Aula 03 - Engenharia de Petróleo e Gás - Perfuração

Prévia do material em texto

22/03/2019
1
Introdução à Exploração Introdução à Exploração Introdução à Exploração Introdução à Exploração 
OffshoreOffshoreOffshoreOffshore
Felipe StortiFelipe StortiFelipe StortiFelipe StortiAULA 03
Perfuração – Equipamentos da Sonda de Perfuração
Operações de Perfuração
2
22/03/2019
2
3
Tubos de 
Perfuração
Fluido de 
Perfuração
Broca
Comando
Perfuração
4
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistemas de uma sonda: São todos equipamentos de uma sonda 
rotativa responsáveis por determinada função na perfuração 
Principais Sistemas
• Sistema de Sustentação
• Sistema de Movimentação de Cargas
• Sistema de Rotação
• Sistema de Circulação
• Sistema de Medição e Controle
• Sistema de Segurança
22/03/2019
3
5
Transportando a sonda de perfuração
Sistema de Sustentação e Movimentação de 
Cargas
Equipamentos da sonda de perfuração
Hasteamento
Guincho
Bobina
Catarina
Coroamento
Torre
Subestreutura
22/03/2019
4
7
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Sustentação
O sistema de sustentação de cargas é composto por:
� Torre ou Mastro;
� Subestruturas;
� Estaleiros;
Torre ou Mastro
Subestreutura
Estaleiro
8
Equipamentos da sonda de perfuração
Torre: É constituída de um grande número 
de peças, que são montadas uma a uma.
Mastro: É uma estrutura treliçada ou tubular 
que é subdividida em três ou quatro seções.
Torre ou Mastro: É uma estrutura de aço 
especial, de forma piramidal, de modo a 
promover um espaçamento vertical livre 
acima da plataforma de trabalho, permitindo 
a execução das manobras.
Qual tem sido mais utilizado? Porque?
Mastro
Sistema de Sustentação
22/03/2019
5
9
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Sustentação
Subestruturas: É constituída de vigas de aço especial montadas 
sobre a fundação ou base da sonda.
Funções:
� Criar um espaço de trabalho sob a plataforma.
� Local onde são instalados os equipamentos de 
segurança do poço.
� Suportar com segurança as deflexões, vibrações 
e deslocamentos provocados pela sonda.
10
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Sustentação
Estaleiro: É uma estrutura metálica constituída de diversas vigas 
apoiadas acima do solo por pilaretes, posicionado na frente da 
sonda.
Função:
� Permite manter todas as tubulações dispostas paralelamente a uma 
passarela para facilitar o seu manuseio e transporte.
22/03/2019
6
11
Sistema de Movimentação de Carga
O sistema de movimentação de cargas é composto por:
� Guincho;
� Bloco de Coroamento;
� Catarina;
Equipamentos da sonda de perfuração
Permite movimentar as colunas de perfuração, de revestimento e 
outros equipamentos.
� Cabo de Perfuração;
12
Recebe a energia mecânica necessária para a 
movimentação de cargas
Guincho (Drawwork)
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Movimentação de Carga
22/03/2019
7
13
Bloco de Coroamento (Crown Block)
É um conjunto de 4 a 7 polias montadas num eixo
suportado por dois mancais de deslizamento
localizado na parte superior da torre. O bloco
suporta todas as cargas que lhe são transmitidas
pelo cabo de perfuração
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Movimentação de Carga
14
Catarina (Traveling Block)
É um conjunto de polias móveis montadas em um
eixo que se apoia nas paredes externas da
própria estrutura da catarina. Na parte inferior da
catarina encontra-se uma alça pela qual é preso o
gancho
Gancho
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Movimentação de Carga
22/03/2019
8
15
Cabo de Perfuração
Equipamentos da sonda de perfuração
É um cabo de aço trançado em torno de um núcleo, sendo que cada
trança são formados por diversos fios de pequeno diâmetro de aço
especial.
Sistema de Movimentação de Carga
16
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistemas de uma sonda: São todos equipamentos de uma sonda 
rotativa responsáveis por determinada função na perfuração 
Principais Sistemas
• Sistema de Sustentação
• Sistema de Movimentação de Cargas
• Sistema de Rotação
• Sistema de Circulação
• Sistema de Medição e Controle
• Sistema de Segurança
22/03/2019
9
17
Sistema de Rotação
O sistema de rotação é composto por:
� Mesa Rotativa;
Equipamentos da sonda de perfuração
O sistema de rotação convencional é constituído de equipamentos 
que promovem ou permitem a livre rotação da coluna de perfuração.
� Kelly;
� Cabeça de Injeção (Swivel);
� Top Drive;
� Motor de Fundo;
18
É o equipamento que transmite rotação à coluna
de perfuração e permite o livre deslizamento do
kelly no seu interior. Em certas operações, a
mesa rotativa deve suportar o peso da coluna de
perfuração.
Mesa Rotativa (Rotary Table)
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Rotação
22/03/2019
10
19
Kelly
Kelly: transmite a rotação proveniente da mesa 
rotativa à coluna de perfuração
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Rotação
20
Equipamentos da sonda de perfuração
Top Drive
• Perfuração com motor no topo da coluna.
• Elimina o uso da mesa rotativa e kelly.
• Permite perfurar de 3 em 3 tubos (seção).
• Permite que a retirada da coluna seja 
tanto em rotação como circulação
Sistema de Rotação
22/03/2019
11
21
Equipamentos da sonda de perfuração
Acopla os elementos estacionários aos elementos 
rotativos na sonda de perfuração.
Cabeça de Injeção (Swivel)
Manutenção do Swivel
Sistema de Rotação
22
Equipamentos da sonda de perfuração
Motor de Fundo
É um motor hidráulico, conectado logo acima da broca e movimentado
pelo fluxo de fluido de perfuração que circula em seu interior.
Função principal:
� Transmitir rotação e torque à broca independentemente da rotação 
da coluna;
� Utilizados para iniciar o trecho de ganho de inclinação em poços 
direcionais;
� Minimizar o desgaste da coluna de perfuração em formações muito 
duras;
� Garantir o controle da verticalidade (perfuração de poços verticais).
Sistema de Rotação
22/03/2019
12
23
Equipamentos da sonda de perfuração
Motor de Fundo
Tipo: Deslocamento Positivo
Tipo: Turbina
Sistema de Rotação
24
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistemas de uma sonda: São todos equipamentos de uma sonda 
rotativa responsáveis por determinada função na perfuração 
Principais Sistemas
• Sistema de Sustentação
• Sistema de Movimentação de Cargas
• Sistema de Rotação
• Sistema de Circulação
• Sistema de Medição e Controle
• Sistema de Segurança
22/03/2019
13
25
Equipamentos que permitem a circulação e o tratamento do fluido de 
perfuração.
Peneira
Dique
Bomba
Swivel
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
26
Fase de 
Injeção
Fase de 
Retorno
Fase de 
Tratamento
3 FASES:
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
22/03/2019
14
27
Bombas de Lama
Tanques de Lama
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
28
O fluido de perfuração é succionando dos tanques 
pelas bombas de lama e injetado na coluna de 
perfuração
Bomba de Lama (Mud Pump)
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
22/03/2019
15
29
Bomba Duplex
Bomba Triplex
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
30
Bombas Duplex
• Dois liners;
• Mais rara no mercado;
• Mais pesada para a mesma
potência;
• Ação dupla;
• Desloca mais lama em um golpe;
• Pistão tem que ter um bom selo.
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
22/03/2019
16
31
Bombas Triplex
• Três liners;
• Menor peso;
• Fácil manutenção;
• Menor custo;
• Desloca maior volume a altas
pressões;
• Ação simples
Amortecedor de linha
(Pulsation Dampener)
Pistões
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
32
Camisas (Liners)
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
22/03/2019
17
33
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
Vídeo 01
34
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
Vídeo 02
22/03/2019
18
35
PENEIRAS DE LAMA
DEGASEIFICADOR
DESSILTADOR
CENTRÍFUGA
DESAREADOR
Sistema de Extração deSólidos
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
36
Peneira Vibratória
Rosca Transportadora
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
22/03/2019
19
37
Dessiltador
Desareador
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Circulação
38
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistemas de uma sonda: São todos equipamentos de uma sonda 
rotativa responsáveis por determinada função na perfuração 
Principais Sistemas
• Sistema de Sustentação
• Sistema de Movimentação de Cargas
• Sistema de Rotação
• Sistema de Circulação
• Sistema de Medição e Controle
• Sistema de Segurança
22/03/2019
20
39
Blow-Out Preventer - BOP
Equipamento que consiste em um conjunto de válvulas instalado na
superfície da sonda e destina-se a cortar imediatamente o fluxo de
fluidos oriundos do poço em caso de descontrole acidental
Equipamentos da sonda de perfuraçãoEquipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Segurança do Poço
40
BOP anular
Equipamento de Segurança - BOP
Equipamento que consiste em um conjunto de válvulas instalado na
superfície da sonda e destina-se a cortar imediatamente o fluxo de
fluidos oriundos do poço em caso de descontrole acidental
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Segurança do Poço
22/03/2019
21
41
• Gaveta Vazada: Permite o fechamento do anular do poço ao redor de
uma coluna de diâmetro especifico, para o qual foi projetada.
• Gaveta Variável: Permite atuar em tubulações de diferentes
diâmetros. O range geral é de 2’’.
• Gaveta Cega: Projetada para fechar e selar o poço quando não há
ferramenta dentro do mesmo.
• Gaveta Cega Cisalhante: Tipo especial de gaveta cega que, ao ser
fechada com a coluna no poço, provoca seu corte e fechamento do
poço. Deve ser instalada sempre acima de uma gaveta vazada de
forma que, numa operação de corte, a coluna fique apoiada na
gaveta vazada e então cortada, evitando sua queda no poço.
• Gaveta Supercisalhante: Essa gaveta promove apenas o corte do
tubo, não promovendo a vedação do poço. Pode ser empregada em
tubulações de até 13 3/8” de diâmetro.
Equipamento de Segurança - BOP
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistema de Segurança do Poço
42
22/03/2019
22
43
Equipamentos da sonda de perfuração
Torre ou Mastro
Bloco de coroamento (crown block)
Catarina (travelling block)
Gancho (hook)
Cabeça de injeção (swivel)
Guincho (drawwork)
Mesa rotativa (rotary table)
Bombas de lama (mud pump)
44
Esquema
Comandos (Drill Collars)
Elementos tubulares fabricados em aço forjado, usinados e que
possuem alto peso linear devido à grande espessura da parede. Suas
principais funções são fornecer peso sobre a broca e prover rigidez a
coluna
Colunas de Perfuração
22/03/2019
23
45
Colunas de Perfuração
Tubos Pesados (Heavy-Weight Drill Pipes - HWDP)
São elementos tubulares de aço forjado e usinados que têm
como função principal promover uma transição de rigidez
entre os comandos e os tubos de perfuração, diminuindo a
possibilidade de falha por fadiga.
Características Principais:
� Maior espessura das paredes;
� Uniões mais resistentes e revestidas de metal 
duro (Hard-Facing);
� Reforço central no corpo do tubo revestido de 
material duro.
46
Colunas de Perfuração
Esquema
Tubos de Perfuração (Drill Pipes)
Tubos de aço sem costura tratados para diminuição do
desgaste interno e corrosão. Possui nas suas extremidades
as conexões cônicas conhecidas como toll joint que são
soldadas no seu corpo.
22/03/2019
24
47
Estabilizadores
São ferramentas que dão rigidez a 
coluna. Por terem mesmo diâmetro da 
broca auxiliam em manter o calibre do 
poço. Em poços direcionais ajudam no 
controle da trajetória
Escareadores
Possuem as mesmas funções dos 
estabilizadores, mas são utilizados em 
rochas duras e abrasivas
Acessórios da Coluna de Perfuração
48
Alargadores
São ferramentas que permitem aumentar o diâmetro de um 
trecho de poço já perfurado, desde a superfície ou a partir de 
uma certa profundidade de superfície.
Acessórios da Coluna de Perfuração
22/03/2019
25
49
Ferramentas de manuseio da coluna
49
Equipamentos mantidos suspensos na plataforma por cabo, polia e
contrapeso. A chave flutuante tem a função de fornecer torque ao
aperto e desaperto das uniões cônicas das colunas
Chaves Flutuantes
50
Ferramentas de manuseio da coluna
Cunhas
Cunha
Mantêm a coluna de 
perfuração totalmente 
suspensa na mesa 
rotativa
22/03/2019
26
51
Ferramentas de manuseio da coluna
Colar de Segurança
Evita a queda da coluna de
perfuração no poço em caso de
deslizamento pelas cunhas.
52
Bucha do kellyMesa 
Rotativa
Perfurando um Poço
Perfuração
22/03/2019
27
53
BOP
Perfurando um Poço
Perfuração
54
Operações Normais de Perfuração
Alargamento
Alargamento consiste em perfurar com uma
broca de diâmetro maior. A operação de
perfuração e alargamento pode ser
simultâneas com um alargador posicionado
acima da broca.
Repassamento
Quando o poço se estreita é necessário 
repassar o poço no trecho descalibrado
Perfuração
22/03/2019
28
55
Conexão
Quando o topo do kelly atinge a mesa rotativa é necessário 
acrescentar um novo tubo de perfuração a coluna
Operações Normais de Perfuração
Perfuração
56
Manobra
Consiste na retirada e descida de toda a coluna de 
perfuração (para substituição de broca por exemplo)
Operações Normais de Perfuração
Perfuração
22/03/2019
29
57
Seções (3 tubos) “estaleiradas” no mastro
Perfuração
58
Circulação
Consiste em manter a broca acima 
do fundo do poço e circular o 
fluido de perfuração para remover 
cascalhos do espaço anular
Operações Normais de Perfuração
Perfuração
22/03/2019
30
59
Equipamentos da sonda de perfuração
Sistemas de uma sonda: São todos equipamentos de uma sonda 
rotativa responsáveis por determinada função na perfuração 
Principais Sistemas
• Sistema de Sustentação
• Sistema de Movimentação de Cargas
• Sistema de Rotação
• Sistema de Circulação
• Sistema de Medição e Controle
• Sistema de Segurança
60
Perfuração
Painel do Sondador
VOLUME NO
TRIP TANQUE
RETORNO
DE LAMA
CPM DA BOMBA
DE LAMA
TOTALIZADOR
DE CPM
VARIAÇÃO DO VOLUME
DE LAMA VOLUME TOTAL
DE LAMA
PESO SOBRE
A BROCA
CPM
PRESSÃO DE
BOMBEIO RPM DA
M.R.
TORQUE
ELÉTRICO
TORQUE NA
CHAVE FLUTUANTE
TORQUE DA
MESA ROTATIVA
TORQUE
ELÉTRICO
22/03/2019
31
61
Perfuração
Painel do Sondador