Análise Crítica de Vibrações em Colunas de Perfuração

ANLISE CRTICA DE VIBRAES EM COLUNAS DE PERFURAO

JOO GABRIEL CARVALHO DE SIQUEIRA

Projeto de Graduao apresentado ao Curso de Engenharia de Petrleo da Escola Politcnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Engenheiro. Orientador: Prof. Paulo Couto, Dr. Eng.

Rio de Janeiro Maio de 2011

ANLISE CRTICA DE VIBRAES EM COLUNAS DE PERFURAO

Joo Gabriel Carvalho de Siqueira

PROJETO DE GRADUAO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO CURSO DE

ENGENHARIA DE PETRLEO DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS

PARA A OBTENO DO GRAU DE ENGENHEIRO DE PETRLEO.

Examinada por:

_________________________________________ Prof. Paulo Couto, Dr. Eng.

Engenharia de Petrleo POLI/COPPE - UFRJ

_________________________________________ Prof. Alexandre Leiras Gomes, D.Sc.

Engenharia de Petrleo POLI/COPPE UFRJ

_________________________________________ Prof. Ilson Paranhos Pasqualino, D.Sc.

Engenharia de Petrleo POLI/COPPE UFRJ

RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL Maio de 2011

i

Siqueira, Joo Gabriel Carvalho Anlise Crtica de Vibraes em Colunas de Perfurao/

Joo Gabriel Carvalho de Siqueira. Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politcnica, 2011.

xi, 49 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Paulo Couto Projeto de Graduao UFRJ/ Escola Politcnica/ Curso

de Engenharia de Petrleo, 2011. Referncias Bibliogrficas: p..48-49 1. Perfurao de Poos de Petrleo. 2. Vibraes em

Colunas de Perfurao. 3. Energia Mecnica Especfica. I. Couto, Paulo et al. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politcnica, Curso de Engenharia de Petrleo. III. Titulo.

ii

Dedicatria

Dedico este trabalho ao meu pai, Edivaldo (in memoriam), pelo exemplo de coragem,

dignidade, persistncia e simplicidade.

iii

Agradecimentos

A Deus, por tornar tudo possvel.

A minha famlia, pelo incentivo e apoio nos momentos de dificuldade.

A todos meus verdadeiros amigos, pelos momentos inesquecveis e pela inesgotvel

compreenso.

A todos os professores do Curso de Engenharia de Petrleo da Universidade Federal

do Rio de Janeiro, em especial a Paulo Couto e Alexandre Leiras, pelo esforo e

dedicao empregados ao repartirem seus conhecimentos e experincias

profissionais.

iv

Resumo do Projeto de Graduao apresentado Escola Politcnica/ UFRJ como parte dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Engenheiro de Petrleo.

Anlise Crtica de Vibraes em Colunas de Perfura o


Maio/2011

Orientador: Prof. Paulo Couto, Dr. Eng. Curso: Engenharia de Petrleo Este trabalho apresenta a metodologia de anlise dos conceitos de Energia Mecnica Especfica e zona tima. Mostra-se como os modelos podem ser aplicados para otimizar o desempenho de poos de petrleo sujeitos a vibraes na coluna de perfurao e outras ineficincias. Por ltimo, so feitas anlises crticas dos conceitos discutidos com base em dados de campo apresentados, visando confirmar a aplicabilidade desses conceitos.

Palavras-chave: perfurao de poos de petrleo, vibraes em colunas de perfurao, energia mecnica especfica.

v

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Petroleum Engineer.

Critical Analysis of Drill String Vibrations


May/2011

Advisor: Prof. Paulo Couto, Dr. Eng. Course: Petroleum Engineering This paper presents a methodology for analysis of the concepts of Mechanical Specific Energy and "optimum zone". It shows how models can be applied to optimize the performance of oil wells exposed to drill string vibration and other inefficiencies. Finally, critical analyses of the concepts discussed are made based on field data presented, looking forward to confirm the applicability of these concepts.

Keywords: oil well drilling, drill string vibrations, mechanical specific energy.

vi

Sumrio LISTA DE FIGURAS .................................. ................................................................................ VIII

NOMENCLATURA ...................................... .................................................................................. X

1 INTRODUO ...................................................................................................................... 1

1.1 MOTIVAO ..................................................................................................................... 1

1.2 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 2

1.3 ESTRUTURAO DO TRABALHO ........................................................................................ 2

2 MECNICA DAS COLUNAS DE PERFURAO ................ ............................................... 4

2.1 ESTTICA ........................................................................................................................ 4

2.1.1 Cargas ................................................................................................................... 4

2.2 DINMICA ........................................................................................................................ 6

2.2.1 Modos de Vibrao ................................................................................................ 6

2.2.1.1 Vibrao Lateral ou Flexional ............................................................................ 6

2.2.1.2 Vibrao Torcional ou Rotacional ................................................................... 11

2.2.1.3 Vibrao Axial ou Longitudinal ........................................................................ 11

2.2.2 Associao entre Vibraes Torcionais e Vibraes Laterais ............................ 12

2.2.2.1 Zona tima ...................................................................................................... 13

2.2.2.2 Modelo de Dinmica Avanada de Coluna de Perfurao .............................. 15

3 ENERGIA MECNICA ESPECFICA ....................... .......................................................... 18

3.1 INTRODUO ................................................................................................................. 18

3.2 REVISO BIBLIOGRFICA ................................................................................................ 18

3.2.1 Energia Especfica de Perfurao ....................................................................... 22

3.2.2 Teste de Drilloff ................................................................................................... 22

4 ESTUDO DE CASO ............................................................................................................ 29

4.1 MODELO DE DINMICA AVANADA DE COLUNA DE PERFURAO ..................................... 29

4.1.1 Dissociao entre Vibraes Torcionais e Vibraes Laterais ........................... 29

4.1.2 Aplicaes de Campo.......................................................................................... 30

4.1.3 Anlise Crtica ..................................................................................................... 36

4.2 ENERGIA MECNICA ESPECFICA .................................................................................... 38

4.2.1 Aplicaes de Campo.......................................................................................... 38

4.2.1.1 Enceramento de Broca .................................................................................... 38

4.2.1.2 Ineficincia na Limpeza de Fundo de Poo ..................................................... 40

4.2.1.3 Vibraes Laterais ........................................................................................... 42

vii

4.2.1.4 Vibraes Torcionais ....................................................................................... 44

4.2.1.5 Vibraes Axiais ............................................................................................... 46

4.2.1.6 Desgaste de Broca ........................................................................................... 47

4.2.2 Anlise Crtica ..................................................................................................... 48

5 CONCLUSES ................................................................................................................... 50

5.1 SUGESTO PARA TRABALHOS FUTUROS ......................................................................... 50

6 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................ ........................................................... 51

viii

Lista de Figuras

Figura 2.1. Sonda de Perfurao(LEINE e VAN CAMPEN, 2002)................................. 4

Figura 2.2. Composio de fundo ou BHA (bottom hole assembly) (LEINE e VAN

CAMPEN, 2002) ........................................................................................................... 5

Figura 2.3. Modos de vibrao em colunas de perfurao (ROCHA, AZUAGA, et al.,

2008) ............................................................................................................................ 6

Figura 2.4. Representao esquemtica da coluna de perfurao durante a ocorrncia

de vibraes laterais. (REY-FABRET, MABILE e OUDIN, 1997) ................................. 8

Figura 2.5. Representao esquemtica do movimento do comando dentro do poo

(REY-FABRET, MABILE e OUDIN, 1997) ..................................................................... 9

Figura 2.6. Delineao esquemtica da zona tima (WU, PAEZ e AGNIHOTRI,

2010). ......................................................................................................................... 14

Figura 2.7. Estreitamento da zona tima (WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010)............. 15

Figura 3.1. Dados de teste de drilloff mostrando o comportamento no-linear abaixo da

profundidade de corte mnima e acima do founder point (DUPRIEST e KOEDERITZ,

2005) .......................................................................................................................... 23

Figura 3.2. Uma broca encontra-se no seu intervalo de eficincia o ROP varia

linearmente com WOB. O desempenho da broca aprimorado deslocando-se o

founder point (i.e. hidrulica, fluidos no aquosos). (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005)

................................................................................................................................... 24

Figura 3.3. Representao esquemtica da eficincia mecnica da broca. Na regio I

da curva de drilloff, o WOB inadequado para atingir uma profundidade mnima de

corte. Acima desse limiar, a eficincia mecnica da broca , geralmente, em torno de

30-40%. (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005) ............................................................... 25

Figura 3.4. Representao esquemtica mostrando como a inclinao da curva de

drilloff determinada por (e por RPM), mas o ROP mximo e limitado pelo founder point. (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005) .................................................................... 26

Figura 4.1. Comparao das configuraes de BHA propostas (WU, PAEZ e

AGNIHOTRI, 2010) ..................................................................................................... 33

Figura 4.2. Comparao das zonas timas das composies de fundo propostas

(WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010) ............................................................................... 34

Figura 4.3. Vibraes laterais medidas para o BHA inicial e para o BHA proposto (WU,

PAEZ e AGNIHOTRI, 2010) ........................................................................................ 35

Figura 4.4. Vibraes torcionais medidas para o BHA inicial e para o BHA proposto

(WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010) ............................................................................... 35

4.5. Broca encerada (CHIPINDU, 2010) ..................................................................... 38

ix

Figura 4.6. Valor elevado de a 5100 ft devido a enceramento de broca. mostra que a eficincia da broca melhorou quando o WOB foi reduzido, resultado em aumento de ROP. Tambm houve queda na presso quando o

enceramento foi solucionado. (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005) ...................... 40

Figura 4.7. Provvel ocorrncia de ineficincia na limpeza de fundo de poo com uma

broca de inserto. Elevados valores de e sua baixa variao (5%) indicam que a broca est girando sobre material acumulado no fundo do poo, tendo pouca

interao com a formao. (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005) .................................. 42

Figura 4.8. Reduo no valor de mostra melhora imediata na eficincia da broca quando o WOB aumentado. Instrumentao de fundo de poo mostra reduo

no nvel de vibraes laterais. (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005) .................... 44

Figura 4.9. Grfico mostrando efeito considervel que vibraes torcionais e laterais

podem ter na eficincia da broca e no ROP. A reduo no WOB foi eficaz.

(DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005) ..................................................................... 45

Figura 4.10. e instrumentao de fundo mostram que houve ocorrncia de vibraes torcionais acima de um valor especfico de WOB para esta formao. ROP

maximizado aplicando-se um WOB imediatamente abaixo desse valor. (DUPRIEST,

WITT e REMMERT, 2005) .......................................................................................... 46

Figura 4.11. O WOB foi aumentado quando a broca atingiu a formao mais

resistente. As vibraes axiais diminuram depois que WOB foi aumentado.

(DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005) ..................................................................... 47

Figura 4.12. Tendncia de desgaste de broca de inserto. Substituda por PDC com

motor de fundo. (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005) .................................................. 48

x

Nomenclatura

rea da broca [in2]

Dimetro da broca [in]

Energia Especfica de Perfurao [ft/in]

Eficincia de perfurao [ - ] Potncia hidrulica da broca [hp] Potncia hidrulica por polegada quadrada [hp/in] Energia Mecnica Especfica [ft/in] Raio do poo [in] Raio da coluna [in] Taxa de penetrao [ft/h] Velocidade angular da coluna de perfurao [rev/min] Fator de severidade de vibrao lateral [ - ] Torque [ft.lb] Resistncia compresso da rocha [ft/in] Velocidade no ponto de contato entre a coluna e a parede do poo [in/s] Peso sobre a broca [lbf]

Smbolos Gregos:

Fator hidrulico da broca [ - ] Coeficiente de frico por escorregamento da broca [ - ] Velocidade angular da coluna de perfurao [rev/min] Velocidade angular do eixo da coluna de perfurao [rad/s] Velocidade angular crtica do eixo da coluna de perfurao [rad/s]

Subscritos:

( )adj Ajustado

xi

Siglas:

BHA Composio de fundo (do ingls, Bottom Hole Assembly)

LWD Logging While Drilling

MWD Measurement While Drilling

PDC Polycrystalline Diamond Compacts

PDM Motor de deslocamento positivo (do ingls, Positive Displacement Motor)

RSS Sistema de controle direcional ( do ingls, Rotary Steerable System)

1 Introduo

A perfurao de poos de petrleo, desde os seus primrdios, caracterizou-se por ser

uma atividade que envolve grande complexidade, riscos e sobretudo, elevados custos

financeiros. Os ltimos anos tm sido marcados pela expanso das fronteiras

exploratria e de produo, com destaque para as lminas de gua cada vez mais

profundas, e o uso de tcnicas direcionais que tm permitido a perfurao de poos de

longa extenso e multilaterais, visando garantir a mxima recuperao do leo em

campos recm-descobertos, marginais e/ou maduros.

Nesse esforo de buscar o leo em horizontes mais profundos, e em condies

ambientais adversas, surgem problemas que no s retardam o curso das operaes

como tambm oneram o custo dos projetos. Como o custo dirio de uma sonda tem

variado entre algumas centenas de milhares de dlares, uma parada qualquer faz

disparar automaticamente os custos. A atividade de perfurao, por si s, exige

paradas para manuteno, troca de equipamentos desgastados ou avariados, por

indisponibilidade de recurso e/ou devido a condies oceano-meteorolgicas

adversas. Se forem adicionados os tempos no produtivos que os eventuais

problemas operacionais podem causar, os projetos tornam-se ainda mais onerosos.

(CHIPINDU, 2010)

1.1 Motivao

As vibraes mecnicas em colunas de perfurao so grandes limitantes do

desempenho de perfurao. No somente causam falhas em equipamentos, mas

tambm aumentam o tempo ocioso, elevando os custos envolvidos no

desenvolvimento de um campo. Apesar dos grandes avanos alcanados pela

indstria no combate a essas complicaes, as verdadeiras causas desses tipos de

2

vibrao ainda no foram compreendidas completamente (WU, PAEZ e AGNIHOTRI,

2010).

Constantemente, so elaboradas tecnologias com o objetivo de otimizar o processo de

perfurao de poos de petrleo, abordando as diversas operaes envolvidas. A

inteno de qualquer processo de otimizao de perfurao conduzir a atividade de

perfurao da forma mais segura e com o melhor aproveitamento possvel dos

recursos utilizados. Um mtodo de otimizao interessante a avaliao do

desempenho de perfurao de forma contnua durante a atividade de perfurao. O

gerenciamento da atividade de perfurao deve ser feito de forma a maximizar a taxa

de penetrao mdia, com base na extenso total perfurada. A forma como os

diversos parmetros de perfurao podem afetar a taxa de penetrao muito

complexa. No entanto, um dos principais mtodos de otimizao, a energia mecnica

especfica, busca facilitar esse processo. Esse mtodo capaz de otimizar as

operaes de perfurao atravs da anlise de parmetros de perfurao, como peso

sobre a broca e velocidade angular da broca. (RASHIDI, HARELAND e NYGAARD,

2008)

1.2 Objetivos

Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de colunas de perfurao

sujeitas a vibraes mecnicas e mostrar como o modelo de Energia Mecnica

Especfica pode auxiliar na tomada de decises durante a perfurao de poos de

petrleo sujeitos a vibraes e outras fontes de ineficincia.

1.3 Estruturao do Trabalho

Este trabalho dividido em quatro captulos, alm da introduo (captulo 1) e das

referncias bibliogrficas.

3

No Captulo 1, foram abordados a motivao e objetivo do estudo de vibraes em

colunas de perfurao e Energia Mecnica Especfica.

No Captulo 2, foi feita uma reviso bibliogrfica da mecnica de colunas de

perfurao, discutindo-se as cargas atuantes e a modos de vibrao. Foram tambm

introduzidos o conceito e zona tima e o modelo de dinmica avanada de coluna de

perfurao apresentados por WU, PAEZ e AGNIHOTRI (2010).

No Captulo 3, consta uma reviso bibliogrfica do conceito de Energia Mecnica

Especfica, alm de outros conceitos associados.

No Captulo 4, foram estudados dados de campo para confirmar a aplicabilidade dos

conceitos discutidos nos captulos 2 e 3.

No Captulo 5, so apresentadas as concluses do projeto e sugestes para trabalhos

futuros.

2 Mecnica das Colunas de Perfurao

2.1 Esttica

2.1.1 Cargas

As principais funes da coluna de perfurao so transmitir torque e transportar fluido

de perfurao, e para isso uma coluna carregada com torque e presso. O torque

sobre a broca geralmente possui valores entre 0,5 e 10 kN

longo da parede do poo, o torque necessrio para girar a coluna em superfcie pode

variar de 0,5 a 50 kNm. A mxima press

coluna ocorre no topo da mesma, onde a presso externa atmosfrica enquanto a

presso interna (standpipe

Figura 2.1 . Sonda de Perfurao

Mecnica das Colunas de Perfurao



sobre a broca geralmente possui valores entre 0,5 e 10 kNm, mas, devido ao atrito ao


m. A mxima presso diferencial entre o interior e o exterior da


standpipe pressure) pode superar 200 bar.(JANSEN, 1993)

. Sonda de Perfurao (LEINE e VAN CAMPEN, 2002)

4

Mecnica das Colunas de Perfurao



m, mas, devido ao atrito ao


o diferencial entre o interior e o exterior da


(JANSEN, 1993)

(LEINE e VAN CAMPEN, 2002)

Outra carga atuando na coluna de perfurao causada pelo peso prprio da coluna:

quase todo seu peso suportado na superfcie e fica pendente no poo, resultando

em uma trao na superfcie da ordem de milhares de kN. Apenas as poucas centenas

de metros inferiores da coluna s

com compresso. A flambagem da coluna nesta regio evitada com

comandos (tubos de elevada resistncia flexo situado na extremidade inferior da

coluna em ingls, drill collars

os estabilizadores (geralmente entre 5 e 50 m).

sistema de perfurao esto representados nas Figuras

flambagem de colunas de perfurao nem sempre pode ser evitada, especialmente na

perfurao horizontal, quando a coluna precisa ser empurrada atravs do

poo.(JANSEN, 1993)

Figura 2.2. Composio de fundo ou

coluna de perfurao causada pelo peso prprio da coluna:



de metros inferiores da coluna so suportadas pela broca e, portanto,

com compresso. A flambagem da coluna nesta regio evitada com


drill collars) e por um espaamento suficientemente pequeno entre

os estabilizadores (geralmente entre 5 e 50 m). As cargas e alguns componentes do

sistema de perfurao esto representados nas Figuras Figura 2.1


rao horizontal, quando a coluna precisa ser empurrada atravs do

Composio de fundo ou BHA (bottom hole assembly) (LEIN

CAMPEN, 2002)

5

coluna de perfurao causada pelo peso prprio da coluna:



so carregadas

com compresso. A flambagem da coluna nesta regio evitada com o uso de


paamento suficientemente pequeno entre

As cargas e alguns componentes do

e Figura 2.2. A


rao horizontal, quando a coluna precisa ser empurrada atravs do

(LEINE e VAN

2.2 Dinmica

2.2.1 Modos de Vibrao

As vibraes so as principais causas de falha nas colunas de perfurao

tambm prejudicar a estabilidade do poo

As colunas de perfurao podem estar sujeitas a trs modos de vibrao: lateral,

torcional e axial, conforme mostra a

Figura 2.3. Modos de vibrao

2.2.1.1 Vibrao Lateral ou Flexional

A vibrao lateral (whirling

rotao anormal da broca ou da coluna de perfurao. Nesse caso, a broca ou a

coluna no giram apenas ao longo do seu prprio eixo. Sua rotao uma

combinao de rotao em torno da linha de centro do poo e em torno

eixo. Sendo assim, a vibrao lateral um movimento complexo

deslocamentos laterais, choqu

MABILE e OUDIN, 1997)

Vibrao

As vibraes so as principais causas de falha nas colunas de perfurao

a estabilidade do poo e danificar ferramentas presentes na coluna.


torcional e axial, conforme mostra a Figura 2.3.

Modos de vibrao em colunas de perfurao (ROCHA, AZUAGA,

Vibrao Lateral ou Flexional

whirling) da coluna de perfurao pode ser descrita como uma



combinao de rotao em torno da linha de centro do poo e em torno

eixo. Sendo assim, a vibrao lateral um movimento complexo no qual so gerados

deslocamentos laterais, choques e atrito com a parede do poo.

6

As vibraes so as principais causas de falha nas colunas de perfurao, podendo

e danificar ferramentas presentes na coluna.


(ROCHA, AZUAGA, et al., 2008)

perfurao pode ser descrita como uma



combinao de rotao em torno da linha de centro do poo e em torno de seu prprio

no qual so gerados

es e atrito com a parede do poo. (REY-FABRET,

7

As vibraes laterais ocorrem principalmente no BHA (composio de fundo, isto o

conjunto de equipamentos contidos nas ltimas centenas de metros da coluna de

perfurao do ingls, Bottom Hole Assembly), podendo tambm ocorrer nos trechos

superiores. Durante a perfurao, o BHA sofre compresso, estando assim suscetvel

a flambagem e vibraes laterais. Os trechos superiores da coluna ficam sob trao,

tendo menor tendncia de sofrer vibraes laterais. As vibraes laterais no topo da

coluna podem ser facilmente detectadas por movimentos laterais da catarina

conhecidos como chicotadas (whipping). (REY-FABRET, MABILE e OUDIN, 1997)

Diferentemente do movimento de chicotadas, as vibraes laterais no BHA so um

movimento difcil de ser detectado. Durante o fenmeno de vibraes laterais no BHA,

os componentes do BHA sofrem grandes deslocamentos laterais, gerando tenses

devido flexo. Quando tais deslocamentos se tornam muito grandes, ocorre o

contato entre partes dos componentes do BHA e a parede do poo, gerando choques

laterais. s vezes, ocorre tambm um contato praticamente contnuo com a parede do

poo, resultando em aumento nas taxas de desgaste da coluna. Todos esses

fenmenos aumentam drasticamente a fadiga dos componentes do BHA e,

principalmente, de suas conexes. Como o fenmeno difcil de ser detectado, ocorre

um acmulo de fadiga durante a perfurao, podendo ocorrer a falha de um

componentes do BHA, fazendo necessria a custosa operao de pescaria. (REY-

FABRET, MABILE e OUDIN, 1997)

At o surgimento de sistemas de LWD (ferramentas que fazem parte do BHA e

permitem a perfilagem enquanto se perfura do ingls, Logging While Drilling),

praticamente no era possvel detectar a ocorrncia de vibraes laterais. Atualmente,

tal fenmeno pode ser detectado usando apenas medies de superfcie, com auxlio

de procedimentos avanados de tratamento de sinal, como o descrito por

FABRET, MABILE e OUDIN

A vibrao lateral um movimento

eles no giram em torno do centro do poo, eles entram em contato com a parede do

poo, gerando choques laterais. Assim, a trajetria da linha de centro da coluna possui

uma forma complexa. (REY

Figura 2.4. Representao esquemtica da coluna de perfurao d urante a ocorr

vibraes laterais.

Quando ocorrem as vibraes laterais, o BHA flamba, assumindo uma forma sinuosa,

conforme mostrado na Figura

trecho do BHA. A coluna de perfurao gira com uma velocidade angular

linha de centro gira a uma velocidade angular

velocidade angular instantnea da coluna. Sua mdia temporal igual a

angular (constante) em superfcie

de procedimentos avanados de tratamento de sinal, como o descrito por

FABRET, MABILE e OUDIN (1997).

um movimento complexo de alguns componentes do



(REY-FABRET, MABILE e OUDIN, 1997)

Representao esquemtica da coluna de perfurao d urante a ocorr

vibraes laterais. (REY-FABRET, MABILE e OUDIN, 1997)


Figura 2.4. Na figura, mostrado em detalhe um pequeno

trecho do BHA. A coluna de perfurao gira com uma velocidade angular

linha de centro gira a uma velocidade angular . A varivel

velocidade angular instantnea da coluna. Sua mdia temporal igual a

angular (constante) em superfcie RPM (rotaes por minuto). A velocidade angular

8

de procedimentos avanados de tratamento de sinal, como o descrito por REY-

alguns componentes do BHA. Como



Representao esquemtica da coluna de perfurao d urante a ocorr ncia de

FABRET, MABILE e OUDIN, 1997)


. Na figura, mostrado em detalhe um pequeno

trecho do BHA. A coluna de perfurao gira com uma velocidade angular , mas a sua

corresponde

velocidade angular instantnea da coluna. Sua mdia temporal igual a velocidade

. A velocidade angular

9

pode estar no mesmo sentido de ou no sentido contrrio. No primeiro caso, trata-se de vibrao lateral direta (em ingls, forward whirling), enquanto no segundo caso de

vibrao lateral reversa (em ingls, backward whirling). (REY-FABRET, MABILE e

OUDIN, 1997)

Segundo VANDIVER, NICHOLSON e SHYU (1990), possvel calcular a velocidade

no ponto de contato entre o componente do BHA e a parede do poo, de acordo com a

Figura 2.5. Dessa maneira, essa velocidade, , uma funo de e :

" # $ % ' (2.1)

Onde, conforme a Figura 2.5:

o raio do poo; e

o raio da coluna.

Figura 2.5. Representao esquemtica do movimento do comando dentro do poo

(REY-FABRET, MABILE e OUDIN, 1997)

10

Assim, para igual a zero, temos igual a (sempre negativo):

" $ /# $ % (2.2)

Pode-se definir o fator de severidade de vibrao lateral,:

" / (2.3)

Quando tende a 1, tende a zero e tende a . Essa a regio de vibraes laterais reversas, na qual se percebe que o comando sofre leve desgaste, mas com

elevadas tenses devido flexo associadas a elevadas frequncias de flexo e,

portanto, acmulo de fadiga mximo. Assim, trata-se do pior caso. Quando diminui at zero, aumenta at zero. Trata-se tambm de vibrao lateral reversa, mas com uma reduo na frequncia de tenses devido flexo e, consequentemente, da

fadiga. Quando segue diminuindo at $# $ %/, aumenta at . Essa a regio de vibraes laterais diretas, na qual h desgaste acentuado no pondo de

contato entre os componentes do BHA e a parede do poo, mas com baixas tenses

devido flexo. (REY-FABRET, MABILE e OUDIN, 1997)

Portanto, o fator prov uma boa indicao do tipo de vibrao lateral e de sua severidade.

11

2.2.1.2 Vibrao Torcional ou Rotacional

O segundo tipo de vibrao em colunas de perfurao a vibrao torcional ou

rotacional. Na sua forma mais drstica, a rotao da broca paralisa enquanto o topo da

coluna continua girando em velocidade angular constante, assim aumentando o torque

na coluna at que a broca volta a se soltar. Este tipo de vibrao tem uma frequncia

tpica entre 0,05 e 0,5 Hz. As vibraes so causadas por uma relao no-linear

entre torque e velocidade de rotao na broca: o torque necessrio para girar a broca

menor que o torque necessrio para libertar-se da paralisao. Isso causa vibraes

auto-excitadas quando um movimento circular uniforme da coluna de perfurao

produz oscilaes, de forma semelhante ao chiado eventualmente produzido pelo

movimento retilneo uniforme de um pedao de giz sobre um quadro negro. (JANSEN,

1993)

2.2.1.3 Vibrao Axial ou Longitudinal

O terceiro tipo de vibrao em colunas de perfurao a vibrao axial ou longitudinal.

No caso extremo, a broca periodicamente perde o contato fsico com o fundo do poo,

sendo este um modo de movimento conhecido como bit bounce. Na perfurao com

brocas tricnicas, a causa inicial pode ser um ponto de elevada resistncia na

formao, causando um deslocamento peridico da broca com uma frequncia igual a

trs vezes velocidade rotativa no fundo do poo. Se a fora peridica resultante sobre

a broca estiver quase em fase com o deslocamento imposto, a irregularidade no fundo

de poo ser amplificada, levando a um padro de fundo de poo com trs lobos e a

uma vibrao axial mantida com uma frequncia tpica entre 1 e 10 Hz. Outros tipos de

vibrao axial ocorrem por causas como, por exemplo, flutuaes de presso na

coluna de perfurao ou o processo de corte das brocas PDC.(JANSEN, 1993)

12

2.2.2 Associao entre Vibraes Torcionais e Vibra es Laterais

Vibraes torcionais e vibraes laterais causam diversos problemas na perfurao,

como, por exemplo: baixo ROP (taxa de penetrao do ingls rate of penetration) ,

danos a ferramentas, dificuldades no controle direcional e dano broca. Falhas em

componentes da coluna de perfurao, como os sistemas de controle direcional (rotary

steerable system - RSS) e de MWD (equipamento que possui um conjunto de

sensores (de inclinao e direo, entre outros) que transmite seus sinais superfcie

na forma de pulsos de presso via fluido de perfurao do ingls, Measurement

While Drilling), podem acarretar em aumento significativo do tempo ocioso devido

necessidade de se efetuar a troca dos equipamentos danificados. Por se tratar de

atividades de elevados riscos e investimentos, o tempo ocioso associado a vibraes

no fundo do poo pode ser determinante na viabilidade econmica do

desenvolvimento de um campo. Apesar do progresso atingido nas ltimas dcadas no

controle de vibraes na coluna de perfurao, a indstria petrolfera segue lutando

para atingir desempenhoconsistente nas suas atividades. Estima-se que 40% da

profundidade total perfurada mundialmente afetada negativamente por vibraes

laterais. Alm disso, as vibraes torcionais esto presentes em 50% do tempo de

pefurao (WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010).

A experincia em campo tem mostrado que vibraes laterais e/ou torcionais podem

danificar componentes do BHA em poucos minutos, ou at mesmo segundos, se no

forem controladas com prontido. Dessa forma, surge um dilema para o engenheiro de

perfurao: aumentar o peso sobre a broca (WOB do ingls, weight on bit) induz

vibraes torcionais, enquanto aumentar a velocidade de rotao da coluna (RPM)

induz vibraes laterais. Manter tanto WOB quanto RPM reduzidos reduz o nvel de

vibraes, mas resulta em baixo ROP. Consequentemente, um engenheiro precisa

optar por perfurar um poo com baixo ROP ou com elevado ROP, mas com vibraes

13

severas, resultando em grandes problemas como: danos broca, falha no sistema de

controle direcional, falha nos sistemas de MWD e LWD, e prejuzos na qualidade do

poo. Tal dilema fica mais evidente ao se perfurar formaes muito resistentes e/ou

abrasivas (WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010).

2.2.2.1 Zona tima

O desafio colocado conseguir maximizar ROP mantendo broca e BHA estveis. WU,

PAEZ e AGNIHOTRI (2010) identificaram que existe uma tendncia da coluna de

perfurao em unir as ocorrncias de vibraes laterais e torcionais. Essa unio fruto

de uma escolha inapropriada da broca e de interaes indesejadas entre broca e BHA.

Verificou-se que para um conjunto broca-formao, existem valores crticos de WOB e

RPM que ativam os mecanismos de vibrao lateral e torcional e esses valores podem

ser predeterminados se assumirmos que outras condies de perfurao so

conhecidas e fixadas. Os valores crticos que representam as fronteiras de parmetros

de perfurao estvel podem ser expostos em um grfico cartesiano, com RPM no

eixo das abcissas e WOB no eixo das ordenadas (Figura 2.6). Existem outras

fronteiras importantes:

torque mximo limitado pela capacidade da sonda;

ROP mnimo especificado pelos operadores; e

WOB mximo limitado pela flambagem da coluna e pelo controle direcional.

Figura 2.6 . Delineao esquemtica da zona tima

Juntas, estas fronteiras delimi

Este domnio foi denominado de zona tima (

perfurao dentro da zona tima teoricamente garantem estabilidade. A extenso da

zona tima depende da broca sendo utilizada e das propriedades mecnicas da

rocha a ser perfurada. A dinmica da coluna de perfurao, no entanto, reduz a zona

tima ao criar interaes entre broca e BHA. Nos casos mais extremos,

interaes podem fazer com q

torcionais se cruzem, tornando a zona tima muito limitada

mesmo inexistente. Nestas condi

atravs da variao de parmetros de perfurao

. Delineao esquemtica da zona tima (WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010)

s, estas fronteiras delimitam um domnio fechado em termos de WOB e RPM.

Este domnio foi denominado de zona tima (optimum zone). Os parmetros de

dentro da zona tima teoricamente garantem estabilidade. A extenso da

depende da broca sendo utilizada e das propriedades mecnicas da


tima ao criar interaes entre broca e BHA. Nos casos mais extremos,

podem fazer com que as fronteiras representando as vibraes laterais e

torcionais se cruzem, tornando a zona tima muito limitada (Figura

Nestas condies, qualquer tentativa de mitigar

o de parmetros de perfurao tende a fracassar.

14

(WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010) .

tam um domnio fechado em termos de WOB e RPM.

). Os parmetros de

dentro da zona tima teoricamente garantem estabilidade. A extenso da

depende da broca sendo utilizada e das propriedades mecnicas da


tima ao criar interaes entre broca e BHA. Nos casos mais extremos, essas

ue as fronteiras representando as vibraes laterais e

Figura 2.7) ou at

es, qualquer tentativa de mitigar as vibraes

Figura 2.7. Estreitamento da zona tima

2.2.2.2 Modelo de Dinmica

Ao quantificarem-se os efeitos da broca e do BHA sobre a dinmica de colunas de

perfurao, a conceito de

aumentar a eficincia de todo o sistema de perfurao. Os possveis riscos de se usar

brocas ou componentes de BHA inadequados pode

avaliando-se o tamanho e posio da

fronteiras da zona tima, pode ser estimada uma combinao vivel de WOB e RPM.

O desafio, no entanto, conseguir prever a magnitude das vibraes com acurcia

(WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010)

Para tanto, foi aplicado um modelo

que rene os efeitos devido

Estreitamento da zona tima (WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2

Dinmica Avanada de Coluna de Perfurao

os efeitos da broca e do BHA sobre a dinmica de colunas de

perfurao, a conceito de zona tima torna-se uma ferramenta poderosa para


brocas ou componentes de BHA inadequados podem ser facilmente identificados

o tamanho e posio da zona tima. Ainda, conhecendo

, pode ser estimada uma combinao vivel de WOB e RPM.


(WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010).

um modelo de dinmica avanada de coluna

que rene os efeitos devido a:

15

(WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010).

os efeitos da broca e do BHA sobre a dinmica de colunas de

se uma ferramenta poderosa para


ser facilmente identificados

, conhecendo-se as

, pode ser estimada uma combinao vivel de WOB e RPM.


de coluna de perfurao,

16

Propriedades mecnicas da rocha;

Projeto da broca/escareador, incluindo cortador, corpo e perfil;

Caractersticas fsicas dos componentes do BHA;

Caractersticas da formao (heterogeneidade, anisotropia e presena de

camadas alternadas);

Trajetria e geometria do poo.

Este abrangente modelo de elementos finitos com quatro dimenses capaz de fazer

uma previso confivel do desempenho do sistema de perfurao desde a broca at a

superfcie, simulando a resposta transiente de todo o sistema no domnio do tempo.

Este modelo pode ser aplicado a qualquer configurao de BHA, considerando

detalhes como RSS (Sistema de controle direcional do ingls, Rotary Steerable

System), PDM (Motor de deslocamento positivo do ingls, Positive Displacement

Motor), brocas PDC/tricnicas, estabilizadores, escareadores, MWD, LWD e outras

ferramentas de fundo de poo. Os parmetros de sada deste modelo incluem

acelerao, velocidade, foras, momento fletor e deslocamento de qualquer n ao

longo da coluna de perfurao (WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010).

Para que as foras entre a estrutura cortante e a rocha fossem quantificadas com

preciso, foram analisadas amostras de rocha em um laboratrio de perfurao

localizado em Houston, Texas. Diversos ensaios de endentao e raspagem foram

17

realizados sob presses controladas para reproduzir a dinmica entre as estruturas

cortantes e as amostras de rocha. Os resultados dos ensaios quantificaram as foras

exercidas pela estrutura cortante em termos de magnitude e orientao como funo

do mecanismo de falha da rocha e quantificaram as taxas de remoo de material

rochoso. Tal anlise permitiu uma transio precisa a um ambiente virtual no qual os

engenheiros determinaram as caractersticas da broca e do raspador em condies de

confinamento. possvel quantificar a magnitude de vibraes de fundo de poo e

foras cortantes, o que, em contrapartida, permite prever tendncias de desvio

direcional e taxas de penetrao instantnea. Usando esses resultados quantitativos e

ferramentas de visualizao 3D, pode-se identificar o sistema de perfurao timo, de

forma a prover o melhor equilbrio entre ROP, estabilidade e controle direcional (WU,

PAEZ e AGNIHOTRI, 2010).

Diferentemente de uma anlise de velocidade crtica, que assuma determinada

magnitude e frequncia de fora de excitao, a tecnologia de modelagem dinmica

baseia-se em um modelo transiente que utiliza dados de laboratrio de mecnica das

rochas e um ambiente de perfurao realista. Dessa forma, minimiza-se a incerteza

das foras de contato entre a broca e a rocha/formao, a fim de maximizar a

confiabilidade dos resultados. As cargas de impacto instantneas sobre a broca ou o

BHA podem ser capturados e seus efeitos transientes sobre a coluna de perfurao

como um todo so modelados fielmente. Os valores dos dados medidos (em tempo

real ou armazenados em memria) so mais bem compreendidos quando comparados

aos resultados da modelagem para que se possam apontar as causas subjacentes

das vibraes prejudiciais observadas (WU, PAEZ e AGNIHOTRI, 2010).

18

3 Energia Mecnica Especfica

3.1 Introduo

O conceito de Energia Mecnica Especfica (MSE, do ingls Mechanical Specific

Energy) tem sido usado efetivamente em laboratrio para avaliar a eficincia de

brocas de perfurao. Anlises de MSE tambm tm sido usadas de forma menos

expressiva para investigar algumas ineficincias em operaes de campo (DUPRIEST

e KOEDERITZ, 2005).

O processo de acompanhamento de MSE permite detectar mudanas na eficincia do

sistema de perfurao de forma praticamente contnua. Isso tem permitido melhoras

no desempenho (1) ao permitir que parmetros de perfurao sejam otimizados com

facilidade e (2) ao prover dados quantitativos para justificar alteraes de projetos para

expandir os limites presentes do sistema. A anlise de MSE tem resultado em

mudanas em reas como prticas de controle de poo, seleo de broca, projeto de

BHA, entre outras (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005).

3.2 Reviso Bibliogrfica

A energia mecnica especfica tem sido usada para melhorar o desempenho na

perfurao de petrleo. O conceito de MSE definido como o trabalho mecnico

realizado ao escavar um volume unitrio de rocha. Props-se o clculo de MSE com

base em duas componentes (axial e rotativa), da seguinte forma (TEALE, 1965):

" '120 ,

(3.1)

19

Onde: a rea de broca (associada a seu dimetro, considerando-se a mesma como sendo circular), em polegadas quadradas; e

o torque sobre a broca, em ft.lb.

TEALE (1965) realizou testes em laboratrio que demostravam que a energia por

volume de rocha perfurada se mantinha praticamente constante, independente das

alteraes em ROP, WOB e RPM.

Na equao (3.1), o torque usado como uma varivel no clculo de MSE. O torque

sobre a broca pode ser medido por um sistema de MWD, mas, em muitos casos, no

existem medies do torque sobre a broca. Para contornar essa dificuldade, foi

introduzido o conceito de coeficiente de frico por escorregamento da broca () para expressar o torque em funo do WOB, permitindo o clculo de MSE na ausncia de

medies de torque (RASHIDI, HARELAND e NYGAARD, 2008).

" 36 (3.2)

Onde: o dimetro da broca (considerando-se a mesma como sendo circular), em polegadas.

Assim, a partir da equao (3.2), podemos reescrever a equao(3.1) da seguinte

forma:

20

" / 1 '13,33

1 (3.3)

O coeficiente de frico por escorregamento da broca () uma constante adimensional que usado com valores especficos para brocas tricnicas e brocas

PDC. Os valores exatos do coeficiente de frico por escorregamento da broca foram

obtidos utilizando medies de torque e WOB em condies de laboratrio (PESSIER

e FEAR, 1992).

TEALE (1965) observou que o valor numrico de MSE era aproximadamente igual a

resistncia compresso da rocha (UCS). Isso acontecia porque os ensaios foram

realizados em condies atmosfricas, nas quais a rocha destruda com elevada

eficincia, fraturando de modo frgil. As eficincias mximas das brocas em condies

de campo costumam ser muito inferiores, geralmente no intervalo de 30 a 40%

(PESSIER e FEAR, 1992). Tal ineficincia resulta na medio MSE aproximadamente

trs vezes maior que a resistncia do material rochoso. Por questes operacionais,

criou-se um MSE ajustado (234) para que seu valor possa ser comparado com a resistncia da rocha. Assim, considera-se a eficincia de perfurao (

) igual a 0,35 (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005).

234 "

(3.4)

Tal prtica controversa, porque a eficincia mecnica pode se afastar bastante dos

35% assumidos, dependendo de vrios fatores. No entanto, essa prtica tem sido til

operacionalmente. Geralmente o valor numrico da resistncia da rocha conhecido

atravs de anlises feitas pelos fornecedores da broca em uso ou atravs de estudos

21

geolgicos. Ajustar o valor de 234 para que se aproxime da resistncia da rocha quando a broca est no seu pico de eficincia considerada uma boa referncia para

saber se a perfurao est sendo eficiente(DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005).

No entanto, a afirmao que 234 deve se igualar resistncia da rocha no considerada uma regra na prtica. H diversas fontes de erro, alm da incerteza

associada eficincia mecnica mxima. Uma considervel fonte de erro est

associada ao uso do torque em superfcie para calcular 234. O seu valor acaba sendo agregando o atrito torcional, fazendo com que 234 se torne muitas vezes maior que a resistncia da rocha. Porm, somente so analisadas apenas as

variaes de 234, sendo menos importante seu valor absoluto. O essencial que que o valor seja consistente, de forma que possa ser identificada uma tendncia da

linha de base. Testes de campo mostram que 234 pode permanecer praticamente constante para uma perfurao eficiente com variaes de ROP de 50 a 600 ft/h. Essa

estabilidade no valor de 234 durante a perfurao em condies de eficincia mxima permite com que o conceito de MSE seja uma ferramenta eficaz de

otimizao. Quando o valor de MSE se aproxima da linha de base, a equipe de

perfurao sabe que a perfurao est ocorrendo de forma eficiente e que um

aumento no ROP pode ser atingido com segurana aumentando-se WOB e RPM. Se o

valor de 234 estiver significativamente acima da linha de base, a broca est ineficiente, sendo assim, a causa da ineficincia deve ser diagnosticada e tratada pela

equipe de perfurao para que ento possa per atingido um aumento na taxa de

penetrao(DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005).

22

3.2.1 Energia Especfica de Perfurao

Energia especfica de perfurao (DSE, do ingls Drilling Specific Energy) definida

como o trabalho realizado para escavar e remover, sob a broca, um volume unitrio de

rocha. ARMENTA (2008) props uma modificao na equao original de TEALE

(1965), incluindo um terceiro termo relacionado energia hidrulica.

" '120 ,

$1.980.000

(3.5)

Onde: o fator hidrulico da broca (adimensional); e

a potncia hidrulica da broca, em hp.

A razo entre a contribuio por energia hidrulica como funo da contribuio da

energia mecnica calculada na seguinte equao:

89:;

23

resultados. So ento usados os parmetros que fornecem a taxa de penetrao

mxima. De certa forma, todos os mtodos de otimizao utilizam um processo

comparativo semelhante. Ou seja, buscar identificar a combinao de parmetros que

fornece os melhores resultados em relao a outras configuraes.

Um mtodo de otimizao mais recente o teste de drilloff (drilloff test), que consiste

em aplicar uma carga elevada sobre a broca e ento travar-se o freio do guincho,

impedindo que o topo da coluna avance enquanto se continua circulando fluido de

perfurao e girando a coluna. medida que broca perfura, a coluna de perfurao se

alonga e o peso sobre a broca diminui. A taxa de penetrao calculada com base na

mudana no alongamento da coluna. A Figura 3.1 mostra dados de campo de trs

teste de drilloff. O ponto a partir do qual o ROP deixa de responder linearmente com o

aumento do WOB denominado founder point. Esse considerado o WOB timo.

Figura 3.1. Dados de teste de drilloff mostrando o comportamento no-linear abaixo da

profundidade de corte mnima e acima do founder point (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005)

Figura 3.2. Uma broca encontra

com WOB. O desempenho da broca aprimorado desloca ndo

hidrulica, fluidos no aquosos

A Figura 3.2 mostra uma curva de

regio I, ocorre uma restrio de desempenho devido profundidade de corte

distncia de penetrao da broca na

cut (DOC)) inadequada, causado pelo baixo WOB. A

profundidade de corte e pico de eficincia. Com o aumento de WOB e,

consequentemente da profundidade de corte, a finalmente se aproxima de seu pico de

eficincia. A eficincia calculada comparando

para destruir um determinado volume de rocha energia de fato consumida pela

broca. A broca tende a transferir apenas 30 a 40% de sua energia ao processo de

perfurao, mesmo em condies

profundidade de corte inadequada, e eficincia de transferncia de energia fica bem

abaixa dessa faixa de valores, prejudicando a taxa de penetrao.

Uma broca encontra -se no seu inter valo de eficincia o ROP varia linearmente

com WOB. O desempenho da broca aprimorado desloca ndo -se o founder point

fluidos no aquosos ). (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005)

mostra uma curva de drilloff tpica. A curva dividida em trs regies. Na

regio I, ocorre uma restrio de desempenho devido profundidade de corte

distncia de penetrao da broca na formao sendo perfurada do ingls,

inadequada, causado pelo baixo WOB. A Figura 3.3 mostra a relao entre



cincia calculada comparando-se a energia teoricamente requerida



perfurao, mesmo em condies de pico de desempenho. No entanto, se a


abaixa dessa faixa de valores, prejudicando a taxa de penetrao.

24

valo de eficincia o ROP varia linearmente

founder point (i.e.

(DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005)

tpica. A curva dividida em trs regies. Na

regio I, ocorre uma restrio de desempenho devido profundidade de corte (a

do ingls, depth of

mostra a relao entre



se a energia teoricamente requerida



de pico de desempenho. No entanto, se a


Figura 3.3. Re presentao esquemtica da eficincia mecnica da b roca. Na regio I da

curva de drilloff, o WOB inadequado para atingir uma profundidade mnima de corte.

Acima desse limiar, a eficincia mecnica da broca , geralmente, em torno de 30

A regio II da curva de drilloff

para que o desempenho da broca se estabilize. A eficincia da broca ento

permanece praticamente constante enquanto o WOB aumen

Nesta regio, alteraes no WOB resultam em variaes proporcionais de ROP.

Apesar da eficincia da broca no estar variando, um aumento na quantidade de

energia fornecida causa um aumento proporcional de ROP. A inclinao da curv

praticamente constante para determinada formao, broca e velocidade de rotao. A

Figura 3.4 mostra como o tipo de broca afeta a inclinao da curva, que possui

com o coeficiente de frico por

operando no trecho linear da curva de

mxima de energia que seu projeto permite (geralmente de 30 a 40%).

presentao esquemtica da eficincia mecnica da b roca. Na regio I da

, o WOB inadequado para atingir uma profundidade mnima de corte.

Acima desse limiar, a eficincia mecnica da broca , geralmente, em torno de 30


drilloff comea quando a profundidade de corte adequada


permanece praticamente constante enquanto o WOB aumentado at o



energia fornecida causa um aumento proporcional de ROP. A inclinao da curv


mostra como o tipo de broca afeta a inclinao da curva, que possui

frico por escorregamento da broca ( ). Quando a broca est

operando no trecho linear da curva de drilloff, ela est transferindo a quantidade


25

presentao esquemtica da eficincia mecnica da b roca. Na regio I da

, o WOB inadequado para atingir uma profundidade mnima de corte.

Acima desse limiar, a eficincia mecnica da broca , geralmente, em torno de 30 -40%.

comea quando a profundidade de corte adequada


tado at o founder point.



energia fornecida causa um aumento proporcional de ROP. A inclinao da curva


mostra como o tipo de broca afeta a inclinao da curva, que possui relao

. Quando a broca est

, ela est transferindo a quantidade


Figura 3.4. Representao esquemtica mostrando como a inclina o da curva de

determinada por (e por RPM), mas o ROP mximo e limitado pelo

Isso implica que no h alteraes nas condies do ambiente de perfurao que

possam resultar em um aumento no ROP quando se opera dentro da regio II. Um

fluido a base de leo, por exemplo, no ir aumentar a taxa de penetrao para brocas

idnticas operando abaixo do

um aumento na energia hidrulica no resultaria em qualquer alterao no ROP.

Nestas condies, a broca no est restringida por uma nica ineficincia; apenas

necessita de mais energia. Deve

perfurar com maiores taxas de penetrao.

A regio III inicia no founder point

restringida. No founder point

Para aumentar o ROP alm deste ponto, necessrio alterar o sistema, de forma a

deslocar o limite imposto pela restrio. Conforme mostra a

Representao esquemtica mostrando como a inclina o da curva de

(e por RPM), mas o ROP mximo e limitado pelo founder point





ticas operando abaixo do founder point com os mesmos WOB e RPM. Inclusive,



rgia. Deve-se aumentar o WOB ou o RPM de forma a aumentar

perfurar com maiores taxas de penetrao.

founder point, a partir do qual a transferncia de energia

founder point, o sistema encontra-se prximo de seu ROP


deslocar o limite imposto pela restrio. Conforme mostra a Figura 3.2

26

Representao esquemtica mostrando como a inclina o da curva de drilloff

founder point.




com os mesmos WOB e RPM. Inclusive,



se aumentar o WOB ou o RPM de forma a aumentar

, a partir do qual a transferncia de energia

se prximo de seu ROP mximo.


2, o aumento no

27

ROP a ser atingido pode ser previsto a partir da inclinao do trecho linear da curva de

drilloff. Enquanto no houver ineficincias, o ROP continua aumentando linearmente

com WOB, acompanhando essa inclinao.

Os fatores que geram essas restries podem ser agrupados em duas categorias:

Fatores criadores de ineficincia; e

Fatores que limitam a entrada de energia.

Trs criadores de ineficincias so: enceramento de broca (bit balling); ineficincia na

limpeza de fundo de poo (borrom hole balling); e vibraes. A mitigao desses

fatores que limitam a entrada de energia no elimina a existncia do founder point, ela

apenas desloca esse ponto para um valor maior de peso sobre broca. Por exemplo,

reduzir a quantidade de cortadores para aumentar o volume de face (espao fsico na

broca destinado circulao do cascalho de perfurao) de uma PDC, no elimina o

enceramento da broca, apenas eleva o WOB e a ROP na qual isso ir ocorrer.

Existe uma grande variedade de fatores que limitam a entrada de energia. Alguns

exemplos so: make up torque (torque mximo nas conexes); ineficincia na limpeza

de poo; integridade do poo (ineficincia no carreamento de cascalhos), limite de

diferencial de presso no motor de fundo; capacidade de carga sobre os rolamentos

do motor de fundo; tamanho do alvo direcional; limites de velocidade de rotao do

sistema de LWD; peso disponvel no BHA; capacidade de tratamento de slidos e

capacidade mecnica do top drive e da mesa rotativa. Caso o sistema no seja

afetado por alguma ineficincia com o aumento do WOB, em certo momento o sistema

28

ser restringido por seus limites de entrada de energia. Nesse ponto uma deciso

deve ser tomada: se prtico e economicamente vivel alterar o sistema para

estender o limite do mesmo. (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005)

29

4 Estudo de Caso

Este captulo tem como objetivo fazer um estudo das aplicaes das teorias

introduzidas nos captulos anteriores, identificando como podem contribuir para a

melhoria do processo de perfurao.

4.1 Modelo de Dinmica Avanada de Coluna de Perfur ao

4.1.1 Dissociao entre Vibraes Torcionais e Vibr aes Laterais

Aplicando-se o modelo de dinmica avanada de coluna de perfurao de WU, PAEZ

e AGNIHOTRI (2010), possvel prever, teoricamente, o potencial de ocorrncia de

vibraes laterais ou torcionais dados os detalhes da broca, BHA, poo e litologia.

Inclusive, pode-se delinear a zona tima do sistema de perfurao em relao a

WOB e RPM. Como consequncia, pode-se, teoricamente, dissociar os dois

fenmenos maximizando-se a zona tima. Algumas das vantagens de se aplicar o

conceito de zona tima para solucionar os desafios da associao entre vibraes

so:

1. A associao entre vibraes torcionais e laterais pode ser facilmente

visualizada e melhor entendida em um grfico sucinto de WOB por RPM;

2. Os efeitos de qualquer mudana nas seguintes variveis sobre a dinmica da

coluna de perfurao podem ser quantificados e, portanto, mais previsveis:

a. Broca e BHA,

b. WOB e RPM,

30

c. Propriedades da formao, trajetria do poo e geometria de fundo de

poo;

3. A comparao entre vrias solues simples porque o sistema com zona

tima mxima , provavelmente, o que permite perfurar com maior

estabilidade sem prejudicar a taxa de penetrao.

4. A forma e posio da zona tima no espao WOB por RPM uma referncia

importante para fazer um ajuste fino nos parmetros de perfurao.

4.1.2 Aplicaes de Campo

Durante a perfurao de um poo direcional, foi diagnosticada a ocorrncia de

vibraes no BHA e na broca PDC. Essas vibraes resultaram que taxas de

penetrao muito baixas, reduo da vida til de custosos equipamentos de fundo de

poo e consequente elevao dos custos de desenvolvimento do campo em questo.

Esses problemas se amplificavam com a utilizao de escareador na perfurao do

poo direcional. Os trechos direcionais apresentaram elevados nveis de vibraes

torcional, axial e lateral.

Decidiu-se aplicar o modelo de dinmica avanada de coluna de perfurao com o

objetivo de otimizar o projeto do BHA, incluindo a escolha da broca. Inicialmente,

foram reproduzidas as condies identificadas em campo (geradoras de vibraes),

para ento otimizar o conjunto broca/BHA atravs do conceito de zona tima. A

sequncia estratigrfica era composta pelas seguintes formaes:

31

1. Formao A sequncia uniforme de arenito frivel fino a muito fino de

elevada resistncia (UCS = 11.000 psi)

2. Formao B folhelho e argila calcria de baixa resistncia (UCS = 5.000 psi)

3. Formao C calcrio de elevada resistncia (UCS = 14.000 psi)

O primeiro passo no processo de otimizao foi determinar qual broca PDC seria

capaz de fornecer o ROP desejado mantendo estabilidade dinmica. Foram avaliadas

quantitativamente uma srie de brocas PDC atravs do modelo de dinmica avanada

de coluna de perfurao, levando em considerao detalhes como:

Perfil da broca;

Quantidade de cortadores;

Inclinao dos cortadores; e

Comprimento de calibre de broca.

De forma a alcanar a estabilidade de toda a coluna de perfurao, essencial

analisar as interaes entre broca e BHA. Uma configurao de BHA mal projetada

pode resultar em elevados nveis de vibrao na broca, alm da associao entre

vibraes torcionais e vibraes laterais. A operao de escareamento durante a

32

perfurao um desafio, pois tende a ocasionar vibraes torcionais e laterais

severas, especialmente quando a broca e o escareador se encontram em contato com

formaes com diferentes resistncias. Experincia de campo e resultados de

modelagem mostram que o pior cenrio durante a transio de uma formao de

elevada resistncia para outra de baixa resistncia. Nessa situao, a broca tende a

perfurar mais rapidamente que o escareador, acarretando que o peso sobre o

escareador seja maior que o peso sobre a broca. Essa situao tem se mostrado, em

ensaios tanto de campo quanto de laboratrio, como sendo um mecanismo acionador

de vibraes prejudiciais.

Para contornar as vibraes, optou-se por utilizar um escareador com mais robusto e

confivel. Porm para determinar as condies dinmicas da coluna de perfurao,

to importante quanto o projeto do escareador, o posicionamento correto do mesmo

no BHA. Diversas configuraes de BHA foram avaliadas e comparadas usando o

modelo de dinmica avanada de coluna de perfurao, variando-se a posio do

escareador no BHA. As duas configuraes que apresentaram os melhores resultados

esto apresentadas na Figura 4.1.

33

BHA-1 BHA-2

Tubo de Perfurao 5 Tubo de Perfurao 5

Tubo Pesado 5 Tubo Pesado 5

Adaptador 5 -8 Adaptador 5 -8

Comando 8 Comando 8

Percussor 8 Percussor 8

Comando 8 Comando 8

Estabilizador 10 Estabilizador 10

Escareador 10 Comando 8

Comando 8 Escareador 10

Comando No-Magntico 8 Estabilizador 10

MWD Comando No-Magntico 8

LWD MWD

Estabilizador 10 LWD

Motor de Fundo 10 5/8 Estabilizador 10

Broca PDC 10 5/8 Motor de Fundo 10 5/8

Broca PDC 10 5/8

Figura 4.1. Comparao das configuraes de BHA pro postas (WU, PAEZ e AGNIHOTRI,

2010)

Pode-se perceber na Figura 4.2 com que o BHA-2 nitidamente mais estvel que o

BHA-1, pois possui uma zona tima mais ampla, apesar de apresentarem duas sutis

diferena: o comando e o Escareador logo abaixo tiveram suas posies trocadas

entre si; e, no BHA-2, foi acrescido um Estabilizador logo acima do Comando No-

Magntico.

Figura 4.2 . Comparao das zonas timas das composies de

Como resultado do projeto de

direcionais com um aumento de 93% no ROP em relao

configurao inicial. O conjunt

parmetros de perfurao, foi capaz de mitigar com sucesso as vibraes laterais

(Figura 4.3) e torcionais (Figura

. Comparao das zonas timas das composies de fundo propostas

PAEZ e AGNIHOTRI, 2010)

o projeto de otimizao, foi possvel alcanar todos os objetivos

direcionais com um aumento de 93% no ROP em relao ao obtido com a

configurao inicial. O conjunto broca/BHA proposto, aliado a uma otimizao de


Figura 4.4).

34

fundo propostas (WU,

foi possvel alcanar todos os objetivos

ao obtido com a

o broca/BHA proposto, aliado a uma otimizao de


Figura 4.3. Vibraes laterais medidas para o BHA inicial e par a o BHA proposto

Figura 4.4 . Vibraes torcionais medidas para o BHA inicial e para o BHA proposto

Vibraes laterais medidas para o BHA inicial e par a o BHA proposto


. Vibraes torcionais medidas para o BHA inicial e para o BHA proposto


35

Vibraes laterais medidas para o BHA inicial e par a o BHA proposto (WU,

. Vibraes torcionais medidas para o BHA inicial e para o BHA proposto (WU,

36

4.1.3 Anlise Crtica

Com base nos exemplos apresentados, possvel destacar as seguintes vantagens

do modelo de dinmica avanada de coluna de perfurao proposto por WU, PAEZ e

AGNIHOTRI (2010):

consegue prever o desempenho do sistema de perfurao;

pode ser aplicado a qualquer configurao de coluna de perfurao,

teoricamente;

promete otimizar o sistema de perfurao tomando como base resultados

experimentais, aumentado assim a taxa de penetrao e minimizando

ineficincias devido a vibraes, o que possibilita redues considerveis dos

custos de perfurao;

o conceito de zona tima compatvel como o comportamento descrito em

outros estudos; e

o estudo demonstra ser eficiente no que prope: desacoplar vibraes

torcionais e laterais no sistema broca/BHA.

No entanto, importante destacar tambm as seguintes desvantagens do modelo de

dinmica avanada de coluna de perfurao:

o modelo no apresentado sucintamente, omitindo a descrio de:

o consideraes realizadas,

37

o detalhamento das informaes incorporadas ao modelo (exatamente

quais propriedades da formao, broca e BHA), e

o modelo fsico assumido; e

no so consideradas as influncias de outras fontes de ineficincia sobre o

desempenho do sistema de perfurao:

o vibraes axiais,

o enceramento de broca,

o ineficincia na limpeza de fundo de poo,

o desgaste de broca, e

o atrito entre coluna a parede do poo.

Portanto, so propostas as seguintes aes, com o objetivo de aperfeioar o modelo

de dinmica avanada de coluna de perfurao:

testar vrios cenrios simulados tambm em laboratrio;

comparar os resultados reais com os resultados das simulaes nos grficos

WOB x RPM; e

38

agregar ao estudo o clculo de Energia Mecnica Especfica e/ou Energia

Especfica de Perfurao.

4.2 Energia Mecnica Especfica

4.2.1 Aplicaes de Campo

4.2.1.1 Enceramento de Broca

O enceramento de broca (bit balling) pode ser definido como um acmulo de material

na broca que impede a transferncia de uma parcela do WOB estrutura cortante.

Quanto maior a perda na transferncia de fora, menor a profundidade de corte e,

consequentemente, maior a reduo na taxa de penetrao. Esse processo

geralmente associado perfurao de folhelhos, mas uma anlise do comportamento

de 234 mostrou que esse problema tambm comum em calcrios. (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005)

4.5. Broca encerada (CHIPINDU, 2010)

39

A Figura 4.6 mostra um exemplo durante a perfurao de um trecho de 12-14.

Inicialmente, 234 oscilava em torno de 25 ksi. Apesar de se tratar de uma formao pouco resistente, o consumo de energia mostrou-se elevado. Foi

devidamente identificado motivo da elevada perda de energia como sendo

enceramento de broca. Para contornar esse problema, o WOB foi reduzido de 25 a 8

mil lb a5100 ft. A melhoria no desempenho da broca foi imediatamente mostrada por

234. Consequentemente, o ROP aumentou de 80 para 100 ft/h.

Apesar do ROP inicial j ser aceitvel, o diagnstico de 234 permitiu notar que seria possvel melhorar o desempenho. O exemplo mostra como 234 um indicador relativo de desempenho, e no absoluto. Aps a otimizao dos parmetros

de perfurao controlveis, preciso alterar o sistema para atingir maiores ganhos de

ROP. Uma soluo possvel modificar os jatos da broca e as vazes de forma a

atingir mxima a potncia hidrulica por polegada quadrada (HSI) permitida pelos

equipamentos disponveis em sonda. Um segundo passo para melhorar o ROP, seria

modificar a broca. No entanto, isso requer a realizao de ensaios para determinar se

a broca modificada consegue manter a estabilidade vibracional.

Figura 4.6 . Valor elevado de

mostra que a eficincia da broca melhorou quando o WOB foi reduzido, resultado e

aumento de ROP. Tambm houve queda na presso quand o o enceramento foi

solucionado.

4.2.1.2 Ineficincia na Limpeza de Fundo de Poo

A ineficincia na limpeza de fundo de poo

qual o acmulo de material no fundo do poo interfere com a transferncia de energia

da broca formao sob a mesma. O material que se acumula no fundo do poo

consiste de partculas finamente moda

presso, de forma semelhante a uma torta de filtro (

desse material depende principalmente da taxa na qual o filtrato penetra o p fino

(composto pelas partculas modas) para que seja aliviado o diferencial de presso

que o segura no lugar. (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005)

A ocorrncia de ineficincia na limpeza de fundo de poo

de brocas de inserto em formaes de elevada resistncia devido ao esmagadora

das brocas de inserto, apesar de ocorrer at certos nveis sempre que utilizado

elevado peso sobre a broca em formaes resistentes. A curva de

na Figura 4.7 caracterstica da ocorrncia de

. Valor elevado de a 5100 ft devido a enceramento de broca.

mostra que a eficincia da broca melhorou quando o WOB foi reduzido, resultado e


solucionado. (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005)

Ineficincia na Limpeza de Fundo de Poo

A ineficincia na limpeza de fundo de poo (bottom hole balling), uma condio na



consiste de partculas finamente modas que so seguradas por diferencial de

presso, de forma semelhante a uma torta de filtro (filter cake). A taxa de remoo




ineficincia na limpeza de fundo de poo mais provvel com o uso


serto, apesar de ocorrer at certos nveis sempre que utilizado

elevado peso sobre a broca em formaes resistentes. A curva de

caracterstica da ocorrncia de ineficincia na limpeza de fundo de

40

a 5100 ft devido a enceramento de broca.

mostra que a eficincia da broca melhorou quando o WOB foi reduzido, resultado e m


uma condio na



que so seguradas por diferencial de

. A taxa de remoo



mais provvel com o uso


serto, apesar de ocorrer at certos nveis sempre que utilizado

mostrada

ineficincia na limpeza de fundo de

41

poo. Neste exemplo, uma broca de inserto de 7-7/8 est perfurando um formao

com 25 ksi de resistncia usando fluido a base de gua. O valor extremamente

elevado de 234 (em torno de 800 ksi) mostra que o sistema est consumindo a mesma energia necessria para se perfurar uma formao com esse valor

extraordinrio de resistncia compresso. Conclui-se que isso se deve a ineficincia

na limpeza de fundo de poo principalmente por eliminao de explicaes

alternativas. O enceramento de broca no ocorre em formaes de resistncia muito

elevada. Apesar da ocorrncia de vibraes ser muito comum e de poderem acarretar

em valores de 234 da mesma magnitude, a suavidade da curva no representativa da ocorrncia vibraes. A variao no valor de 234 inferior a 5%. Esta baixa variao interpretada como resultante da rotao da broca sobre material

acumulado no fundo do poo, havendo pouco contato direto com a formao

resistente. Vibraes tendem a gerar amplas variaes no torque. Neste exemplo, a

broca no aparenta estar reagindo como o fundo do poo para gerar torque.


42

Figura 4.7. Provvel ocorrncia de ineficincia na limpeza de fundo de poo com uma

broca de inserto. Elevados valores de e sua baixa variao (5%) indicam que a broca est girando sobre material acumulado no fund o do poo, tendo pouca interao

com a formao. (DUPRIEST e KOEDERITZ, 2005)

4.2.1.3 Vibraes Laterais

Ao vibrar, a broca tem sua eficincia reduzida, fazendo com que o valor de 234 mostre com clareza um crescimento no consumo de energia. Quando a broca no est

girando em torno do seu centro, h uma perda na eficincia de corte. Esse movimento

no fundo do poo conhecido como vibrao lateral (whirling) e pode ter um impacto

considervel na taxa de penetrao. A Figura 4.8 mostra o comportamento de 234 durante a ocorrncia de vibraes laterais. Os dados so provenientes de um sistema

de monitoramento de vibraes em fundo de poo modificado para exibir a curva de

43

234 junto com os demais dados em tempo real. Inicialmente, 234 varia em torno de 50 ksi para uma formao com resistncia inferior a 30 ksi. No entanto, trata-

se de um poo direcional e o elevado consumo de energia pode ser principalmente

devido ao atrito entre a coluna de perfurao e a parede do poo. preciso variar os

parmetros e observar a resposta do 234 em relao linha de base para saber se a broca estava, inicialmente, perfurando com eficincia ou no. Assim que WOB foi

elevado de 12 a 14 mil lb, 234 reduziu de 50 ksi a aproximadamente 40 ksi. Esse comportamento sugere que a broca estava inicialmente menos eficiente em

comparao com a condio aps o aumento do peso. Se a eficincia da broca no

tivesse alterado, o valor de 234 teria permanecido constante. O ROP no aumentou apenas porque o WOB aumentou, mas porque a broca se tornou mais

eficiente como o aumento de carga. Por esse motivo, o ROP teve um aumento (100%)

desproporcional com o aumento de WOB (16%). O aumento na eficincia resultante

de um aumento de WOB uma resposta esperada de uma broca sofrendo vibraes

laterais. possvel notar que havia um baixo nvel de vibraes laterais inicialmente,

que foi reduzido ao nvel mnimo detectvel quando o WOB foi aumentado.

(DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005)

O WOB continuou sendo aumentado lentamente enquanto a perfurao prosseguia,

resultando em uma queda contnua no valor de 234. Por ltimo, um segundo aumento mais brusco resultou em mais melhorias em 234 e ROP. importante notar que o nvel de vibraes laterais segue reduzindo, mas a ferramenta de

monitoramento de vibraes no est configurada para registrar essa reduo. Assim,

234 capaz de exibir os efeitos de um baixo nvel de vibraes, que ferramentas de LWD comuns no so capazes de exibir em tempo real. A vantagem de ser ter

acelermetros de fundo do poo que eles indicam com clareza qual o tipo de

vibrao ocorrendo, enquanto que necessrio realizar alguns testes para determinar

isso a partir da curva de

indicar como a vibrao est afetando o desempenho de perfu

duas ferramentas so complementares.

Figura 4.8. R eduo no valor de

quando o WOB aumentado. Instrumentao de fundo d e poo mostra reduo no nvel

de vibraes laterais.

4.2.1.4 Vibraes Torcionais

A vibrao torcional (stick slip

inferior da coluna de perfurao atinge um valor crtico que tende a excitar a mesma.

Consequentemente, procedimento primrio de mitigao consiste em reduzir o torque

sobre a broca at um nvel que no excite a coluna. Isso possvel com a reduo do

WOB. Um aumento na velocidade angular ajuda a manter o momento angular.

Figura 4.9 mostra dados coletados em na fase de 12

ultrapassa 100 ksi. As ferramentas de monitoramento de vibraes mostram

nveis elevados de vibraes torcionais e moderados de vibraes laterais. Quando o

. A vantagem da curva de que ela consegue

indicar como a vibrao est afetando o desempenho de perfurao. Sendo assim, as

duas ferramentas so complementares. (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005)

eduo no valor de mostra melhora imediata na eficincia da broca


de vibraes laterais. (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005)

Vibraes Torcionais

stick slip) ocorre quando o torque aplicado na extremidade



l que no excite a coluna. Isso possvel com a reduo do

WOB. Um aumento na velocidade angular ajuda a manter o momento angular.

mostra dados coletados em na fase de 12-1/4 de um poo. Inicialmente,



44

que ela consegue

rao. Sendo assim, as


mostra melhora imediata na eficincia da broca



ocorre quando o torque aplicado na extremidade



l que no excite a coluna. Isso possvel com a reduo do

WOB. Um aumento na velocidade angular ajuda a manter o momento angular. A

1/4 de um poo. Inicialmente,



WOB reduzido de 45 a 35 mil lb, a broca se torna consideravelmente mais eficiente e

diminui at valores inferiores a 10 ksi. Como efeito, o ROP aumentou de 25

fph a 200 fph. (DUPRIEST, WITT e REMMERT, 2005)

Figura 4.9. Grfico mostrando efeito considervel que vibraes torcionais e laterais

podem ter na eficincia da broca e no ROP. A redu o no WOB foi eficaz.

A Figura 4.10 mostra uma srie de teste de

ocorrncia de vibraes torcionais para valores especficos de WOB. Sempre que

WOB se aproximava de 40 mil lb,

reduzia. Em outros casos, as vibraes torcionais foram mitigadas, inicialmente, com

um aumento em RPM, e, caso no bastasse, uma posterior reduo de WOB. A maior

combinao de velocidade angular e de WOB que po

de vibraes laterais ou torcionais resulta na taxa de penetrao mxima.

WITT e REMMERT, 2005)

de 45 a 35 mil lb, a broca se torna consideravelmente mais eficiente e



Grfico mostrando efeito considervel que vibraes torcionais e laterais

podem ter na eficincia da broca e no ROP. A redu o no WOB foi eficaz.

WITT e REMMERT, 2005)

mostra uma srie de teste de , nos quais detectou


WOB se aproximava de 40 mil lb, crescia bruscamente e a taxa de penetrao



combinao de velocidade angular e de WOB que pode ser atingida sem a ocorrncia

de vibraes laterais ou torcionais resulta na taxa de penetrao mxima.

45

de 45 a 35 mil lb, a broca se torna consideravelmente mais eficiente e


Grfico mostrando efeito considervel que vibraes torcionais e laterais

podem ter na eficincia da broca e no ROP. A redu o no WOB foi eficaz. (DUPRIEST,

, nos quais detectou-se a


crescia bruscamente e a taxa de penetrao



de ser atingida sem a ocorrncia

de vibraes laterais ou torcionais resulta na taxa de penetrao mxima. (DUPRIEST,

Figura 4.10. e instrume

vibraes torcionais acima de um valor especfico d e WOB para esta formao. ROP

maximizado aplicando- se um WOB imediatamente abaixo desse valor.

4.2.1.5 Vibraes Axiais

Apesar de serem pouco frequentes, as vibraes axiais podem ser detectadas em

formaes como dolomitas e

4.11 mostra quando houve um incio de ocorrncia de vibraes axiais devido a uma

mudana de litologia, e o WOB foi aumentado de 10 a 25 mil lb. O valor de

aumentou at 35

Análise Crítica de Vibrações em Colunas de Perfuração

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