Sondas de Perfuração

Apresentação

Disciplina: PFC 1Realizado sob a tutela da Profª. Sheila Feio

Alunos: Alan Saphira Anderson AlvinoEdmeire OliveiraEmerson SantosFagner Ferreira

Filipe Gustavo

Lauro de Freitas. 2015

Histórico

• A história das sondas de perfuração para a busca do petróleo começou no século XlX nos EUA com o Coronel Edwin Laurentine Drake, em 1859, que usando o método desenvolvido para a produção das minas de sal, que consistia na abertura de um poço, batendo no solo com uma ferramenta de percussão, perfurou um poço de 30m e conseguiu uma produção de 12,5 bbl

Definição

• Sonda de perfuração ou Plataforma de perfuração são equipamentos utilizados para perfurar e intervir em poços que permitam o acesso a reservatórios de petróleo ou gás natural. Dependendo da localização do reservatório, as sondas podem ser terrestres (ONSHORE) ou marítimas (OFFSHORE). Estas últimas são instaladas sobre uma base flutuante e podem ou não ter propulsão própria.

Sondas Terrestres

Sondas Terrestres

Sistema de Sonda

• Sistema é uma grupo de equipamentos responsável por determinada função nas operações de uma sonda.

• Sustentação de carga• Movimentação de carga• Geração e transmissão de energia• Rotação• Circulação• Segurança de poço• Monitoração• Sub superfície

Principais sistemas

Principais sistemas

Sustentação de carga

• O sistema de sustentação é constituído do mastro ou torre, da subestrutura e da base ou fundação. A carga correspondente ao peso da coluna de perfuração ou revestimento que está no poço é transferida para o mastro , que descarrega para a subestrutura e esta para a fundação.

• É uma estrutura de aço especial, de forma piramidal, de modo a prover um espaçamento vertical livre acima a plataforma de trabalho para permitir a execução das manobras.

Mastro

Mastro

Subestrutura

• É constituída de vigas de aço especial montadas sobre a fundação ou base da sonda, de modo a criar um espaço de trabalho sob a plataforma, onde são instalados os equipamentos de segurança do poço.

SUBESTRUTURA

Fundações ou bases

• São estruturas rígidas construídas em concreto, aço ou madeira que, apoiadas sobre solo resistente, suportam com segurança as deflexões, vibrações e deslocamentos provocados pela sonda.

Sistema de movimentação de carga

• O sistema de movimentação de carga permite movimentar as colunas de perfuração, revestimento e outros equipamentos.

• Os principais componentes são: guincho, bloco de coroamento, catarina, cabo de perfuração, gancho e elevador.

Sistema de movimentação de carga

Guincho

• Recebe a energia mecânica necessária para a movimentação de cargas através da transmissão principal, no caso de sondas diesel, diretamente de uma motos eletrico acoplado a ele, nas sondas eletricas.

• O guincho é constituído por: tambor principal, tambor auxiliar ou de limpeza, freios, molinetes e embreagens.

• O tambor principal tem a função de acionar o cabo de perfuração, movimentando as cargas dentro do poço.

Guincho

• O tambor auxiliar ou de limpeza, tem a função de movimentar equipamentos leves dentro do poço, como: equipamentos de completação, registradores de inclinação e direção do poço.

• Os freios usualmente são empregados dois tipos numa sonda: o freio principal, que tem a função de para e assim manter a carga que esta sendo movimentada, e o freio secundário, que tem a função de apenas diminuir a velocidade de decida da carga, de modo a facilitar a atuação do freio principal.

Guincho

Bloco de coroamento

• É um conjunto estacionário de 4 a 7 polias montadas em linha num eixo suportado por dois mancais de deslizamento, localizado na parte superior do mastro ou torre. O bloco suporta todas ad cargas que lhe são transmitidas pelo cabo de perfuração.

Bloco de coroamento

Catarina

• É um conjunto de 3 a 6 polias móveis montadas em um eixo que se apóiam nas paredes externas da própria estrutura da catarina. Fica suspensa pelo cabo de perfuração que passa alternadamente pelas polias do bloco de coroamento e polias da catarina formando um sistema com 8 a 12 linhas passadas.

Catarina

Elevador• O elevador é um equipamento com a forma

de anel bipartido em que as duas partes são ligadas por dobradiça resistente. É utilizado para movimentar elementos tubulares.

Sistema de rotação

• Nas sondas convencionais, a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa localizada na plataforma da sonda. A rotação é transmitida a um tubo de parede externa poligonal, que fica enroscado no topo da coluna de perfuração.

• Esse sistema é constituído por: mesa rotativa, kelly e cabeça de injeção e/ou swivel.

• Mesa rotativa é o equipamento que transmite rotação à coluna de perfuração e permite o livre deslizamento do Kelly no seu interior.

Sistema de rotação

• O kelly é o elemento que transmite a rotação proveniente da mesa rotativa à coluna de perfuração.

Sistema de rotação

• Cabeça de injeção e swivel são os equipamentos que separam os elementos rotativos daqueles estacionário na sonda de perfuração. Sendo assim a parte superior não gira e sua parte inferior deve permitir rotação.

Sistema de rotação

• Nas sondas equipadas com o top driver a rotação é transmitida diretamente ao topo da coluna de perfuração por um motor acoplado à catarina. O conjunto desliza em trilhos fixados à torre, onde o torque devido à rotação da coluna é absorvido.

Sistema de rotação

Sistema de rotação

• Existe ainda a possibilidade de se perfurar com um motor de fundo, colocado logo acima da broca, o torque necessário é gerado pela passagem de fluido de perfuração no seu interior.

Sistema de rotação

Sistema de circulação

• É o conjunto de equipamentos que permitem a circulação e o tratamento do fluido de perfuração.

• Quando falamos de circulação falamos de movimentação do fluido, ele sai de uma pontos e volta para o mesmo ponto. Se esse fluido não voltar para o mesmo ponto ouve uma substituição.

Equipamentos

• Tanques de lama; • Bombas de lama; • Tubo bengala/mangueira de lama; • Entrada e saída de lama; • Sistema de tratamento da lama

• Tanques de lama - Os tanques de lama, feitos de chapas de aço, armazenam a lama na superfície. São interligados entre si por tubos de aço ou mangotes flexíveis e conectados aos equipamentos do sistema de tratamento.

• Bombas de Lama - As bombas de lama são as responsáveis pelo fornecimento de energia ao fluido para a circulação.

• Manifold - É um conjunto de válvulas que recebe os mangotes de descarga das bombas e a linha de recalque para o tubo bengala, permitindo direcionar o fluxo para o poço por qualquer uma das bombas.

Sistema de circulação

Equipamentos da circulação

Tanques de lama

Equipamentos de circulação

Bomba Centrifuga

Bomba Alternativa/Pistão

Equipamentos da circulação

Manifold

• Tubo bengala / mangueira de lama - O tubo bengala (standpipe) é um tubo vertical fixado à torre. Ele, conjuntamente com a mangueira de lama, que é uma mangueira flexível, permite o bombeio da lama em qualquer altura dentro da faixa de movimentação do swivel .

• Saída de lama - A saída de lama (flowline) é um tubo que conecta o espaço anular do poço com sistema de tratamento e aos tanques de lama .

Sistema de circulação

Equipamentos da circulação

Mangueira de lama / Tubo bengala

• Fase de retorno – o fluido é succionado dos tanques pelas bombas de lama e injetado na coluna através da cabeça de injeção, até sair sob alta pressão pelos jatos da broca e retornar carrilhando sedimentos e cascalhos da formação, com pressão suficiente para o retorno pelo espaço anular entre o poço e a coluna de perfuração.

Fases da circulação

Sistema de circulação

Fases da circulação

• Fase de retorno – esta fase tem início com a saída do fluido de perfuração nos jatos da broca e termina ao chegar na peneira vibratória, percorrendo o espaço anular entre a coluna de perfuração e a parede do poço ou revestimento.

Fases da circulação

• A fase de tratamento ou condicionamento do fluido de perfuração consiste na eliminação de sólidos ou gás que se incorporam a ele durante a perfuração e, quando necessário, na adição de produtos químicos para ajustes de suas propriedades.

Fase de tratamento

Equipamentos de tratamento

• Peneira vibratória;• Desareiador;• Dessiltador;• Mud cleaner;• Centrifuga;• Desgaseificadores.

Equipamentos de tratamento

Peneira vibratória

Desareiador

Dessiltador

Mud Cleaner

Centrifuga

Desgaseificadores

Peneira vibratória• Tem a função de separar os sólidos mais

grosseiros do fluido de perfuração, tais como cascalhos e grãos maiores que areia.

Desareiador• Conjunto de dois a quatro hidrociclones que

são responsáveis por retirar a areia do fluido.

Dessiltador• Conjunto de 8 a 12 hidrociclones de 4” a 5”,

cuja função é descartar partículas de dimensões equivalentes ao silte.

Mud Cleaner

• É também um conjunto de hidrociclones porém contem peneiras que permitem recuperar partículas. Parte deste material é descartado e parte retorna ao fluido, reduzindo os gastos com aditivos.

Mud Cleaner

Centrifuga• Algumas sondas utilizam ainda uma

centrífuga, que retira partículas ainda menores que nãotenham sido descartadas pelos hidrociclones.

Desgaseificadores• Separa a parte gasosa presente no fluido da

parte líquida quando necessário.

Sistema de monitoração

• São os equipamentos necessários ao controle da perfuração: manômetros, indicador de peso sobre a broca, indicador de torqur, tacômetro, etc.

• Com o progresso da perfuração observou-se que um máximo de eficiência e economia seria atingido quando houvesse uma perfeita combinação entre os vários parâmetros da perfuração.

Principais indicadores

• Indicador de peso no gancho e na broca.• Manômetro que indica a pressão de bombeio.• Torquímetro para o torque na coluna de

perfuração.• Torquímetro instalado nas chaves flutuantes.• Tacômetros para medir a velocidade da messa

rotativa e bomba de lama.• Taxa de penetração da broca.

Painel de indicadores

Painel de indicadores

Sistema de segurança de poço

• Sistema de controle de poços é constituído por equipamentos de Segurança de Controle de Poço (ESCP) e por equipamentos complementares que possibilitam o fechamento e controle do poço.

• O mais importante deles é o Blowout Preventer (BOP), conjunto de válvulas que permitem fechar o poço em caso de emergências e de intervenções no poço.

Blow Out Preventer (BOP)

Blow Out Preventer (BOP)

Blow Out Preventer (BOP)

Blow Out Preventer (BOP)

• Os preventores são acionados sempre que houver a ocorrência de um kick, fluxo indesejável do fluido contido na formação para dentro do poço. Se este fluxo não for controlado eficientemente poderá se transformar num blowout, ou seja, poço fluindo totalmente sem controle, e criar sérias consequências, tais como: danos aos equipamentos da sonda, acidentes pessoais, perda parcial ou total do reservatório, poluição, danos ao meio ambiente etc.

Sistema de segurança de poço

Sistema de geração e transmissão de energia

• Fontes de energia: a energia necessária para o acionamento dos equipamentos de uma sonda de perfuração é normalmente fornecida por motores diesel.

• Quando disponível, a utilização de energia elétrica de redes públicas pode ser vantajosa.

• Uma característica importante dos equipamentos de uma sonda, e que afeta o processo de transmissão de energia, é a necessidade deles operarem com velocidade e torque variáveis.

Sondas mecânicas

• A energia gerada nos motores diesel é levada a uma transmissão principal (compound) através de acoplamentos hidráulicos (conversores de torque) e embreagens. O compoud é constituído de diversos eixos, rodas dentadas e correntes que distribuem a energia a todos os sistemas da sonda.

Sondas diesel-elétricas

• Geralmente são do tipo AC/DC, no qual a geração é feita em corrente alternada e a utilização é em corrente contínua. Motores diesel ou turbinas a gás acionam geradores de corrente (AC) que alimentam um barramento trifásico de 600 volts. Este barramento, alternativamente, também pode receber energia de rede pública.

• Fundamentos de Engenharia de Petróleo. José Eduardo Thomas; Ed. Interciência, 2001.

• Operador de Sonda de Perfuração / CEFET-RN. Mossoró, 2008. COSTA, André Schuster 32p.: 14il.

• https://pt.wikipedia.org/wiki/Sonda_de_perfura%C3%A7%C3%A3o

• http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/areas-de-atuacao/exploracao-e-producao-de-petroleo-e-gas/

• http://www.ufrgs.br/lapol/materias_primas/ll_218.html• http

://www.ebah.com.br/content/ABAAABiJcAL/apostila-controle-poco-equipamentos-superficie

Bibliografia

Muito Obrigado!!!