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Perfuração e Completação I Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I EMENTA Fundamentos da perfuração. Instrumentos utilizados na perfuração. Rotina operacional das sondas de perfuração. Diferentes tipos de operações. � 2 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I CONTEÚDO PROGRAMÁTICO Unidade 1. Equipamentos da Sonda de Perfuração Unidade 2. Coluna de perfuração Unidade 3. Brocas Unidade 4. Fluídos de perfuração � 3 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I A perfuração de um poço de petróleo é realizada por meio de uma sonda de perfuração, a qual é formada por um conjunto de sistemas compostos por diversos equipamentos. As sondas podem ser de aplicação onshore ou offshore, conforme ilustrado abaixo: Offshore Onshore � 4 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO O agrupamento dos equipamentos formam os diversos sistemas de uma sonda, sendo esses os principais: Sistema de sustentação de cargas Sistema de geração e transmissão de energia Sistema de movimentação de carga Sistema de rotação Sistema de circulação Sistema de segurança do poço Sistema de monitoração Sistema de subsuperfície (coluna de perfuração) � 5 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de sustentação de cargas Trata-se da estrutura metálica ou torre ancorada em uma subestrutura de fundação. Torre de perfuração � 6 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de geração e transmissão de energia É o sistema responsável pela geração da energia necessária para acionar os diversos equipamentos da sonda. Normalmente essa energia é gerada por motores a diesel, os quais produzem energia elétrica. Contudo, em plataformas onde exista produção de gás, é comum utilizar turbinas movidas a gás natural para geração da energia elétrica. � 7 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de movimentação de carga Esse sistema permite movimentar as colunas de perfuração, de revestimento, além de outros equipamentos. Os principais componentes são: guincho, bloco de coroamento, catarina, cabo de perfuração, gancho e elevador. Guincho Catarina Gancho Bloco de coroamento � 8 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Catarina Gancho Bloco de coroamento Guincho � 9 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de rotação Em sondas convencionais a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa que se encontra na base da sonda. Essa rotação é transmitida por meio do kelly, que é um tubo de seção poligonal preso no topo da coluna de perfuração. Kelly Mesa rotativa � 10 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Outro componente do sistema rotativo é a cabeça de injeção ou swivel, que fica pendurado no gancho. É o equipamento que separa os elementos rotativos dos estacionários. A parte superior do swivel não gira e sua parte inferior permite a rotação. Assim, o swivel permite a injeção do fluido de perfuração na coluna, em meio à rotação do sistema. swivel � 11 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Em sondas modernas a mesa rotativa é substituída pelo top drive ou motor de fundo, que promovem diretamente a rotação da coluna de perfuração, sem necessidade do kelly. O top drive nada mais é do que um motor instalado no gancho, junto ao swivel, no topo da coluna de perfuração, como ilustrado abaixo: � 12 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I O motor de fundo é um motor hidráulico tipo turbina, instalado no fundo da coluna de perfuração, acima da broca. Esse motor é confeccionado de tal forma que proporciona o giro da broca sem movimentar a coluna de perfuração. � 13 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de circulação É composto por equipamentos que permitem a circulação e tratamento do fluido de perfuração. O sistema produtor desse fluido é conectado ao swivel e bombeado através da coluna de perfuração até a broca, retornando pelo espaço anular até a superfície, carreando consigo os cascalhos cortados pela broca. Os cascalhos, então na superfície, são tratados adequadamente com o objetivo de promover a separação das partes sólidas dos líquidos e o reaproveitamento do fluido de perfuração. � 14 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Esse processo é composto pelas seguintes fases: Fase de injeção Fase de retorno Fase de tratamento. Fase de injeção O fluido de perfuração é seccionado do tanque pelas bombas de lama e injetado na coluna de perfuração. Esse fluido passa através da broca e ocupa o espaço anular entre o poço e a coluna. O objetivo de injetar-se esse fluido no espaço entre o poço e a coluna é para proporcionar um equilíbrio interno de pressões e carrear todo o cascalho cortado pela broca. � 15 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Fase de retorno Inicia-se nos jatos da broca e termina com a chegada do fluido de perfuração na peneira vibratória, após percorrer o espaço anular entre a coluna de perfuração e a parede do poço. Fase de tratamento Também chamada de condicionamento do fluido de perfuração, ocorre na superfície e consiste na eliminação dos sólidos ou gases que se incorporaram a ele durante a perfuração. Nesta fase também pode-se fazer adição de produtos químicos, se necessário, para ajuste das propriedades do fluido. � 16 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Esquema do sistema de circulação � 17 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Exemplo de tanque de lama � 18 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Fase de Tratamento � 19 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de segurança do poço É constituído de equipamentos que possibilitam o fechamento e controle do poço. > Equipamentos de Segurança de Cabeça de Poço (ESCP) – Permitem a ancoragem e vedação da coluna de revestimento na superfície. � 20 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I > Blowout Preventer (BOP) – Fecha o poço por meio do preventor anular (fechar o espaço anular do poço por meio de pistões que comprimem um elemento de borracha que se ajusta à coluna) e preventor de gaveta (fecha o espaço anular do poço com pistões hidráulicos que deslocam duas gavetas, uma contra a outra, transversalmente ao eixo do poço. Bop Anular � 21 Bop de Gaveta Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Os preventores são acionados todas as vezes que houver um kick (fluxo indesejável do fluido existente num reservatório) para dentro do poço. Se este fluxo não for controlado poderá transformar-se em um blowout (poço fluindo sem controle), podendo causar sérios danos para os equipamentos e para o meio ambiente, além da possibilidade de acidentes pessoais e perda do reservatório. Blowout offshore � 22 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de monitoração É composto por equipamentos utilizados no controle da perfuração, tais como: manômetros, indicador de peso, indicador de torque, tacômetro, medidores de vazão de bombeio etc. Com a evolução do processo de perfuração constatou-se uma maior eficiência quando havia uma perfeita combinação entre os diversos parâmetros da perfuração. Posto isso, surgiu então a necessidade de monitoração e registro desses parâmetros por meio de equipamentos que podem ser classificados em: indicadores e registradores. � 23 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Os principais indicadores de uma sonda são: o de peso no gancho sobre a broca, a pressão de bombeio, o torque na coluna de perfuração e a velocidade da mesa rotativa e da bomba de lama. � 24 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Outro equipamento de fundamental importância é o utilizado para orientação da broca em relação ao seu objetivo, através do qual é possível alcançar o ponto exato previsto para exploração do reservatório. Equipamento para navegação e orientação da broca em relação ao objetivo do reservatório � 25 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sistema de subsuperfície São sistemas compostos pela coluna de perfuração e acessórios, bem como pelas brocas, os quais serão abordados na sequência. COLUNAS DE PERFURAÇÃO A perfuração exige uma elevada quantidade de energia para que a broca corte as diversas formações rochosas. Essa energia é transmitida para a broca por meio da coluna de perfuração. � 26 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I A ação da broca promove a ruptura das rochas, transformando-as em lascas ou cascalhos, que são carreados do fundo do poço por meio do fluxo do fluido de perfuração. A coluna de perfuração é composta por comandos, tubos pesados, tubos de perfuração, acessórios e ferramentas para manuseio da coluna, os quais serão abordados a seguir. � 27 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Comandos Conhecidos como drill collars – DC são elementos tubulares de alto peso e sua função é fornecer peso sobre a broca e prover rigidez à coluna, permitindo melhor controle da trajetória da perfuração. � 28 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Tubos pesados Chamados de heavy-weitgh drill pipes – HWDP são elementos tubulares cuja função é promover uma transição de rigidez entre os comandos e os tubos de perfuração, diminuindo a possibilidade de falha por fadiga. � 29 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Tubos de perfuração Chamados de Drill Pipes – DP são tubos que possuem em suas extremidades as conexões cônicas conhecidas como tool joints, que são soldadas no seu corpo. Esses componentes são usados em larga escala, variando a quantidade de acordo com a profundidade a ser perfurada. � Lançamento de tubos de perfuração � 30 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Acessórios da coluna de perfuração > Substitutos Pequenos tubos usados para movimentação de comandos, para conexão de brocas, para conexão de tubos de diferentes roscas e diâmetros. > Estabilizadores Ferramentas que dão maior rigidez à coluna e auxiliam a manter o diâmetro do poço. � 31 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I > Escareadores Têm a mesma função dos estabilizadores, porém são usados em rochas duras e abrasivas. > Alargadores Ferramentas que permitem aumentar o diâmetro de um poço já perfurado. � 32 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Ferramentas de manuseio da coluna > Chaves flutuantes > Iron Roughneck Têm a função de fornecer o Tem a mesma função das torque necessário ao aperto chaves flutuantes e desaperto das uniões cônicas dos tubos de perfuração. � 33 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I > Cunhas Mantêm a coluna de perfuração totalmente suspensa na mesa rotativa. > Colar de segurança Equipamento de segurança colocado próximo ao topo da coluna de comandos quando suspensa pela sua cunha na mesa rotativa. � 34 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I BROCAS Brocas sem partes móveis; Brocas com partes móveis; Brocas sem partes móveis Por não possuírem partes móveis e rolamentos, essas brocas oferecem menor possibilidade de falha. Os principais tipos são: integral de lâminas de aço, diamantes naturais e diamantes artificiais. � 35 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I > Broca de lâminas de aço Conhecidas como brocas de rabo de peixe ou draga, têm por característica perfurar por cisalhamento. Possui orifícios para permitir a passagem do fluido de perfuração, permitindo uma boa limpeza das lâminas. Seu ponto negativo é o baixo período de vida útil. � 36 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I > Brocas de diamante natural Esse tipo de broca perfura pelo efeito de esmerilhamento. É usada em formações extremamente duras e abrasivas ou em testemunhagem, operação em que se perfura coroa, preservando a parte interna para estudos. � 37 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I > Brocas de diamante artificial Chamadas de brocas PDC (Polycrystalline Diamond Compact) Seu mecanismo de perfuração é pelo cisalhamento, por promover um efeito de cunha. As brocas de diamante foram introduzidas para formações com alta taxa de penetração e maior vida útil. � Perfil do poço perfurado com broca de diamante sintético � 38 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Brocas com partes móveis Brocas utilizadas para mudança de direção da perfuração. A rotação dos cones de forma controlada permite a mudança de direção do processo de perfuração e com isso alcançar pontos desejados. As brocas com partes móveis possuem dois elementos principais: estrutura cortante e rolamentos. � 39 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Estrutura cortante – Fileira de dentes montados sobre o cone que se interpõem entre fileiras dos dentes dos cones adjacentes, quando se aplica rotação à broca. Essa estrutura cortante pode ser de dois tipos: dentes de aço e insertos. Rolamentos – São os elementos que permitem a rotação dos cones e consequentemente o controle do sentido da perfuração. � 40 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Broca tricônica Broca tricônica com dentes de aço com insertos Poço sendo direcionado através de camadas de rocha subterrâneas em direção a reservas de petróleo e gás � 41 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Tabela resumo de aplicação dos diversos tipos de brocas TRICÔNICA TRICÔNICA DRAGA DIAMANTE PDC DENTES DE INSERTOS AÇO PARTES NÃO NÃO NÃO SIM SIM MÓVEIS TIPO DE RASPA ESMERILHA RASPA ARRANCA ESMAGA CORTE FORMAÇÃO MOLE MÉDIA A MOLE A MOLE A MÉDIA A DURA DURA MÉDIA DURA � 42 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I FLUIDOS DE PERFURAÇÃO Esse produto visa garantir uma perfuração rápida e segura. É formado por misturas complexas de sólidos, líquidos, produtos químicos e gases e podem ter diferentes aspectos dependendo do estado físico dessa mistura. � 43 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Características desejáveis do fluido de perfuração Ser quimicamente estável; Estabilizar as paredes do poço, mecânica e quimicamente; Facilitar a separação dos cascalhos na superfície; Manter os sólidos em suspensão quando estiver em repouso; Ser inerte em relação a danos às rochas produtoras; Aceitar qualquer tratamento, físico e químico; Apresentar baixo grau de corrosão e de abrasão; Facilitar as interpretações geológicas do material retirado do poço; Apresentar custo compatível com a operação; � 44 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Funções básicas do fluido de perfuração Limpar o fundo do poço dos cascalhos Transportar os cascalhos até a superfície Exercer pressão as formações de forma a evitar o influxo de fluidos indesejáveis (kick) Resfriar e lubrificar a broca e a coluna Broca recém retirada do poço, ainda sob efeito do fluido de perfuração � 45 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Propriedades do fluido de perfuração o Densidade – Propriedade física controlada por meio de adição de baritina (tornar mais denso), ou água ou óleo (tornar menos denso). o Força Gel – Propriedade física associada a fluidos tixotrópicos, ou seja, fluidos que adquirem um estado semi-rígido quando estão em repouso e voltam a adquirir um estado de fluidez quando colocados novamente em movimento. � 46 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Propriedades do fluido de perfuração o Concentração hidrogênica (pH) – Propriedade química cujo objetivo é o controle do pH para manter o fluido no intervalo alcalino baixo (pH 7 a 10), a fim de reduzir a taxa de corrosão dos equipamentos. Teor de salinidade – Propriedade química cujos objetivos principais são identificar o teor salino da água de preparação do fluido, identificar influxos de água salgada, além de identificar eventual perfuração de uma rocha ou domo salino. � 47 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Classificação do fluido de perfuração Essa classificação é feita com base no constituinte principal do fluido. Neste critério os fluidos são classificados em: Fluidos à base de água – Neste caso a água é o principal componente do fluido, podendo ser doce ou salgada. Sua função é prover o meio de dispersão dos produtos aplicados na mistura para confecção do fluido. � 48 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Fluidos à base de óleo – Neste caso o dispersante é constituído por um óleo, sendo geralmente um hidrocarboneto líquido. São usados em menor escala que os fluidos à base de água devido ao seu grau de poluição e elevado custo. Fluidos à base de ar – Esse termo é utilizado quando o ar (ou gás) é aplicado (no todo ou em parte) como fluido circulante na fase rotativa. Recomenda-se sua aplicação em situações onde existem zonas de perda severa devido à baixa pressão das paredes da formação. � 49 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Revestimento de um poço de petróleo Todo poço perfurado tem a necessidade de ser revestido total ou parcialmente, com a finalidade de proteger suas paredes. Após a perfuração, procede-se a descida de uma coluna de revestimento (feita por tubos de aço especial), com posterior cimentação do espaço anular exterior à coluna. � 50 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Revestimento condutor Tubo condutor Revestimento de superfície Tubo de superfície Revestimento intermediário Tubo intermediário Revestimento de proteção Tubo de proteção Coluna de produção � 51 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Classificação das colunas de revestimento o Revestimento condutor – É o primeiro revestimento, variando de 5 a 10 metros. Tem a finalidade de sustentar os sedimentos superficiais. A perfuração é feita com brocas de 13 3/8” ou 20” ou 30” de diâmetro. � 52 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Revestimento de superfície – Visa prevenir contra desmoronamento de formações consolidadas. Serve como base de sustentação e apoio para equipamentos de segurança instalados na cabeça do poço. Seu comprimento varia de 100 a 600 metros e as brocas utilizadas podem ter diâmetro de 9 5/8” ou 10 ¾” ou 13 3/8” ou 16” ou 18 5/8” ou 20”. � 53 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Revestimento intermediário – Isola e protege as zonas de alta ou baixa pressões, zonas de perda de circulação, formações desmoronáveis, formações portadores de fluidos corrosivos ou contaminantes de lama. Sua profundidade pode variar de 1.000 a 4.000 metros e as brocas podem ter diâmetro de 7” ou 9 5/8” ou 13 3/8”. � 54 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Revestimento de Produção – Tem a finalidade de permitir a produção do poço, suportando suas paredes e possibilitando o isolamento entre os vários intervalos produtores. Sua profundidade depende das áreas de interesse. Os diâmetros são obtidos por brocas de 5 ½” ou 7” ou 9 5/8”.. � 55 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Liner – É uma coluna de revestimento descida e cimentada visando apenas cobrir a parte inferior do poço. Sua extensão é curta e sua perfuração é feita com brocas com diâmetro de 5 ½” ou 7” ou 9 5/8”. Essa coluna, em casos especiais, pode ser estendida até a superfície, quando limitações técnicas exigem proteção do revestimento. Quando o liner é levado até a superfície, este é chamado de tie back. � 56 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Funções das colunas de revestimento Prevenir desmoronamentos de partes do poço; Evitar contaminação da água potável dos lençóis freáticos; Permitir retorno do fluido de perfuração à superfície; Prover meios de controle de pressões dos fluidos; Impedir migrações de fluidos das formações; Sustentar os equipamentos de segurança de cabeça de poço; Alojar os equipamentos de elevação artificial; Confinar a produção ao interior do poço; � 57 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Características essenciais das colunas de revestimento Ser estanque; Ter resistência compatível com as solicitações; Ter dimensões compatíveis com as atividades futuras; Ser resistente à corrosão e à abrasão; Apresentar facilidade de conexão; Ter a menor espessura possível; � 58 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Cimentação de poços de petróleo Após a descida da coluna de revestimento, faz-se um preenchimento do espaço anular entre a tubulação e as paredes do poço, por meio de aplicação de cimento. O objetivo dessa cimentação é fixar a tubulação e evitar que haja migração de fluidos entre as diversas zonas permeáveis atravessadas pelo poço, por detrás da tubulação de revestimento. Cimentação Tubulação de revestimento � 59 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Tipos de cimentação o Cimentação primária – Realizada logo após a descida de cada coluna de revestimento no poço. Cimentação secundária – Usada, quando necessário, para corrigir eventuais falhas na cimentação primária. � 60 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Defeito na cimentação Exemplos de canhoneio Também considera-se cimentação secundária aquela feita para tamponamento de um poço, quando se deseja abandonar esse poço, ou quando se faz necessário isolar zonas inferiores. � 61 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Tipos de cimento o Classe A – Para uso em poços de até 1.830 metros de profundidade. Trata-se do cimento comum. o Classe B – Também aplicado em poços de até 1.830 metros, porém quando requerida moderada a alta resistência aos sulfatos. o Classe C – Idem aos anteriores, porem usado quando requerida alta resistência inicial. Apresenta alta resistência aos sulfatos. � 62 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Classe D – Para uso em poços de 1.830 a 3.050 metros, sob condições de temperaturas moderadamente elevadas e altas pressões. Apresenta alta resistência aos sulfatos. Classe E – Para profundidades variando entre 3.050 e 4.270 metros, sob condições de temperatura e pressões elevadas. Apresenta alta resistência aos sulfatos. Classe F – Para profundidades de 3.050 a 4.880 metros, porém sob condições extremamente altas de pressão e temperatura. � 63 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Classe G e H – Para utilização sem aditivos em profundidades até 2.440 metros. Esse cimento tem composição compatível com aditivos aceleradores ou retardadores de pega. São as classes mais utilizadas atualmente na indústria do petróleo. o Classe J – Para uso em profundidades de 3.660 a 4.880 metros, sob condições de temperatura e pressão extremamente elevadas. � 64 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Ensaios com pastas de cimento Finura e Densidade; Água livre e Perda de água; Resistência à compressão; Reologia (ciência que estuda a deformação e o escoamento da matéria); Consistometria ou tempo de espessamento; � 65 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Principais aditivos para a cimentação o Aceleradores de pega – Visam diminuir o tempo de espessamento e aumentar a resistência compressiva inicial da pasta. Retardadores de pega – Servem para retardar o início de pega da pasta, mantendo sua fluidez quando a temperatura e a pressão são altas. Estendedores – Utilizados para aumentar o rendimento da pasta ou reduzir sua densidade. � 66 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Redutores de fricção (ou dispersantes) – Reduzirem a viscosidade aparente das pastas, possibilitam o bombeio com maior vazão e menor perda de carga. o Controladores de filtrado – Atuam reduzindo a permeabilidade do reboco de cimento, formando frente às zonas permeáveis e/ou aumentando a viscosidade do filtrado. � 67 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Acessórios de cimentação o Sapata – Colocada na extremidade da coluna, serve de guia para a introdução do revestimento no poço, podendo dispor de um mecanismo de vedação para evitar que a pasta, por ser mais pesada que o fluido de perfuração, retorne ao interior do revestimento após seu deslocamento. o Colar – Posicionado 2 a 3 tubos acima da sapata, serve para reter os tampões cimentação, além de poder receber mecanismos de vedação. � 68 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Tampões – São feitos de borracha e auxiliam na cimentação. Normalmente são lançados dois tampões, o de fundo e o de topo, com o objetivo de evitar a contaminação da pasta de cimento. o Colar de estágio – Posicionado em algum ponto intermediário da coluna, o colar de estágio permite que a cimentação seja feita em mais de uma etapa ou estágio, quando o trecho a cimentar é muito extenso, ou quando existam zonas críticas muito acima da sapata. � 69 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Centralizadores – Compostos por um jogo de lâminas curvas de aço que são fixados externamente à coluna de revestimento, visando centralizá-la e causar um afastamento mínimo da parede do poço, para garantir a distribuição do cimento anular. o Arranhador – Remove mecanicamente o reboco que se forma na parede do poço, por meio de movimentos verticais ou de rotação da coluna. Para cada caso emprega-se o tipo de arranhador apropriado. � 70 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Obturador externo de revestimento ou ECP – É um tipo de obturador inflável, permanente, que pode ser instalado na coluna de revestimento para promover a vedação do espaço anular em pontos críticos ou para isolamento de intervalos de interesse, a exemplo de reservatórios naturalmente fraturados. O ECP também pode ser instalado logo abaixo do colar de estágio, garantindo assim que o cimento do 2º estágio não desça pelo anular, se houver zonas de perdas localizadas abaixo. � 71 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I � 72 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Sequência operacional de uma cimentação primária Montagem das linhas de cimentação; Circulação para condicionamento do poço; Bombeio do colchão de lavagem; Teste de pressão das linhas de cimentação; Lançamento do tampão de fundo; Lançamento da pasta de cimentação; Lançamento do tampão de topo; Deslocamento com fluido de perfuração; Pressurização do revestimento para teste de vedação do tampão de topo; Após a pega do cimento é descida a coluna com broca para cortar as partes internas dos acessórios e condicionar o revestimento � 73 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Movimentação da sonda Uma vez terminado o poço é necessário mudar a sonda para a nova locação. Essa operação em terra é conhecida como DTM (Desmontagem, Transporte e Montagem). Consiste em se desmontar a sonda em diversas partes. No mar essa movimentação é conhecida como DMM (Desmobilização, Movimentação e Mobilização). Consiste na preparação da UPM (Unidade de Perfuração Marítima). Sua movimentação é feita por meio de rebocadores ou por propulsão própria e posterior posicionamento na nova locação. � 74 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I OPERAÇÕES ESPECIAIS DE PERFURAÇÃO Controle de kicks o Formações de pressões normais e anormais -Uma formação é dita de pressão normal quando a sua pressão de poro for equivalente à pressão hidrostática exercida por uma coluna que se estenda desde a formação até a superfície. Quando o gradiente da formação estiver fora destes limites diz-se que a pressão é anormal. � 75 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I o Causas de kick Uma das principais funções do fluido de perfuração é exercer pressão hidrostática sobre as formações a serem perfuradas pela broca. Quando essa pressão for menor que a pressão dos fluidos confinados nos poros das formações e a formação for permeável, ocorrerá influxo para o poço. Se este influxo for controlável diz-se que o poço está em kick. Se o influxo for incontrolável diz-se que o poço está em blowout. � 76 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Causas comuns da ocorrência do kick: Peso de lama insuficiente; Abastecimento incorreto do poço durante a manobra, ou seja, durante o processo de retirada da coluna de perfuração do poço, o volume de aço retirado deve ser substituído por volume equivalente de lama, mantendo a mesma pressão hidrostática no fundo do poço; Perda de circulação; Cimentação inadequada; � 77 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Indícios de kick Aumento de volume nos tanques de lama; Aumento de vazão de retorno; Poço em fluxo com bombas desligadas Diminuição da pressão de bombeio e aumento da velocidade da bomba; Poço aceitando menos lama que o volume de aço retirado; Poço devolvendo mais lama que o volume de aço descido no interior; � 78 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Pescaria Atividade de recuperação ou liberação de qualquer objeto que tenha caído, partido ou ficado preso no poço, impedindo o prosseguimento das operações normais de perfuração. Pescaria de pequenos objetos As principais ferramentas utilizadas para esta atividades são magneto e cesta. Essas ferramentas são descidas a cabo até o ponto onde encontra-se o objeto a ser retirado do poço. � 79 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Pescaria de elementos tubulares As principais causa de pescaria de tubos são desenroscamento, quebra, queda ou prisão da coluna no poço. No caso de prisão, o primeiro passo é identificar o ponto de aprisionamento para recuperar a porção livre da mesma. Após isso, uma carga explosiva é descida até a conexão logo acima do ponto de prisão. Em seguida, a coluna é submetida a uma torção e a carga é explodida. Com o impacto a conexão se desenrosca e a coluna é retirada. Desce-se então uma coluna de pescaria contendo na extremidade inferior uma ferramenta “agarradora” com percussores para exercer impactos para cima e para baixo no trecho aprisionado. � 80 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Pescaria de ferramentas descidas a cabo Algumas vezes, ao se operar pescaria com ferramentas descidas a cabo, pode ocorrer a ruptura deste cabo, levando à necessidade de uma nova operação de pescaria. Nestes casos usa-se um arpão para pescar o cabo. Esse arpão é descido com uma coluna de perfuração de forma a obter-se o enroscamento do cabo às garras do arpão durante o giro da coluna, para posteriormente sacar o cabo. � 81 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Testemunhagem Processo de obtenção de uma amostra da rocha, chamado testemunho, com alterações mínimas nas propriedades naturais da rocha. Na análise do testemunho obtém-se informações referentes à geologia, engenharia de reservatórios, completação e perfuração. � 82 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I Perfuração marítima Existem basicamente dois tipos de Unidades de Perfuração Marítima (UPM): Com BOP na superfície, tais como as plataformas fixas e as auto-eleváveis; Com BOP no fundo do mar, conhecidas como unidades flutuantes, tais como as semi-submersíveis e os navios-sonda; � 83 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I BOP no fundo do mar - Numa plataforma flutuante todo o sistema de cabeça de poço fica localizado no fundo do mar, ancorado na primeira camada de revestimento e cimentação. Devido à profundidade e à distância da plataforma, o BOP submarino possui um sistema de acionamento remoto, dotado de acumuladores de energia hidráulica, de modo a permitir que as suas funções principais (abertura e fechamento de válvulas) possam ser acionadas sem necessidade de suprimento da superfície. O BOP submarino é interligado à plataforma por meio do raiser. � 84 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I BOP submarino Riser � 85 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I IMPORTANTES DEFINIÇÕES o POÇOS DE ALÍVIO - É a técnica mais confiável para combate a blowouts em cenários de poços submarinos em águas profundas. o INTERVENÇÃO DIRETA NO POÇO - Utilizada geralmente em poços terrestres, é a mais indicada pela maior facilidade de acesso à cabeça do poço em blowout, maior rapidez no controle e, consequentemente, de menor custo e risco. � 86 Prof. Elmar Mourão � PERFURAÇÃO e COMPLETAÇÃO I PLUMAS DE BOLHAS - Determinação da influência do gás liberado do poço sobre a estabilidade das embarcações que se situem dentro do seu raio de borbulhamento e os impactos ambientais causados pela pluma. � 87 Prof. Elmar Mourão
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