Aula 5 - Perfuração de Poços

Prévia do material em texto

Introdução à Engenharia Introdução à Engenharia 
de Petróleode Petróleo e Gáse Gás
D.Sc. João Luiz B. Ribeiro
Engenheiro de Produção
jribeiro@lin.ufrj.br jlbr.GORCEIX@petrobras.com.br joaolbr@bol.com.br
PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PETRÓLEO, GÁS E BIOCOMBUSTÍVEL
MÓDULO: ( I ) – (INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DE PETRÓLEO E GÁS)
Coordenador: Vanessa Garcia Professor: (João Luiz Batista Ribeiro)
Data: (11/12/2009)
Perfuração de Poços Perfuração de Poços 
de Petróleode Petróleo
D.Sc. João Luiz B. Ribeiro
Engenheiro de Produção
Projeto de um Poço
• Como é o Poço ?
• Qual seu diâmetro ?
• Este diâmetro é constante desde a 
superfície até a profundidade final ?
Seqüência de Perfuração
Poço Onshore
Seqüência de Perfuração
• Condutor de 20”
- Cravado a 10 m
Seqüência de Perfuração
• Perfuração da Fase 12 ¼”
até 300 m
• Descida de revestimento de 
9 5/8”
- Revestimento de 
superfície
Seqüência de Perfuração
• Cimentação do 
revestimento de 9 5/8”
- Cimentação de superfície
• Instalação da cabeça de 
revestimento
Seqüência de Perfuração
• Perfuração da Fase 8 ½”
• Descida do revestimento 
de 7”
- Revestimento de produção
Seqüência de Perfuração
• Cimentação do 
revestimento de 7”
- Cimentação de produção
• Revestimento de 7” é
acunhado no suspensor
Tipos de Sondas
• Sonda Terrestre
• Sonda Fluvial/Lacustre
• Sondas Marítimas
Sondas Terrestres
Plataforma Fluvial ou Lacustre
Amazônia
Rio Grande do Norte
Fronteira da Bolívia com a Argentina
Selva Venezuelana
Sondas de Perfuração Offshore
60 73
Ano
ODECO 
OCEAN
EXPLORER SEDCO 445
50 m
79
Crise Petróleo
Jack up
Auto-Eleváveis
Semi-submersível
ancorada
Navio
Sonda DP
Semi-submersível
Posicionamento Dinâmico
Sonda ModuladaSonda Modulada
�� L.A. RASAS L.A. RASAS -- APROXIMADAMENTE APROXIMADAMENTE 
250m.250m.
�� A JAQUETA É LANÇADA E ENCAIXADA A JAQUETA É LANÇADA E ENCAIXADA 
EM ESTACAS NO FUNDO DO MAR. EM ESTACAS NO FUNDO DO MAR. 
�� EM SEGUIDA OS MÓDULOS SÃO COLOEM SEGUIDA OS MÓDULOS SÃO COLO--
CADOS SOBRE A JAQUETA. CADOS SOBRE A JAQUETA. 
�� NÃO É NECESSÁRIO COMPENSADOR NÃO É NECESSÁRIO COMPENSADOR 
DE MOVIMENTOS.DE MOVIMENTOS.
�� SISTEMA DE CABEÇA DE POÇO NA SISTEMA DE CABEÇA DE POÇO NA 
SUPERFÍCIE (BOP)SUPERFÍCIE (BOP)
CARACTERÍSTICAS :CARACTERÍSTICAS :
ALUGUEL DA SONDA ALUGUEL DA SONDA –– U$ 50.000 A 150.000U$ 50.000 A 150.000
Sonda ModuladaSonda Modulada
Plataforma Auto-Elevável (PA)Plataforma Auto-Elevável (PA)
�� FORNECE UMA PLATAFORMA DE FORNECE UMA PLATAFORMA DE 
PERFURAÇÃO FIXA NÃO AFETADA PERFURAÇÃO FIXA NÃO AFETADA 
PELAS CONDIÇÕES DE TEMPO.PELAS CONDIÇÕES DE TEMPO.
�� PERMITE POSICIONAMENTO EM PERMITE POSICIONAMENTO EM 
ÁREAS COM RESTRIÇÕES NO FUNDO ÁREAS COM RESTRIÇÕES NO FUNDO 
DO MAR. DO MAR. 
�� BAIXO CUSTO. BAIXO CUSTO. 
�� PERFURA EM LÂMINA D´ÁGUA DE PERFURA EM LÂMINA D´ÁGUA DE 
ATÉ 200m.ATÉ 200m.
�� NÃO É NECESSÁRIO COMPENSADOR NÃO É NECESSÁRIO COMPENSADOR 
DE MOVIMENTOS.DE MOVIMENTOS.
�� SISTEMA DE CABEÇA DE POÇO NA SISTEMA DE CABEÇA DE POÇO NA 
SUPERFÍCIE (BOP).SUPERFÍCIE (BOP).
CARACTERÍSTICAS :CARACTERÍSTICAS :
ALUGUEL DA SONDA ALUGUEL DA SONDA –– U$ 50.000 A 150.000U$ 50.000 A 150.000
Plataforma Auto-Elevável (PA)Plataforma Auto-Elevável (PA)
Sonda Semi-Submersível (SS)Sonda Semi-Submersível (SS)
�� PLATAFORMA ESTÁVEL: PLATAFORMA ESTÁVEL: 
TRABALHA EM CONDIÇÕES TRABALHA EM CONDIÇÕES 
DE MAR E TEMPO MAIS DE MAR E TEMPO MAIS 
SEVEROS DO QUE OS SEVEROS DO QUE OS 
NAVIOS. NAVIOS. 
�� PODE SER ANCORADA OU PODE SER ANCORADA OU 
DE POSICIONAMENTO DE POSICIONAMENTO 
DINÂMICO. DINÂMICO. 
�� É NECESSÁRIO É NECESSÁRIO 
COMPENSADOR DE COMPENSADOR DE 
MOVIMENTOS.MOVIMENTOS.
� SISTEMA DE CABEÇA DE 
POÇO NO LEITO MARINHO
CARACTERÍSTICAS :CARACTERÍSTICAS :
ALUGUEL DA SONDA ALUGUEL DA SONDA –– U$ 100.000 A 600.000U$ 100.000 A 600.000
Sonda Semi-Submersível (SS)Sonda Semi-Submersível (SS)
Navio Sonda (NS)Navio Sonda (NS)
�� GRANDE CAPACIDADE DE GRANDE CAPACIDADE DE 
ARMAZENAGEM DE ARMAZENAGEM DE 
SUPRIMENTO PARA SUPRIMENTO PARA 
PERFURAÇÃO.PERFURAÇÃO.
�� MENOS ESTÁVEL QUE A MENOS ESTÁVEL QUE A 
SONDA SEMISONDA SEMI--
SUBMERSÍVEL (SS).SUBMERSÍVEL (SS).
�� PROPULSÃO PRÓPRIA.PROPULSÃO PRÓPRIA.
�� PODE SER ANCORADO OU PODE SER ANCORADO OU 
DP. DP. 
�� É NECESSÁRIO É NECESSÁRIO 
COMPENSADOR DE COMPENSADOR DE 
MOVIMENTOS.MOVIMENTOS.
CARACTERÍSTICAS :CARACTERÍSTICAS :
ALUGUEL DA SONDA ALUGUEL DA SONDA –– U$ 100.000 A 700.000U$ 100.000 A 700.000
Navio Sonda (NS)Navio Sonda (NS)
Navio Sonda DP “PEREGRINE 4”Navio Sonda DP “PEREGRINE 4” Sonda SemiSonda Semi--submersível DPsubmersível DP
“PAUL WOLF”“PAUL WOLF”
SONDAS DP - “DYNAMIC POSITION”SONDAS DP - “DYNAMIC POSITION”
TLP (Tension Leg Platform)TLP (Tension Leg Platform)
�� PLATAFORMA FLUTUANTE, PLATAFORMA FLUTUANTE, 
POSICIONADA NA LOCAÇÃO POR POSICIONADA NA LOCAÇÃO POR 
TENDÕES VERTICAIS FIXADOS NO TENDÕES VERTICAIS FIXADOS NO 
FUNDO DO MAR POR ESTACAS.FUNDO DO MAR POR ESTACAS.
�� RAIO DE ANCORAGEM NULO.RAIO DE ANCORAGEM NULO.
�� NÃO POSSUI COMPENSADOR DE NÃO POSSUI COMPENSADOR DE 
MOVIMENTOS.MOVIMENTOS.
�� UTILIZADAS COMO UEP´s COM OS UTILIZADAS COMO UEP´s COM OS 
POÇOS EQUIPADOS COM ÁVORE POÇOS EQUIPADOS COM ÁVORE 
DE NATAL SECA. DE NATAL SECA. 
CARACTERÍSTICAS :CARACTERÍSTICAS :
CARACTERÍSTICAS :CARACTERÍSTICAS :
Spar BouySpar Bouy
�� PLATAFORMA FLUTUANTE DE CALADO PLATAFORMA FLUTUANTE DE CALADO 
PROFUNDO.PROFUNDO.
�� O CASCO CILÍNDRICO É ANCORADO NO O CASCO CILÍNDRICO É ANCORADO NO 
FUNDO DO MAR.FUNDO DO MAR.
�� APÓS A ANCORAGEM A PLATAFORMA É APÓS A ANCORAGEM A PLATAFORMA É 
MONTADA SOBRE O CASCO.MONTADA SOBRE O CASCO.
�� O CASCO ABRIGA TANQUES DE LASTRO O CASCO ABRIGA TANQUES DE LASTRO 
E DE CONSUMÍVEIS.E DE CONSUMÍVEIS.
�� POSSUI COMPENSADOR DE POSSUI COMPENSADOR DE 
MOVIMENTOS.MOVIMENTOS.
�� UTILIZADAS COMO UEP´s COM OS POÇOS UTILIZADAS COMO UEP´s COM OS POÇOS 
EQUIPADOS COM ÁRVORE DE NATAL EQUIPADOS COM ÁRVORE DE NATAL 
SECA. SECA. 
Equipamentos de Sonda
• Sistema de Segurança
• Sistema de Movimentação de Cargas
• Sistema de Geração e Transmissão de 
Energia
• Sistema de Rotação
• Sistema de Circulação de Fluidos
• Sistema de Monitoração e Controle
Sistema de Rotação
• Mesa Rotativa
• Kelly
• Bucha do Kelly
• Top drive
• Motor de Fundo
• Swivel
Principais equipamentos do sistema:
Mesa Rotativa
• Transmite rotação à coluna de perfuração e permite o 
livre deslizamento do kelly no seu interior.
• Fornece movimento 
rotacional à coluna de 
perfuração.
• Apóia a coluna de 
perfuração, suportando 
o seu peso, quando em 
manobra ou conexão.
Kelly
• É o elemento que 
transmite a 
rotação 
proveniente da 
mesa rotativa à
coluna de 
perfuração.
• Pode ser quadrada 
ou hexagonal.
Bucha do Kelly
• É o elemento de 
ligação entre a 
mesa rotativa e a 
coluna de 
perfuração.
Bucha do Kelly
Top Drive
• Elimina o uso da 
mesa rotativa, 
kelly e bucha do 
kelly.
Top Drive
• Motor conectado no topo 
da coluna
• Desliza sobre trilhos
• Fixado a torre
• Permite movimentação 
vertical da coluna
Top Drive
• Perfura por seção
• Menor número de conexões
• Permite retirada ou descida 
da coluna com circulação e 
rotação
• Imprescindível em poços 
horizontais e com grande 
afastamento
Swivel
• Equipamento que separa os 
elementos rotativos daqueles 
estacionários.
• Injeta fluido de perfuração no 
interior da coluna de perfuração 
suportando a pressão de 
bombeio.
• Transmite o peso da coluna para 
o gancho.
Swivel
A jjunção de todos os Sistemas
• De Circulação• De Movimentação e Elevação de Carga
• De Rotação
• Parte Superior não gira
• Parte Inferior gira
SISTEMA DE CIRCULAÇÃO
TRAJETÓRIA DO 
FLUIDO DE 
PERFURAÇÃO
SUPERFÍCIE
SUPERFÍCIE
FUNDO DO POÇO
Circulação de Fluidos
Bomba
Tubo Bengala Mangueira
Swivel
Kelly
Interior da Coluna
Jatos da BrocaAnular
Conceito - São dispersões complexas de sólidos, 
líquidos e gases, usualmente constituídas de duas 
fases: uma dispersante (aquosa ou orgânica) e outra 
dispersa, cuja complexidade depende da natureza 
dos produtos dispersos, requisitos e funções 
necessárias.
Fluidos de Perfuração
Funções e Requisitos Básicos
• Carrear os cascalhos até a superfície, 
• Evitar a decantação dos sólidos perfurados durante as 
paradas de circulação
• Controlar as pressões de subsuperfície, exercendo pressão 
hidrostática suficiente contra zonas permeáveis para evitar 
influxo de fluidos da formação para o poço
• Limpar, lubrificar e resfriar a coluna e a broca
• Garantir a estabilidade química e mecânica do poço
• Transmitir potência hidráulica a broca 
• Proteger os equipamentos contra corrosão
• Transmitir dados para a superfície quando utilizando 
equipamentos do tipo MWD/PWD
• Prevenir danos à formação produtora
• Reduzir o atrito entre a coluna de perfuração e as paredes do 
poço
Fluido de Perfuração NÃO deve .....
Ser danoso a equipe e ao meio ambiente
Interferir no monitoramento do poço e avaliação das 
formações
Reduzir a produção do poço (Danificar o Reservatório)
Propiciar corrosão aos equipamentos 
“A maioria dos problemas de perfuração “A maioria dos problemas de perfuração 
estão relacionados com o fluido de estão relacionados com o fluido de 
perfuração”perfuração”
Mito ou Realidade ?Mito ou Realidade ?
• Fluido de Perfuração
Injeção: o fluido de perfuração é bombeado, sobre pressão, 
através da coluna de perfuração, até a broca.
Retorno: o fluido retorna pelo espaço anular até a superfície, 
carreando os cascalhos cortados.
Tratamento:
– bombas de lama (mud pumps)
– tanques (mud tanks); 
– peneiras vibratórias (shale shaker);
– misturadores (mud mixers); 
– desareiadores (desanders);
– desgaseificadores (degassers).
Sistema de Circulação
• Bombas de Lama
- Duplex
- Triplex (mais usada)
• Fornecem energia ao fluido para ele circular pelo poço
• Bombear fluidos com alto teor de sólidos abrasivos
• Ampla faixa de vazões e pressões
• Fácil manutenção e alta confiabilidade
Tratamento do Fluido de Perfuração
• Peneira de Lama
• Abertura das telas variam 
entre 10 a 150 mesh.
Tratamento do Fluido de Perfuração
• Degaseificador • Desareiador
• Conjunto de dois a quatro 
hidrociclones de 8” a 20”
• Separa a areia do fluido
• Retira o gás contido no fluido de 
perfuração quando necessário, como por 
exemplo durante a perfuração de uma 
formação portadora de gás.
Tratamento do Fluido de Perfuração
Tratamento do Fluido de Perfuração
• Dessiltador
• Conjunto de oito a doze hidrociclones
de 4” a 5”
• Descarta partículas de dimensões 
equivalentes ao silte
• Dessiltador com peneiras que 
permite recuperar partículas 
reduzindo gastos com 
aditivos.
• Mud Cleaner
E
R
R
O
R
:
 
s
t
a
ckunderflow
O
F
F
E
N
D
I
N
G
 
C
O
M
M
A
N
D
:
 
~
STACK: