Aula 2 Sondas Tipos

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13/02/2015 
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Perfuração 
Professor: Josan Carvalho de Figueiredo Filho 
Pós Graduado em Gerenciamento de Projetos (FGV) 
Engenheiro Mecânico (UFS) 
Tecnólogo Petróleo Gás (UNIT) 
Sumário 
• Introdução à Perfuração 
• Sondas de Perfuração 
• Etapas da Perfuração onshore e offshore 
• Coluna de Trabalho 
• Brocas 
• Fluidos de Perfuração & Hidrostática 
• Sistemas de Segurança de Poço 
• Revestimento e Cimentação 
• Perfuração Direcional 
• Operações Especiais 
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Sonda – significado da palavra 
sonda (son-da) 
s. f. 
 Aparelho (prumo ou objeto análogo) para determinar a profundidade da 
água e a natureza do fundo do mar ou de um rio. 
 Aparelho empregado na perfuração de poços petrolíferos, artesianos 
etc. 
 Comércio. Vareta metálica com que os fiscais de alfândega examinam o 
conteúdo de volumes para verificar se há neles contrabando. 
 Cirurgia. Instrumento com que se fazem sondagens numa cavidade do 
corpo, se extraem líquidos, se evacua uma ferida. 
 Sonda de eco, aparelho para sondagem submarina através da emissão de 
um som e do correspondente eco. 
 Sonda espacial, engenho lançado na alta atmosfera ou no espaço 
interplanetário para obter dados científicos que são transmitidos à Terra 
pelo rádio: sondas lunares, sondas marcianas. 
Sondas 
 Sondas x Plataformas de Produção 
 Sondas de Perfuração 
 Sondas de Completação e Intervenção em poços 
 Sondas Mistas – Perfuram e Produzem 
 Sondas Terrestres x Marítimas 
 Diária da Sonda terrestre entre 10 e 100 mil dólares/dia 
 Diária da Sonda Marítima entre 150 e 750 mil dólares/dia 
 Sondas Marítimas apoiadas no fundo do Mar: 
 Sondas Fixas; 
 Auto-Elevatórias; Jack-up; 
 Sondas Submersíveis; 
 Sondas Marítimas flutuantes: 
 Sondas Semi-Submersíveis; 
 Navio-Sonda 
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Sondas de Perfuração 
• Em Terra (onshore) 
▫ DTM = Desmontagem, Transporte e Montagem 
▫ SC (Sondas Convencionais) 
• No Mar (offshore) 
▫ DMM = Desmobilização, Movimentação e Montagem 
• BDP – Boletim Diário de Perfuração 
• BDO – Boletim Diário de Operação 
• Dependendo da sua estrutura (capacidade de carga) 
podem perfurar poços entre 500 e 6.000 metros 
• Podem trabalhar com Seções de 1 a 4 tubos 
▫ SEÇÕES: Quantidade de tubos conectados que podem ser 
estaleirados na torre de perfuração 
▫ Quanto mais tubos na seção, mais rápida as manobras 
Sondas de Perfuração Terrestre 
• Plataformas Fixas; 
 
• Perfuram em 
diversas 
profundidades; 
 
• Locomoção com o 
carro-sonda 
 
• DTM – 
Desmontagem / 
Transporte / 
Montagem 
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Apoiadas no fundo do mar: 
 
Fixas: São estruturas de aço 
que são instaladas no local 
da operação com estacas 
cravadas no fundo do mar. 
Utilizadas em lâminas de 
água até 250 metros. 
 
Sondas de Perfuração Offshore 
Solicitação de Esforços na Sonda Fixa 
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Plataformas Fixas Mistas (Modular) 
-Voltadas para área de Produção 
-Possuem planta de processamento e 
Mastro p/perfuração 
- Poços direcionais podem ser 
perfurados a partir dela 
Somente quando há a 
aprovação para 
desenvolvimento do campo; 
 
 A jaqueta é lançada e 
fixada ao 
fundo do mar por meio de 
estacas, 
cravadas ou cimentadas; 
 
 Em seguida os módulos 
são colocados sobre a 
jaqueta (sonda de perfuração, 
casaril, processo). 
 
 Os poços podem ser 
perfurados antes ou depois 
da instalação da jaqueta. 
Sondas de Perfuração Fixa Modular 
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Içamento/lançamento da Jaqueta 
Auto-eleváveis (Jack Up’s): 
 
COMPOSIÇÃO BÁSICA: 
 
- BALSA 
- PERNAS (entre 03 e 04) 
- SAPATAS* 
- SONDA DE PERFURAÇÃO 
 (MASTRO) 
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA 
* As sapatas podem ser 
individuais (por perna) 
ou estrutura única para 
todas as pernas, capaz 
de distribuir melhor as 
tensões em solos mais 
frágeis. 
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Auto-eleváveis (Jack Up’s): 
 
-A Unidade é formada por uma balsa com pernas suspensas 
- MOVIMENTAÇÃO: a balsa flutua e é deslocada por um rebocador ou propulsão 
própria 
- FIXAÇÃO: para se apoiar no fundo do Mar, as pernas são acionadas mecânica ou 
hidraulicamente até atingirem o solo marinho e elevarem a balsa acima do nível do 
mar 
- OPERAÇÃO: com as pernas fixas e a balsa elevada, a Unidade pode perfurar o 
poço. 
 
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA 
Apoiadas no fundo do mar: 
Auto-eleváveis (Jack Up’s): 
 
• Plataforma de perfuração fixa não 
afetada pelas condições de tempo; 
 
• Permite posicionamento em áreas 
com restrições no fundo do mar; 
 
• Perfura em lâmina d´água de até 100 – 
150 m. 
 
• Baixo Custo. 
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA 
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Auto-eleváveis (Jack Up’s) 
- BOP e Sistema de 
Cabeça de poço na 
superfície (casco) da 
sonda; 
 
- Completação Seca; 
 
- Baixo nível de 
complexidade dos 
Equipamentos 
1ª Sonda Auto-Elevatória – 
Offshore Company 51 
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JackUp realizando intervenção em 
poço de Plataforma Modular Fixa 
• São estruturas montadas sobre 
um flutuador; 
• Utilizadas em águas rasas 
(cerca de 30m) e calmas, com o 
fundo de apoio macio pouco 
acidentado; 
• Deslocadas por Rebocadores; 
• Ao chegar na locação são 
lastreadas até seu casco atingir 
o fundo do Mar 
Sonda de Perfuração Submersível 
Ex: Ubarana no Rio Grande do Norte. 
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SONDAS SUBMERSÍVEIS 
Lousiana - EUA 
1ª Sonda 
Submersível 
Flutuantes 
Semi-submersíveis: 
• Possuem estabilidade sem 
apoiar-se no fundo do mar; 
• Deslocamento para locação por 
navios rebocadores ou propulsão 
própria; 
•Possuem grande volume imerso 
para evitar as condições severas 
do mar, sendo o movimento crítico 
o vertical (Heave); 
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA 
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Sonda 
Semi - 
Submersível 
colunas 
pontoons 
Flutuantes 
Semi-submersíveis: 
•Podem ser ancoradas ou possuir 
sistema de Posicionamento 
dinâmico (DP), ou ambos; 
 
•Sistema de Ancoragem: 
•LDA < 1.800 m 
• Sistema DP: 
•LDA < 3.000 m 
 
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA 
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Sonda SS ancorada por linhas 
SS’s: Características Operacionais 
• Completação 
molhada; 
• Operação dependente 
das condições 
marítimas; 
• Sistema de cabeça de 
poço (BOP) no solo 
marinho; 
• Alto nível de 
complexidade dos 
equipamentos; 
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Flutuantes 
Navios-sondas 
 
• Ancoragem similar a uma semi-
submersível, usando de 8 a 12 
linhas de ancoragem ou com 
sistema de posicionamento 
dinâmico (DP)*; 
 
• Possuem grande capacidade de 
lâmina d’água; 
 
• Possuem auto propulsão e 
grande capacidade de estocagem; 
 
• Assim como as SS, necessita de 
compensador de movimentos. 
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA 
* (DP – Dynamic Position): Propulsores imersos 
alinham o Navio com a resultante entre as forças 
do vento e da correnteza sobre sua estrutura. A 
força do vento é a dominante, pois a parte do navio 
exposta ao vento é bem superior ao trecho 
submerso. 
NS’s: Características Operacionais 
• Completação molhada; 
• Operação dependente das condições marítimas; 
• Sistema de cabeça de poço (BOP) no solo marinho; 
• Alto nível de complexidade dos equipamentos; 
• Maior capacidade de armazenamento e mobilidade do que a SS. 
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NS’s: Características Operacionais 
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA 
Flutuantes 
TLP (Tension Leg Platform):• Plataforma flutuante posicionada na 
 Locação por tendões verticais fixados 
 No fundo do mar por estacas; 
 
• Raio de ancoragem nulo; 
 
• Não necessita de Compensador de 
Movimentos 
 
• Possui sistemas de produção e 
armazenamento; 
 
• Lâminas d’água de até 1.200 m. 
 
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Sonda TLP – Tension Leg Plataform 
Sondas Dual Activity 
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Sondas Dual Activity 
Sondas Cross River 
• Para perfuração de poços de 
alta inclinação e horizontais 
 
• Para poços com baixa 
Profundidade Vertical 
 
• Ausência de BOP 
 
• Utilizado para perfurar 
buracos para lançamentos de 
linhas (oleodutos, gasodutos, 
saneamento etc) 
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“Top Drive” 
(Giro, tração e 
compressão) 
“Guia 
Centralizadora” 
Sistema de 
fluido com 
extração de 
sólidos e bomba 
Ângulo com a 
horizontal 
variável de 0 a 
22 graus 
 ~ 3000 m 
~ 50 m 
Sondas Cross River 
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MOVIMENTAÇÃO DAS SONDAS 
 
Movimentos Lineares: 
 
• Avanço (Surge) - Movimento na direção do eixo X; 
• Deriva (Sway) - Movimento na direção do eixo Y; 
• Afundamento (Heave, Swell) - Movimento na direção do 
eixo Z; 
 
Obs: Eixo X: Longitudinal ao navio; 
 Eixo Y: Transversal ao navio; 
 Eixo Z: Perpendicular ao piso do navio. 
MOVIMENTAÇÃO DAS SONDAS 
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Movimentos Angulares: 
 
• Balanço (Roll) - Rotação em torno do eixo X no plano YZ; 
• Arfagem (Pitch) - Rotação em torno do eixo Y no plano XZ; 
• Guinada (Yaw) - Rotação em torno do eixo Z no plano XY; 
 
Obs: Eixo X: Na direção do comprimento do navio; 
 Eixo Y: Na direção da largura do navio; 
 Eixo Z: Na direção perpendicular ao piso do navio. 
 
MOVIMENTAÇÃO DAS SONDAS 
Movimentação 
de uma 
embarcação 
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Limitações 
operacionais 
em 
flutuantes 
Sistema de Posicionamento Dinâmico 
(DP – Dynamic Positioning) 
Objetivos: 
- Manter a embarcação 
em posição constante em 
relação a um ponto fixo 
(poço) ou em movimento 
(outra embarcação 
próxima, p.e.), por meio 
de propulsores que se 
contrapõem às 
intempéries ambientais 
(ventos, correntezas e 
ondas). 
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Sistema de Posicionamento Dinâmico 
– Sistema de propulsão 
Propulsores imersos 
alinham a Sonda com a 
resultante entre as 
forças do vento e da 
correnteza sobre sua 
estrutura. A força do 
vento é a dominante, 
pois a parte da 
estrutura exposta ao 
vento é bem superior 
ao trecho submerso. 
Propulsores 
(trusters) 
Sistema de Posicionamento Dinâmico - 
Sensores 
Giroscópio VRU (Vertical 
Reference Unit) 
Wind Sensors - 
Anemômetros 
Manutenção do 
heading (proa, direção, 
azimute, rumo) 
Medição dos valores de 
“Pitch”, “Roll” e “Heave”. 
Pode ser giroscópia ou 
magnética. 
- Velocidade e direção do vento 
- Hélice: velocidade 
- Cauda: direção 
- “wind feedforward” 
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Sistemas de referência de posição 
• Transducers 
• Beacons 
• Transponders 
• Hidrofones 
• Processador 
Sistema Hidroacústico 
Sistema DGPS 
Sistemas de referência de posição – 
sistema Hidroacústico 
• Transducers – equipamentos de superfície capaz de transmitir e receber 
sinais acústicos, podendo se relacionar com beacons ou transponders 
• Beacons – equipamento emissor de sinais, posicionado no fundo do mar, 
mais utilizado em sistemas antigos 
• Transponders - transmissores “inteligentes” (microprocessados) que 
emitem um pulso a uma determinada frequência toda vez que são 
interrogados por um pulso acústico com outra frequência pelo equipamento 
de superfície (transducer). 
• Hidrofones - são receptores de sinais acústicos provenientes dos 
beacons e responsáveis pela sua transformação em pulsos elétricos 
enviados ao processador. 
• Processador - interface com o Controlador. Diretamente ligado aos 
transducers/hidrofones dos quais recebem e processam os sinais elétricos 
correspondentes às informações acústicas dos transponders/beacons. 
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Fatores que afetam os sistemas 
Hidroacústicos 
• Potência dos transmissores 
• Perdas durante a transmissão dos sinais (atenuação, 
difusão, interferências etc) 
• Reflexão e Refração 
• Distância (Lâmina d’água) 
• Características do meio de propagação (impedância 
acústica do meio) 
Tipos de Sistemas Hidroacústicos 
– Sistema LBL (Long Base Line) 
• Um grupo de no mínimo 3 
ou 4 (mais comum) 
transponders/beacons são 
dispostos em quadrilátero 
no fundo do mar, a uma 
certa distância do alvo 
• Possui alta estabilidade 
• Requer calibração, o que 
demanda tempo 
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Tipos de Sistemas Hidroacústicos 
DGPS – Differential Global 
Positioning System 
• A técnica de posicionamento por 
satélite começou a ser utilizada 
com fins exclusivamente militares 
na final dos anos 80, 
desenvolvida pela NASA em 
colaboração com o Departamento 
de Defesa dos EUA e OTAN 
• Precisão, clareza, confiabilidade 
• Constelação de 24 satélites 
• 4 Variáveis determinadas: 
▫ Posição (Coordenadas X, Y) 
▫ Altitude (coordenada Z) 
▫ Diferencial de tempo entre o 
receptor e os satélites 
 
 
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Sistema de Posicionamento Dinâmico – 
Sala de Controle 
Central 
computadorizada 
com as leituras 
dos sensores e 
sistemas de 
posicionamento. 
 
Sistema de 
posicionamento 
pode ser por 
pulso sonoro 
(reflexão de 
ondas, Doppler), 
ou por GPS 
(sistema de 
satélites).