18.05.04 Aula 4

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Perfuração de Poços
Prof. Anthony Andrey R. Diniz
anthony_andrey@yahoo.com
Mar/2018
Fontes: Livros, web pages e apostilas citados no decorrer do material e ao final.
Universidade Federal de São Paulo
Campus Baixada Santista
Instituto de Saúde e Sociedade
Departamento de Ciências do Mar
Coordenação de Engenharia de Petróleo
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
• Inclui todos os equipamentos utilizados para imprimir rotação à broca.
Fonte: Fundamentals of drilling engineering – 2011
Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
Notas de aula de Wilson da Mata, PPGCEP, UFRN – 2006
• Nas sondas convencionais, a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa
(rotary table), localizada na plataforma da sonda, sendo a rotação transmitida a
um tubo de parede externa poligonal, o kelly, que fica enroscado no topo da
coluna de perfuração.
• Nas sondas equipadas com top drive a rotação é transmitida
diretamente ao topo da coluna de perfuração por um motor acoplado
à catarina (traveling block).
• Outra possibilidade é perfurar o poço com um motor de fundo,
colocado logo acima da broca, com o torque necessário sendo
gerado pela passagem do fluido de perfuração em seu interior.
• O sistema de rotação convencional é constituído de equipamentos que
promovem ou permitem a livre rotação da coluna de perfuração: mesa
rotativa, kelly e cabeça de circulação (swivel).
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
 Mesa rotativa (rotary table) – é o equipamento que transmite a rotação à coluna de perfuração e permite
o livre deslizamento do kelly no seu interior:
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
http://www.sunnda.com/drilling-products/drilling-equipment/rotary-tables.php – 2016
http://mhwirth.com/our-products/drilling-make-and-break-2/rotary-tables/ – 2017
http://iodp.ldeo.columbia.edu/EDU/TAS/301/pages/week4/week4_0719.html – 2004
• Em certas operações, a mesa rotativa tem que suportar o peso da coluna de perfuração.
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
 Kelly – é o elemento que transmite a rotação proveniente da mesa rotativa à coluna de perfuração,
podendo ter dois tipos de seção:
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
http://www.geocoredrill.com/Kelly-Drill-Rod-products.html
Notas de aula de Wilson da Mata, PPGCEP, UFRN – 2006
http://www.batapetro.com/productsfi.php?id=23 – 2014
• Em terra, é mais comum a seção quadrada;
• Em sondas marítimas, é mais comum a seção hexagonal, por maior resistência à tração, torção e flexão.
 Cabeça de injeção (swivel) – é o equipamento que separa os elementos rotativos dos
elementos estacionários, na sonda de perfuração, ou seja, a parte superior fica estática,
enquanto a parte inferior permite a rotação:
• O fluido é injetado no interior da coluna através da cabeça de injeção;
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
• Ainda existem dois sistemas alternativos de aplicação de rotação na broca: motor de topo (top drive) e
motor de fundo (drilling mud motor).
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
http://www.acewel.com/product101.html – 2013
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_components_of_oil_drilling_rigs – 2016
http://www.idtecoman.com/root/index.php/ct-menu-item-25/mechanical-products/top-drive – 2014
 Motor de topo (top drive) – a adoção desse acessório elimina a necessidade de uso da mesa rotativa e
do kelly e permite a perfuração do tubo de três em três tubos, ao invés de um a um, quando a mesa
rotativa é utilizada.
• Esse sistema também permite que a retirada ou descida da coluna seja feita em rotação e com a
circulação de fluido de perfuração pelo seu interior, o que é importante em poços com alta inclinação ou
horizontais.
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
Fundamentals of drilling engineering – 2011
http://steelmakingmachine.com/6-1-downhole-drilling-motor.html
http://www.laser-ndt.com/applications_cavity%20pump.html – 2017
 Motor de fundo (drilling mud motor) – é o caso em que um motor hidráulico colocado acima da broca,
cujo giro acontece apenas na parte inferior desse motor, solidário à broca.
• Esse tipo de equipamento é muito utilizado na perfuração de poços direcionais e como a coluna não gira,
o torque imposto a ela é nulo e o seu desgaste fica bastante reduzido.
• Além desse sistema possibilitar ganho de tempo de operação, o motor de topo também possibilita que o
driller reinicie a circulação do fluido ou a rotação da coluna mais rápido, o que reduz a chance de
problema de aprisionamento da coluna de perfuração.
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
Fundamentals of drilling engineering – 2011
http://www-odp.tamu.edu/publications/193_IR/chap_02/c2_f20.htm
https://es.slideshare.net/magnusgabrielhuertafernandez/operaciones-de-pesca-y-re-intervencion
• A coluna de perfuração (drillstring) conecta os equipamentos de superfície com a broca (drill bit) no fundo
do poço e mesa rotativa, ou o motor de topo, rotacional a coluna para transmitir o movimento à broca.
• A coluna de perfuração é composta basicamente por duas porções: tubos de perfuração (drill pipes) e o
bottom hole assembly (BHA).
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
Fundamentals of drilling engineering – 2011
https://www.nov.com/Segments/Wellbore_Technologies/Grant_Prideco/Drilling_Tubulars/Landing_Strings/Slip_Proof_Drill_Pipe/Slip-
Proof_Drill_Pipe.aspx – 2017
• Os tubos de perfuração (drill pipes - DP) são especificados pelo diâmetro externo (nominal – de 2 3/8” a
6 5/8”), peso linear, grau do aço e faixa de comprimento, sendo classificados pelo API nas seguintes
faixas de comprimento: Range 1, com 18 a 22 pés (5,5 a 6,7m); Range 2, com 27 a 30 pés (8 a 9m); e
Range 3, com 38 a 45 pés (12 a 14m);
• São tubos de aço sem costura, tratados internamente com aplicação de resinas, para diminuição do
desgaste interno e corrosão, com conexões cônicas nas extremidades, chamadas de tool joints,
soldadas no corpo;
• O grau do aço especifica o valor da sua resistência à tensão de escoamento, sendo os graus para os
tubos de perfuração, de acordo com a API:
Grau Tensão de escoamento (psi)
E 75.000 a 105.000
X95 95.000 a 125.000
G105 105.000 a 135.000
S135 135.000 a 165.000
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
Fundamentals of drilling engineering – 2011
http://www.acewel.com/product30.html – 2013
http://www.octgproducts.com/what-is-a-drill-collar.html – 2015
• Os comandos (drill collars - DC) são elementos tubulares de aço forjado, usinados e que possuem alto
peso linear, devido à grande espessura de parede;
• Suas funções principais são fornecer peso sobre a broca e prover rigidez à coluna, permitindo o melhor
controle da trajetória do poço;
• Da mesma forma que nos tubos de perfuração, a conexão deles é feita por uniões enroscáveis, usinadas
diretamente no corpo do tubo. Externamente, podem ser lisos ou espiralados:
• São tubos normalizados pelo API e sua especificação
deve levar em conta as seguintes características:
diâmetro externo, diâmetro interno, tipo de união,
acabamento externo e a existência ou não de ressalto
para o elevador;
• Comandos não-magnéticos são utilizados para não
interferir em medições de ferramentas da coluna.
Perfuração de poços
 Sistema de rotação (rotary system):
Fonte: Fundamentos de engenharia de petróleo – 2001
http://www.downhole-motor.com/products_detail/productId=27.html – 2012
• Os tubos pesados (heavy-weight drill pipes - HWDP) são elementos tubulares de aço forjado, usinadose
que têm como função principal promover uma transição de rigidez entre os comandos e os tubos de
perfuração, diminuindo a falha por fadiga;
• As características principais dos HWDP são: maior espessura de parede, uniões mais resistentes e
revestidas de metal duro (hard-facing) e reforço central no corpo do tubo revestido de metal duro.
Principais Fontes Bibliográficas
Obrigado pela atenção!!!
e-mail: anthony_andrey@yahoo.com
Universidade Federal de São Paulo
Campus Baixada Santista
Instituto de Saúde e Sociedade
Departamento de Ciências do Mar
Coordenação de Engenharia de Petróleo