perfuracao_e_completacao_de_pocos

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Brasília-DF. 
Perfuração e ComPletação 
de Poços
Elaboração
Tiago Moreira Barbosa
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
Sumário
APRESENTAÇÃO .................................................................................................................................. 7
ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA ..................................................................... 8
INTRODUÇÃO ................................................................................................................................... 10
UNIDADE I
PERFURAÇÃO .................................................................................................................................... 11
CAPÍTULO 1
POÇOS DE PETRÓLEO ........................................................................................................... 11
UNIDADE II
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO ..................................................................................... 20
CAPÍTULO 1
SISTEMA DE SUSTENTAÇÃO DE CARGAS ................................................................................. 20
CAPÍTULO 2
SISTEMA DE GERAÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA .............................................................. 24
CAPÍTULO 3
SISTEMA DE MOVIMENTAÇÃO DE CARGAS ............................................................................. 27
CAPÍTULO 4
SISTEMA DE ROTAÇÃO .......................................................................................................... 34
CAPÍTULO 5
SISTEMA DE CIRCULAÇÃO ..................................................................................................... 40
CAPÍTULO 6
SISTEMA DE SEGURANÇA DO POÇO ...................................................................................... 43
CAPÍTULO 7
SISTEMA DE MONITORAÇÃO .................................................................................................. 47
UNIDADE III
COLUNA DE PERFURAÇÃO ................................................................................................................. 50
CAPÍTULO 1
COMANDOS (DRILL COLLARS) .............................................................................................. 51
CAPÍTULO 2
TUBOS PESADOS (HEAVY-WEIGHT DRILL PIPES - HWDP) ............................................................. 54
CAPÍTULO 3
TUBOS DE PERFURAÇÃO (DRILL PIPES - DP) ............................................................................. 57
CAPÍTULO 4
ACESSÓRIOS DA COLUNA DE PERFURAÇÃO .......................................................................... 61
CAPÍTULO 5
FERRAMENTAS DE MANUSEIO DA COLUNA ............................................................................. 65
UNIDADE IV
BROCAS ............................................................................................................................................ 68
CAPÍTULO 1
BROCAS SEM PARTES MÓVEIS ................................................................................................ 70
CAPÍTULO 2
BROCAS COM PARTES MÓVEIS .............................................................................................. 73
UNIDADE V
FLUIDO DE PERFURAÇÃO ................................................................................................................... 76
CAPÍTULO 1
PROPRIEDADES DOS FLUIDOS DE PERFURAÇÃO ..................................................................... 77
CAPÍTULO 2
CLASSIFICAÇÃO DOS FLUIDOS DE PERFURAÇÃO ................................................................... 80
UNIDADE VI
 OPERAÇÕES DE SONDA .................................................................................................................... 83
CAPÍTULO 1
OPERAÇÕES NORMAIS DE PERFURAÇÃO ............................................................................... 83
CAPÍTULO 2
OPERAÇÕES ESPECIAIS DE PERFURAÇÃO ............................................................................... 98
UNIDADE VII
CONCEITOS BÁSICOS NA COMPLETAÇÃO DE POÇOS ....................................................................... 102
CAPÍTULO 1
TIPOS DE COMPLETAÇÃO DE POÇOS .................................................................................. 102
CAPÍTULO 2
ATIVIDADES ENVOLVIDAS POR UM COMPLETADOR DE POÇOS .............................................. 107
UNIDADE VIII
USO E AVALIAÇÃO DO PROCESSO DE CIMENTAÇÃO NA COMPLETAÇÃO .......................................... 110
CAPÍTULO 1
CARACTERÍSTICAS DO CIMENTO E CLASSIFICAÇÃO ............................................................. 110
CAPÍTULO 2
EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS UTILIZADOS NA CIMENTAÇÃO ............................................... 115
CAPÍTULO 3
AVALIAÇÃO DA CIMENTAÇÃO ............................................................................................. 121
CAPÍTULO 4
CANHONEIO ...................................................................................................................... 135
UNIDADE IX
DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS ACESSÓRIOS DE UMA COLUNA DE COMPLETAÇÃO ............................... 150
CAPÍTULO 1
COLUNA DE PRODUÇÃO .................................................................................................... 150
UNIDADE X
ACOMPANHAMENTO DA PRODUÇÃO E ESTIMULAÇÃO DE POÇOS ..................................................... 164
CAPÍTULO 1
CONTROLE DE PRODUÇÃO DE AREIA .................................................................................. 164
CAPÍTULO 2
TRATAMENTO QUÍMICO ....................................................................................................... 169
CAPÍTULO 3
FRATURAMENTO HIDRÁULICO .............................................................................................. 174
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 177
7
Apresentação
Caro aluno
A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se entendem 
necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade. Caracteriza-se pela 
atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como pela interatividade e modernidade 
de sua estrutura formal, adequadas à metodologia da Educação a Distância – EaD.
Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade dos conhecimentos 
a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos específicos da área e atuar de forma 
competente e conscienciosa, como convém ao profissional que busca a formação continuada para 
vencer os desafios que a evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.
Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo a facilitar 
sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na profissional. Utilize-a 
como instrumento para seu sucesso na carreira.
Conselho Editorial
8
Organização do Caderno 
de Estudos e Pesquisa
Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em capítulos, de 
forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de textos básicos, com questões 
para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam a tornar sua leitura mais agradável. Ao 
final, serão indicadas, também, fontes de consulta, para aprofundar os estudos com leituras e 
pesquisas complementares.
A seguir, uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos Cadernos de Estudos 
e Pesquisa.
Provocação
Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto antes 
mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para o autor 
conteudista.
Para refletir
Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma pausa e reflita 
sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em seu raciocínio. É importante 
que ele verifique seus conhecimentos, suas experiências e seus sentimentos.As 
reflexões são o ponto de partida para a construção de suas conclusões.
Sugestão de estudo complementar
Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do estudo, 
discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.
Praticando
Sugestão de atividades, no decorrer das leituras, com o objetivo didático de fortalecer 
o processo de aprendizagem do aluno.
Atenção
Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam para a 
síntese/conclusão do assunto abordado.
9
Saiba mais
Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/conclusões 
sobre o assunto abordado.
Sintetizando
Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando o 
entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.
Exercício de fixação
Atividades que buscam reforçar a assimilação e fixação dos períodos que o autor/
conteudista achar mais relevante em relação a aprendizagem de seu módulo (não 
há registro de menção).
Avaliação Final
Questionário com 10 questões objetivas, baseadas nos objetivos do curso, 
que visam verificar a aprendizagem do curso (há registro de menção). É a única 
atividade do curso que vale nota, ou seja, é a atividade que o aluno fará para saber 
se pode ou não receber a certificação.
Para (não) finalizar
Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a aprendizagem 
ou estimula ponderações complementares sobre o módulo estudado.
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Introdução
Antes de começarmos a discutir sobre PERFURAÇÃO gostaria de fazer algumas perguntas que os 
levassem a refletir sobre o tema. Como é definida a perfuração? Quais são os equipamentos de 
uma sonda de perfuração? Quais são os sistemas utilizados neste processo? O que é e por que é tão 
importante controlar o kick?
No decorrer desta apostila responderemos todas estas indagações de forma clara e objetiva.
Por hora faremos uma breve explicação sobre o assunto.
A perfuração de poços é uma das mais importantes operações para retirada de petróleo e gás 
natural. Geralmente a perfuração de poços de petróleo é um trabalho árduo e de difícil execução. 
Os equipamentos utilizados são enormes (só a torre de uma sonda chega a medir 40 metros de 
altura). O tubo vertical é sustentado pela torre, a broca é colocada na extremidade da coluna de 
perfuração para perfuração das rochas com movimentos de rotação e de peso transmitidos pela 
coluna de perfuração à broca.
Um fluido conhecido como “lama de perfuração” tem a função fundamental de lubrificar a rocha 
no momento do impacto e manter a pressão controlada dentro do poço. Esta lama é composta de 
bentonita, argila, óleo e água, que após o seu uso é reutilizada numa nova perfuração depois de 
serem separados os fragmentos nela contidos.
Os tubos têm a função de trazer o petróleo para a superfície. A vida útil da broca é muito pequena 
e para retirá-la precisaremos retirar todos os tubos (operação de manobra) e manter a pressão no 
interior para que tudo não desabe.
No decorrer desta apostila vamos explicar as atividades seguintes de forma criteriosa e sucinta. 
Esperamos que você possa entender todos os processos da perfuração de uma maneira clara, 
objetiva e que contribua para seu sucesso como profissional.
Bons estudos!!!!
11
UNIDADE IPERFURAÇÃO
No que consiste a perfuração? Como ela é definida? A perfuração de poços é uma das 
mais importantes no processo de prospecção de petróleo e gás natural. É definida 
como um conjunto de etapas nas quais há um aumento na profundidade do poço. É 
caracterizada pela aplicação de peso e rotação na broca e pela circulação de fluido. 
O peso e a rotação têm a função de destruir as rochas; já o fluido retira os cascalhos 
gerados pela broca e os transporta para a superfície. 
CAPÍTULO 1
Poços de petróleo
Convém destacarmos que na natureza o petróleo se encontra nos vazios de uma rocha porosa 
denominada rocha reservatório. O poço de petróleo é o elo entre a rocha reservatório e a superfície 
e ou fundo do mar.
 Classificações dos poços de petróleo
É muito importante lembrarmos que os poços de petróleo podem ser classificados de acordo com 
sua finalidade, profundidade e percurso.
a. Quanto à finalidade.
Finalidade Categoria Número chave
Exploração Pioneiro 1
Estratigráfico 2
Extensão 3
Pioneiro adjacente 4
Jazida mais rasa 5
Jazida mais profunda 6
Explotação Desenvolvimento 7
Injeção 8
Especial 9
12
UNIDADE I │ PERFURAÇÃO
Os poços exploratórios visam a descobertas de novos campos ou novas jazidas de petróleo, avaliação 
de suas reservas e novos dados que completam as avaliações geológicas e se dividem em:
Pioneiro (tipo 1) - São perfurados com a finalidade de se descobrir petróleo baseados em dados 
geológicos e geofísicos. É o primeiro poço perfurado numa área em busca de uma jazida. Neste 
poço se solicita mais amostras de calha do que nos poços de desenvolvimento e estas amostras são 
importantes, pois localizam importantes zonas produtoras.
Estratigráfico (tipo 2) - Descoberta da bacia sedimentar por meio de mapeamento numa área 
em busca da jazida. A locação é feita, associando-se os dados obtidos do poço estratigráfico e 
da geofísica.
Extensão ou deliminatório (tipo 3) - Delimita um campo ou um reservatório já descoberto. 
Esta pode ocorrer antes ou após o desenvolvimento do campo.
Pioneiro adjacente (tipo 4) - Tipo de poço perfurado em local adjacente ao perfurado com o 
objetivo de determinar se sua estrutura corresponde ou não com a do campo preliminar.
Jazida mais rasa ou mais profunda (5 ou 6) - Visam descobrir jazidas mais rasas ou mais 
profundas dentro dos limites do campo.
O poço explotatório ou de lavra visa retirar hidrocarbonetos da rocha reservatório, podendo ser:
Desenvolvimento (tipo 7) - Os poços são perfurados para serem postos em produção, assim que 
confirmada a viabilidade econômica do reservatório.
Injeção (tipo 8) - Poços são perfurados com a intenção de injetar fluidos na rocha reservatório 
que ajudem na recuperação de hidrocarbonetos.
O poço especial é aquele que não tem o objetivo de procurar ou produzir hidrocarbonetos. Exemplos: 
produção de água, poço de combate ao blow-out, também chamado de poço de alívio.
b. Quanto à profundidade.
Quanto à profundidade final os poços são classificados em:
Poços rasos - A profundidade final não ultrapassa 1.500 metros.
Poços médios - A profundidade final está entre 1.500 metros e 2.500 metros.
Poços profundos - A profundidade final ultrapassa os 2.500 metros.
c. Quanto ao percurso.
Lembremos que o percurso do poço é influenciado por diversos fatores: inclinação e direção 
das camadas da rocha, características da coluna que está empregada na perfuração e dureza das 
formações a serem atravessadas. Classificam-se em:
Poço vertical - A sonda e o alvo a serem atingidos estão na mesma direção.
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PERFURAÇÃO │ UNIDADE I
Poço direcional - A sonda e o alvo não estão situados na mesma vertical. Dentre os motivos da 
perfuração direcional podemos citar:
 » alvo embaixo de prédios e cidades;
 » alvo embaixo do domo salino;
 » alvo no mar próximo à costa;
 » alvo com diferentes posições para serem atingidas pelo mesmo poço.
Figura 1 – Poço vertical.
Raio de tolerância
Profundidade
Figura adaptada e disponível em: <http://dc345.4shared.com/doc/Pg0zF0B8/preview.html>.
14
UNIDADE I │ PERFURAÇÃO
Figura 2 – Poço direcional.
Figura adaptada e disponível em: <http://petrelaion.blogspot.com.br/2009_07_01_archive.html >.
Nomenclatura dos poços de petróleo
Em terra
Convém destacarmos que o prefixo de um poço em terra é constituído de quatro caracteres separados 
por hífen.
Ex.: 7 - MG - 50 - BA
7- poço para desenvolvimento (produção) do campo.
MG - sigla do campo de Miranga.
50 - quinquagésimo poço do campo de Miranga.
BA - Miranga é na Bahia.
Ex.: 1 - MO - 1 - RN
1 - poço pioneiro (descobridor) do campo.
MO - sigla do campo de Mossoró.
1 - primeiro poço do campo de Mossoró.
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PERFURAÇÃO │ UNIDADE I
RN - Rio Grande do Norte,estado da União onde está localizado o campo.
Em poços direcionais acrescenta a letra “D” ao número de ordem do poço;
Ex.: 7 - FZB - 35D - CE
7 - poço de desenvolvimento direcional.
FZB - sigla do campo de Fazenda Belém.
35D - trigésimo quinto poço do campo, sendo este direcional.
CE - Ceará, estado da União onde está localizado o campo.
Quando o poço é abandonado em função de um acidente qualquer e é obrigado a repetir a perfuração 
próximo à locação inicial, acrescenta-se a letra “A” ao número de ordem do poço, “B” na segunda 
repetição, “C” na terceira, “D” na quarta, e assim sucessivamente.
Ex.: 1-TO-1C-SE
Terceira tentativa de se perfurar o primeiro poço para encontrar petróleo em Timbó, Sergipe.
No mar
As locações exploratórias que se encontram na plataforma continental se identificam com três 
caracteres, sendo que no segundo junto com a sigla do estado deverá ser acrescentada a letra “S”.
Ex.: 1 - RJS - 245
1 - locação de poço pioneiro.
RJS - águas costeiras do Estado do Rio de Janeiro.
245 - ducentésimo quadragésimo quinto poço da região.
Ex.: 3 - BD - 1 - ESS
3 - poço de extensão do campo.
BD - sigla do campo de Badejo (animal da fauna local).
1 - primeiro poço após descoberta do campo de Badejo.
ESS - águas costeiras do Estado do Espírito Santo.
Perfuração em terra
Ao serem confirmadas as dimensões e a presença de jazidas de petróleo, logo em seguida é iniciado 
um projeto específico para estudar sua viabilidade técnico-econômica e ambiental (EVTEA), onde 
são determinadas outras especificações importantes para o novo local a ser explorado, além da 
própria descoberta em si, como: valor de mercado, custo da extração, receita esperada, tecnologia 
disponível e as condições ambientais.
O poço começa a ser preparado depois de tomadas as medidas iniciais cabíveis, introduzindo tubos 
de aço revestidos com cimento, evitando assim o desmoronamento das paredes e a contaminação 
com outros minerais. Na coluna, os técnicos descem uma espécie de mini-canhão que “detona” a 
16
UNIDADE I │ PERFURAÇÃO
rocha e abre furos, o petróleo será empurrado pela pressão e jorra até a superfície, onde estão às 
válvulas de produção, conhecidas como “árvore de natal”.
Quando não existe pressão suficiente para que o petróleo chegue até a superfície, uma segunda 
opção é utilizada, no caso de um óleo mais viscoso ou uma rocha reservatório pouco permeável: 
são utilizados processos mecânicos para bombeamento (chamados de “cavalo de pau”), injeção de 
fluidos (água, gás, vapor e outros produtos) ou processos mais sofisticados como a combustão in 
situ (frente de calor no interior da jazida). Podendo estes últimos ser utilizados na recuperação de 
uma jazida de petróleo, mesmo com outros métodos mais comuns, nenhum resultado satisfatório 
seria obtido.
Perfuração no mar
As etapas de uma perfuração no mar, de modo geral, seguem os mesmos processos de uma 
perfuração em terra. Evidentemente, que a perfuração no mar requer mais cuidados, investimentos 
e tecnologia, levando em consideração a complexidade da logística das operações para perfurar 
os poços.
As plataformas fixas, flutuantes ou navio-sonda executam as perfurações marítimas. Muitos 
profissionais e uma série de equipamentos e ferramentas são reunidos em uma sonda deperfuração. 
Em uma sonda de perfuração são destacados profissionais como, engenheiros, geólogos, eletricistas, 
plataformistas, soldadores, mecânicos etc.
Métodos de perfuração
Método de perfuração a percussão ou a cabo
Método que consiste em golpear com uma broca de aço em forma de cinzel a formação com 
movimentos alternados ocasionando fraturamento ou esmagamento. Este método também é 
conhecido como “Método Pensilvanio”, pois quase a totalidade dos poços na Pensilvânia foram 
perfurados com este método inclusive o poço do coronel Drake.
Principais componentes de uma sonda de perfuração a cabo:
 » Mastro.
 » Coluna de perfuração:
 › Trépano (bit).
 › Hastes de perfuração.
 › Precursor.
 › Conectores.
 » Cabos:
 › Cabo de perfuração.
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PERFURAÇÃO │ UNIDADE I
 › Cabo do tambor auxiliar.
 › Cabo de movimentação do revestimento.
 » Caçamba.
Os passos da operação são os seguintes:
1. cerca de 1,5 a 2,5 metros são perfurados para então retirar a broca;
2. a caçamba é descida e inicia-se uma reciprocação da caçamba, entrando toda a lama 
de dentro do poço no tubo;
3. a caçamba é retirada e depois que estiver limpa dos cascalhos é novamente descida 
no poço com um barril de água doce. Esta água é deixada no fundo para formar a 
“lama” com os fragmentos que serão gerados pela ação da broca;
4. a caçamba vazia é retirada e a broca é descida para se reiniciar a perfuração.
Vantagens da percussão:
a. apresenta custos baixos com equipamentos e operação;
b. apresenta custos baixos com DTM (desmontagem, transporte e montagem);
c. apresenta custos baixos da locação (base);
d. o dano à formação é desprezível.
Desvantagens da percussão:
a. a taxa de penetração é baixa comparada ao método rotativo, principalmente com 
as brocas e bombas modernas, que permitem, em certas regiões, perfurar até 1 000 
metros em um dia;
b. na perfuração de poços profundos, o método vai se tornando cada vez mais demorado 
a medida que a profundidade aumenta;
c. existe a dificuldade de se obter uma amostra suficientemente grande para análise de 
porosidade, permeabilidade e fluidos contidos nos poros;
d. existe a dificuldade de controlar o influxo de fluidos das formações para os poços, 
causando, muitas vezes, o blow out ocasionando perdas totais do equipamento e 
do poço.
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UNIDADE I │ PERFURAÇÃO
Figura 3 – Equipamento de uma sonda de perfuração a cabo.
Broca
Fonte de energia
Roda motora Balancin
Caçamba
Cabo de perfuração
Haste de aço
Figura adaptada e disponível em: <http://jcninspecoes.webnode.com.br/metodos/ >.
Método de perfuração rotativo
A rocha é fragmentada pela broca. Neste método a broca comprime e gira sobre a rocha fragmentado 
e transformando-a em cascalho que é levado até a superfície por um fluido chamado de “fluido de 
perfuração”, o qual é bombeado por dentro da coluna de perfuração e retorna pelo espaço anular 
entre a coluna e o poço. O peso sobre a broca é aplicado através de tubos pesados chamados de 
comandos que são colocados acima da broca. Existem vários modos de impor rotação sobre a broca, 
dentre eles podemos citar: giro da coluna através da mesa rotativa, giro da coluna através do motor 
de fundo e giro da coluna através do TOP DRIVE.
Vantagens do método rotativo:
 » possibilidade de altas taxas de penetração;
 » remoção contínua do cascalho gerado pela fragmentação da rocha;
 » maior facilidade na prevenção e no controle de influxos de fluidos de formação.
Desvantagens do método de rotação:
 » alto custo da locação;
 » alto custo da sonda;
 » alto custo do DTM.
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PERFURAÇÃO │ UNIDADE I
Figura 4 – Equipamento de uma sonda de perfuração rotativa.
Bloco de coroamento
Torre
Catarina
Gancho
BOP
Kelly
Bomba da lama
Guincho
Mesa rotativa
Tubo de perfuração
Comando
Broca
Figura adaptada e disponível em: < http://jcninspecoes.webnode.com.br/metodos/>.
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UNIDADE II
EQUIPAMENTOS 
DA SONDA DE 
PERFURAÇÃO
Quais são as funções dos equipamentos da sonda de perfuração? Os equipamentos de uma 
sonda rotativa de perfuração de um poço são constituídos de sistemas que compõe uma sonda. 
Estes sistemas são nomeados: de sustentação de cargas, de geração e transmissão de energia, de 
movimentação de carga, de rotação, de circulação, de segurança de poço, de monitoração e o sistema 
de subsuperfície (coluna de perfuração).
CAPÍTULO 1
Sistema de sustentação de cargas
Qual é a função do sistema de sustentação de cargas? Como o sistema de sustentação 
de cargas é constituído? Este tipo de sistema é constituído do mastro ou torre, da 
subestrutura e da base ou fundação. A torre (ou mastro) é capaz de suportar a 
carga proveniente do peso da coluna ou do revestimento, que consequentemente 
transfere esta cargapara a subestrutura e esta para fundação ou base. As fundações 
podem ou não existir em perfurações marítimas.
Sistema de sustentação de cargas: Sustenta a coluna de perfuração e as tubagens de proteção (casing).
21
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
Figura 5 - Esquema de uma sonda rotativa. (THOMAS, 2004).
Torre ou mastro
A broca é substituída por outra após o seu desgaste, sendo retirada até a superfície e substituída por 
uma nova. Este tipo de operação é conhecida como manobra. Visando a economia, a manobra é feita 
retirando-se seções de dois ou três tubos (cada tubo tem o comprimento de 9m), sendo exigida uma 
torre ou mastro com mais de 45 metros.
A torre ou mastro é uma estrutura de forma piramidal formada de aço especial que tem a função de 
prover um espaçamento vertical livre acima da plataforma de trabalho visando permitir a execução 
das manobras. A torre permite movimentos para cima e para baixo da coluna de perfuração.
A torre (derrick) possui um grande número de peças, que são montadas uma a uma. É uma estrutura 
semelhante a uma torre erguida em local preestabelecido para a perfuração. A torre é capaz de 
manipular todas as operações dentro do poço.
Já o mastro é uma estrutura tubular ou treliçada, que depois de baixada pelo guincho da sonda, é 
subdividida em três ou quatro seções, que são transportadas para a locação do novo poço, onde são 
22
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
montadas na posição horizontal e logo colocadas para vertical. O mastro tem sido preferido pela 
facilidade, economia de tempo e montagem em perfurações terrestres. (THOMAS, 2004).
 O mastro de perfuração é fácil de se transportar de canteiro para canteiro, são resistentes a uma 
tração de 1,5 milhão de libras e podem atingir uma altura de 41 metros, facilitando assim o manuseio 
de tubulações de perfuração ou revestimento de 27 metros de comprimento.
As torres e os mastros devem possuir rigidez aos esforços aplicados e não possuir vibração excessiva 
quando exposta aos esforços das operações rotineiras.
Qual é a principal diferença entre a torre e o mastro de perfuração? A torre é peças montada peça 
por peça, já o mastro é uma estrutura treliçada, dividida em 3 ou 4 seções.
Lembremos que, se o local da perfuração for remoto e de difícil acesso o equipamento 
será transportado até o local por caminhão, helicóptero ou barcaça. Algumas torres 
podem ser construídas sobre barcos ou barcaças para trabalhar em locais onde a 
torre não pode ser suportada (como pântanos e lagos). Quando o equipamento 
chega ao local a torre é erguida.
Figura 6 – Mastro.
Figura adaptada e disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA6hMAH/equipamentos-sondas>.
Subestruturas
As subestruturas criam um espaço de trabalho sobre a plataforma, onde serão instalados os 
equipamentos de segurança. São constituídas de vigas de aço montadas sobre a fundação ou base 
23
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
da sonda. As estruturas rígidas são construídas em concreto, aço ou madeira, que apoiadas em solo 
resistente suportam todos os esforços provocados pela sonda. Elas são conhecidas como fundações 
ou base.
Convém destacarmos que as subestruturas são a base da sonda, suportam os equipamentos e criam 
um ambiente de trabalho sob a plataforma onde são instalados os equipamentos de segurança 
do poço.
A subestrutura deve satisfazer dois requisitos básicos:
1. Suportar a torre, os equipamentos de perfuração e toda e qualquer carga com 
segurança.
2. Possuir um espaço adequado a fim de conter e permitir a instalação dos equipamentos 
de segurança do poço.
Figura 7 – Subestrutura.
Figura adaptada e disponível em:<http://dc176.4shared.com/doc/Q7YP1_jW/preview.html>.
Estaleiros
O estaleiro mantém todas as tubulações (comandos, tubos de perfuração, revestimentos etc.) 
dispostas paralelamente a uma passarela para facilitar o seu manuseio. Ele fica posicionado na 
frente da sonda.
O estaleiro é uma estrutura de metal constituída de vigas apoiadas acima do solo por pilaretes.
Figura 8 – Estaleiro. (THOMAS, 2004).
24
CAPÍTULO 2
Sistema de geração e transmissão 
de energia
O sistema de geração e transmissão de energia é responsável pelo funcionamento dos equipamentos 
de uma sonda de perfuração. A energia para o acionamento destes equipamentos é fornecida por 
motores a diesel. 
Onde há produção de gás é mais comum, e econômica, a utilização de turbinas a gás para geração 
de energia para toda a plataforma. A utilização de energia elétrica de redes públicas é utilizada 
quando a sonda permanece muito tempo em uma locação. O torque e a velocidade variáveis afetam 
o processo de transmissão de energia.
As sondas de perfuração são classificadas dependendo do modo de transmissão de energia. O modo 
de transmissão de energia pode ser classificado em: sondas mecânicas ou diesel-elétricas.
Sondas mecânicas 
Os vários motores são ligados a compounds nos quais são conectados os principais equipamentos 
de perfuração; usam-se conversores de torque e embreagens. A energia é distribuída a todos os 
sistemas de perfuração através de diversos eixos, rodas dentadas e correntes que fazem parte do 
compound. Os motores são acoplados ou desacoplados pelas embreagens, causando maior eficiência 
na utilização dos motores a diesel.
Figura 9 – Esquema de uma sonda mecânica com cinco motores diesel. (THOMAS, 2004).
S
COMPOUND
MOTORES A DIESEL
Conversor de Toque 
Embreagem
Guincho
Bombas de lama
Mesa rotativa Pequenos motores AC
Gerador AC
Equipamentos
ondas diesel-elétricas
Nas sondas diesel-elétricas a geração de energia é feita em corrente alternada e a utilização é em 
corrente contínua, geralmente são do tipo AC/DC.
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EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
Geradores de corrente alternada (AC) que alimentam um barramento trifásico de 600 volts são 
acionados por motores a diesel ou turbinas a gás. O barramento pode receber energia da rede 
pública de forma alternada.
A energia do barramento é recebida pelas pontes de retificadores controlados de silício (SCR) e logo 
transformada em corrente contínua, que alimenta os equipamentos da sonda.
A corrente alternada é utilizada pelos equipamentos auxiliares da sonda ou plataforma; a iluminação 
e hotelaria recebe a energia do barramento após passar por um transformador.
As sondas diesel-elétricas com sistemas tipo AC/AC (geração e utilização ocorrem em corrente 
alternada) têm uso incipiente, mas com tendência de grande evolução no futuro. Não há necessidade 
de retificação de corrente por utilizar motores AC, mas sim do controle da frequência aplicada 
aos motores.
Figura 10 - Esquema de uma sonda AC/DC, típica de sondas marítimas. (THOMAS, 2004).
SCR1
Bombas de Lama
Mesa rotativa
Guincho
Motores AC
Geradores AC
600v AC
Transformador
SCR2
SCR3
Em suma, podemos fazer pequenas observações sobre o sistema de geração e 
transmissão de energia:
 » Fontes de energia:
 › motores a diesel;
 › turbinas a gás;
 › energia elétrica.
 » Sondas mecânicas:
 › motores a diesel.
 » Sondas diesel-elétricas:
26
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
 › tipo AC/DC – geração em corrente alternada e utilização em corrente 
contínua;
 › tipo AC/AC – geração e utilização em corrente alternada.
Responda as questões:
1. Qual a diferença entre uma sonda mecânica e uma sonda diesel-elétrica?
2. Explique a função do sistema de geração e transmissão de energia.
3. Como funciona uma sonda diesel-elétrica?
4. Quais as fontes de energia utilizadas no sistema de geração e transmissão 
de energia?
5. Como funciona uma sonda mecânica?
Encaminhe as respostas para o e-mail do tutor da disciplina.
27
CAPÍTULO 3
Sistema de movimentação de cargas
Convém destacarmos que o sistema de movimentação de cargas é responsável pela movimentação 
das colunas de perfuração, revestimento e de outros equipamentos. O guincho, bloco de coroamento, 
catarina,cabo de perfuração,gancho e elevador são osprincipais componentes deste sistema.
Guincho (draw-work) 
A energia mecânica necessária para a movimentação de cargas na transmissão principal é realizada 
pelo guincho, no caso de sondas diesel, ou diretamente de um motor elétrico.
É o equipamento da sonda responsável pela movimentação vertical das tubulações no poço. 
O tambor principal, tambor auxiliar ou de limpeza, freios, molinetes e embreagens fazem parte do 
guincho.
O tambor principal aciona o cabo de perfuração, causando os movimentos da carga dentro do poço.
O freio é muito importante dentro de uma sonda, pois ele repara ou retarda a movimentação de 
descida de carga no poço, permitindo a aplicação e controle de peso sobre a broca. O freio de uma 
sonda pode ser dividido em dois tipos: o freio principal, que é mecânico por fricção, tem a função de 
parar e assim manter a carga que está sendo movimentada; e o freio secundário, que é hidráulico ou 
eletromagnético e diminui a velocidade de descida da carga, facilitando a atuação do freio principal.
O tambor auxiliar ou de limpeza é instalado no eixo secundário do guincho, ficando acima do tambor 
principal. Tem a função de movimentar equipamentos leves, como: registradores de inclinação e 
direção do poço, amostradores de fundo, equipamentos de completação e de teste do poço.
O molinete funciona como embreagem e tem a função de tracionar cabos e cordas. Podemos 
encontrar dois tipos de molinetes em uma sonda: o molinete das chaves flutuantes, que apertam ou 
desapertam as conexões da coluna de perfuração ou revestimentos; e o giratório, ou cathead, que 
permite içar pequenas cargas quando nele for enrolada uma corda, chamada catline.
28
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
Figura 11 – Guincho. (THOMAS, 2004).
Guincho (draw-work) – O Tambor principal aciona o cabo de perfuração, 
movimentando/elevando as cargas dentro do poço. O tambor auxiliar ou de limpeza 
e freios servem para parar/retardar o movimento de descida de carga no poço-
controle de peso sobre a broca.
Figura 12 – Tambor principal
Figura adaptada e disponível em: < http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAqSkAA/sistemas-sonda>.
29
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
Bloco de coroamento (crown block)
Conjunto fixo de polias (de 4 a 7) que giram em torno de um eixo apoiado por mancais fixos em 
duas vigas, instalado no alto da torre ou mastro, que em conjunto com a catarina constituem 
um sistema de redução de carga, permitindo assim guinchos com capacidades menores. O bloco 
de coroamento suporta as cargas que o cabo de perfuração transporta. 
Por suas roldanas passam:
 » cabo de perfuração;
 » cabo stand line (cabo auxiliar).
Suas vigas são fixadas a outras polias, onde os cabos auxiliares seguintes são instalados:
 » cabo de chaves flutuantes;
 » cabo dos cat lines.
Figura 13 – Bloco de coroamento. (THOMAS, 2004).
Catarina (Travein Block)
Constituída de conjunto de polias, nas quais trabalha o cabo da perfuração que vem do quadro de 
manobras, vai ao bloco de coroamento e retorna às polias da catarina e assim sucessivamente, até 
passar pela última polia do bloco de coroamento e descer para ser fixado na âncora (linha morta). 
O número de vezes em que o cabo passa entre o bloco de coroamento e a catarina depende da 
capacidade de peso que a sonda deve suportar.
Possui dupla função, de suportar o peso da coluna de perfuração durante as operações do poço e 
de efetuar as manobras de descida e retirada da broca no poço. As catarinas são construídas com 
3 a 6 polias, dependendo da carga, sua capacidade pode variar entre 90 a 500 toneladas. As polias 
30
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
da catarina devem obedecer, tanto em diâmetro quanto aos gornes, às mesmas especificações 
para os blocos de coroamento. Abaixo, ou integrada a catarina, fica o gancho que amortece os 
choques e vibrações durante a perfuração, evitando que essas vibrações se transmitam para o 
sistema bloco-catarina.
Figura 14 – Catarina e gancho. (THOMAS, 2004).
É importante lembrarmos que no sistema bloco catarina é importante conhecermos 
as cargas em cada um de seus subsistemas, já que com essas cargas é que se 
monitoram o peso sobre broca, o esforço na torre, no cabo e na coluna.
Os principais são:
 » HL (Hook Load): carga na catarina;
 » CL (Crown Load): carga no bloco de coroamento;
 » TD (Tension Dead): carga no cabo que vem da bobina;
 » TF (Tension Fast): carga no cabo que vai para o guincho.
31
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
Podem-se fazer dois tipos de análise:
 » Análise Estática;
 » Análise Dinâmica.
Figura 15 – Sistema bloco-catarina. (THOMAS, 2004).
Gancho da catarina (Hook)
É o elemento de ligação da carga ao sistema de polias (catarina). É uma peça com alça superior, 
sólida e que se conecta na parte inferior da catarina, que termina em forma de gancho com alças 
laterais onde se localizam os braços do elevador, enquanto no gancho principal é conectado a cabeça 
de injeção (swivel). A parte inferior é independente da parte superior e se mantém em ligação através 
de molas que tem função de amortecer quando o gancho é submetido à tração. Em outros modelos 
de gancho as molas trabalham dentro de um cilindro com óleo, que funciona como amortecedor 
hidráulico.
No conjunto existe também uma trava que evita os movimentos de rotação da peça. O gancho da 
catarina auxilia no manuseio de operação com o kelly, retirando e posicionando-o no buraco do rato. 
32
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
 Figura 16 – Gancho
Figura adaptada e disponível em: <http://www.bomcobras.com.br/produto/perifericos_e_equipamentos_auxiliares_de_
perfuracao_e_workover/26>.
Cabo de perfuração
É um cabo de aço trançado em torno de um núcleo ou alma, sendo que cada trança é formada por 
diversos fios de pequeno diâmetro de aço especial. O cabo proveniente do carretel é passado e fixado 
numa âncora situada próxima à torre, onde se encontra um sensor para medir a tensão no cabo, 
a tensão está relacionada com o peso total sustentado pelo guincho. Daí ele é passado no sistema 
bloco-catarina e enrolado e fixado no tambor do guincho. (THOMAS, 2004)
Lembremos especialmente que este cabo de perfuração interliga o bloco de coroamento com a 
catarina, ele deve suportar todo o peso da coluna de perfuração ou revestimento. Suas características 
principais são:
 » número de pernas que compõem o cabo;
 » número de fios que formam a perna;
 » composição dos fios em cada perna;
 » alma ou tipo da perna central;
 » torção, ou como os fios e as pernas são torcidos para a fabricação do cabo;
 » passo, que é a distância correspondente a uma volta completa da perna em volta 
d’ alma;
33
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
 » preformação, ou seja, se os fios já são pré-torcidos durante sua fabricação ou não;
 » resistência.
Elevador
Convém destacarmos que o elevador é o equipamento que segura a tubulação durante as 
movimentações (manobras). É utilizado para movimentar elementos tubulares, tubos de perfuração 
e comandos.
O elevador tem duas partes ligadas por dobradiças resistentes com formato de anel bipartido, que 
contém um trinco especial para seu fechamento.
34
CAPÍTULO 4
Sistema de rotação
Lembremos que nas sondas convencionais, a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa 
localizada na plataforma da sonda. A rotação é transmitida a um tubo de parede externa poligonal, o 
kelly 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. O 
conjunto desliza em trilhos fixados à torre, onde o torque devido à rotação da coluna é absorvido. 
Existe a possibilidade de se perfurar com um motor de fundo, colocado logo acima da broca. O 
torque necessário é gerado pela passagem do fluido de perfuração no seu interior. Esse motor pode 
ser de deslocamento positivo ou uma turbina. O sistema de rotaçãoconvencional é constituído de 
equipamentos que promovem ou permitem a livre rotação da coluna de perfuração. São eles: mesa 
rotativa, o kelly e cabeça de circulação ou swivel. (THOMAS,2004)
Convém destacarmos que o sistema rotativo é responsável pelos movimentos rotativos da coluna 
de perfuração. Ele imprime rotação à broca para perfuração das formações rochosas. O sistema 
rotativo tem como principais finalidades:
 » permitir que o torque aplicado à coluna de perfuração pela mesa rotativa seja 
adequado e suficiente para se perfurar o poço;
 » permitir as conexões e desconexões dos demais elementos da coluna de perfuração;
 » auxiliar no controle da perfuração direcional e também nas operações de pescaria.
Mesa rotativa (Rotary Table)
Tem a função de produzir rotação à coluna de perfuração e suportar o peso da coluna de perfuração 
ou de revestimento, que fica apoiada por ela à mesa rotativa durante as manobras de descida e 
retirada do poço.
A mesa rotativa recebe energia sob a forma de rotação no plano vertical e transforma em rotação 
horizontal, que é transmitida a coluna; serve como suporte no acunhamento da coluna.
Tem como principais requisitos para funcionar:
 » o movimento pode ser decorrente da energia transmitida pelo quadro de manobras 
(guincho) ou da própria mesa rotativa com motor independente (motor elétrico);
 » a coluna de perfuração e os tubos de revestimento são ancorados na mesa rotativa 
através de cunhas, que se alojam em uma abertura no centro da mesa, esta peça 
impede que a coluna ou acessórios escorreguem para dentro do poço;
 » a mesa rotativa deve estar sempre fixada à subestrutura da torre para evitar que a 
mesma se desloque junto com a coluna de perfuração, provocando graves acidentes;
35
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
 » a mesa rotativa é geralmente equipada com o freio de inércia; que é acoplado ao 
eixo da mesma, é usado em operações que exigem maior precisão;
 » as buchas da mesa rotativa são utilizadas para aumentar ou diminuir o diâmetro 
da boca da mesa, conforme o diâmetro dos tubos que estejam sendo utilizados 
na operação.
Figura 17 – Mesa rotativa. (THOMAS, 2004).
Kelly
É o elemento responsável pelo movimento giratório da coluna de perfuração que através das buchas 
instaladas na mesa rotativa, transmitem estes movimentos à coluna de perfuração. Pode ser de 
haste quadrada ou hexagonal.
Em sondas terrestres a quadrada é a mais utilizada e em sondas marítimas a hexagonal é mais bem 
empregada.
O kelly é parte integrante da coluna e deve permitir a passagem de fluido em seu interior. É o kelly 
que faz a ligação entre o swivel (Cabeça de injeção) e a coluna de perfuração.
A bucha do kelly é o equipamento conectado a mesa, e onde o kelly é encaixado.
Destacam-se os seguintes critérios relacionados o kelly:
 » O Kelly pode ter formato hexagonal, quadrado ou octogonal, o mesmo 
formato que precisa ter a parte interna da bucha da mesa rotativa, para 
que exista um encaixe sem folga, entre o kelly e a bucha do kelly;
 » A haste hexagonal informa, pela sua medida, a profundidade do poço 
e pode fazer várias marcas de metro em metro no corpo do kelly, que 
observadas durante a perfuração, indicam a profundidade do poço;
 » A haste hexagonal empenada provoca vibrações que prejudicarão a 
coluna de perfuração, o sistema de suspensão, a estrutura da torre até o 
próprio poço, que fica comprometido;
 » A bucha do kelly trabalha com guia e, através do encaixe dos pinos nos 
furos da mesa rotativa, se consegue transmitir giro a coluna de perfuração.
36
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
Figura 18 – Kelly, de seção quadrada e de seção hexagonal. (THOMAS, 2004).
Cabeça de injeção (Swivel)
O swivel fica perdurado no gancho, separando os elementos rotativos dos estacionários da sonda de 
perfuração. A parte superior não gira e sua parte inferior deve permitir a rotação. Num tubo lateral 
(gooseneck) permite a injeção do fluido no interior da coluna de perfuração.
Este equipamento permite o bombeamento do fluido de perfuração proveniente das bombas de 
lama para que este mesmo fluido circule no poço pela coluna de perfuração, sem interromper o 
movimento de rotação, quando perfurado ou com a coluna fora do fundo do poço.
O swivel é composto de: mandril, corpo, castelo, pescoço do ganso, alça de suspensão (do kelly) e 
substituto intermediário.
O swivel pode suportar até 250 toneladas, com rotações superiores a 350 RPM (rotação por minuto).
À esquerda ficam as roscas do substituto para evitar que desenrosquem durante as operações de 
perfuração.
Sua segurança operacional requer:
 » não efetuação de reparos no swivel com a coluna de perfuração dentro do poço;
 » reparo do swivel, colocando-o na bainha do kelly, pois é mais seguro;
 » quando substituir o tubo de lavagem, substituição também das gaxetas da camisa 
do swivel;
 » instalação do swivel pobre na coluna de perfuração para permitir rotação e fluxo do 
fluido de perfuração, enquanto é executado o reparo no swivel.
Mas porque o nome cabeça de injeção? Porque o fluido é injetado dentro da coluna através desse 
Swivel.
37
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
Figura 19 – Cabeça de injeção (swivel).
Existem dois sistemas alternativos de aplicação de rotação na broca: top drive e motor de fundo.
Top drive
A perfuração com top drive elimina o uso da mesa rotativa, do kelly e da bucha do kelly. A coluna 
de perfuração gira movida por um motor conectado diretamente no topo. O motor desliza sobre o 
trilhos fixados à torre permitindo o movimento vertical da coluna. Este sistema consegue diminuir 
em 25% o tempo útil em operações normais de perfuração. A operação de perfuração é executada 
com 3 tubos (uma seção) sem interrupção para conexão. Efetua a operação de conexão e desconexão 
de tubos da mesa rotativa, usando o próprio motor de perfuração e é aplicado torque de aperto 
desejado com back up tong (duas chaves de torque do sistema pipe handler).
O sistema top drive pode ser utilizado em sondas de perfuração fixas e em plataformas flutuantes. 
No caso de operações de conexão e desconexão de tubos em sondas flutuantes é necessário que o 
operador (sondador) deixe um espaço reservado entre a coluna de perfuração e o fundo do poço, 
evitando assim o movimento ascendente e descendente (heave) da plataforma.
Este sistema permite também que a retirada ou descida da coluna seja feita tanto com rotação como 
com circulação de fluido de perfuração pelo seu interior, isto é extremamente importante em poços 
de alta inclinação ou horizontais. (THOMAS, 2004)
Convém destacarmos que o top drive:
 » perfura por seção;
 » permite retirada da coluna com circulação e rotação;
 » menor número de conexão.
38
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
Figura 20 – Top drive. (THOMAS, 2004).
Motor de fundo
Em poços direcionais este tipo de equipamento é muito utilizado, pois o objetivo a ser atingido não 
se encontra na vertical que passa pela sonda de perfuração. O giro deste motor só é realizado na parte 
inferior do motor de fundo, solidário a broca. O motor hidráulico tipo turbina ou de deslocamento 
positivo é colocado acima da broca. O torque imposto à coluna de perfuração é nulo e seu desgaste 
fica muito reduzido, pois a coluna de perfuração não gira.
Figura 21 – Motor de fundo tipo turbina.
39
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
Responda as questões:
1. Cite uma vantagem da operação com top drive em relação à operação 
com mesa rotativa e kelly.
2. Explique de forma detalhada o funcionamento da mesa rotativa e indique 
sua função.
3. Quais são os equipamentos que fazem parte do sistema de rotação?
4. Por que o swivel é chamado de cabeça de injeção?
Encaminhe as respostas para o e-mail do tutor da disciplina.
40
CAPÍTULO 5
Sistema de circulação
O tratamento e a circulação do fluido de perfuração são realizados pelo sistema de circulação. Na 
circulação a injeção do fluido de perfuraçãoé feita pelo deslocamento e pela pressão, ambos com 
auxílio da bomba de lama através das linhas de superfície, tubo bengala, swivel e interior da coluna 
até a broca, retornado pelo anular até o flow line e as peneiras de lama.
O sistema de circulação apresenta as seguintes finalidades: faz um reboco nas paredes do poço, 
mantém o equilíbrio de pressões dentro do poço e traz os cascalhos cortados pela broca até a 
superfície.
Os equipamentos do sistema de circulação são aqueles que permitem o deslocamento do fluido de 
perfuração e os que fazem o tratamento e armazenamento do mesmo. 
Fase de injeção
As bombas de lama fazem a sucção do fluido de perfuração e o injetam na coluna de perfuração até 
passar para o anular entre o poço e a coluna por orifícios na broca conhecidos como jatos de broca. 
No decorrer da profundidade e da geometria do poço as vazões e as pressões variam. Usa-se apenas 
uma bomba quando são utilizadas altas pressões e baixas vazões no início da perfuração e pistões 
e camisas são substituídos por outros de menor diâmetro afim de atender às solicitações do poço.
Figura 22 – Bombas de lama tipo triplex. (THOMAS, 2004).
41
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
Fase de retorno
Inicia-se com a saída do fluido de perfuração nos jatos de broca e finaliza-se com a chegada do fluido 
na peneira vibratória.
Fase de tratamento
A eliminação de sólidos ou gás que se juntam ao fluido no decorrer da perfuração e o adicionamento 
de produtos químicos com a finalidade de ajuste das propriedades é chamada de fase de tratamento 
ou condicionamento.
Figura 23 – Sistema de tratamento de lama. (THOMAS, 2004).
O primeiro equipamento é a peneira vibratória que tem a finalidade de retirar da lama o cascalho 
e outros detritos de maior tamanho da lama. Após este processo o fluido passa por um conjunto 
de dois a quatro hidrociclones1 de 8’’ a 20’’ conhecidos como desareiadores, que são responsáveis 
por retirar a areia do fluido de perfuração. Este processo funciona por decantação de gravidade 
e centrifugação. Após sair do desareiador, o fluido de perfuração passa pelo dessiltador, possui 
um conjunto de 8 a 12 hidrociclones de 4” a 5” e tem a função de retirar partículas de dimensões 
equivalentes ao silte. O equipamento seguinte é o mud cleanner que tem a função de executar a 
limpeza do fluido de perfuração executando dupla função: conjuga a separação de sólidos finos 
vindos da perfuração através da centrifugação pelos hidrociclones e o peneiramento utilizando tela 
fina. Ainda temos a centrífugação em que são utilizadas algumas sondas, sendo essas responsáveis 
pela retirada de partículas menores que não tenham sido descartadas pelos hidrociclones.
Outro equipamento que está sempre presente na sonda é o desgaseificador que tem a função de 
retirar o gás do fluido de perfuração. No decorrer da perfuração de uma formação com gás ou quando 
houver a ocorrência de influxo de gás contido na formação para dentro do poço, as partículas de gás 
são incorporadas no fluido de perfuração e sua recirculação no poço é perigosa. (THOMAS, 2004). 
1 Hidrociclones são equipamentos que aceleram o processo natural de decantação de partículas.Constam de cones ocos,com 
entrada para fluido de perfuração,uma pequena abertura no fundo para descarga dos sólidos,e uma abertura maior na parte 
superior,para saída do fluido recuperado
42
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
Figura 24 – Mud cleanner.
Figura adaptada e disponível em: <http://www.derrickequipment.com/webmodules/catCatalog/dtl_Product.aspx?ID=5l>. 
Acessado em: 31 jul. 2012.
Faça uma pesquisa mais detalhada sobre cada um dos equipamentos do sistema de 
circulação, esquematizando-os, apresentando suas principais funções e a forma que 
cada um deles opera.
Encaminhe para o e-mail do tutor da disciplina.
43
CAPÍTULO 6
Sistema de segurança do poço
Fazem parte do sistema de segurança de um poço os Equipamentos de Segurança de Cabeça de Poço 
(ESCP) e os equipamentos que permitem o fechamento e o controle do poço.
Dentre estes equipamentos o Blowout Preventer (BOP) é o mais importante, pois possui válvulas 
que permitem fechar o poço quando houver necessidade.
Sempre quando houver ocorrência de kick (entrada de um fluido indesejado da formação para 
o poço) os BOPs são acionados. Para que o kick aconteça, a pressão hidrostática do fluido de 
perfuração deverá ser menor que a pressão da formação. Quando não há controle do kick este se 
transformará num blow out, podendo criar sérias consequências, tais como: acidentes pessoais, 
danos nos equipamentos de sonda, poluição e danos ao meio ambiente.
Os principais equipamentos de segurança são:
Cabeça de poço (well head)
A cabeça de revestimento, carretel de perfuração, adaptadores, carretel espaçador e seus acessórios 
são equipamentos da cabeça de poço e permitem a ancoragem e a vedação das colunas de 
revestimento na superfície.
A cabeça de revestimento sustenta os revestimentos intermediários e de produção por meio de 
suspensores, propicia a vedação do anular do revestimento intermediário ou de produção com a 
própria cabeça que permite o acesso a este anular e de servir de base para a instalação dos demais 
elementos da cabeça de poço e os preventores.
O elemento responsável pela ancoragem do revestimento e a vedação do anular deste revestimento 
com o corpo da cabeça na qual foi ancorado é o suspensor de revestimento. Quando o peso do 
revestimento for aplicado provocando a extrusão de um elemento de borracha, a vedação é feita 
automaticamente.
44
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
Figura 25 – Cabeça de poço de superfície. (THOMAS, 2004).
Cabeça de produção
Cabeça de revestimento
Revestimento de produção a 9 5/8” a 13 3/8”
Revestimento intermediario 13 3/8”
Revestimento de superfície 20”
Revestimento Condutor 30”
Carretel de revestimento
Suspensor de revestimento
Suspensor de revestimento
Saída
O carretel de revestimento é um equipamento semelhante à cabeça de revestimento, só que apresenta 
mais um flange na parte inferior. Possui também, duas saídas laterais para acesso ao espaço anular 
e um alojamento para assentamento do suspensor do revestimento a ser descido posteriormente. 
Contém elementos de borracha na parte inferior interna para vedação secundária no topo do 
revestimento descido anteriormente. A cabeça de produção é também um carretel que possui, em 
sua parte inferior interna, uma sede para receber os elementos de vedação secundária que atuam 
no topo do revestimento de produção, de modo a impedir a passagem de pressões altas, geralmente 
superiores à resistência do flange interior. Na parte interior superior possui sede para receber o 
tubing hanger, que sustenta a coluna de produção. Apresenta também, duas saídas laterais para 
acesso ao espaço anular. O carretel de perfuração é um equipamento contendo flanges de ligações 
no topo e na base e com duas saídas laterais flangeadas que recebem as duas linhas de controle do 
poço, a linha de matar (kill line) e a linha do estrangulador (choke line). (THOMAS, 2004)
O que é uma kill line (linha de matar)? Qual é a sua função? A kill line é uma linha 
de alta pressão que possui um conjunto de válvulas, com pressão de trabalho igual 
ou maior que a pressão de trabalho do BOP, que pode ser instalada no carretel de 
perfuração ou no bloco de gavetas.
A kill line possui a função de bombear o fluido para dentro do poço quando, não conseguimos fazer a 
circulação normal por causa de obstrução de coluna, mangueira de injeção rompida ou no combate 
do kick com a coluna fora do poço. Pode ser usada em circulações reversas e para testes de pressão 
45
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
do BOP. No conjunto de válvulas da kill line, existe sempre uma válvula de retenção (check valve), 
que impede a entrada da pressão do poço para a kill line (linha de matar). 
Choke line (linha de estrangulamento).
Linha que liga a saída lateral do BOP ou do carretelde perfuração ao choke manifold. Existe a linha 
principal e a secundária. A linha principal é instalada abaixo da gaveta cega, e a linha secundária 
deve ser instalada abaixo do conjunto de preventores em um carretel de perfuração. 
BOP (blowout preventer)
É constituído de válvulas que possuem grande porte, com dispositivos mecânicos, hidráulicos e 
pneumáticos. Possui a finalidade de conter e controlar o fluxo do poço. Tem a função de bombear 
o fluido para o poço, permitir a passagem e a movimentação das ferramentas de perfuração e 
suportam as pressões previstas durante as operações de perfuração do poço. Os preventores podem 
ser de dois tipos:
BOP anular e o BOP gaveta. 
Figura 26 – Arranjo típico de um conjunto BOP. (THOMAS, 2004).
BOP anular
Consta de um equipamento que é montado na parte superior do conjunto BOP. Ele é equipado 
com elemento de vedação (borracha), cuja função é fechar o poço independente da ferramenta que 
46
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
esteja em seu interior. O BOP possui um pistão que ao se deslocar do dentro do corpo do cilíndrico 
comprime um elemento de borracha que é ajustado contra a tubulação que esteja dentro do poço.
O BOP anular pode fechar um poço sem coluna, embora este procedimento não seja aconselhável por 
causar dano ao elemento de borracha. O preventor anular atua em qualquer diâmetro de tubulação.
BOP gaveta
O BOP gaveta possui dois pistões que tem a função de fechar o espaço anular. Ao serem acionados 
hidraulicamente deslocam as duas gavetas, uma contra a outra, transversalmente ao eixo do poço.
O BOP pode fechar o poço sem coluna no seu interior. Os blocos de gavetas podem ser: simples, 
duplo ou triplo.
As gavetas do BOP quanto ao tipo podem ser:
 » gaveta de tubo;
 » gaveta cega;
 » gaveta cisalhante;
 » gaveta variável.
Em terra, normalmente se utilizam três preventores: um anular e dois de gavetas. Já no mar, há duas 
possibilidades: em plataformas fixas ou que estão apoiadas no fundo do mar, onde os equipamentos 
operam na superfície, utiliza-se um preventor anular e três ou quatro de gavetas. Em plataformas 
flutuantes, navios e semissubmersíveis em que os equipamentos trabalham no fundo do mar, 
normalmente se trabalha com dois preventores anulares e três ou quatro de gavetas.
47
CAPÍTULO 7
Sistema de monitoração
Os manômetros, indicadores de peso sobre a broca e os indicador de torque fazem parte do sistema 
de monitoração e são equipamentos necessários ao controle da perfuração.
A combinação dos parâmetros da perfuração levaria o máximo de economia e eficiência, surgindo 
então à necessidade de se usar equipamentos para registrar e controlar estes parâmetros. Estes tipos 
de equipamentos podem ser classificados em indicadores, que apenas indicam o valor do parâmetro 
em consideração, e registradores que tem a função de traçar as curvas dos valores medidos.
A velocidade da mesa rotativa e da bomba de lama são medidas pelo tacômetro, a pressão de 
bombeio indicada pelo manômetro, o torque da coluna indicado no torquímetro e o indicador do 
peso no gancho sobre a broca.
A taxa de penetração da broca é o registro mais importante e este é responsável para se avaliar 
as mudanças das formações perfuradas, o desgaste da broca e a adequadação dos parâmetros de 
perfuração.
Geolograph - Instrumento onde é inserida uma carta rotativa que registra continuamente 
parâmetros como:
 » taxa de penetração;
 » peso sobre a broca;
 » RPM e torque da mesa rotativa;
 » pressão nas bombas.
Indicador de peso - Tem dois ponteiros que indicam o peso sobre a broca e o peso suspenso no 
gancho. É um equipamento analógico.
O ponteiro amarelo fornece o peso total da coluna de perfuração (carga suspensa), enquanto que o 
vermelho acusa leituras mais sensíveis, exemplo: o peso sobre a broca é facilmente calibrável e não 
se altera sob os efeitos das condições atmosféricas. 
Manômetro (medidor de pressão de lama) - Indica a pressão de bombeio do fluido de 
perfuração. Controla a pressão do fluido injetado no poço, a fim de se efetuar uma perfeita limpeza 
hidráulica do poço. As seguintes informações são transmitidas:
 » pressão de bombeio do fluido de perfuração;
 » vazão do fluido de perfuração;
 » volume do fluido injetado no poço;
São geralmente instalados no recalque das bombas de lama, no tubo bengala, no choke manifold e 
no painel do sondador (dog house).
48
UNIDADE II │ EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO
Indicador de nível dos tanques - Detecta variações bruscas no nível de tanque de lama, o que 
o torna muito importante na segurança, uma vez que estas variações podem ser indicativos de 
influxos de fluidos da formação.
Tacômetro - Mede a velocidade da mesa rotativa (RPM) ou a velocidade da bomba em (ciclos/min).
Tacômetro da bomba de lama (SPM) - Objetiva medir o número de custos do pistão da 
bomba de lama por minuto (SPM), esta medição depende do comprimento da haste do pistão e da 
velocidade da bomba de lama no momento.
O tacômetro da bomba de lama fica instalado no painel do sondador e o instrumento da medição é 
conectado ao eixo da bomba de lubrificação das hastes de pistão, impulsos elétricos são transmitidos 
ao mostrador e convenientemente são calibrados. Existem mostradores digitais e analógicos.
Tacômetro da mesa rotativa (RPM) - Este instrumento indica as medidas em RPM dos 
movimentos da mesa rotativa, melhorando o controle do sondador durante a perfuração do poço. 
Possui um gerador de corrente alternada, movidos por um eixo, cuja velocidade de rotação seja 
proporcional a da mesa rotativa.
Durante a perfuração a velocidade de rotação e o peso sobre a broca se relacionam deste modo:
 » O peso é mantido constante variando a velocidade de rotação conforme as mudanças 
no tipo de formação;
 » A rotação é mantida constante alterando-se o peso aplicado à proporção que as 
características das formações vão se modificando;
 » Ambos os fatores podem variar um ou outro, ou os dois ao mesmo tempo, de acordo 
com a necessidade. A escolha da velocidade de rotação e do peso ideal caberá ao 
sondador conforme sua experiência em poços interiores.
Torquímetro - Mede o torque na mesa rotativa e o torque dado pelas chaves nas conexões e tubos.
Indicador de torque rotativo - Avalia o torque rotativo que a coluna de perfuração se submete 
durante as operações de perfuração de um poço. Algumas resistências iniciais são vencidas pela 
coluna de perfuração para efetuar o movimento rotativo dentro do poço. Estas resistências são:
 » a inércia da própria coluna;
 » o atrito devido às paredes do poço;
 » o fluido de perfuração.
Chamamos de torque rotativo útil à forma de energia usada na superação destes obstáculos. O seu 
valor depende dos seguintes fatores:
 » comprimento da coluna de perfuração dentro do poço;
 » propriedades do fluido de perfuração;
 » atrito da coluna de perfuração com as paredes do poço.
As variações de tração sofrida pela corrente da mesa rotativa são transmitidas à alavanca 
inter-resistente, esta aciona o pistão comprimindo o fluido, que através da mangueira chega 
49
EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE II
ao mostrador do torquímetro, instalado no painel do sondador, possibilitando a indicação da 
amplitude do torque rotativo.
Indicador de torque da chave flutuante - Mede com precisão o torque de aperto nas conexões 
dos tubos e comandos de perfuração, o torque é aplicado, por intermédio dos cat head direito ou 
esquerdo, instalados no guincho de perfuração, ou chaves hidráulicas. O conjunto é composto 
de um cilíndrico hidráulico, que é conectado diretamente ao medidor de torque através de uma 
mangueira hidráulica.
A tração sofrida pelo cabo de aço tende a comprimir o pistão existente dentro do cilindro, o fluido 
nele contido segue através da mangueira até o tubo bourdon, o qual se deforma e proporciona a 
indicação do valor do torque no indicador.
O cilindro fica geralmente instalado no braço da chave flutuante e o indicador de torque posicionadono painel do sondador (dog house).
Indicador de velocidade de penetração - Mede a velocidade com que as brocas penetram nas 
formações (taxa de penetração metro/hora). As mudanças do grau de dureza das formações são 
indicadas pelo indicador de velocidade de penetração.
É acionado mecanicamente por um cabo de aço (fino) fixado à engrenagem do instrumento e à outra 
extremidade, passando por uma polia localizada abaixo do bloco de coroamento e fixada no swivel. 
A cada movimento do swivel corresponde um registro do aparelho em uma carta instalada dentro 
do aparelho, com uma escala em metros.
Os registros podem ser feitos em pés ou metros, e a velocidade de penetração em qualquer ponto 
do gráfico.
Figura 27 – Painel do sondador
RETORNO DE LAMA
CPM DA BOMBA 
DE LAMA TOTALIZADOR DO CPM
VARIAÇÂO 
DO VOLUME
VOLUME TOTAL 
DE LAMA
PESO SOBRE A BROCA
TORQUE ELÉTRICO
TORQUE NA CHAVE FLUTUANTE
TORQUE ELÉTRICO
RPM DA M.R
PRESSÃO DE 
BOMBEIO
CPM DA BOMBA 
LAMA
VOLUME NO TRIP DE TANQUE
Figura adaptada e disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/3877569/Engenharia-de-Perfuracao-e-completacao-em-Pocos-
de-Petroleo>.
50
UNIDADE IIICOLUNA DE 
PERFURAÇÃO
A coluna de perfuração é constituída de tubos e demais ferramentas e equipamentos que penetram 
no poço, tendo na extremidade a broca. O comprimento da coluna de perfuração é o mesmo 
comprimento da profundidade do poço. Durante a perfuração é necessária a concentração de 
grande quantidade de energia para cortar as diversas formações rochosas. Esta energia em forma 
de rotação e peso sobre a broca, é transferida às rochas para promover sua ruptura e desagregação 
em forma de pequenas lascas, ou cascalhos, que são removidos do fundo do poço e carreados até a 
superfície pelo fluxo do fluido de perfuração. A coluna de perfuração é a responsável direta por todo 
este processo e consta dos seguintes componentes principais:
Comandos (Drill Collar ou DC), tubos pesados (Heavy-Weight ou HW) e tubos de perfuração (Drill 
Pipe ou DP). 
Qual seria a função da coluna de perfuração? Quais são seus principais objetivos?
Convém destacarmos que a coluna de perfuração possui três funções primordiais:
 » conduz o fluido de perfuração pelo seu interior;
 » tem a função de permitir o movimento de rotação da mesa rotativa à 
broca;
 » proporciona a conexão elástica entre a cabeça de injeção (swivel) e a broca, 
aumenta ou diminui o seu comprimento dependendo do acréscimo ou 
retirada de elementos que compõem a mesma.
51
CAPÍTULO 1
Comandos (Drill Collars)
Os comandos tem a função de fornecer peso sobre a broca promovendo rigidez a coluna. Como 
trabalham sobre pressão estes tubos devem possuir paredes espessas. Os comandos são feitos de 
uma liga de aço cromo molibdênio forjados e usinados no diâmetro externo, sendo o diâmetro 
interno perfurado. Os comandos possuem alto peso linear devido à grande espessura da parede.
As uniões enroscáveis usinadas diretamente no corpo do tubo permite a conexão destes elementos. 
Os comandos podem ser lisos ou espiralados externamente. Sua especificação deve levar em conta 
o diâmetro externo, diâmetro interno, tipo da união, acabamento externo e a existência ou não de 
ressalto para o elevador e normalmente são normalizados pelo API.
São fabricados no tamanho de 30 a 32 pés, podendo em casos especiais ter de 42 a 43,5 pés. A 
conexão é protegida por uma camada fosfatada na superfície sendo usinada no próprio tubo. A 
conexão é a parte mais frágil dos comandos. Os comandos podem ter seção quadrada e tem a função 
de prevenir a prisão por diferencial, mas são poucos utilizados pela dificuldade de ferramentas 
de pescaria.
Os comandos podem possuir pescoço no qual são adaptados elevadores, evitando assim a utilização 
de lift-sub, ganhando assim tempo na manobra.
Para dar rigidez na coluna os comandos podem ser utilizados junto com os estabilizadores e também 
podem ser utilizados no controle da inclinação do poço.
Convém destacarmos que quando os comandos tem rebaixamento no ponto de aplicação das cunhas 
evita a necessidade de se utilizar o colar de segurança durante as conexões, diminuindo o tempo 
durante a manobra.
Os comandos são especificados em: diâmetro interno, diâmetro externo, tipo de conexão e 
características especiais.
O diâmetro externo é especificado de acordo com o diâmetro do poço e sempre se coloca em questão 
a necessidade de se fazer uma futura pescaria.
O diâmetro interno está relacionado ao peso do comando, sendo muito comum se especificar o peso 
em lb/pé no lugar do diâmetro interno.
Os comandos têm características especiais: se o comando é espiralado, se tem rebaixamento para a 
cunha, se tem pescoço para o elevador, se possui algum tratamento especial etc.
Na perfuração direcional é utilizado um comando muito especial conhecido como K-Monel. O 
K-Monel é feito de material não magnético que permite registrar fotos magnéticas em seu interior.
Os comandos apresentam a seguinte resistência:
3 1/8” a 6 7/8” – 110.000 psi (escoamento) e 135.000 (ruptura).
52
UNIDADE III │ COLUNA DE PERFURAÇÃO
O mais importante nos comandos é o uso do torque recomandado, devido às conexões serem seu 
ponto frágil.
O aperto deve ser feito com tração constante e demorada nos cabos e nunca deve ser feito com 
puxões violentos devido a sua grande inércia.
A quebra da coluna é muito mais frequente nos comandos do que nos tubos de perfuração, devido 
ao fato dos esforços nos comandos serem mais severos e serem submetidos a maiores esforços. 
Durante as manobras os comandos devem ser desconectados sempre nas juntas que não tenham 
sido feitas na última manobra, permitindo assim o trabalho igual de todas as conexões.
Figura 28 – Comando espiralado. (ROCHA, 2011).
Nos comandos não há classificação para o desgaste, o que não acontece com os tubos de perfuração. 
Devemos tomar os seguintes cuidados em relação aos comandos:
 » Durante as conexões não usar a cunha no lugar da chave flutuante, pois a cunha 
pode causar dano ao corpo do tubo.
 » Ao bater nos tubos não utilizar martelo ou marreta. Caso se fizer necessário, utilizar 
a marreta de bronze.
 » Não se deve utilizar a corrente para enroscar os tubos, pois a corrente pode correr e 
se encaixar entre o pino e a caixa danificando assim a rosca e o espelho.
 » O torque excessivo deve ser evitado durante as conexões e a perfuração.
 » Deve-se apoiar os tubos em três pontos com tiras de maneiras; uma em cada 
extremidade e outra no meio quando os comandos estiverem estaleirados. Nunca 
utilizar cabo de aço ou tubos de pequeno diâmetro.
 » Deve-se lavar as roscas com solvente apropriado, secar, aplicar a graxa e colocar os 
protetores de roscas no término de cada poço.
 » Para alinhar as seções de comandos no tabuleiro não se deve usar a chave de tubo 
(grifo), pois isso danifica o espelho do pino.
 » Deve-se durante as movimentações utilizar o protetor de rosca e nunca rolar os 
comandos, mas sim suspender pelo seu centro de gravidade.
 » O BSR (Bending Strenght Ratio) deve ser observado.
53
COLUNA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE III
Manutenção e manuseio dos comandos
Orientações que ajudarão a evitar possíveis problemas com os comandos de perfuração, dentro ou 
fora do poço.
 » Inspecione os comandos regularmente, verificando se as roscas estão boas, e se 
existe empeno no corpo, antes de levá-lo para o deque de perfuração.
 » Não os arraste sem proteger as roscas, ao movimentá-los na plataforma.
 » Conservar as roscas limpas e usar graxa especial para roscas, quando enroscá-los.
 » Aplique o torque ideal ao apertar as conexões, o uso demasiado ou reduzido do 
torque de aperto pode causar danos ao comando durante a perfuração.
Em suma, as características principais dos comandos são:
 » Maior espessura das paredes.
 » Uniões mais resistentes e revestidas de material duro.
 » Reforço central no corpo do tubo revestido de material duro.
Definições encontradas no site: <http://www.clickmacae.com.br>
BOREHOLE - PERFURAÇÃO DO POÇO- Conjunto de operações para a perfuração de 
um poço.
SPUD IN - INÍCIO DE PERFURAÇÃO - Operação em que se perfuram os primeiros 
metros de um novo poço.
DRILLING - PERFURAÇÃO - É a operação de perfuração de um poço na crosta terrestre 
para a produção de hidrocarbonetos, vapor ou água. Um poço também pode ser 
perfurado para a obtenção de informações geológicas pelo exame das aparas de 
formação devolvidas à superfície pela lama circulante, ou de testemunhos de rocha 
obtidos com equipamento especial.
DRILL STRING - COLUNA DE PERFURAÇÃO - Coluna de perfuração feita de seções 
individuais de tubulações e de colares de perfuração, que se estende da superfície 
ao fundo do poço e proporciona meios de se girar o trépano (broca) e de circulação 
da lama.
COME OUT OF THE HOLE - RETIRADA - Retirada da coluna de perfuração do poço.
54
CAPÍTULO 2
Tubos pesados (Heavy-Weight Drill Pipes 
- HWDP)
Os tubos pesados (Heavy Height Drill Pipes – HWDP) são elementos tubulares de aço forjado2 
que possuem maior espessura da parede em relação aos drill pipes (DP), mas possuem o mesmo 
diâmetro externo. Os HWDP são utilizados para dar peso sobre a broca, além de serem utilizados 
entre os comandos e os drill pipes para permitir uma mudança gradual da rigidez da coluna.
Figura 29 – Tubo forjado. (MARIANO, 2012).
Convém destacarmos que os tubos pesados são bastante utilizados em poços direcionais, como 
elemento auxiliar no fornecimento de peso sobre a broca, em substituição de alguns comandos.
A utilização de HW’s apresenta as seguintes vantagens:
 » nas zonas de transição entre comandos e tubos de perfuração diminui a quebra de 
tubos;
 » aumenta a capacidade e a eficiência das sondas de pequeno porte por ter maior 
facilidade de manuseio em relação aos comandos;
 » o arraste (drag) e o torque são diminuídos em poços direcionais em vista de sua 
menor área de contato com as paredes do poço;
 » possui menor tempo de manobra.
Nas zonas de transição normalmente são utilizadas de 3 a 6 seções de HW’s.
Os HW’s apresentam as seguintes especificações:
 » diâmetro nominal;
 » peso por comprimento (ou diâmetro interno);
2 Forjado – Tubos de perfuração forjados são tubos fabricados através do aquecimento do metal, até que o mesmo se encontre 
em condição maleável para facilitar a definição de sua dimensão, forma e propriedade estrutural; logo não podem ser estruturas 
tubulares oriundas de chapas, chamados de tubos costurados.
55
COLUNA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE III
 » comprimento;
 » aplicação de material duro.
O diâmetro nominal do WH varia de 3 ½” a 5”.
Normalmente é utilizado na coluna HW com o diâmetro igual ao tubo de perfuração.
No desgaste do WH não há normalização, logo a resistência dos tubos usados deve ser avaliada pelo 
usuário.
Os WH são fabricados no range (tamanho) II e III.
Os smooth hard material podem ser aplicados nos tool joints ou no reforço intermediário.
Convém destacarmos que os tubos pesados (Heavy Height Drill Pipes – HWDP) 
apresentam as seguintes funções:
 » permite a passagem do fluido;
 » transmite torque e rotação;
 » faz uma transição gradual de rigidez entre o DP e o DC.
Figura 30 - Tubos pesados (Heavy-Weight ou HW).
 Figura 31 – HWDP (Heavy-weight drill-pipe). (ROCHA, 2011)
56
UNIDADE III │ COLUNA DE PERFURAÇÃO
Quadro 1 – Dimensões e resistências dos tubos pesados.
DIMENSÔES E RESISTÊNCIAS DOS TUBOS PESADOS (HEAVY WEIGHT)
Tamanho Nominal
(pol)
DIMENSÔES NOMINAIS DO TURBO
Reforço 
Central 
(pol)
Reforço do 
Elevador
(pol)
Propriedades Mecânicas 
da seção do turbo
Diâmetro 
interno 
(pol)
Espessura da 
parede
(pol)
Área
(pol)
Tração 
(lb)
Torção
(lbxpé)
31/2 21/16 0,719 6,280 4 35/8 345, 400 19,575
4
41/2
29/16
23/4
0,719
0,815
7,410
9,985
41/2
5
41/8
45/8
407,550
548,075
27,535
40,715
5 3 1,000 12,585 51/2 51/2 691,185 56,495
TORQUE DE APERTO E RESISTÊNCIA DAS CONEXÔES DOS TUBOS PESADOS (HEAVY WEIGHT)
Tamanho Nominal
(pol)
Conexões 
e Tipos e 
dimensões 
(pol)
Diâmetro 
externo 
(pol)
Diâmetro 
interno 
(pol)
Propriedades Mecânicas
Tração 
(lb)
Torção
(lbxpé)
Peso 
aproximado 
inclusive tubo 
e junta (lbxpé)
Torque de 
aperto (lbxpé)
31/2
N. C.38 
(31/21.F.)
43/4 23/16 748/750 17,575 25,3 9,900
4
41/2
N. C.40 (4.F.H)
N.C. 48 (4 LF.)
51/4
61/4
211/16
27/8
711/475
1.024.500
23,525
38,800
29,7
41,0
13,250
21,800
5
N.C. 50 
(41/21F.)
61/2 31/8 1.286.000 51,375 49,3 29,400
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CAPÍTULO 3
Tubos de perfuração (Drill Pipes - DP)
Os tubos de perfuração (Drill Pipes-DP) são tubos de aço sem costura que possuem nas suas 
extremidades conexões cônicas conhecidas como tool joints, soldadas em seu corpo. Além disso, os 
DP são tratados internamente com aplicação de resinas que diminuem o desgaste interno e corrosão.
Os tubos de perfuração podem ser feitos de outros materiais (por exemplo, de alumínio) para 
condições especiais.
Os tubos de perfuração na sua especificação consideram as seguintes características:
 » diâmetro nominal ou diâmetro externo (OD);
 » peso nominal;
 » tipo de reforço para soldagem das uniões (upset);
 » tipo ou grau do aço;
 » comprimento nominal (range);
 » tipos de rosca.
Diâmetro nominal - Pode ser identificado como OD que vem do inglês Outside Diameter e é o 
diâmetro medido entre as extremidades transversais dos tubos. Os mais utilizados ficam entre 2 
3/8” e 6 5/8”.
Diâmetro interno - Pode ser identificado como ID que vem do inglês Inside Diameter, é o 
diâmetro medido entre as superfícies internas do tubo.
Figura 32 – Diâmetro interno – Diâmetro externo.
Figura adaptada e disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfIrkAB/c-coluna-perfuracao2
Drift - Corresponde o menor diâmetro interno do tubo, o drift determina a passagem de um 
determinado equipamento pelo interior do tubo, o maior limite de drift pode ser determinado por 
normas ou pelo próprio cliente em casos de ferramentas do tipo especial. O drift corresponde ao 
diâmetro máximo de passagem.
58
UNIDADE III │ COLUNA DE PERFURAÇÃO
Peso nominal - Corresponde ao valor médio do peso do corpo com os Tool Joint (uniões cônicas). 
O peso nominal é dado em libra por pé (ld/ft),ou seja, a cada pé de comprimento (0,3048) teremos 
X libras (multiplicamos por 45,35 para obter o valor em kg) de massa de um tubo.
Convém destacarmos, que com as características do diâmetro nominal e do peso 
nominal podemos determinar:
 » diâmetro interno;
 » espessura da parede do tubo;
 » drift-máximo diâmetro de passagem.
Tool Joints ou uniões cônicas - Os tool joints (uniões cônicas soldadas no tubo de perfuração) 
são estruturas encontradas nos tubos de perfuração, exceto nos Comandos.
Tipo de reforço da solda dos tool joints (upset) - Apresenta três tipos de reforços de solda e 
se difere com a variação dos diâmetros internos e externos destas uniões.
IU (Internal Upset) - Ocorre a redução do diâmetro interno do tubo sem alteração do diâmetro 
externo.
EU (External Upset) - Ocorre o aumento do diâmetro externo do tubo sem alteração do diâmetro 
interno.
IEU (Internal External Upset) - Ocorre a redução do diâmetro interno em conjunto com o 
aumento do diâmetro externo.
Figura 33 – Classificação de Tool Joints.
Internal Upset Internal External UpsetExternal Upset
 Figura adaptada e disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfIrkAB/c-coluna-perfuracao2>.
Grau do aço - As tensões de escoamento de ruptura do tubo de perfuração são determinadas pelo 
grau do aço. A tensão de escoamento é a tensão necessária para ocasionar uma deformação plástica 
no tubo. Os últimos tubos montados durante a perfuração sofrem uma grande tensão devido ao 
peso de toda coluna, essa força é aumentada de acordo com a profundidade do poço por ter uma 
maior quantidade de tubos montados, por isso, para cada tipo de poço a ser perfurado utilizaremos 
diferentes tubos de graus variados, podendo ser:
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COLUNA DE PERFURAÇÃO │ UNIDADE III
Quadro 2- Grau do aço. (THOMAS, 2004)
Grau Tensão de escoamento