Aula 08 Cabeça de Poço

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Sumário 
• Etapas da Completação: 
 
 Instalação dos Equipamentos de Superfície (Cabeça de Produção e BOP); 
 Condicionamento do Poço (Revestimento e Troca do Fluido); 
 Avaliação da Cimentação (Possível correção da cimentação primária); 
 Canhoneio; 
 Instalação da Coluna de Produção/Injeção (COP/COI); 
 Instalação dos Equipamento de Superfície (ANM e ANC); 
 Colocação do Poço em Produção (Indução de Surgência); 
Objetivos 
• Compreender os equipamentos instalados na cabeça de um poço, na completação seca e 
molhada 
 
• Identificar os equipamentos e suas finalidades 
 Cabeças de Revestimento e Suspensores 
 Cabeças de Produção e Suspensores 
 Árvores de Natal 
 Adaptadores 
 
• Entender o poço 
 Barreiras de segurança na superfície 
 Acessos ao poço 
 Pontos de comunicação de pressão 
 
• Critérios utilizados no dimensionamento dos equipamentos 
 
• Sequência operacional de instalação dos equipamentos 
Premissas 
• Em todos os momentos, devem existir pelo menos duas barreiras de 
segurança em cada percurso (ou seja, dois Conjuntos Solidários de 
Barreiras – CSB) 
 
 Se uma falhar, ainda existirá uma segunda opção; 
 
 Nada impede a instalação de mais barreiras de segurança; 
 
• As colunas de revestimento e a coluna de produção não podem ser 
totalmente apoiadas no fundo do poço, sob o risco de flambagem 
 
 Existe uma resistência à flambagem, que não será tratada neste momento; 
 
 Elas precisam ser “penduradas” na superfície; 
Premissas 
• Os fluidos do poço podem fluir 
pelo interior da coluna, entre duas 
colunas ou por trás dos 
revestimentos; 
 
• O cimento serve como barreira de 
segurança, mas pode haver falhas 
no cimento: 
 Perda para formações; 
 Contaminação; 
 Canalizações. 
Cabeça de Poço de Superfície 
• Os equipamentos de superfície são instalados ao final de cada etapa 
da perfuração 
 Cada revestimento vai possuir um equipamento correspondente na 
superfície; 
 Cabeças de revestimento e suspensores; 
 
• Ao final da perfuração, os últimos equipamentos remanescentes 
serão instalados na completação do poço 
 Cabeça de produção e suspensor; 
 Árvore de natal; 
 Adaptadores; 
Cabeça de Poço de Superfície 
Relembrando 
• Após a perfuração da primeira fase, foi instalada a cabeça de 
revestimento (e o drilling spool, BOP e etc) 
 Soldada ou enroscada 
 
• As operações seguiram com a perfuração de segunda fase 
 Ao final, é descido um suspensor de revestimento, que é alojado na cabeça de 
revestimento (da primeira fase) 
 Ele possui vedações contra o revestimento e contra a cabeça de revestimento 
 Ativadas pelo peso do revestimento 
Equipamentos de Superfície – 
Completação Seca 
• Cabeça de Produção; 
 
• Suspensor para Coluna de Produção; 
 
• Árvore de Natal; 
 
• Adaptadores. 
Equipamentos de Superfície – 
Completação Seca 
• Antes de explicar os componentes, é interessante apresentar a 
terminologia comumente utilizada. 
 
 Cabeça de Produção (CP) = Tubing Head; 
 Suspensor da Coluna de Produção = Tubing Hanger = “Donut”; 
 Árvore de Natal (ANC) = Christmas Tree; 
Cabeça de Produção 
• Após a descida e cimentação do 
último revestimento, será feita a 
retirada do BOP para o corte do 
revestimento; 
 Um bridge plug deve ser instalado no 
revestimento, garantindo as barreiras de 
segurança! 
 
• Só então é instalada a cabeça de 
produção; 
 
• A Cabeça de Produção possui duas 
saídas laterais, que dão acesso ao 
anular do poço. 
Cabeça de Produção 
• Possui um elemento de vedação em sua 
extremidade inferior, vedando contra o 
último revestimento descido. 
 Análogo à cabeça de revestimento de 
carretel 
 
• Da mesma forma que os revestimentos, a 
coluna de produção também deve ser 
sustentada na superfície 
 
 Este é o papel da cabeça de produção e 
suspensor 
Cabeça de Produção 
• Ela possui um perfil interno para alojar 
o suspensor da coluna de produção; 
 
• Em seu flange superior, existem 
parafusos (lock down 
screws),chamados parafusos 
prisioneiros. Como o peso da coluna 
de produção é pequeno, eles auxiliam 
ativação das vedações e travam o 
tubing hanger no lugar. Além disso, 
esses parafusos impedem que o TH 
seja ejetado em caso de pressão no 
anular. 
Suspensor Para Coluna de Produção 
(TH) 
• Depois da instalação da 
cabeça de produção, o poço 
está pronto para a descida da 
coluna de produção? 
 
• NÃO! Temos um bridge plug 
instalado no revestimento! 
 
• Para retirar o bridge plug será 
necessário instalar o BOP! 
Suspensor Para Coluna de Produção 
(TH) 
• A coluna, diferente do 
revestimento, é enroscada. 
 Não há “mordentes” 
 
• O suspensor é instalado no 
perfil interno da cabeça de 
produção 
Adaptadores 
• Até aqui, com exceção da primeira cabeça 
de revestimento, todos os equipamentos 
apresentados são flangeados 
 
 Flanges possuem tamanhos e classes de 
pressão diferentes 
 
 Existem componentes rosqueados (pino ou 
caixa) 
 
 Cabeças de revestimento e de produção 
“genéricas” 
o Tamanhos e acessos padrão 
Adaptadores 
• O mais comuns são: 
 Adaptadores para a cabeça de produção 
 
 Adaptadores para a árvore de natal 
 
o Conversão de flanges 
o Árvore de natal rosqueada 
o Entrada do cabo de PDG ou do cabo de energia 
para bombas 
 
 Adaptadores utilizados nas saídas laterais 
das cabeças de revestimento e de 
produção 
Árvore de Natal 
• Conjunto de equipamentos de superfície que tem como finalidade 
controlar a produção do poço 
 
 Ajuste de vazão 
o Fechar o poço, inclusive 
 Vedações 
 
• Recebe a produção e a guia para a linha de produção 
 Tanques ou estação 
Árvore de Natal 
Árvore de Natal 
• É composta de válvulas mestras inferior e superior, cruzeta, válvula de 
pistoneio, válvula lateral e válvula de agulha 
 
 As válvulas mestras permitem fechar o poço em caso de necessidade. São no mínimo 
duas, por redundância; 
 
 A cruzeta é uma conexão hidráulica com múltiplos pontos de acesso (equivalente a 
um “Tê” nos sistemas elétricos); 
 
 A válvula lateral permite fechar o poço, fora da linha vertical, mantendo as mestras 
abertas; 
 
 A válvula de agulha permite regular o fluxo; 
 
 A válvula de pistoneio permite, futuramente, acessar o poço equipado, pelo interior 
da coluna; 
Árvore de Natal 
• Não há ponto de acesso ao anular na árvore de natal (válido para a 
árvore convencional! Nas árvores submarinas, pode haver acesso na 
própria árvore) 
 
 O acesso ao anular é feito através das saídas laterais da cabeça de produção. 
Resumindo 
• Depois de: 
 Instalar a cabeça de revestimento de carretel; 
 Perfurar a respectiva fase; 
 Descer o revestimento; 
 Cimentação, suspensão e corte do revestimento de produção; 
• Falta: 
 Instalar o adaptador para a cabeça de produção (se houver); 
 Instalar a cabeça de produção; 
 Descer a coluna de produção com o suspensor de coluna; 
 Instalar o adaptador para a árvore de natal (se houver); 
 Instalar a árvore de natal; 
Diâmetro Interno e Drift 
• Todos os componentes da cabeça do poço (e demais elementos 
tubulares do poço) possuem um diâmetro interno. 
 Exemplo: Um drill pipe de 5 1/2”, 23 lb/ft possui um diâmetro interno de 4”. 
 
 Um equipamento de 3,9” pode ser descido no poço? 
o Talvez, mas não há garantias! 
o Existem tolerâncias na fabricação dos equipamentos. O diâmetro interno, por exemplo, 
pode variar. 
o Existe, entretanto, um diâmetro mínimo que deve ser respeitado. 
o Este valor recebe a denominação “drift” O drift do drill pipe anterior é 3,875”, que é o tamanho do maior 
equipamento que pode ser descido sem risco no poço; 
Diâmetro Interno e Drift 
• Qual a utilidade do diâmetro interno? 
 Espessura média dos elementos tubulares 
 
 Volumetria, já que da mesma forma que pode haver uma redução, pode 
também haver um aumento no valor 
Pressão de Trabalho e Pressão de 
Teste 
• O dimensionamento de elementos tubulares analisa o efeito da 
pressão sob diferentes aspectos 
 Pressão interna 
 Colapso 
 
• Para a cabeça do poço, a pressão de trabalho representa sempre o 
maior diferencial de pressão, de dentro para fora, que um 
equipamento pode operar sem risco. 
 Os valores são padronizados pela API Specification 6A 
 São afetados pela temperatura, embora, na construção de nossos poços, isso 
não seja significativo 
Pressão de Trabalho e Pressão de 
Teste 
• Foram determinadas classes de pressão de 1.000, 2.000, 3.000, 5.000, 
10.000, 15.000 e 20.000 psi 
 Se a cabeça do poço demandar, por exemplo, 5.200 psi, deve ser adotado o 
valor de 10.000 psi 
 
• Para garantir que os equipamentos suportem as pressões de trabalho, 
eles devem ser testados com 1.5 ou 2.0 vezes sua pressão de trabalho 
(dependendo do tamanho e classe de pressão) 
Observações 
• É importante ressaltar que as diversas características dos materiais 
influenciam seu desempenho. 
 A metalurgia é importante, sendo muitas delas padronizadas. 
o Limite de escoamento 
o Dureza 
o Resistência a ataque de fluidos agressivos 
 
 A instalação (torque aplicado nos parafusos) 
Especificação dos Equipamentos de 
Superfície 
• Os dois critérios mais importantes no dimensionamentos dos diversos 
equipamentos de superfície são as dimensões e a pressão de 
trabalho; 
 
 As dimensões são, obviamente, influenciadas pelos revestimentos; 
 
 Outros critérios importantes são: 
o Metalurgia 
o Tipo de conexão (rosqueada, soldada ou flangeada) 
Cabeça de Poço Submarina e 
Produção Offshore 
Início de Poço Submarino – 
Relembrando 
• Perfurado 
 A fase de 26” é perfurada com rotação e circulação de fluido. É usada em formações 
duras, mas o número de manobras e o tempo é muito maior do que nos outros 
métodos. 
 
• Jateado 
 A fase de 26” é jateada, ou seja, a broca desce apenas com circulação. A próxima 
fase é perfurada com a mesma broca que jateou a fase de 26”. Isso implica em um 
número menor de manobras e consequente economia de tempo. 
 
• Base Torpedo 
 O revestimento condutor é cravado por uma ponteira que é lançada no fundo do 
mar. Muita economia de tempo, mas só funciona em determinadas formações 
Alojador de Alta Pressão 
• A cabeça de poço submarina é muito 
diferente da terrestre. Aqui, todos os 
suspensores de revestimento estão alojados 
no Alojador de Alta Pressão (AAP); 
 
• A função do AAP é servir de sede para os 
suspensores. O AAP é soldado ao 
revestimento de superfície. Com exceção do 
condutor, todos os outros revestimentos são 
apoiados no AAP; 
 
• As ranhuras superiores servem para fazer a 
conexão com o BOP. 
Suspensores de Revestimento 
Cabeça de Poço Submarina 
• Em azul claro (B), está o AAP. 
 
• Os equipamentos I, J, K e L são os 
suspensores de revestimento. 
 
• O equipamento A é a Base 
Adaptadora de Produção (BAP), 
que será vista a seguir. 
Base Adaptadora de Produção (BAP) 
• A BAP é instalada acima do AAP. 
• Algumas de suas funções: 
 Orientar e apoiar o Tubing Hanger 
 
 Orientar e permitir o travamento da 
ANM. 
 
 É onde serão instaladas as linhas de 
produção, de controle (umbilical) e de 
acesso ao anular (linha de serviço) 
Base Adaptadora de Produção (BAP) 
Suspensor de Coluna – Tubing Hanger 
(TH) 
• Além de manter suspensa a coluna de 
produção, o TH faz as seguintes interfaces: 
 Coluna de Produção X Tubulação de Produção 
da ANM (a ser vista nos próximos slides) 
 
 Anular do poço X Tubulação de anular da 
ANM; 
 
 Cabo elétrico do PDG; 
 
 Linhas hidráulicas da DHSV; 
 
 O TH trava e veda no perfil interno da BAP. 
Suspensor de Coluna – Tubing Hanger 
(TH) 
Suspensor de Coluna – Tubing Hanger 
(TH) 
Árvore de Natal Molhada (ANM) 
• Assim como a ANC, a ANM é um conjunto de 
válvulas que tem a função de controlar o 
fluxo de produção e do anular, além de 
permitir a passagem dos sinais de controle 
(PDG, DHSV, controles dos equipamentos de 
superfície); 
 
• A ANM possui sensores de pressão e 
temperatura na coluna e no anular. 
 
• Possui um painel de controle, que é operado 
pelo ROV (Remote Operated Vehicle) 
Árvore de Natal Molhada (ANM) 
Árvore de Natal Molhada (ANM) 
• Tanto o bloco de anular quanto o de 
produção possuem um conjunto de 
válvulas em “Tê”: master, wing e swab. 
 
• A válvula swab (produção ou anular) é 
aberta quando se opera com a sonda. 
 
• A válvula wing (produção ou anular) é 
aberta durante a produção. 
 
• A válvula de crossover é usada em 
algumas situações como interligação 
entre o bloco de produção e o anular. 
Modos de Operação da ANM 
Produção normal – poço surgente 
Modos de Operação da ANM 
Produção normal – poço com gás - lift 
Modos de Operação da ANM 
Limpezas das linhas a partir da UEP 
Instalação de Subconjuntos da ANM 
• De uma maneira geral, todo tipo de 
equipamento submarino necessita de sua 
ferramenta e um meio para que seja possível 
sua instalação. 
 
• A função básica da ferramenta é manter, 
através de um conector, o equipamento 
suspenso quando da sua descida e permitir, 
após instalação, a retirada do meio utilizado 
para instalação. 
 
• A função básica do meio utilizado é o de levar o 
equipamento até sua profundidade de 
instalação e, em geral, propiciar o controle da 
operação de instalação, teste da interface 
desde a superfície e acesso ao poço.. 
 
• Exemplo de meios: Riser de Completação, Drill 
Pipe Riser, Drill Pipes comuns, 
Instalação de Subconjuntos da ANM 
• Exemplo de Ferramentas: 
 FIBAP: Ferramenta de Instalação da BAP; 
 
 THRT: Tubing Hanger Running Tool; 
 
 TRT : Tree Running Tool; 
o Obs: a TRT funciona como ferramenta da ANM e também da Tree Cap. 
 
 FIBOP: Ferramenta de Instalação do BOP 
Sequência de instalação de ANM 
com sonda de completação 
Instalação de Subconjuntos da ANM 
Sequência básica: 
• 1-Preparação na superfície. 
 
 Fase onde são feitas inspeções, testes, movimentações e acoplamento dos dispositivos, preparando o 
equipamento para iniciar descida. Utiliza-se Bases de Teste para equipamentos e ferramentas. 
 
• 2- Descida : 
 Fase de conexãp dos risers permitindo a descida do equipamento até a profundidade desejada. 
 
• 3-Instalação : 
 Fase em que é feito o assentamento do equipamento no local desejado. Ë a fase mais cr[itica. O 
assentamento deve ser o mais suave possível para se evitar danos nos equipamentos. Antes do assentamento 
devem ser observados alguns cuidados como: boas condições de mar (heave e correnteza), orientação do 
equipamento, condições do sistema DP da sonda e garantir boa visibilidade do ROV. 
 
• 4- Testes de acoplamento. 
 Em geral ,os dois principais são : teste de overpull e teste de vedação. 
 
• 5- Retirada da ferramenta: 
 Após a retirada, deve-se efetuar procedimento de preservação e mover para base de transporte. 
Sequência de Instalação de ANM 
• O primeiro passo (1) é a perfuração do poço. Após a 
perfuração, é necessário retirar o BOP de perfuração; (2) para 
permitir a instalação da BAP. 
• A retirada do BOP deve ser precedida da instalação de 
barreiras de segurança (tampões de cimento)no poço. 
Também podem ser instalados packers tamponados. A BAP é, 
então, descida com a Ferramenta de Instalação da BAP 
(FIBAP) (3) com risers de completação ou Drill Pipes comuns. 
• Após o travamento do conector da BAP no alojador de alta 
pressão do SCPS e execução de testes, a FIBAP é 
desconectada e retirada (4), juntamente com os risers de 
completação. 
• A BAP é descida com a Bucha de Desgaste ou Wear Bushing 
(WB) já assentada em seu interior. Esta bucha evita danos à 
área de vedação do tubing hanger, principalmente quando há 
passagem de coluna de perfuração com broca. 
Sequência de Instalação de ANM 
• Obs: 
 
 SCPS: Sistema de Cabeça de Poço Submarino 
 MCV: mandril de conexão vertical 
 DHSV (Down Hole Safety Valve) = SSSV (Sub Surface Safety Valve) 
 MLF: Mandril das Linhas de Fluxo 
Sequência de Instalação de ANM 
• O próximo passo é descer novamente o BOP de perfuração (5) com risers de perfuração e assentar no alojador de alta 
pressão da BAP. 
 
• Após os testes do BOP, é descida uma broca para cortar os tampões de cimento e condicionar o poço, trocando, ao final, 
o fluido do poço por fluido de completação(5). 
 
• A coluna de produção é descida, juntamente com o Tubing Hanger, através do riser de perfuração. O tubing hanger é 
descido com a Tubing Hanger Running Tool (THRT), e riser de completação (6). O TH é assentado e orientado no alojador 
de alta pressão da BAP (5). 
 
• Após os testes de pressão, a THRT é desconectada e o conjunto THRT/ JRC são retirados com o riser de completação (6). 
 
• Em seguida, o BOP é retirado (7). Para que o BOP possa ser retirado de maneira segura, é preciso haver duas barreiras 
mecânicas no anular (normalmente o PKR e o Tubing Hanger) e na coluna de produção. As barreiras na COP podem ser 
Standing Valve, DHSV, Plug, Válvulas Hidráulicas. 
 
• A ANM é então descida (8) com a Tree Running Tool (TRT) e riser de completação e assentada no alojador de alta 
pressão da BAP, onde o TH já se encontra instalado. São efetuados diversos testes de pressão e funcionais para verificar 
a operacionalidade dos atuadores da ANM. 
 
Sequência de Instalação de ANM 
Sequência de Instalação de ANM 
• A TRT é então retirada (9). 
 
• Após a retirada da TRT é descido o conjunto TRT+ BOP WO + FIBOP com riser de completação (10). 
 
• Com esta configuração são possíveis as operações com cabo ou Flexitubo dentro do poço. 
 
• As barreiras da COP são retiradas. Se foi assentado um plug, este deve ser retirado com equipamento de 
slickline. 
 
• Em seguida, é feita a indução de surgência para efetuar TFR (Teste de Formação a poço revestido). Caso haja 
standing valve (STV) na coluna de produção, esta é retirada com wireline ou flexitubo, após a indução de 
surgência para realização do TFR (10). Como há operação de wireline ou flexitubo, é necessária a utilização 
de BOP de workover (BOP WO), que desce junto com a ANM e sua ferramenta de instalação. 
 
• A FIBOP, ou Ferramenta de Instalação do BOP de workover tem o mesma função do LMRP (Lower Marine 
Riser Package) do BOP de perfuração. Ou seja, em caso de perda de posição da sonda de completação, é 
feita a desconexão da FIBOP. Após o TFR, o poço é fechado (10) e a TRT+BOP+FIBOP são retirados (11) com o 
riser de completação. A Tree cap é descida (11) com riser de completação e assentada no topo da ANM (tree 
manifold) 
Sequência de Instalação de ANM 
Sequência de Instalação de ANM 
• A capa de corrosão (CC) é descida a cabo e 
assentada no topo da Tree Cap (13). A sonda de 
completação deixa a locação. Um navio de 
lançamento de linhas instala o MCV (Mandrl de 
Conexão Vertical) na BAP (14). O MCV é descido 
a cabo e junto com as flowlines. O MCV é 
travado no mandril da BAP com auxílio de ROV. 
Sequência de Instalação de ANM 
A Running Toll (RT) do MCV é retirada.(15) 
Sequência de Instalação de ANM 
O barco de lançamento de linhas lança 
as linhas na direção da UEP.(16) 
Sequência de Instalação de ANM 
As linhas são conectadas à UEP (17). Os procedimentos 
de prevenção de hidratos são efetuados e inicia-se a 
produção do poço para a UEP.