Controle de poço

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Controle de Poço
Maurício de Aguiar Almeida, PhD
mauricioaguiar@petrobras.com.br
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Bibliografia
Bourgoyne, A.T., Millheim, K.K., Chenevert, M.E., and Young, F.S.: “Applied Drilling Engineering”, SPE Textbook Series, Vol. 2, Richardson, Texas, USA, 1986.
Capítulo 4
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Causas de um Kick
Fluido de Perfuração com massa específica insuficiente para conter a produção de formações expostas
Zonas de Pressão Anormal
Técnicas de detecção
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Causas de um Kick
Falta de Ataque ao Poço – Retirada da Coluna
Cálculo do Volume de Aço Retirado
Pistoneio
Hidráulico, < BHP pelo movimento da coluna
Mecânico – encerramento de broca
Perda de Circulação
Queda do nível do fluido no anular
Cimentação inadequada
Influxo de gás durante a pega da pasta
Estrutura auto-sustentável
Redução da hidrostática
Estatística
Manobrando (48 %)
Perfurando (42 %)
Outros
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Sinais de Alerta
Aumento brusco da Taxa de Penetração
Mudança de Litologia
Pressão de poros > pressão no poço
Litologia de maior perfurabilidade
Corte do fluido de perfuração
Água
Salinidade
Aumento do teor de cloretos
Zona de sal (halita)
Óleo
Gás
Expansão na superfície
Redução da pressão de circulação e aumento da vazão de bombeio
Tubo em “U”
Fluido mais leve no anular
Furo na coluna (checar carga no gancho)
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Indícios de um Kick
Aumento do Volume do Fluido de Perfuração nos Tanques
Aumento da Vazão do Fluido de Perfuração no Retorno
Vazão de Retorno > Injeção
Poço Escoando mesmo com Bombas Desligadas
Poço aceitando menos volume de fluido de perfuração que o volume de aço retirado 
Retirada da Coluna
Tanque de Manobra
Poço devolvendo mais volume de fluido de perfuração que o volume de aço descido
Descida da Coluna
Tanque de Manobra
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Detecção de um Kick
Constatação de algum indício
Fechamento do Poço
Leitura das Pressões
Método para remoção do fluido invasor e adensamento do fluido de perfuração
Reservatório
Sapata Revestimento
Fluido de Perfuração
Aumento de Volume
Retorno
Poço Aberto
Formação Exposta de Mínima Competência
Fluido Invasor
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Segurança e Cabeça de Poço
BOP
Gavetas
Choke Manifold
Acumuladores
Linhas e Válvulas
BOP
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Segurança e Cabeça de Poço
BOP ANULAR
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Segurança e Cabeça de Poço
GAVETA CORTADORA
(SHEAR RAMS)
BOP GAVETAS DE TUBO
(PIPE RAMS)
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Segurança e Cabeça de Poço
Acionamento Remoto do BOP
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Choke Manifold
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Fechamento do Poço
Procedimento Operacional
Perfuração
Manobra nos Tubos
Manobra nos Comandos
Sem Coluna no Poço
Fechamento do BOP
Cima para Baixo
Annular Preventer
Hard ou Soft Shut-in
SIDPP (Shut-in Drill Pipe Pressure)
t (tempo)
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Fechamento do Poço
Estabilização das pressões 
Determinação das pressões relevantes
SIDPP – Shut-in Drill Pipe Pressure
SICP – Shut-in Casing Pressure
Identificação do tipo de fluido
Composição em geral desconhecida
Estimativa da massa especifica
Hipóteses adotadas
O Kick constitui um volume único e contínuo no fundo do poço
Não há deslizamento entre as fases líquido e gás
Reservatório
Sapata Revestimento
Choke Ajustável
BOP
Poço Aberto
Formação Exposta de Mínima Competência
Fluido Invasor
pc
pdp
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Altura do Kick no Anular
 G = Ganho de Volume nos Tanques (pit gain)
Hipótese: G=Vk (Volume de Influxo)
Nomenclatura
C3 – Capacidade do Anular poço-DC
C2 – Capacidade do Anular poço-DP
C1 – Capacidade do Anular Rev.-DP
Caso o volume do Kick seja menor que o volume do anular poço-DC
Caso o volume do Kick seja maior que o volume do anular poço-DC e menor que o volume do poço aberto
Reservatório
Sapata Revestimento
Choke Ajustável
BOP
Poço Aberto
Formação Exposta de Mínima Competência
Fluido Invasor
pc
pdp
*
*
Exemplo
Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 pés com um fluido de 9,6 ppg que era bombeado a vazão de 8,5 bbl/min, quando foi detectado um kick. Ganhou-se 20 bbl em 3 min e o BOP foi fechado. Após estabilização, foram lidas as seguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=720 psi. A capacidade do anular poço-DP é de 12,9 ft/bbl e a poço-DC é de 28,6 ft/bbl para os 900 pés de DC’s na coluna. Calcule a massa específica do kick. A capacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapata anterior está a 3500 pés de profundidade.
Assumindo que o influxo entre como um slug, sem se misturar:
O volume total do anular poço-DC é de
Logo
Cálculo da Massa específica do kick (Tubo em “U”)
 
bbl
pés
ppg
*
*
Exemplo
Supondo que o influxo se misture homogeneamente com o fluido de perfuração.
Neste caso
Assim, a massa especifica da mistura influxo-lama
Supondo que a variação de pressão não faça a massa específica do gás variar tanto
 
bbl
pés
ppg
Com k=1,5 ppg
Conclusão: o influxo é de gás
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Informações Prévias para Controle de Poço
Máxima Pressão no Revestimento e BOP
Máxima Pressão Admissível na Rocha de Resistência Mínima
Teste de Absorção (Leak Off Test)
Capacidades inerentes à Geometria do Poço
Capacidades de deslocamento e Eficiência Volumétrica das Bombas
Pressão Reduzida de Circulação (PRC)
Controle de Pressão no Fundo
Monitoramento na Superfície
Conhecimento das Pressões de Circulação
Vazão reduzida de Circulação
Melhor Controle das Pressões no Choke
Menor Erosão do Choke e Linhas
Volume Total de Fluido de Perfuração no Sistema
Planilha de Controle
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Métodos de Controle
Objetivos
Expulsar o fluido invasor
Substituir o fluido por outro de peso adequado
Condição de Operação
Pressão no Fundo  Pressão do Reservatório
Fundamento
Pressão no Fundo Constante
Pressão na Sapata  Fratura (Leak Off Test)
Reservatório
Sapata Revestimento
Choke Ajustável
BOP
Poço Aberto
Formação Exposta de Mínima Competência
Fluido Invasor
pc
pdp
*
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Métodos de Controle
Método do Engenheiro (Wait and Weight)
Fluido de perfuração que amortece o poço
Iniciar Injeção do Fluido de Amortecimento
Pressão de Injeção reduz-se
One Circulation Method
Pdp -> SIDPP
Vinj
pdp
PIC–Pressão Inicial de Circulação
PFC–Pressão Final de Circulação
Fluido de Amortecimento na broca
*
*
Métodos de Controle
Método do Sondador (Driller’s)
Circular com o fluido original no poço
Expulsar fluido invasor
Preparar simultaneamente o fluido de amortecimento
Efetuar a substituição do fluido após a remoção do fluido invasor
Two Circulations Method
Vinj
pdp
PIC–Pressão Inicial de Circulação
PFC–Pressão Final de Circulação
Fluido de Amortecimento na broca
*
*
Pressões na Circulação
Pressão Inicial de Circulação (PIC)
Pressão Final de Circulação (PFC)
Vinj
pc
Gás passando para o anular poço-DP
Gás totalmente expulso
Topo do Gás na superfície
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Pressões no Anular
BHP é mantida constante pela operação do choke ajustável
Partindo-se desta pressão (BHP) conhecida, pode-se determinar a pressão em cada ponto do anular
Cálculo da densidade dos fluidos e do volume que cada um ocupa no poço
Para gás considera-se a lei dos gases perfeitos e são adotadas as seguintes hipóteses: (1) o kick constitui uma região homogênea e contínua, e (2) não há deslizamento entre fases
Reservatório
Sapata Revestimento
Choke Ajustável
BOP
Poço Aberto
Formação Exposta de Mínima Competência
Fluido Invasor
pc
pdp
*
*
Exemplo
Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 pés com um fluido de 9,6 ppg que era bombeado a vazão de 8,5 bbl/min, quando foi detectado um kick. Ganhou-se 20 bbl em 3 min e o BOP foi fechado. Após estabilização, foram lidas as seguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=720 psi. A capacidade do anular poço-DP é de 12,9 ft/bbl e a poço-DC é de 28,6 ft/bbl para os 900 pés de DC’s na coluna. A capacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapata anterior está a
3500 pés de prof. (Exemplo visto anteriormente). Calcule a m.e.e (massa específica equivalente) na sapata quando do fechamento do poço. Calcule também a m.e.e. na sapata após o bombeio de 300 bbl de fluido de amortecimento (método do engenheiro) supondo que tenha sido empregada a margem de 50 psi acima da pressão do reservatório para circulação. Considere que o kick é de gás metano, a uma temperatura constante de 140 °F, e que segue o comportamento de gás ideal.
No fechamento
M.e.e. do fluido de matar
M.e.e na sapata no fechamento
 
psi
ppg
ppg
*
*
Exemplo
Após o bombeio de 300 bbl de fluido de amortecimento, o volume de fluido de amortecimento no anular é de 300-130=170 bbl.
Como V3=31,5 bbl (L3=900 pés), então
A pressão na base do gás é obtida por
Para gás ideal
Para Calcular a m.e.e a 3500 pés
 
Lk
pés
ppg
bbl
Reservatório
Sapata Revestimento
Choke Ajustável
BOP
Poço Aberto
pc
pdp
Lm
Lkm
pés
psig
pés
psig
ppg
*
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Tolerância ao Kick
Objetivo
Na ocorrência de um kick, deseja-se fechar o poço e circular o kick com segurança, sem que haja fraturamento da formação mais fraca (considerada na sapata)
A solução requer o conhecimento das:
Pressões características das formações
Pressões atuantes ao longo do poço durante:
Ocorrência do influxo
Fechamento do poço
Circulação do Kick
Tolerância
É um limite para uma dada variável (valor máximo ou mínimo)
Margem
É o que falta para a variável atingir a tolerância ou o limite, ou seja, é a diferença entre o valor da variável e o seu limite (máximo ou mínimo)
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Equacionamento Básico
Para resultados precisos, requer modelagem complexa do escoamento multifásico. 
Uma modelagem simplificada permite:
Resultados conservativos, satisfatórios em cenários convencionais.
Maior facilidade para compreensão do problema
Características do modelo simplificado
Bolha única
Quase estático
Nomenclatura
m – m.e. do fluido de perfuração
p – m.e.e. da pressão de poros
cs – m.e.e. atuante na sapata do rev.
k – m.e.e. do kick
 
Reservatório
Sapata Revestimento
Choke Ajustável
BOP
Poço Aberto
pc
pdp
Lk
*
*
Equacionamento Básico
Premissas
Condição estática no fechamento do poço
Lk menor que o comprimento do poço aberto
m < f (m.e.e. de fratura na sapata)
Supondo cs = f 
Calcula-se p = kt (máxima pressão de poros, em m.e.e.admissível no cenário proposto)
 
É a máxima pressão de poros, expressa em m.e.e., de modo que, ocorrendo um kick com um determinado volume a uma certa profundidade com a lama existente, o poço poderá ser fechado sem fratura da sapata.
Reservatório
Sapata Revestimento
Choke Ajustável
BOP
Poço Aberto
pc
pdp
Lk
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Aplicações do Kick Tolerance
Elaboração de projeto de poço de baixo para cima
Elaboração de projeto de poço de cima para baixo
Verificação da viabilidade de um programa de assentamento de sapatas de revestimento
Acompanhamento da execução de poços
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Aplicações do Kick Tolerance
Projeto de Cima para Baixo
Maximiza comprimento dos revestimentos
Pode economizar um revestimento
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Aplicações do Kick Tolerance
Projeto de Baixo para Cima
Poço“Slim”
Minimiza comprimento dos revestimentos