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técnico de perfuração e poços COLUNA DE PERFURAÇÃO Material elaborado em parceria PrOMinP e Petrobras. Autor: Roberto Vinicius Barragan Revisão: Ronaldo Ferreira Ribeiro técnico de perfuração e poços COLUNA DE PERFURAÇÃO Este material é resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos da área de Exploração & Produção, da Universidade Petrobras e representantes do PrOMinP (Programa de Mobilização da indústria nacional de Petróleo e gás natural). 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 da 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 através do 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 e reciclagem dos empregados. A concepção pedagógica dos cursos, além de contemplar os aspectos tecnológicos tem uma preocupação constante com os aspectos relacionados à preservação da Saúde, Meio Ambiente e Segurança de todos os envolvidos em seus processos produtivos. 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 sumáriosumário Capítulo 1 - Coluna de perfuração 1. Coluna de perfuração 13 Capítulo 2 - Kelly 2. Kelly 17 Capítulo 3 - Tubos de perfuração (drill pipe) 3. Tubos de perfuração (drill pipe) 23 Capítulo 4 - Comandos (drill collar) 4. Comandos (drill collar) 37 Capítulo 5 - Tubos pesados (heavy weight) 5. Tubos pesados (heavy weight) 43 Capítulo 6 - Acessórios 6. Acessórios 47 Capítulo 7 - Ferramentas de manuseio 7. Ferramentas de manuseio 55 Capítulo 8 - Uniões dos elementos tubulares 8. Uniões dos elementos tubulares 61 Capítulo 9 - Dimensionamento 9. Dimensionamento 65 Capítulo 10 - Altura máxima do tool joint 10. Altura máxima do tool joint 69 Capítulo 11 - Causas de ruptura 11. Causas de ruptura 75 Exercícios 81 Gabarito 87 Lista de figuras Figura 2.1. Kelly 18 Figura 3.1. Drill pipe 23 Figura 3.2. reforços na extremidade do tubo 25 Figura 3.3. Torque 31 Figura 3.4. Altura máxima 32 Figura 4.1. e 4.2. Drill collars 37 Figuras 5.1. e 5.2. Heavy weight 44 Figura 6.1. Subs 47 Figura 6.2. Estabilizadores 49 Figura 6.3. Escareadores 50 Figura 6.4. e 6.5. Alargadores 51 Figura 6.6. Amortecedor de choque 52 Figura 7.1. Chave flutuante 55 Figura 7.2. Cunha 56 Figura 7.3. Colar de segurança 56 Figura 10.1. Altura máxima do tool joint 69 Figura 10.2. Força aplicada chaves flutuantes a 180º 70 Figura 10.3. Força aplicada chaves flutuantes a 90º 71 C ap ít u lo 1 Coluna de perfuração 12 Alta Competência 13 Capítulo 1. Coluna de perfuração 1. Coluna de perfuração As principais funções da coluna de perfuração são: Aplicar peso sobre a broca;• Transmitir a rotação para a broca;• Conduzir o fluido de perfuração;• Manter o poço calibrado;• Garantir a inclinação e a direção do poço.• Uma coluna de perfuração é composta basicamente dos elementos tubulares: Kelly ou haste quadrada;• Drill pipe• ou tubos de perfuração (DP); Heavy weight• ou tubos pesados (HW); Drill collar• ou comandos (DC); Em conjunto com esses elementos são necessários diversos outros para permitir a utilização eficiente de uma coluna de perfuração, tais como os elementos acessórios da coluna e elementos para o seu manuseio. Os principais acessórios utilizados na coluna de perfuração são: Subs ou substitutos;• Estabilizadores;• 14 Alta Competência Roller reamer• ou escareadores; Alargadores;• Amortecedores de choque.• Algumas das ferramentas de manuseio são: Chave flutuante;• Chave de broca;• Cunha;• Colar de segurança;• Iron roughneck• ; Kelly spinner• . C ap ít u lo 2 Kelly 16 Alta Competência Capítulo 2. Kelly 17 2. Kelly Kelly ou haste quadrada tem como principal função transmitir o torque fornecido pela mesa rotativa para a coluna, em forma de rotação. Como parte integrante da coluna, o kelly deve permitir a passagem de fluido por seu interior. É ele que faz a ligação entre o swivel (cabeça de injeção) e a coluna de perfuração. A normalização do kelly pode ser encontrada no APi Spec rP7G, item 6 e na APi Spec 7, seção 3. Os kellys são fabricados com ligas modificadas, AiSi 14145-H, revenidas e temperadas. O kelly pode ser forjado já na forma definitiva, quando depois recebe um tratamento de descarburização, o que causa um amolecimento superficial, permitindo, assim, que o kelly sofra um desgaste maior do que a sua bucha; ou pode ser forjado e usinado, recebendo após um tratamento térmico. A escala de dureza varia entre 285 a 341 BnH. Por ser ele o elemento que recebe o torque na parte intermediária, suas roscas são diferentes. na parte superior, a rosca é à esquerda, enquanto na inferior, a rosca é à direita. 18 Alta Competência Figura 2.1. Kelly Para a escolha do Kelly, deve-se obedecer a seguinte tabela: Tipo Corpo pol Conexão Mínimo (OD) RevestimentoTipo OD 2 1/2” Quadrada 1 1/4” NC26 (2 3/8” IF) 3 3/8” 4 1/2” 3” Quadrada 1 3/4” NC31 (2 7/8” IF) 4 1/8” 5 1/2” 3 1/2” Quadrada 2 1/4” NC38 (3 1/2” IF) 4 3/4” 6 5/8” 4 1/4” Quadrada 2 13/16” NC46 (4” IF) 6 1/4” 8 5/8” 4 1/4” Quadrada 2 13/16” NC50 (4 1/2” IF) 6 3/8” 8 5/8” Capítulo 2. Kelly 19 Tipo Corpo pol Conexão Mínimo (OD) RevestimentoTipo OD 5 1/4” Quadrada 3 1/4” (5 1/2” FH) 7” 9 5/8” 3” Hexagonal 1 1/2” NC26 (2 3/8” IF) 3 3/8” 4 1/2” 3 1/2” Hexagonal 1 7/8” NC31 (2 7/8”IF) 4 1/8” 5 1/2” 4 1/4” Hexagonal 2 1/4” NC38 (3 1/2” IF) 4 3/4” 6 5/8” 5 1/4” Hexagonal 3” NC46 (4” IF) 6 1/4” 8 5/8” 5 1/4” Hexagonal 3 1/4” NC50 (4 1/2” IF) 6 3/8” 8 5/8” 6” Hexagonal 3 1/2” (5 1/2” FH) 7” 9 5/8” Pode-se observar que para o mesmo revestimento mínimo, o kelly hexagonal é mais robusto que o quadrado. isso faz com que o Kelly hexagonal tenha um nível de tensão menor e, consequentemente, uma maior resistência à fadiga do que a do kelly quadrado. Um componente, comumente conectado à extremidade inferior do kelly é o sub de salvação do Kelly; este é um pequeno tubo caixa x pino com função de proteger a rosca do kelly dos constantes enroscamentos e desenroscamentos das conexões, inerentes ao processo de perfuração. Esse sub de salvação pode também funcionar como sub de rosca (roscas diferentes nas suas conexões) quando a conexão do kelly for diferente da conexão da coluna de perfuração. Para conseguir o fechamento do interior da coluna em caso de kick (influxo da formação para o interior do poço), o Kelly normalmente possui duas válvulas; a kelly cock superior (opcional) e a kelly cock inferior. 20 Alta Competência Essas válvulas deverão ser testadas segundo a tabela abaixo: Máxima Pressão de Trabalho Mínima Pressão Hidrostática de teste (Shell) psi MPa psi Mpa 5000 34,5 10000 68,9 10000 68,9 15000103,4 15000 103,4 22500 155,1 O kelly não deve apresentar empenos e o centro da seção transversal circular interna deve coincidir com o centro geométrico da sua seção transversal metálica; isso assegura simetria e equilíbrio durante a rotação. Ao se trabalhar com o kelly desequilibrado ou empenado, ocorrem vibrações no topo da coluna, causando maior nível de desgaste, tanto no equipamento de superfície, quanto nas conexões da própria coluna de perfuração. C ap ít u lo 3 Tubos de perfuração (drill pipe) 22 Alta Competência Capítulo 3. Tubos de perfuração (drill pipe) 23 3. Tubos de perfuração (drill pipe) São tubos sem costura (ream less) feitos por extrusão de aço especial, reforçados nas extremidades para permitir que uniões cônicas sejam soldadas nessas extremidades. Existem tubos de perfuração de alumínio para aplicações especiais. As suas principais funções são: Permitir circular o fluido de perfuração;• Transmitir o torque e rotação.• Figura 3.1. Drill pipe 24 Alta Competência A normalização dos tubos de perfuração estão nas normas APi Spec 5A e rP7G. nessas normas estão as principais características dos tubos de perfuração como as propriedades físicas do aço, método de fabricação, espessura da parede, diâmetros interno e externo, comprimento e peso do tubo. na especificação do tubo de perfuração deve constar: Diâmetro nominal (OD);• Peso nominal;• Grau do Aço;• reforço (• upset); Comprimento nominal;• Desgaste;• Características Especiais.• Diâmetro nominal é o diâmetro externo do corpo do tubo expresso em polegadas. Os valores mais utilizados ficam entre 2 3/8” e 6 5/8”. Peso nominal é o valor médio do peso do corpo com os Tool Joint (Uniões Cônicas) é expresso em lb/pé. Com o peso nominal e o diâmetro nominal se determina as seguintes características: Diâmetro interno (iD);• Espessura da parede do Tubo.• Grau do aço determina as tensões de escoamento e de ruptura do tubo de perfuração. Os tipo de grau do aço são: Capítulo 3. Tubos de perfuração (drill pipe) 25 Grau Escoamento (psi) Ruptura (psi) Mínimo Máximo Mínimo E 75.000 105.000 100.000 X 95 95.000 125.000 110.000 G 105 105.000 135.000 115.000 S 135 135.000 165.000 145.000 O reforço na extremidade do tubo tem como função criar uma área maior, mais resistente, onde é soldada a união cônica, minimizando assim o problema de quebra por fadiga. Esse reforço pode ser: interno (iU) internal Upset;• Externo (EU) External Upset;• Misto (iEU) internal-External Upset.• Internal Upset External Upset Internal-External Upset Figura 3.2. reforços na extremidade do tubo Com esse dado e junto com o diâmetro externo e o peso nominal se determina o drift (Máximo Diâmetro de Passagem). Comprimento é o tamanho médio dos tubos de perfuração. Existem três grupos em função do comprimento: range i 18 a 22 pés Média 20 pés;• range ii 27 a 32 pés Média 30 pés;• range iii 38 a 45 pés Média 40 pés.• 26 Alta Competência na indústria do petróleo, a grande maioria das sondas utiliza tubos de perfuração do range ii. O desgaste está relacionado com a espessura da parede do tubo de perfuração. Conforme os tubos vão sendo utilizados, eles vão tendo sua espessura da parede diminuída; periodicamente os tubos são inspecionados e classificados de acordo com a norma APi. O desgaste está diretamente relacionado com a resistência dos tubos de perfuração. A classificação quanto ao desgaste é: Classe Redução da Espessura Código Faixa/Cor Novo 0 % 1 Faixa Branca Premium de 0% a 20 % 2 Faixas Brancas Classe 2 de 20 a 30% 1 Faixa Amarela Classe 3 de 30 a 40% 1 Faixa Laranja Rejeitado Maior que 40% 1 Faixa Vermelha Um tubo de perfuração é novo só quando é comprado. Assim que esse tubo é descido no poço, já passa à condição de premium, tendo em face que a classe novo é apenas para desgaste zero na espessura. na perfuração no mar, é comum utilizar apenas tubos de perfuração classe premium, já para sondas de terra, principalmente as de menores capacidades, pode-se utilizar classe 1 ou mesmo classe 2. Tubos com desgaste maior que 40% na espessura não devem ser utilizados. nas características especiais são descritos alguns tratamentos ao quais os tubos de perfuração são submetidos, como, por exemplo, capeamento interno com resina, para diminuir o desgaste interno e a corrosão ou um tratamento para a proteção contra H2S. Capítulo 3. Tubos de perfuração (drill pipe) 27 As uniões cônicas, conhecidas como tool joints, são fixadas ao tubo de perfuração por: Enroscamento à Quente;• • União Aquecida no Tubo Frio. Soldagem integral;• • Partes aquecidas por indução e unidas com pressão e rotação sem adição de material. Flashwelding• ; • Soldagem com pré-aquecimento. Inertialwelding;• • Soldagem a frio. As uniões cônicas facilitam o enroscamento dos tubos de perfuração. Além de promover a vedação, são dotadas de apoio para receber o elevador. Às vezes, é adicionado material duro, carbureto de tungstênio, externamente, nessas uniões visando um menor desgaste em formações duras e abrasivas e, consequentemente, um aumento na vida útil dos tubos de perfuração, esse aumento tem, em contrapartida, um maior desgaste do revestimento do poço. As roscas das uniões cônicas são padronizadas pela APi, levando em conta o número de fios por polegada, a conicidade em porcentagem e o perfil da rosca. As roscas mais comum são: APi• iF • Internal Flush Perfil V - 0,038r; FH • Full Hole Perfil V - 0,038r/V - 0,040; rEG • Regular Perfil V - 0,040/V - 0,050. 28 Alta Competência não APi• XH • Extra Hole; SH • Slim Hole; EF • External Flush; DSL • Double Streamline; ACME • Hydril; H-90 • Hughes Tool. A partir de 1968 a APi recomenda uma nova maneira de se especificar as conexões conhecido como nC. importante lembrar que as roscas não promovem vedação, como acontece no caso de tubos de revestimento e de produção; a vedação se processa nos espelhos da caixa e pino. Então, o aperto adequado das conexões é muito importante, já que um aperto insuficiente pode permitir a passagem do fluido de perfuração por entre as roscas e provocar a lavagem da rosca, já um aperto excessivo pode deformar a rosca fragilizando a conexão. A APi traz o aperto recomendado para cada tipo de conexão. Os tubos de perfuração são colocados no poço com a parte do pino para baixo. Dessa forma, deve-se ter cuidado para evitar que o pino bata no espelho da caixa, danificando, assim, o local da vedação. Listas das roscas intercambiáveis: NC26 2 3/8” IF 2 7/8” SH NC31 2 7/8” IF 3 1/2" SH NC38 3 1/2" IF 4 1/2" SH Capítulo 3. Tubos de perfuração (drill pipe) 29 NC40 4” FH 4 1/2" DSL NC46 4” IF 4 1/2" XH NC50 4 1/2" IF 5” XH 5 1/2" DSL 2 3/8” IF 2 7/8”SH NC26 2 7/8” IF 3 1/2" SH NC31 3 1/2" IF 4 1/2" SH NC38 4” IF 4 1/2" XH NC46 4 1/2" IF 5” XH NC50 4” FH 4 1/2" DSL NC40 2 7/8” XH 3 1/2" DSL 3 1/2" XH 4” SH 4 1/2" EF 4 1/2" XH 4” IF NC46 5” XH 4 1/2" IF NC50 2 7/8” SH 2 3/8” IF NC26 3 1/2" SH 2 7/8” IF NC31 4” SH 3 1/2" XH 4 1/2" EF 4 1/2" SH 3 1/2" IF NC38 4 1/2" EF 4” SH 3 1/2" XH 3 1/2" DSL 2 7/8” XH 4 1/2" DSL 4” FH NC40 5 1/2" DSL 4 1/2" IF 5” XH NC50 30 Alta Competência É necessário uma preocupação com os esforços e estado do tubo, tentando, com isso, evitar uma falha prematura da coluna, ocasionando com isso pescarias, as quais são sempre muito onerosas. Torque O torque adequado nas uniões dos tubos de perfuração é muito importante, já que a união é tipo macaco-parafuso, ao continuar a apertara conexão, algo irá romper. Pode romper o cabo da chave flutuante, a própria chave, o pino pode quebrar, ou a caixa se alargar. Um torque insuficiente faz com que a vedação nos espelhos não fique adequada, o que permite a passagem de fluido por entre os fios das roscas, causando assim uma lavagem da rosca, ou mesmo uma lavagem da conexão e, consequentemente, a quebra da conexão. Figura 3.3. Torque Capítulo 3. Tubos de perfuração (drill pipe) 31 Fadiga A fadiga é a causa da maioria das rupturas nos tubos de perfuração. A fadiga aparece quando o tubos trabalham fletidos, isso causa o aparecimento de uma carga cíclica. A primeira manifestação da fadiga é o aparecimento de fissuras no tubo de perfuração. Essas fissuras, num primeiro momento, são invisíveis a olho nu, sendo necessário programar inspeções periódicas nos tubos de perfuração, buscando detectar o mais cedo possível o aparecimento da fadiga. Ranhuras e sulcos Os tubos de perfuração acumulam sulcos e ranhuras, pela ação das cunhas, revestimento, transporte, etc. Quando elas são arredondadas ou longitudinais, os problemas são poucos, pois sendo arredondadas não causam acúmulo de tensões e, sendo longitudinais, seguem a direção dos esforços principais. As ranhuras transversais e, em especial, as agudas, são muito perigosas, principalmente quando perto das uniões, pois ao concentrarem as tensões facilitam o aparecimento das fissuras da fadiga. Corrosão A corrosão causa a formação de depressões na superfície do tubo facilitando a ação da fadiga; causa também uma redução na espessura da parede dos tubos, tendo assim uma diminuição na sua resistência. Altura máxima É necessário quantificar a máxima altura em que o tool joint pode ficar durante as conexões e desconexões, para evitar que ocorra o empenamento do tubo durante essas operações, o que vai causar um problema em toda a coluna de perfuração. Figura 3.4. Altura máxima Hmax 32 Alta Competência Alguns cuidados precisam ser tomados em relação aos tubos de perfuração: não usar cunha no lugar da chave flutuante durante as • conexões. O uso da cunha pode causar dano ao corpo do tubo; não usar martelo ou marreta para bater nos tubos. Caso seja • necessário, utilizar marreta de bronze; Deve-se evitar a utilização de corrente para enroscar tubos, • pois caso a corrente corra e se encaixe entre o pino e a caixa, pode vir a danificar a rosca e o espelho; Evitar a utilização de tubos tortos na coluna de perfuração, • pois seu uso causa um desgaste prematuro nas uniões cônicas; Evitar torque excessivo durante as conexões e durante a • perfuração; Evitar que os tubos de perfuração trabalhem em compressão;• Caso na coluna não exista • heavy weight, a cada manobra deve- se mudar os tubos de perfuração que estão acima dos comandos, pois esses são mais solicitados devido à grande diferença de rigidez entre esses e os comandos; Quando desconectar a coluna por unidade, retirar todos • os protetores de borracha existentes, minimizando assim a corrosão; Quando os tubos estiverem estaleirados, deve-se apoiá-los em • três pontos com tiras de madeira; uma em cada extremidade e outra no meio. nunca usar cabo de aço ou tubos de pequeno diâmetro; no término de cada poço, deve-se lavar as roscas com solvente • apropriado, secar, aplicar graxa e colocar os protetores de rosca; Capítulo 3. Tubos de perfuração (drill pipe) 33 não usar chave de tubo (grifo) para alinhar as seções de tubos • no tabuleiro, isto danifica o espelho do pino. C ap ít u lo 4 Comandos (drill collar) 36 Alta Competência Capítulo 4. Comandos (drill collar) 37 4. Comandos (drill collar) A principal função dos comandos é fornecer peso sobre a broca. Como parte integrante da coluna, os comandos devem transmitir o torque e a rotação à broca, bem como permitir a passagem de fluidos. Figuras 4.1. e 4.2. Drill collars Para fornecer peso sobre broca, os comandos são tubos de parede espessa. Os comandos são liga de aço cromo molibdênio forjados e usinados no diâmetro externo, sendo o diâmetro interno perfurado a trépano. A escala de dureza dos comandos varia de 285 a 341 BHn. São fabricados no range de 30 a 32 pés podendo, em casos especiais, ter de 42 a 43,5 pés. 38 Alta Competência A conexão é usinada no próprio tubo e protegida por uma camada fosfatada na superfície. Ao contrário dos tubos de perfuração as conexões são a parte mais frágil dos comandos. Os comandos podem ser lisos ou espiralados. Os comandos espiralados têm uma redução de cerca de 4% no seu peso, mas, graças a sua redução na área de contato lateral, os comandos espiralados têm menos propensão à prisão por diferencial, sendo, por isso, preferidos. Existem também comandos de seção quadrada, com a função de prevenir a prisão por diferencial, mas são pouco utilizados, pela dificuldade de ferramentas de pescaria. Os comandos podem ter rebaixamento no ponto de aplicação das cunhas, evitando, com isso, a necessidade de se utilizar o colar de segurança durante as conexões, tendo então um ganho de tempo durante as manobras. Podem também possuir pescoço para adaptação de elevadores. nesse caso, evitando a utilização de lift-sub, tendo novamente ganho no tempo de manobra. Os comandos, em conjunto com os estabilizadores, são usados para dar rigidez à coluna e utilizados também no controle da inclinação do poço, principalmente em poços direcionais. A especificação dos comandos é: Diâmetro externo;• Diâmetro interno;• Tipo de conexão;• Características especiais.• O diâmetro externo, em polegadas, é escolhido em função do diâmetro do poço e sempre levando em consideração a possibilidade de ser necessária uma pescaria. Capítulo 4. Comandos (drill collar) 39 O diâmetro interno, também em polegadas, está diretamente relacionado com o peso do comando, sendo muito comum se especificar o peso em lb/pé no lugar do diâmetro interno. As características especiais são: se o comando é espiralado, se tem rebaixamento para a cunha, se tem pescoço para o elevador, se tem algum tratamento especial, etc. Existe um comando especial muito utilizado em perfuração direcional conhecido com K-Monel. Esse comando tem todas as características dos comandos, só que é feito de material não magnético, o que permite registrar fotos magnéticas em seu interior. A resistência dos comandos são: Diâmetro Externo Limite de Escoamento Tensão de Ruptura pol psi psi de 3 1/8” a 6 7/8” 110.000 140.000 de 7”a 10” 100.000 135.000 O uso do torque recomendado é mais importante nos comandos, devido a serem as conexões seu ponto frágil. O aperto deve ser feito com tração constante e demorada nos cabos e nunca com puxões violentos, devido a sua grande inércia. A quebra de coluna é muito mais frequente nos comandos do que nos tubos de perfuração, pois as condições sobre os comandos são mais severos e também são submetidos a esforços maiores. Sendo assim, durante as manobras os comandos devem ser desconectados sempre nas juntas que não foram desfeitas durante a última manobra; isso permite que todas as conexões trabalhem igualmente, bem como uma inspeção visual com igual frequência em todas as conexões. Diferente dos tubos de perfuração, não há para os comandos uma classificação para o desgaste. 40 Alta Competência Além das seguintes recomendações que são iguais as dos tubos de perfuração: não usar cunha no lugar da chave flutuante durante as • conexões. O uso da cunha pode causar dano ao corpo do tubo; não usar martelo ou marreta para bater nos tubos. Caso seja • necessário, utilizar marreta de bronze; Deve-se evitar a utilização de corrente para enroscar tubos, • pois caso a corrente corra e se encaixe entre o pino ea caixa, pode vir a danificar a rosca e o espelho; Evitar torque excessivo durante as conexões e durante a • perfuração; Quando os comandos estiverem estaleirados, deve-se apoiar • os tubos em três pontos com tiras de maneiras, uma em cada extremidade e outra no meio. nunca usar cabo de aço ou tubos de pequeno diâmetro; no término de cada poço, deve-se lavar as roscas com solvente • apropriado, secar, aplicar graxa e colocar os protetores de rosca; não usar chave de tubo (grifo) para alinhar as seções de • comandos no tabuleiro, isso danifica o espelho do pino. Deve-se, durante as movimentações, utilizar o protetor de rosca e nunca rolar os comandos, mas sim suspendê-lo pelo seu centro de gravidade. C ap ít u lo 5 Tubos pesados (heavy weight) 42 Alta Competência Capítulo 5. Tubos pesados (heavy weight) 43 5. Tubos pesados (heavy weight) Os HW são elementos de peso intermediário, entre os tubos de perfuração e os comandos. Sua principal função, além de transmitir o torque e permitir a passagem do fluido, é fazer uma transição mais gradual de rigidez entre os comandos e os tubos de perfuração. Eles são bastante utilizados em poços direcionais, como elemento auxiliar no fornecimento de peso sobre a broca, em substituição a alguns comandos. A utilização de HW tem as seguintes vantagens: Diminui a quebra de tubos nas zonas de transição de comando • para tubos de perfuração; Aumenta a eficiência e a capacidade de sondas de pequeno • porte, pela sua maior facilidade de manuseio do que os comandos; nos poços direcionais diminui o torque e o arraste (• drag) em vista de sua menor área de contato com as paredes do poço; Menor tempo de manobra.• normalmente se utiliza de 5 a 7 seções de HW na zona de transição A especificação dos HW é: Diâmetro nominal;• Comprimento nominal;• Aplicação de Material Duro.• 44 Alta Competência O diâmetro nominal do HW varia de 3 1/2" a 5”, normalmente é utilizado na coluna HW com o diâmetro igual aos do tubo de perfuração. Os HW são fabricados no range ii e iii, e podem ter aplicação de carbureto de tungstênio nos tool joints ou no reforço intermediário. não há normalização para o desgaste do HW, então a resistência dos tubos usados deve ser avaliada pelo usuário. Figuras 5.1. e 5.2. Heavy weight C ap ít u lo 6 Acessórios 46 Alta Competência Capítulo 6. Acessórios 47 6. Acessórios Substitutos (subs) Os subs são pequenos tubos que desempenham várias funções. Todos devem ser fabricados segundo as recomendações do APi e ter propriedades compatíveis com os outros elementos da coluna. Os principais subs em função da sua utilização são: Sub de içamento ou de elevação;• Sub de cruzamento;• Sub de broca;• Sub do kelly ou de salvação.• Figura 6.1. Subs 48 Alta Competência O sub de içamento (lift sub) serve para promover um batente para o elevador poder içar comandos que não possuem pescoço para esse fim. O sub de cruzamento (cross over), são pequenos tubos que permitem a conexão de tubos com diferentes tipos de roscas. O sub de cruzamento pode ser: Caixa-Pino• Com tipos de roscas diferentes em cada extremidade; Caixa-Caixa• Com ou sem roscas diferentes em cada extremidade; Pino-Pino• Com ou sem roscas diferentes em cada extremidade. O sub de broca é apenas um sub de cruzamento caixa-caixa, que serve para conectar a broca (cuja união normalmente é pino) à coluna, cujos elementos são conectados com o pino para baixo. O sub de salvação, como já foi dito, é um pequeno tubo conectado ao kelly, que tem a finalidade de proteger a rosca do kelly dos constantes enroscamentos e desenroscamentos, inerentes ao processo de perfuração convencional. Estabilizadores Os estabilizadores são ferramentas que servem para centralizar a coluna de perfuração, dando maior rigidez e afastando os comandos das paredes do poço. Os estabilizadores também ajudam a manter o calibre do poço e seu posicionamento na coluna é muito importante para a perfuração direcional, pois suas posições controlam a variação da inclinação do poço durante sua perfuração. Capítulo 6. Acessórios 49 Os estabilizadores se dividem em: não rotativos;• rotativos com lâminas;• intercambiável;• integrais;• Soldadas.• Os não rotativos são fabricados de borracha e danificam-se rapidamente quando perfurando em formações abrasivas. Os estabilizadores de camisas intercambiáveis podem ter a camisa substituída quando está muito desgastada. Quando as lâminas dos estabilizadores integrais estiverem desgastadas e sua recuperação for antieconômica, o corpo do estabilizador pode ser transformado em um sub. Os estabilizadores de lâmina soldada são mais indicados para serem utilizados em formações moles. Figura 6.2. Estabilizadores 50 Alta Competência Escareadores O escareador, também conhecido como roler-reamer ou apenas reamer, é uma ferramenta estabilizadora utilizada em formações abrasivas, onde graças à presença de roletes consegue mais facilmente manter o calibre do poço. Basicamente existem três usos: Reamer• de fundo com três roletes: é utilizado entre os comandos e a broca, para diminuir a necessidade de repassamento; Reamer• de coluna com três roletes: é utilizado entre os comandos com finalidade de manter o calibre do poço e ajudar na eliminação de dog-legs e chavetas; Reamer• de fundo com seis roletes: é utilizado entre os comandos e a broca e graças ao seu maior número de apoios evita alterações abruptas na direção e inclinação. Figura 6.3. Escareadores Capítulo 6. Acessórios 51 Alargadores São ferramentas que servem para aumentar o diâmetro de um trecho já perfurado do poço. Existem basicamente dois tipos de ferramentas: Hole opener• ; Underreamer• . O hole opener é utilizado quando se deseja alargar o poço desde a superfície; têm braços fixos e é muito utilizado quando se perfura para a descida do condutor de 30”. nesse caso, se perfura com uma broca de 26” e um hole opener de 36” posicionado acima da broca. Underreamer é usado quando se deseja alargar um trecho do poço, começando por um ponto abaixo da superfície. São utilizados com a finalidade de prover espaço livre para a descida de revestimento e para alargamento da formação, em formações plásticas ou para se efetuar gravel packer. Seus braços móveis são normalmente abertos através da pressão de bombeio. Figura 6.4. e 6.5. Alargadores 52 Alta Competência Amortecedor de choque São ferramentas que absorvem as vibrações da coluna de perfuração induzidas pela broca. São usadas quando perfurando rochas duras ou zonas com várias mudanças de dureza. Seu uso é bastante importante quando se utiliza brocas de insertos e PDC, pois o amortecedor de choque aumenta a vida útil das brocas desses tipos. O amortecedor de choque também é chamado de shock-eze e pode ser de mola helicoidal ou hidráulico. O amortecedor de choque deve ser colocado o mais perto possível da broca para ter melhor eficácia, mas por não ser tão rígido quanto um comando, a colocação dele perto da broca pode induzir mudanças de inclinações no poço. Assim, recomenda-se: Para poços sem tendência de desvio, o amortecedor de choque • deverá ser colocado acima do sub de broca; Para poços com pequenas tendências a desvios, deve-se • posicionar o amortecedor de choque acima do primeiro ou segundo estabilizador; Para poços com grandes tendências a desvio, deve-se colocar o • amortecedor de choque acima de todo conjunto estabilizado. Figura 6.6. Amortecedor de choque C ap ít u lo 7 Ferramentas de manuseio 54 Alta Competência Capítulo 7. Ferramentas de manuseio 55 7. Ferramentasde manuseio Chaves flutuantes As chaves flutuantes são mantidas suspensas na plataforma através de um sistema de cabo de aço, polia e contrapeso. São duas chaves que permitem dar o torque de aperto ou desaperto nas uniões dos elementos tubulares da coluna. Providas de mordentes intercambiáveis, são responsáveis pela fixação das chaves à coluna. Algumas sondas são equipadas com chaves pneumáticas ou hidráulicas que servem para enroscar e desenroscar tubos de perfuração, mas sem dar o torque de aperto, o qual é dado com a chave flutuante. Existe também o eazy-torq, que permite o desenvolvimento de altos valores de torque, os quais podem ser utilizados até para apertar ou desapertar as conexões dos comandos. Hoje, em algumas plataformas existe o iron roughneck, que é capaz de executar automaticamente os serviços dos plataformistas durante as conexões e desconexões. Figura 7.1. Chave flutuante 56 Alta Competência Cunha As cunhas são os equipamentos que servem para apoiar totalmente a coluna de perfuração na plataforma. São providas de mordentes intercambiáveis e se encaixam entre a tubulação e a bucha da mesa rotativa. Existem tipos diferentes para tubos de perfuração e comandos. Figura 7.2. Cunha Colar de segurança Equipamento de segurança colocado nos comandos que não possuem rebaixamento para a cunha. Sua finalidade é prover um batente para a cunha, no caso de escorregamento do comando. Figura 7.3. Colar de segurança Capítulo 7. Ferramentas de manuseio 57 Alguns outros acessórios que se pode citar são: Chave de broca• Para permitir enroscar e desenroscar a broca da coluna. Limpador de tubo• Para limpar a coluna do fluido de perfuração. Chave de corrente• Para enroscar e desenroscar os elementos da coluna. Puxador de Chave• Para manusear mais rapidamente a chave flutuante. C ap ít u lo 8 Uniões dos elementos tubulares 60 Alta Competência Capítulo 8. União dos elementos tubulares 61 8. Uniões dos elementos tubulares Os tipos de uniões utilizados são: integrais• Usados nos comandos. Tool joints• Usados nos tubos de perfuração e HW. As uniões são cônicas para facilitar o enroscamento e desenroscamento dos elementos tubulares, e uma característica importante dessas uniões é que a vedação é metal-metal realizada nos ombros (espelhos) dos elementos tubulares. As uniões são especificadas na APi Spec 7. C ap ít u lo 9 Dimensionamento 64 Alta Competência Capítulo 9. Dimensionamento 65 9. Dimensionamento Para se dimensionar uma coluna de perfuração é necessário saber: Profundidade máxima prevista para a coluna;• Diâmetro da fase;• Pesos da lama utilizados;• Fatores de segurança;• Peso sobre broca máximo.• A coluna de perfuração está sujeita a esforços de tração, compressão e torção durante as operações rotineiras da perfuração. Poderá, eventualmente, estar sujeita a esforços radiais, resultantes da diferença entre as pressões interna e externa do tubo. Com esses dados, pode-se determinar os esforços e então dimensionar a coluna de perfuração, isto é: tipos e quantidade de comandos, tipo e quantidade de HW, além dos tipos dos tubos de perfuração. C ap ít u lo 1 0 Altura máxima do tool joint 68 Alta Competência Capítulo 10. Altura máxima do tool joint 69 10. Altura máxima do tool joint Quando das conexões e desconexões dos tubos de perfuração, é necessário se verificar a altura em que se encontra os tool joints da mesa rotativa para evitar que a força aplicada nessas operações acabem fletindo o tubo de perfuração. F Hmax Figura 10.1. Altura máxima do tool joint A tensão de dobramento é dada por: I ReM ×=d Onde M é o momento fletor aplicado, que é dado por: maxHFM ×= e I é o momento de inércia da seção, que é calculada por: 64 I = x (De 4 - Di 4) 70 Alta Competência Existem dois casos a serem analisados: Chaves flutuantes a 180• 0; Chaves flutuantes a 90• 0. Chaves flutuantes a 1800 Como as chaves flutuantes estão a 1800, a força aplicada é o dobro da força aplicada em cada chave: cFF ×= 2 HmaxFC FCLcf Figura 10.2. Força aplicada chaves flutuantes a 180º Então, lembrando que a máxima tensão é Y, tem-se: Y x I 2 x Fc x ReI I Y = Hmax = = F x Hmax x Re 2 x Fc x Hmax x Re Como o torque é dado por: cfc LFQ ×= Onde: Lcf comprimento da chave flutuante Capítulo 10. Altura máxima do tool joint 71 Logo: Y x I x Lcf 2 x Q x Re Hmax = Chaves Flutuantes a 900 nesse caso, a força aplicada é dada por: cFF ×= 2 Então se tem: Y x I x Lcf 2 x Q x Re Hmax = Hmax FC FC Lcf Figura 10.3. Força aplicada chaves flutuantes a 90º O fator de segurança utilizado é de 0,9. Exemplo: Qual é a altura máxima do tool joint de um tubo de perfuração 4 1/2" OD 16,6 lb/pé iEU, grau E novo com rosca nC46? Considere o comprimento do braço da chave flutuante de 3 1/2 pés. 72 Alta Competência Para o tubo 4 1/2" OD 16,6 lb/pé iEU, grau E novo e rosca nC46, o torque recomendado na conexão é de 20.396 lbf.pés. Logo, considerando as chaves a 1800 , tem-se: ( ) 64 64 44 -× ×= = ie DD (4,54 - 3,8264 ) = 9,6105 pol 2 = =Hmax = 2 x Q x rE Y x i x LCF 7500 x 9,6105 x 3,5 2 x 20396 x 4,5 27,49pol A altura máxima para o tool joint é de 0,9 x 27,49 = 24,74 pol = 62,8 cm E para um tubo premium? O torque recomendado é de 12.085 lbf.pés Desgaste de 80% Espessura 0,337x0,8=0,2696pol Diâmetro Externo 4,5-2x(0,337-0,2696)=4,3652pol ( ) 64 64 44 -× ×= = ie DD (4,36524 - 3,8264) = 7,3048 pol pol35,36 2 3652,4120852 5,33048,775000 2max = ×× ×× = ×× ×× = e cf rQ LiY H A altura máxima para o tool joint é de 0,9 x 36,35 = 32,721 pol = 83,1 cm C ap ít u lo 1 1 Causas de ruptura 74 Alta Competência Capítulo 11. Causas de ruptura 75 11. Causas de ruptura As principais causas de ruptura são: Fadiga;• Desgaste;• Esforços além do limite;• Wash-outs• ; Corrosão.• Fadiga A fadiga se origina por esforços cíclicos, com fissuras imperceptíveis que diminuem a resistência original dos tubos. As causas mais comuns da fadiga são: Tubos de perfuração trabalhando em compressão (falta de • comandos suficientes); Dog-legs• muito elevados (concentradores de tensões). As principais precauções necessárias são: Verificar sempre que possível os dog-legs no poço e inspecionar • os tubos que trabalharam em áreas críticas de dog-legs elevados; Verificar sempre o alinhamento entre o bloco de coroamento • e a mesa rotativa, evitado assim que os tubos de perfuração trabalhem sob flexão; 76 Alta Competência Colocar comandos suficientes para fornecerem peso sobre a • broca, bem como colocar comandos com diâmetros variados e HW para permitir uma mudança gradual de rigidez; Em unidades flutuantes, adotar kelly mais longo que o usual • (pelo menos 2,5 metros a mais) devido aos movimentos de roll e pitch; Deve-se evitar ranhuras e sulcos, e como a maioria das • ranhuras e sulcos são causadas por pedaços de metal no poço ou por manuseio incorreto, deve-se utilizar cunhas e mordentes adequados, tendo cuidados durante a colocação da cunha e da chave flutuante, bem como durante a movimentação da coluna. Deve-se sempre fazer inspeções visuais procurando detectar o mais cedo possível qualquer ranhura ou sulco; Fazer um programa de inspeções, permitindo assim detectar • o mais rapidamente possível as microfissuras que estão relacionadas com a fadiga, evitando assim a quebra da coluna no poço, o que causa sempre grandes gastos. Desgaste Provocado pelocontato durante a perfuração da coluna com a parede do poço ou do revestimento. O desgaste é maior na zona de dog-legs. Sendo assim, deve-se: Verificar sempre que possível os • dog-legs no poço e inspecionar os tubos que trabalharam em áreas críticas de dog-legs elevados; Verificar sempre o alinhamento entre o bloco de coroamento • e a mesa rotativa, evitado assim que os tubos de perfuração trabalhem sob flexão; Fazer um programa de inspeções, permitindo assim detectar o • desgaste da coluna de perfuração; Capítulo 11. Causas de ruptura 77 Colocar protetores de borracha na coluna de perfuração, o que • diminui o desgaste, mas aumenta o torque; Utilizar • tool joints com aplicação de material duro. Esforços além dos limites Geralmente ocorrem em operações especiais quando não se conhece exatamente o estado da coluna no poço, por isso é recomendado se inspecionar a coluna periodicamente. Wash-outs Ocorrem geralmente por aplicação de torque insuficiente nas uniões ou pela existência de sulcos nos espelhos das mesmas, permitindo assim a passagem de fluido de perfuração. Algumas ações para se minimizar esse problema são: Colocar sempre protetores de rosca na caixa e nos pinos, para • não danificar as roscas; Aplicar o torque recomendado. A APi lista para cada tipo de • conexão o torque mínimo a ser utilizado, normalmente se utiliza 10% acima desse valor mínimo; Lembre-se que o torque é dado pelo comprimento da chave • vezes a força na linha, a qual deve ser medida quando a força está a 900 com a chave flutuante. no caso de se utilizar chave hidráulica, lembrar de calibrá-la; Lembrar da lubrificação dos fios das roscas quando da conexão • e da existência de torque durante a perfuração; inspecionar visualmente os espelhos das uniões antes das • conexões. 78 Alta Competência Corrosão A corrosão pode ser definida como a alteração ou degradação de um material por efeito do meio ambiente. Os principais tipos são: Uniforme Placas Alveolar Pites Os principais agentes corrosivos para os elementos tubulares são: Oxigênio incorporado ao fluido de perfuração pelas peneiras, pistolas e agitadores, normalmente causa corrosão do tipo uniforme ou por pites; a corrosão por oxigênio é acelerada pela temperatura. Como precauções, podemos citar: Lavar os tubos após o uso;• Fazer inspeções visuais;• Utilizar desgaseificadores;• Utilizar aditivos sequestradores de oxigênio.• Capítulo 11. Causas de ruptura 79 Gás carbônico incorporado ao fluido de perfuração através de kicks, água de preparo, decomposição térmica de sais e ação de bactérias sobre aditivos orgânicos. Causam corrosão do tipo pites, normalmente marrons e negros. Essa corrosão é acelerada em presença de oxigênio e valores altos de pH. Como precauções, podemos citar: Controle do pH;• Evitar água de preparo que contenha CO• 2; inibidores adicionados ao fluido de perfuração;• Observação visual e inspeção.• Gás sulfídrico incorporado por degradação térmica de alguns aditivos, água de preparo e fluidos das formações, causam corrosão por pites profundos de cor azul escura a negro. Esse processo é acelerado pela temperatura. Como precauções, podemos citar: Manter o pH entre 9 e 11;• Utilizar aditivos seqüestradores;• inspeção visual.• 80 Alta Competência Bactérias incorporada pela água de preparo e aditivos, causam corrosão por pites e alveolar. Baixos valores de pH tendem a acelerar o processo de corrosão. Como precauções, podemos citar: Manter o pH acima de 9;• Usar bactericidas.• A maneira mais comum de se medir a taxa de corrosão é através de anéis colocados na coluna. Esses anéis são pesados antes de serem colocados na coluna de perfuração. Após determinado tempo, esses anéis são retirados da coluna e novamente pesados, podendo-se então estimar a taxa de corrosão na coluna de perfuração. Sais dissolvidos Os sais no fluido aumentam a sua condutividade elétrica. Como a maioria dos processos de corrosão envolvem reações eletroquímicas, um incremento na condutividade resulta num aumento da taxa de corrosão. Ácidos Ácidos correm a coluna, seja abaixando o pH ou dissolvendo as películas protetoras. 81 Exercícios exercícios Exercícios 1) Quais as principais funções da coluna de perfuração? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2) identifique os diferentes elementos tubulares que compõem a coluna de perfuração: a) Kelly b) Drill pipe c) Drill collar d) Heavy weight ( ) ( ) ( ) ( ) 82 Alta Competência 3) Classifique os elementos a seguir, necessários para a utilização efi- ciente da coluna de perfuração como os elementos acessórios (A) e elementos de manuseio (M). ( ) Estabilizadores ( ) Colar de segurança ( ) Cunha ( ) Alargadores ( ) Roller reamer ou escareadores ( ) Chave de broca ( ) Iron roughneck ( ) Subs ou substitutos ( ) Amortecedores de choque ( ) Kelly spinner ( ) Chave flutuante 4) Tem como principal função transmitir o torque fornecido pela mesa rotativa para a coluna, em forma de rotação. Essa função corresponde ao: ( ) Kelly ( ) Drill pipe ( ) Drill collar ( ) Heavy weight 5) Quais as válvulas que o Kelly possui normalmente para permitir o fechamento do interior da coluna em caso de kick? ________________________________________________________________ 6) Cite as duas principais funções dos tubos de perfuração (drill pipe)? ________________________________________________________________ 83 Exercícios 7) identifique os esquemas dos diferentes tipos de reforços adotados na extremidade do tubo de perfuração para criar uma área maior e mais resistente. Utilize o código a seguir: (iU) interno ou internal Upset (EU) Externo ou External Upset (iEU) Misto ou internal-External Upset ( ) ( ) ( ) 8) Durante a perfuração, na medida em que os tubos de perfuração vão sendo utilizados, há o desgaste normal da espessura da parede. Complete a coluna da direita com os códigos Faixa / Cor a seguir, usa- dos para classificar os diferentes níveis de desgaste: 1 Faixa Vermelha - 1 Faixa Branca - 1 Faixa Amarela - 2 Faixas Brancas - 1 Faixa Laranja Classe Redução da Espessura Código Faixa / Cor Novo 0% Premium de 0% a 20% Classe 2 de 20% a 30% Classe 3 de 30% a 40% Rejeitado Maior que 40% 84 Alta Competência 9) Correlacione as uniões cônicas (tool joints) dos tubos de perfuração com o seu detalhamento A) Enroscamento à quente; ( ) Soldagem com pré-aqueci- mento; B) Soldagem integral; ( ) Soldagem a frio. C) Flashwelding; ( ) União aquecida no tubo frio; D) Inertialwelding; ( ) Partes aquecidas por indução e unidas com pressão e rota- ção sem adição de material 10) Cite alguns cuidados que devemos tomar em relação aos tubos de perfuração. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ 11) Qual a função dos comandos (drill colar)? _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ 12) Cite as especificações que devem ser consideradas no uso dos co- mandos (drill colar). _______________________________________________________________ ________________________________________________________________13) Cite duas vantagens no uso dos tubos pesados (heavy weight). _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ 85 Exercícios 14) Cite as especificações que devem ser consideradas no uso dos tu- bos pesados (heavy weight). _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ 15) Correlacione os acessórios da coluna da esquerda com suas defi- nições na coluna da direita. (A) Substitutos (subs) ( ) É uma ferramenta estabilizadora uti- lizada em formações abrasivas, onde graças à presença de roletes consegue mais facilmente manter o calibre do poço. (B) Estabilizadores ( ) São pequenos tubos que desempe- nham várias funções. (C) Escareadores ( ) Servem para aumentar o diâmetro de um trecho já perfurado do poço. (D) Alargadores ( ) Absorvem as vibrações da coluna de perfuração induzidas pela broca. (E) Amortecedor de choque ( ) São ferramentas que servem para cen- tralizar a coluna de perfuração, dando maior rigidez e afastando os comandos das paredes do poço. 16) identifique as ferramentas de manuseio a seguir: A) Chave flutuante. B) Colar de segurança. C) Cunha. ( ) ( ) ( ) 86 Alta Competência 17) Cite tipos de uniões utilizadas para facilitar o enroscamento e desenroscamento dos elementos tubulares. ________________________________________________________________ 18) Que parâmetros devem ser conhecidos para se dimensionar, ade- quadamente, uma coluna de perfuração? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ 19) Correlacione as principais causas das rupturas com as suas defini- ções nos parênteses a seguir: (A) Fadiga. (B) Desgaste. (C) Esforços além do limite. (D) Wash-outs. (E) Corrosão. ( ) Provocado pelo contato durante a perfuração da coluna com a parede do poço ou do revestimento. ( ) Ocorrem geralmente por aplicação de torque insuficiente nas uniões ou pela existência de sulcos nos espelhos das mes- mas, permitindo assim a passagem de fluido de perfuração. ( ) Geralmente ocorrem em operações especiais quando não se conhece exatamente o estado da coluna no poço, por isso é recomendado se inspecionar a coluna periodicamente. ( ) Alteração ou degradação de um material por efeito do meio ambiente. ( ) Se origina por esforços cíclicos, com fissuras imperceptíveis que diminuem a resistência original dos tubos. 20) Cite os principais agentes corrosivos para os elementos tubulares. _______________________________________________________________ ________________________________________________________________ 87 Gabarito Gabarito 1) Quais as principais funções da coluna de perfuração? Aplicar peso sobre a broca, transmitir a rotação para a broca, conduzir o fluido de perfuração, manter o poço calibrado e garantir a inclinação e a direção do poço. 2) identifique os diferentes elementos tubulares que compõem a coluna de perfuração: a) Kelly b) Drill pipe c) Drill collar d) Heavy weight ( B ) ( D ) ( A ) ( C ) 88 Alta Competência 3) Classifique os elementos a seguir, necessários para a utilização eficiente da coluna de perfuração como os elementos acessórios (A) e elementos de manuseio (M). ( A ) Estabilizadores ( M ) Colar de segurança ( M ) Cunha ( A ) Alargadores ( A ) Roller reamer ou escareadores ( M ) Chave de broca ( M ) Iron roughneck ( A ) Subs ou substitutos ( A ) Amortecedores de choque ( M ) Kelly spinner ( M ) Chave flutuante 4) Tem como principal função transmitir o torque fornecido pela mesa rotativa para a coluna, em forma de rotação. Essa função corresponde ao: ( X ) Kelly ( ) Drill pipe ( ) Drill collar ( ) Heavy weight 5) Quais as válvulas que o Kelly possui normalmente para permitir o fechamento do interior da coluna em caso de kick? As válvulas kelly cock superior (opcional) e a kelly cock inferior. 6) Cite as duas principais funções dos tubos de perfuração (drill pipe)? Permitir circular o fluido de perfuração e transmitir o torque e rotação. 7) identifique os esquemas dos diferentes tipos de reforços adotados na extremidade do tubo de perfuração para criar uma área maior e mais resistente. Utilize o código a seguir: (iU) interno ou internal Upset (EU) Externo ou External Upset (iEU) Misto ou internal-External Upset ( EU ) ( IU ) ( IEU ) 89 Gabarito 8) Durante a perfuração, na medida em que os tubos de perfuração vão sendo utilizados, há o desgaste normal da espessura da parede. Complete a coluna da direita com os códigos Faixa / Cor a seguir, usados para classificar os diferentes níveis de desgaste: 1 Faixa Vermelha - 1 Faixa Branca - 1 Faixa Amarela - 2 Faixas Brancas - 1 Faixa Laranja Classe Redução da Espessura Código Faixa / Cor Novo 0% 1 Faixa Branca Premium de 0% a 20% 2 Faixa Brancas Classe 2 de 20% a 30% 1 Faixa Amarela Classe 3 de 30% a 40% 1 Faixa Laranja Rejeitado Maior que 40% 1 Faixa Vermelha 9) Correlacione as uniões cônicas (tool joints) dos tubos de perfuração com o seu detalhamento A) Enroscamento à quente; ( C ) Soldagem com pré-aquecimento; B) Soldagem integral; ( D ) Soldagem a frio. C) Flashwelding; ( A ) União aquecida no tubo frio; D) Inertialwelding; ( B ) Partes aquecidas por indução e unidas com pressão e rotação sem adição de material 10) Cite alguns cuidados que devemos tomar em relação aos tubos de perfuração. Não usar cunha no lugar da chave flutuante durante as conexões; não usar martelo ou marreta para bater nos tubos; deve-se evitar a utilização de corrente para enroscar tubos; evitar a utilização de tubos tortos na coluna de perfuração; evitar torque excessivo durante as conexões e durante a perfuração; evitar que os tubos de perfuração trabalhem em compressão etc. 11) Qual a função dos comandos (drill colar)? Fornecer peso sobre a broca, transmitindo-lhe torque e rotação, além de permitir a passagem de fluidos. 12) Cite as especificações que devem ser consideradas no uso dos comandos (drill colar). Diâmetro externo; diâmetro interno; tipo de conexão e características especiais. 90 Alta Competência 13) Cite duas vantagens no uso dos tubos pesados (heavy weight). Diminui a quebra de tubos nas zonas de transição de comando para tubos de perfuração; aumenta a eficiência e a capacidade de sondas de pequeno porte, pela sua maior facilidade de manuseio do que os comandos; nos poços direcionais diminui o torque e o arraste (drag) em vista de sua menor área de contato com as paredes do poço e menor tempo de manobra. 14) Cite as especificações que devem ser consideradas no uso dos tubos pesados (heavy weight). Diâmetro nominal; comprimento nominal e aplicação de material duro. 15) Correlacione os acessórios da coluna da esquerda com suas definições na coluna da direita. (A) Substitutos (subs) ( C ) É uma ferramenta estabilizadora utilizada em formações abrasivas, onde graças à presença de roletes consegue mais facilmente manter o calibre do poço. (B) Estabilizadores ( A ) São pequenos tubos que desempenham várias funções. (C) Escareadores ( D ) Servem para aumentar o diâmetro de um trecho já perfurado do poço. (D) Alargadores ( E ) Absorvem as vibrações da coluna de perfuração induzidas pela broca. (E) Amortecedorde choque ( B ) São ferramentas que servem para centralizar a coluna de perfuração, dando maior rigidez e afastando os comandos das paredes do poço. 16) identifique as ferramentas de manuseio a seguir: A) Chave flutuante. B) Colar de segurança. C) Cunha. ( B ) ( A ) ( C ) 17) Cite tipos de uniões utilizadas para facilitar o enroscamento e desenroscamento dos elementos tubulares. Integrais e tool joints. 91 Gabarito 18) Que parâmetros devem ser conhecidos para se dimensionar, adequadamente, uma coluna de perfuração? Profundidade máxima prevista para a coluna, diâmetro da fase, pesos da lama utilizados, fatores de segurança e peso máximo sobre broca. 19) Correlacione as principais causas das rupturas com as suas definições nos parênteses a seguir: (A) Fadiga. (B) Desgaste. (C) Esforços além do limite. (D) Wash-outs. (E) Corrosão. ( B ) Provocado pelo contato durante a perfuração da coluna com a parede do poço ou do revestimento. ( D ) Ocorrem geralmente por aplicação de torque insuficiente nas uniões ou pela existência de sulcos nos espelhos das mesmas, permitindo assim a passagem de fluido de perfuração. ( C ) Geralmente ocorrem em operações especiais quando não se conhece exatamente o estado da coluna no poço, por isso é recomendado se inspecionar a coluna periodicamente. ( E ) Alteração ou degradação de um material por efeito do meio ambiente. ( A ) Se origina por esforços cíclicos, com fissuras imperceptíveis que diminuem a resistência original dos tubos. 20) Cite os principais agentes corrosivos para os elementos tubulares. Oxigênio, gás carbônico, gás sulfídrico, bactérias, sais dissolvidos e ácidos.
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