respectivas características listadas na segunda coluna: 
( 1 ) Eixo pinhão ( 3 ) Contém o depósito de óleo que lubrifica o 
engrenamento e os rolamentos.
( 2 ) Rotor ( 4 ) Cobre a mesa e a protege de entrada de corpos 
estranhos.
( 3 ) Corpo ( 2 ) É o componente transmissor aos demais elementos 
do sistema de rotação.
( 4 ) Piso ( 1 ) Possui em sua extremidade oposta interna à 
mesa um pinhão que irá transmitir a energia de 
acionamento.
7) Especifique o tipo de bomba de lama representado em cada imagem. 
Bomba de lama triplex
Bomba de lama duplex
8) Preencha os espaços em branco com equipamentos do sistema de tratamento 
de lama.
Para as bombas
Do poço
Peneira
vibratória
Desarelador
Dessiltador
Mud cleaner
Centrífuga
Centrífuga de
alta velocidade
84
Alta Competência
9) Explique o que é um manifold da bomba de lama. 
É um conjunto de válvulas que recebe os mangotes de descarga das bombas e a 
linha de recalque para o tubo bengala, permitindo direcionar o fluxo para o poço 
por qualquer uma das bombas. 
10) Marque apenas uma opção.
a) Qual dos itens listados abaixo não pertence aos componentes principais 
do swivel?
( ) Alça
( ) Pescoço de ganso
( ) Corpo
( ) Mandril
( X ) Kelly
( ) Rolamento Principal
( ) Camisa
( ) Engaxetamento
b) Qual dos componentes listados abaixo não compõe o sistema de circulação?
( ) Sistema de tratamento da lama
( X ) Guincho
( ) Tanques de lama
( ) Bombas de lama (não está localizado na imagem)
( ) Manifold (não está localizado na imagem)
( ) Tubo bengala/mangueira de lama
( ) Saída de lama (não está localizado na imagem)
c) Não pertence ao sistema de circulação de ar:
( ) Compressor Primário
( ) Compressor Secundário (Booster)
( ) Unidade de Espuma
( ) Unidade Registradora das Pressões
( ) Linha Principal de Ar, Válvulas e Manifold
( ) Cabeça Rotativa (Rotating Head)
( X ) Funil de mistura
( ) Linha de Descarga