Aula 07 - Perfuração Direcional

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Introdução à Exploração 
Offshore
Felipe StortiAULA 06
• Perfuração Direcional
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Perfuração Direcional
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Perfuração Direcional
É uma técnica usada na exploração de petróleo, na qual
poços inclinados permitem que objetivos localizados em
coordenadas diferentes daquelas da cabeça do poço, sejam
atingidos.
Definição:
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Perfuração marítima para 
objetivo em área inóspita
Poço direcional perfurado de 
terra para o alvo marítimo
Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Direcionais para Atingir Alvos de 
Difícil Acesso
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Direcionais para Atingir Alvos de 
Difícil Acesso
Perfuração para alvo em 
área urbana
Perfuração de objetivo 
em área montanhosa
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Sidetrack
• É uma técnica típica da perfuração direcional, em que um 
desvio é feito a partir de um poço já perfurado.
 Reperfuração de poços 
perdidos;
 Aproveitamento de um
trecho do poço no
caso de não se atingir
o alvo na primeira
perfuração
Aplicações:
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Direcionais para a Exploração
• O poço não atingiu a formação 
desejada
• São realizadas novas 
interpretações dos dados 
sísmicos correlacionados com 
os dados de perfil elétrico e 
amostras de campo;
• É feito um desvio (Sidetrack) 
de forma a alcançar o objetivo 
planejado. 
Torna o trabalho econômico,
aproveitando parte do poço
que já tinha sido perfurado.
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Direcionais Perfurados a partir 
de uma Plataforma Única
• Os poços são colocados a pequenas distâncias (na ordem de
5 a 10 m) uns dos outros, formando os chamados clusters
(conjunto de guias) ou template, permitindo a perfuração de
poços em diferentes direções.
 As cabeças dos poços são 
colocados em clusters, 
diminuindo o tempo de 
movimentação da sonda de 
um poço para outro;
Vantagens:
 Redução de linhas;
 Melhora do escoamento do 
óleo.
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Direcionais para Exploração de 
Novas Reservas
Plataforma existente explorando 
um objetivo localizado em um 
novo reservatório Delimitação do reservatório
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Direcionais em Zonas Fraturadas 
e em Áreas de Domos Salinos
Perfuração em zonas fraturadas.
Conectar as fraturas para aumentar 
a produtividade dos poços
Perfuração em áreas de domos 
salinos.
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Direcionais para Controle de um Blowout
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poço Piloto
• É perfurado antes da 
construção do poço 
horizontal.
 Verificar o topo do 
reservatório;
 Os contatos óleo/água e 
gás/óleo;
 Verificar as profundidades 
das camadas de melhor 
permeabilidade.
Pode reduzir o custo final do 
projeto em função da otimização 
geral da produtividade.
Funções:
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Tipos de Aplicações da Perfuração Direcional
Poços Multilaterais 
e Horizontais
Poços Multilaterais: são “pernas” 
ou “ramos” perfurados de um 
mesmo poço (poço de origem ou 
poço-mãe). São classificados de 
acordo com a junção de suas 
pernas com o poço-mãe. 
Poços Horizontais: são poços 
que atingem ângulos próximos 
de 90 graus. Possibilitam a 
exposição de grandes trechos de 
reservatório, aumentando, assim 
a vazão de óleo produzido.
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Definições Gerais
Afastamento: Um poço é caracterizado como direcional 
quando a linha vertical passando pelo objetivo (target) está 
localizada a certa distância horizontal da cabeça do poço. 
Essa distância horizontal é chamada de afastamento.
Trajetória Direcional: É o caminho percorrido pela broca 
partindo da cabeça do poço até atingir o objetivo (ou final do 
poço).
Profundidade Vertical (PV = TVD = true vertical depth): É a 
distância vertical da mesa rotativa a um ponto no poço.
Profundidade Medida (PM = MD = measured depth): É a 
distância percorrida pela broca para atingir a profundidade 
PV.
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Definições Gerais
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Definições Gerais
Objetivo, Alvo e Raio de Tolerância: O objetivo é o ponto no 
espaço que a trajetória deve atingir e uma das principais 
razões da existência do poço direcional. Um poço pode 
passar por vários objetivos.
O termo alvo é conhecido como sendo a área definida pelo 
raio de tolerância, ou seja, uma área ao redor do objetivo 
onde se considera que este será atingido.
Inclinação: É definida como 
sendo o ângulo entre o vetor 
local gravitacional e a tangente 
ao eixo do poço.
KOP (Kickoff point): É o 
começo da seção de ganho de 
ângulo (buildup section).
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Classificação de Poços Direcionais
Quanto ao Raio de Curvatura
Classificação
Buildup Rate 
(BUR) em (/30 m)
Raio (m)
Raio Longo 2 – 8 859 – 215
Raio Médio 8 – 30 215 – 57
Raio Intermediário 30 – 60 57 – 29
Raio Curto 60 – 200 29 – 9 
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Classificação de Poços Direcionais
Quanto ao Afastamento do Objetivo
• Classificação está relacionada com a razão entre o 
afastamento e a profundidade vertical (PV), descontando 
a lâmina d’água (LA) para poços marítimos.
Tipo de Poço Afastamento / (PV – LA)
Convencional < 2
De grande afastamento 2 – 3
De afastamento severo > 3
Extend Reach Well
(ERW)
Severe Extend
Reach Well (S-ERW)
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Classificação de Poços Direcionais
Quanto ao Giro
Designer wells: são poços que não ficam contidos em um 
único plano vertical. Isso ocorre devido aos giros que esses 
poços podem apresentar. Podem ter grandes profundidades 
medidas e relativamente pequenos afastamentos.
Poço Bidimensional 
(2D) contido em um 
único plano vertical
Poço designer well
(3D) contido em mais 
de um plano vertical
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Tipos de Trajetória Direcionais
Trajetória Tipo I (Build-Hold)
• O ponto de desvio é raso e o 
trecho inclinado prossegue 
até atingir o objetivo.
 Seção vertical finalizada 
pelo KOP.
 Uma seção de ganho de 
ângulo
Composta por:
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Tipos de Trajetória Direcionais
Trajetória Tipo II ou “S”
• O ponto de desvio é também 
raso e o trecho inclinado 
prossegue até se conseguir 
o afastamento lateral 
projetado. O poço é trazido 
para a vertical e assim 
prossegue até atingir o 
objetivo.
 Seção vertical finalizada 
pelo KOP;
 Uma seção de ganho de 
ângulo (buildup);
 Um trecho tangente;
 Uma seção de drop off.
Composta por:
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Tipos de Trajetória Direcionais
Trajetória Tipo II ou “S”
• Aplicada quando se 
necessita reduzir o ângulo 
final de entrada no 
reservatório devido a 
limitações de objetivos.
• Risco de prisão de 
equipamentos;
• Aumento de torque e 
arraste da coluna de 
perfuração.
Desvantagens:
Aplicação:
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Tipos de Trajetória Direcionais
Trajetória Tipo III
• Semelhante ao Tipo I, porém o
objetivo é atingido na fase de
crescimento da inclinação.
• Ganho de ângulo inicial pode 
ser mais difícil de ser 
atingido, pois com o KOP 
profundo as formações 
tornam-se mais duras e 
consolidadas.
• KOP mais profundos não 
permitem um rápido 
distanciamento dos poços, 
aumentando risco de colisão.
Desvantagens:
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Coluna de Perfuração Direcional
• Maiores profundidades medidas;
• Torque e arraste elevados.
Uma das tarefas mais importantes na perfuração direcional
é saber compor uma coluna de perfuração pois ela que
determinará se o poço irá ganhar, manter ou perder ângulo.
Basicamente é composta por:
• Tubos de perfuração;
• Composição de fundo ou Bottom Hole Assembly (BHA);
 Tendências de ganho ou perda de inclinação;
 Tipo da formação;
 Ângulo do poço;
 Tipo de broca;
 Parâmetros de perfuração;
 Diâmetro dos componentes da coluna. 
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Comandos (Drill Collars – DC)
São tubos de perfuração pesados e com grande rigidez
usados principalmente para colocar peso sobre a broca.
Tipos de Drill Collars:
• Parede lisa;
• Parede em forma de espiral: Reduz o contato do tubocom a 
parede do poço, diminuindo o risco de prisão de coluna por diferencial 
de pressão.
• Não magnético ou monel (Non Magnetic Drill Collar -
NMDC): para alojar equipamentos de leitura magnética para medições 
direcionais e promover o afastamento entre a parte magnetizável da 
coluna da parte que não pode sofrer interferência magnética.
• Comando curto (short drill colar): comprimento varia de 3 a 5 m. 
É utilizado para promover maior ou menor espaçamento entre os 
estabilizadores, possibilitando um maior número de combinações de 
colunas estabilizadas. 
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Comandos (Drill Collars – DC)
Parede em forma de espiral
short drill colar
Não magnético ou monel
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Heavyweight Drillpipes (HWDP)
São tubos que tem geralmente o mesmo diâmetro externo
dos drillpipes comuns, porém com maior espessura de
parede.
Funções:
• Utilizados também para dar peso sobre a broca;
• Usados entre os comandos e os tubos de perfuração para 
permitir uma mudança gradual da rigidez da coluna;
Recomendações de uso de HWDP em 
poços verticais ou de baixa inclinação
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Heavyweight Drillpipes (HWDP)
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Estabilizadores 
São elementos tubulares de coluna de perfuração
desenvolvido com formato específico, cujas funções são:
 Estabilizar a composição de fundo (BHA);
 Controlar o desvio do poço;
 Manter os comandos no centro do poço e reduzir a
vibração lateral;
 Prevenir prisão por diferencial de pressão e desgaste dos
comandos;
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Percussor de Perfuração (Drilling Jar)
Utilizado para facilitar a retirada da coluna do poço em caso
de prisão.
• Ele atua em dois sentidos, para cima e para baixo.
• Funciona com a liberação instantânea de uma carga de
impacto para vencer as forças que mantêm a coluna
presa.
• Funciona com a liberação instantânea de uma carga de
impacto para vencer as forças que mantêm a coluna
presa.
Posicionamento:
 Trajetória do poço;
 Atrito da coluna com o poço;
 BHA;
 Peso do fluido de perfuração;
 Peso sobre a broca, o impacto e o impulso para liberação da coluna.
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Percussor de Perfuração (Drilling Jar)
Configurações de BHA com JAR
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Percussor de Perfuração (Drilling Jar)
Funcionamento:
• Traciona-se (bater para cima) ou comprime-se (bater para baixo) a 
coluna até o ponto em que o Jar libera o mecanismo que mantém o seu 
mandril preso.
• O impacto se dá quando todo o mandril se 
movimenta e para bruscamente nos seus 
limites em um efeito parecido com um bate 
estacas ou um saca pistão.
Mecanismo de acionamento:
• Mecânico
• Hidráulico
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Coluna de Perfuração Direcional Componentes 
Básicos
Sub com válvula flutuante (Float Sub)
É um sub que tem no seu interior uma válvula que só permite
o fluxo do fluido de perfuração de dentro da coluna para o
anular.
• É usado para evitar que, em caso de desbalanceamento de pressões 
entre o anular e o interior da coluna, haja um fluxo reverso que venha 
entupir os jatos da broca ou desalojar ferramentas especiais de registro 
diferencial contínuo (Exemplo MWD).
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Composições de Coluna de Perfuração 
Direcional - Componentes Básicos
Os tipos básicos de composição de coluna que são
utilizados na perfuração direcional e suas respectivas
funções são:
 Composição para ganhar ângulo (princípio da alavanca):
Usado para aumentar a inclinação do poço.
 Composição para manter ângulo (coluna empacada):
Usado para manter a mesma inclinação e direção do poço.
 Composição para perder ângulo (princípio do pêndulo):
Usado para reduzir a inclinação do poço.
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Composições de Coluna de Perfuração 
Direcional - Componentes Básicos
Composição para ganhar ângulo
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Instrumentos de Orientação
Equipamentos Magnéticos – Single Shot
• É lançado por dentro da coluna, indo se alojar em um
comando especial chamado “K-Monel”, de material não
magnético, acima da broca.
• Utilizado para registrar, numa
única foto, a direção e inclinação
do poço, conseguido através de
uma bússola e um pêndulo,
respectivamente.
• O instrumento é retirado a cabo
para interpretação da leitura na
superfície.
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Instrumentos de Orientação
Equipamentos Magnéticos – Single Shot
Conjunto de 
equipamentos do Single 
Shot magnético.
Registro de foto do 
Single Shot magnético
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Instrumentos de Orientação
Equipamentos Magnéticos – Multi Shot
• É lançado por dentro da coluna, indo se alojar em um
comando especial chamado “K-Monel”, de material não
magnético, acima da broca.
• Registra um número grande
de fotos por possuir um
pequeno filme fotográfico.
• O instrumento é retirado a
cabo para interpretação da
leitura na superfície.
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Instrumentos de Orientação
Equipamento Giroscópio
• Neste instrumento a bússola é substituída por um 
giroscópio.
 Não sofrem influência magnética,
possibilitando investigações dentro
do revestimento e, em certos
casos, dentro do revestimento de
produção.
Vantagem:
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Instrumentos de Orientação
Equipamento de Medição Contínua sem Cabo
(Measurement While Drilling – MWD)
• Envia as informações de inclinação e 
direção através do fluido de perfuração, 
em forma de pulsos de pressão, que são 
captados e interpretados na superfície em 
tempo real.
 Redução de tempo de sonda;
 Sistema de medição mais acurado
na operação com motor de fundo;
 Registro direcional contínuo do
poço.
Vantagens:
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Operação de Desvio
1) Atingida a profundidade de 
desvio KOP, a coluna de 
perfuração é retirada e desce-se 
uma coluna igual a da figura.
• O motor é operado pela 
circulação do fluido de 
perfuração que passa entre 
um estator solidário ao corpo 
do motor e um motor acoplado 
à broca. Assim, parte da 
potência hidráulica é 
convertida em movimento 
rotativo da broca, enquanto 
que a coluna de perfuração 
permanece estacionária.
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Operação de Desvio
1) Atingida a profundidade de 
desvio KOP, a coluna de 
perfuração é retirada e desce-se 
uma coluna igual a da figura.
• O motor é operado pela 
circulação do fluido de 
perfuração que passa entre 
um estator solidário ao corpo 
do motor e um motor acoplado 
à broca. Assim, parte da 
potência hidráulica é 
convertida em movimento 
rotativo da broca, enquanto 
que a coluna de perfuração 
permanece estacionária.
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Operação de Desvio
• Acima do motor de fundo está 
instalado um sub torto, cuja 
função é desviar o motor de 
fundo da vertical, apontando-o 
para a direção na qual o poço 
deve ser perfurado.
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Operação de Desvio
2) Esta coluna é descida no poço 
e então orientada para a direção 
desejada.
3) Através do bombeio do fluido 
de perfuração a broca gira pela 
ação do motor de fundo e o poço 
vai gradativamente ganhando 
ângulo e se dirigindo para a 
direção desejada.
• Nesta fase registros de 
direção e inclinação são 
tomados constantemente para 
determinação da trajetória do 
poço.
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Operação de Desvio
4) Quando o operador julgar que 
o poço já encontra-se na 
trajetória correta, retira a coluna 
com motor de fundo e desce uma 
coluna normal de perfuração, 
com estabilizadores.
Funções dos Estabilizadores:
• Estabilizar a composição de 
fundo;
• Controlar o desvio do poço;
• Manter os comandos no centro 
do poço e reduzir a vibração 
lateral;
• Prevenir prisão por diferencial 
de pressão e desgaste dos 
comandos.
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Operação de Desvio
4) Quando o operador julgar que 
o poço já encontra-se na 
trajetória correta, retira a coluna 
com motor de fundo e desce uma 
coluna normal de perfuração, 
com estabilizadores.
Funções dos Estabilizadores:
• Estabilizar a composição de 
fundo;
• Controlar o desvio dopoço;
• Manter os comandos no centro 
do poço e reduzir a vibração 
lateral;
• Prevenir prisão por diferencial 
de pressão e desgaste dos 
comandos.
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Operação de Desvio
Sistema Steerable
É composto por um motor steerable e uma 
ferramenta de medição direcional contínua 
(MWD).
Steerable: Motor de fundo que possui uma 
deflexão no seu corpo para ter o mesmo 
efeito do bent-sub. Quando o operador 
deseja alterar a trajetória, ele orienta a 
coluna na direção desejada e perfura 
utilizando apenas o motor de fundo.
Vantagem:
• Quando a direção é atingida, a perfuração 
prossegue utilizando também a mesa 
rotativa, perfurando sem manobra, em linha 
reta.
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Completação – Poços Horizontais
Poço Aberto
Quanto ao revestimento de produção
Liner Rasgado
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Completação – Poços Horizontais
Revestimento ou liner
totalmente cimentado
Quanto ao revestimento de produção
Revestimento cimentado 
fora do fundo
(off botton)
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Combinação 
(liner rasgado ou poço aberto)
Quanto ao revestimento de produção
Liner rasgados associado 
com tubos lisos e ECP 
(External Casing Packer)
Completação – Poços Horizontais