Palestra Exploracao e Perfuracao de Poços - UFRN

Prof. José Romualdo Dantas VidalPesquisador Visitante ANP/EQ/UFRN

PRH-ANP 14/99

UMA VISÃO DAS ATIVIDADES DE EXPLORAÇÃO E PERFURAÇÃO DE

POÇOS DE PETRÓLEO

PRINCIPAIS ETAPAS DA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO

EXPLORAÇÃOPERFURAÇÃODESENVOLVIMENTOPRODUÇÃOTRANSPORTEREFINO DO PETRÓLEO E

PROCESSAMENTO DO GÁSPETROQUÍMICA

DEFINIÇÃO:

Conjunto de operações ou atividades destinadas a avaliar áreas objetivando a descoberta e a identificação de jazidas.

DEFINIÇÃO:

Conjunto de operações ou atividades destinadas a avaliar áreas objetivando a descoberta e a identificação de jazidas.

EXPLORAÇÃO DO PETRÓLEO

BACIAS SEDIMENTARES BRASILEIRAS

Área total das bacias sedimentares brasileiras: 6,1 milhões km2


ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO

Tipos de Rochas :

Rochas Ígneas

Rochas Metamórficas

Rochas Sedimentares


As rochas sedimentares. Processo de formação.

1 - Processo de transporte e de deposição


2 – Compactação dos sedimentos e influência da movimentação costeira

O mar avança sobre o continente e as camadas de rochas sedimentares submergem

As rochas sedimentares emergem do fundo do mar


Elementos de sub-superfície que têm influência na ocorrênciado petróleo; os movimentos tectônicos;

as discordâncias e intrusões.

AS FALHAS:

Falha normal


Falha Inversa


Falha de deslocamento horizontal


AS DOBRAS

Dobra do tipo anticlinal

Dobra do tipo sinclinal


Dobra de arrasto



AS DISCORDÂNCIAS

Discordância Angular


Discordância Erosiva


INCONFORMIDADE


DISCORDÂNCIA PARALELA


Domos salinos

Intrusões vulcânicas

INTRUSÕES


ARMADÍLHAS

Armadilha são estruturas geológicas e/ou alterações na estratigrafia dasrochas sedimentares,capazes de interromper o fluxo de petróleo no interiorda rocha reservatório.

CLASSIFICAÇÃO DAS ARMADÍLHAS

Armadílhas EstruturaisArmadílhas EstratigráficasArmadílhs Combinadas


ARMADÍLHA ESTRUTURAL


ARMADÍLHA ESTRATIGRÁFICAS


ARMADÍLHA COMBINADAS


A ORIGEM DO PETRÓLEO

A TEORIA DA ORIGEM ORGÂNICA DO PETRÓLEO.

A teoria orgânica do petróleo é a mais aceita dentre outras explicaçõespara a sua formação; segundo essa teoria, supõe-se que os rios que carrearamos sedimentos que resultaram na formação das rochas sedimentares, tambémtransportaram grandes massas de plantas e animais microscópicos que após sejuntarem com grandes volumes de plânctons, pequenas plantas e outros seresmicroscópicos existentes nos mares, assentaram no leito marinho, sendoposteriormente cobertos pela lama e partículas sólidas decantadas. Nessascondições e com o passar de milhões de anos, sob a ação da pressão dascamadas que continuaram a se depositar, da temperatura e ação bacteriana,a matéria orgânica aprisionada transformou-se em compostos dehidrocarbonetos

A ORIGEM DO PETRÓLEO

PROCESSOS DE DEPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA

FATORES ESSENCIAIS PARA A OCORRENCIA DE UMAACUMULAÇÃO DE PETROLEO NUMA BACIA SEDIMENTAR

• Rocha matriz;

• Geração de

hidrocarbonetos;

• Migração primária;

• Armadilhas;

• Rocha reservatório;

• Rocha capeadora;

• Migração secundária na

rocha

MÉTODOS DE PESQUISA

Indicações Diretas

Métodos Geofísicos

Métodos Geológicos

Métodos de Pesquisa:

Métodos Sísmicos

Reflexão

Métodos Geoquímicos

Métodos Gravimétricos

EMagnéticos

Refração

Neste método, observa-se o comportamento das ondas sísmicas,após penetrarem na crosta, serem refletidas em contatos de duascamadas de diferentes propriedades físicas, digo, elásticas, e retornarem à superfície, sendo, então detectadas por sensores(geofones ou hidrofones). É o principal método usado na prospecção do petróleo e gás por fornecerem detalhes da estrutura da crosta, bem como de propriedades físicas das camadas que compõem.

MÉTODO SISMICO DE REFLEXÃO

Cálculo da profundidade em que se encontram as camadas, lembrando que a onda sísmica descreve um triângulo isóscelena sua trajetória


Esquema típico de uma operação sísmica de reflexão. A principalvariável do processo e o tempo de trânsito da onda sonora a partir do momento do disparo até a captação.


Sísmica de reflexão no mar; as ondas sonoras sãoproduzidas por canhões de ar comprimido.


Vibroseis.Processo sísmico de reflexão utilizando um dispositivo mecânicomontado sobre caminhões para produzir as ondas sonoras.


Seção sísmica da Bacia do Acre


MAPEAMENTO DAS ESTRUTURAS DE SUB-SUPERFÍCIE

É o objetivo maior dos estudos realizados na bacia sedimentar objetivandoFazer uma “fotografia” das camadas localizadas nas sub-superfícies da Área em estudo

Seção geológica da Bacia Potiguar de Ubarana.


Seção geológica dos campos de Carapeba e Pargo, Bacia de Campos


PERFURAÇÃO DE POÇOS

Perfuração do Poço Pioneiro

É o primeiro poço perfurado numa área em estudo. Somente o poço pioneiro confirmará aexistência de óleo ou gás nessa área.Extremamente cara, a perfuração de um poço pioneiro se faz com muita prudência e cautela, considerando que não se dispõe de informações sobreas características das formações atravessadas nem dos fluidos existentes no seu interior.

DEFINIÇÃO:DEFINIÇÃO:

CONJUNTO DE ATIVIDADES E

OPERAÇÕES DESTINADAS A

PROJETAR, PROGRAMAR E

REALIZAR A ABERTURA DE

POÇOS.


PRINCIPAIS ELEMENTOS DA PERFURAÇÃO DE POÇOS

1 - AS SONDAS:


- SONDAS ROTATIVAS

- SONDAS A CABO

- Sistema de Movimentação de Carga

- Sistema de Segurança

TEXTO 1TEXTO 1

- Sistema de Rotação

TEXTO 2TEXTO 2

- Sistema de CirculaçãoTEXTO 3TEXTO 3

TEXTO 4TEXTO 4


CLASSIFICAÇÃO DAS SONDAS DE PERFURAÇÃO

TIPO DE SONDA LIMITE DE PROFUNDIDADE

PERFURADA (m)

SONDAS LEVES 1500 a 2000

SONDAS MÉDIAS até 3500

SONDAS PESADAS até 6000

SONDAS SUPER PESADAS

8000 a 10.000

TRICONES C/ DENTES DE AÇODIAMANTADAS

BROCAS DE COMPACOS DE DIAMANTE SINTÉTICO (PDC)

PLATAFORMAS SEMI SUBMERSÍVEIS FIGURA 3FIGURA 3

PLATAFORMAS AUTOS-ELEVATÓRIAS FIGURA 2FIGURA 2

NAVIOS DE PERFURAÇÃO FIGURA 4FIGURA 4

UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARITIMAS


2 – BROCAS DE PERFURAÇÃO:

TEXTO 1TEXTO 1FIGURA 1FIGURA 1

FIGURA 2FIGURA 2

FIGURA 3FIGURA 3

SONDAS DE PERFURAÇÃO TERRESTREFIGURA 1FIGURA 1

PLATAFORMA FIXA FIGURA 5FIGURA 5

PLATAFORMA FIXA APOIADA POR TENDER FIGURA 6FIGURA 6

BARCAÇA DE PERFURAÇÃO FIGURA 7FIGURA 7


3 – COLUNA DE PERFURAÇÃO:

A coluna de perfuração é responsável pela transmissão da rotação e do peso necessários para que a broca realize o trabalho de destruição das rochas.

FUNÇÕES DA COLUNA DE PERFURAÇÃO

1 – Transmitir a energia necessária para o funcionamento da broca (peso e rotação)2 – Guiar e controlar a broca na sua trajetória no sub-solo3 – Permitir a circulação do fluido de perfuração com o mínimo de perda de carga.

COMPONENTES DA COLUNA DE PERFURAÇÃO

1 – Comandos2 – Tubos de perfuração pesados (heavy weight drill pipe)3 – Tubos de perfuração4 – Equipamentos auxiliares:

- Estabilizadores - Amortecedores de choque - Substitutos

TEXTO 1TEXTO 1

TEXTO 2TEXTO 2

TEXTO 3TEXTO 3

FIGURAFIGURA

1 - TUBOS DE REVESTIMENTOS

2 – CIMENTAÇÃO DE POÇOS

PRINCIPAIS ELEMENTOS DA PERFURAÇÃO DE POÇOS


TEXTO 1TEXTO 1

TEXTO 2TEXTO 2

3 - FLUIDOS DE PERFURAÇÃO TEXTO 3TEXTO 3

TÉCNICAS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS


1 – PERFURAÇÃO DE POÇOS VERTICAIS

2 – PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS

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TEXTO 2TEXTO 2

OBRIGADO PELA ATENÇÃO

Prof. José Romualdo Dantas Vidal

Pesquisador Visitante ANP/EQ/UFRN

PRH-ANP 14/99

PERFURAÇÃO E SEGURANÇADE POÇOS

SONDAS DE PERFURAÇÃO TERRESTRES

RETORNARETORNA

PLATAFORMAS AUTO-ELEVATÓRIAS

RETORNARETORNA

PLATAFORMAS SEMI SUBMERSÍVEIS

RETORNARETORNA

NAVIOS DE PERFURAÇÃO

RETORNARETORNA

PLATAFORMA FIXA

RETORNARETORNA

PLATAFORMA FIXA APOIADA POR TENDER

RETORNARETORNA

BARCAÇA DE PERFURAÇÃO

RETORNARETORNA

- DESCRIÇÃO DO Sistema de Movimentação de Carga

SONDAS ROTATIVAS

TORRE OU MASTROSão estruturas de forma piramidal, construída com elementos de aço especial.As torres são estruturas mais robustas, próprias para as sondas que operamno mar, onde as condições de operação são muito particulares. A ação das ondas e dos ventos impõem às torres esforços dinâmicos adicionais importantes,principalmente se nos navios de perfuração e nas plataformas semi-submersiveis.As torres são montadas peça a peça. Existem no mercado dois tipos de torres: - Standard que equipam as plataformas fixas e auto-elevatórias - Dinâmicas para os navios e plataformas semi-submersíveisO Mastro é uma estrutura treliçada ou tubular, divida em módulos para finsde transporte. Articulado na sua base, o mastro pode ser montado ou desmontado horizontalmente, e colocado verticalmente em posição de operação,utilizando o guincho de perfuração e um cabo especial.O Mastro é apropriado para as sondas de perfuração terrestre, caracterizada pela sua grande mobilidade.


SONDAS ROTATIVAS

SUBESTRUTURAS:São construções em aço especial instaladas sobre bases ou fundações, propiciandoa disponibilidade de espaço necessário para montagem da cabeça do poço e dos equipamento de segurança.A base ou fundação da sonda pode ser de madeira, concreto armado ou em aço,apoiada sobre o solo.

ESTALEIRO:É constituído de uma estrutura metálica formado de vigas que se apóiam sobre pilares.Os estaleiros servem para estocagem dos elementos tubulares, todos estocados ao ladode uma passarela que precisam ser içados para a sonda ou descarregados, facilitandoo seu manuseio.


SONDAS ROTATIVAS

GUINCHO:A função primordial do guincho numa sonda é a movimentação de cargas resultantesdas colunas de perfuração e de revestimentos, bem como, assegurar a frenagemdestas cargas sempre que preciso. Pela sua importância o guincho é considerado o coração da sonda, pois é baseado na sua capacidade que se caracteriza uma sonda.Seus principais componentes são os seguintes:Tambor principal; Tambor auxiliar; Freios:Mecânico e Hidráulico, caixa detransmissão, molinetes e embreagens.

BLOCO DE COROAMENTO:É um conjunto de polias(4 a 7) localizado no topo da torre ou mastro, por onde passao cabo de perfuração. Suporta todas as cargas aplicadas na torre.

CATARINO E GANCHO:A Catarina (literalmente bloco viajante) é um conjunto de polias (3 a 6) poronde passa o cabo de perfuração. O gancho é um equipamento complementar daCatarina contendo um sistema de amortização das cargas suspensas e que facilitamo enroscamento dos tubos.

Cabo de perfuração:Trata-se de um cabo de aço cujas tranças, formadas por fios de aço especial, são enroladas em torno de um outro cabo de aço, denominado de ALMA.

ELEVADOR:É um dispositivo mecânico utilizado para movimentação dos tubos de perfuração, comandos e revestimento. Trata-se de um anel de aço bi-partido com dobradiças e um sistema de fecho.


SONDAS ROTATIVAS

RETORNARETORNA

- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE ROTAÇÃO

SONDAS ROTATIVAS

O sistema de rotação é responsável pelo giro imprimido à coluna de perfuração.Principais componentes do sistema de rotação: Mesa rotativa; Haste quadradaou hexagonais e cabeça de injeção.Nas sondas, o equipamento convencional pela rotação é a mesa rotativa.Um outro equipamento capaz de transmitir rotação a coluna é a CABEÇA DECIRCULAÇÂO MOTORISADA (power swivel) que opera acoplado à cabeça de injeção. A perfuração rotativa conta com os motores de fundo (mud motors), através dos guais a torção é aplicada diretamente sobre a broca e o restanteda coluna fica imobilizada durante a perfuração. O emprego deste equipamento é limitado; Usa-se principalmente na perfuração direcional.

RETORNARETORNA

- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE CIRCULAÇÃO

SONDAS ROTATIVAS

O sistema de circulação numa sonda é responsável pela injeção da lama nopoço e seu tratamento na superfície.

Principais componentes do sistema de circulação:

Tanques de lama; Bombas de lama (2); Linhas de descargas e de sucção eos equipamentos de tratamento do fluido (peneira de lama, desareadores,Dissiltadores e turbinas.)

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- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE SEGURANÇA

SONDAS ROTATIVAS

CONTROLE DO POÇO:A expressão controle do poço refere-se ao controle que deve ser exercidosobre as pressões das formações perfuradas. Existem 3 níveis bem distintosde controle dos poços:1 – Controle primário, exercido pela densidade da lama cuja pressão hidrostática deve ser mantida superior a pressão das formações;2 – Controle secundário: Caso o controle primário sobre a formações seja perdido, a formação começa a produzir e o controle sobre o poço só é mantido com o fechamento da valvas de segurança (preventores) na superfície, vedandoo espaço anular. A restauração do controle primário só é conseguido através dacirculação de um fluido de perfuração de alta densidade.3 – Controle terciário: Caso o controle do poço a nível secundário não possa sermantido o controle da formação só pode ser conseguindo através de medidas especiais.


SONDAS ROTATIVAS

CABEÇA DE POÇO:É a denominação dada ao conjunto de equipamentos localizados na superfície queCompletam a arquitetura do poço. A sua composição varia de acordo com as fasesDa perfuração do poço, considerando que cada revestimento descido deve estarFixado na superfície através de equipamentos que garantam a sua sustentação eEstanqueidade, permitindo a instalação dos equipamentos de segurança. Principais componentes da cabeça do poço:Cabeça do revestimento; carretel de revestimento e cabeça de produção.

Construção da cabeça do poço

CONJUNTO DE PREVENTORES (BOP STACK):Os preventores fazem a vedação em torno da coluna de perfuração ou o fechamento detodo o poço, caso o mesmo esteja vazio. Existem dois tipos de preventores que realizamesta função:Preventor Anular (bag type preventer) e Preventor de Gaveta, que fecha o espaçoanular do poço sendo acionado por dois pistões hidráulicos. As gavetas podem ser dotipo cegas ou de acordo como o diâmetro dos tubos.O arranjo físico dos preventores bem como as quantidades variam conforme o poço havendo no mínimo 3 unidades.

FIGURAFIGURA


SONDAS ROTATIVAS

PREVENTOR ANULAR:

É constituido de um elemento de borracha bastante volumoso, que fecha emtorno dos tubos de perfuração e acionado por um pistão.Este preventor tem a vantagem de poder-se regular a pressão de fechamentoda borracha em torno dos tubos. É o mais usado dos preventores.


SONDAS ROTATIVAS

PREVENTORES DE GAVETA:São constituídos de gavetas metálicas. Podem ser de dois tipos:

Gaveta cega De fechamento em torno dos tubos


SONDAS ROTATIVAS

CONJUNTO DE PREVENTORES


SONDAS ROTATIVAS

Unidades de acionamento dos preventores:

Os preventores são acionados hidraulicamente através de unidades instaladas Estrategicamente na sonda.

RETORNORETORNO

CLASSIFICAÇÃO

BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO

Quanto ao Rolamento:Rolamento seladoRolamento de mancal (journal)

Quanto ao tipo de formaçãoBrocas para formações moles ou médiasBrocas para formação duras ou abrasivas

Quanto ao tipo de dentesBrocas de dente de açoBrocas de incertos de carboneto de tungstênios

Quanto ao fluxo de lama no seu interiorBrocas convencionaisBrocas a jato

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FIGURA 1FIGURA 1

FIGURA 3FIGURA 3

FIGURA 2FIGURA 2

FIGURA 5FIGURA 5

FIGURA 4FIGURA 4


ARRANJO DOS CONESO CONE COM DENTES

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BROCA DE ROLAMENTO

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Dentes de carboneto de tungstênio

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Dentes de aço


Broca para formação dura

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Broca para formação mole


Jatos (nozzle)

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BROCAS A JATO

BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇOBROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO

BROCA CONVENCIONAL

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BROCAS DIAMANTADAS

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BROCAS COMPACTAS POLICRISTALINAS

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COLUNA DE PERFURAÇÃO

COMANDOS

Os comandos (drill collars) são tubos de aço cromo-molibidênio, forjados, com elevada massa linear devido a espessura de suas paredes. Existem comandosnão magnéticos utilizados na perfuração não direcional.

Função dos comandos:

- Fornecer peso para a broca;- Dar rigidez a coluna de perfuração;

Perfil externo dos comandos:

- Comandos lisos;- Comandos espiralados.

FIGURA 1FIGURA 1


Perfil externo dos comandos

Comando espiralado

Comando liso

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TUBOS DE PERFURAÇÃO PESADOS

São tubos de perfuração reforçados usados entre os comandose os tubos de perfuração

TUBOS DE PERFURAÇÃOSão tubos de aço especial sem solda, cujas extremidades são reforçadas internamente ou externamente ou ainda externa e internamente onde são instalados os conectores (tool-joints), responsáveis pelo enroscamentodos tubos.

CARCTERÍSTICAS DOS TUBOS DE PERFURAÇÃO

GrauLimite elástico

Carga de ruptura

Minima (psi) Máxima (psi) Minima (psi)

E 75.000 105.000 100.000

X – 95 95.000 125.000 105.000

G – 105 105.000 135.000 115.000

S -135 135.000 165.000 145.000

FIGURA 1FIGURA 1


EQUIPAMENTOS AUXILIARES

ESTABILISADORES

Os estabilizadores são incorporados à coluna de perfuração, entre os comandos ou sobre a broca, com a finalidade de dar estabilidade à coluna de perfuração.

FIGURA 1FIGURA 1

AMORTECEDOR DE CHOQUE

É um equipamento hidráulico destinado a amortecer as vibrações geradaspela rotação da broca, evitando danos à mesma. Ele é enroscado diretamentesobre a broca.

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ESTABILIZADORES

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REVESTIMENTOS

São tubos de aço de diferentes dimensões e propriedades, descidosnos poços de petróleo e cimentados. Eles tem múltiplas funções conforme o tipo de revestimento e são partes essenciais dos poços,tanto na perfuração quanto na produção.

TIPOS DE REVESTIMENTOS

- Tubo condutor - Revestimento de superfície- Revestimento intermediário - Revestimento de produção- Liners

REVESTIMENTOS

TUBO CONDUTOR

Essencial no inicio da perfuração o tubo condutor, serve para controlar a açãoerosiva da lama nas formações pouco consolidadas da superfície. Pode ter apenasalguns metros de comprimento.

REVESTIMENTO DE SUPERFÍCIE

Serve para proteger os aqüíferos superficiais e propiciar a estabilização das formações pouco consolidadas além de servir de suporte para os equipamentosde segurança.

FIGURAFIGURA

REVESTIMENTO INTERMEDIÁRIO

Também conhecido como revestimento técnico ou de proteção é utilizado para cobrir zonas de perda de circulação, folhelhos desmoronáveis, zonas de sal ouportadoras de gás ou água.

REVESTIMENTO DE PRODUÇÃO

Serve como receptáculo para a coluna produtora: os tubings. O revestimentode produção permite a produção seletiva quando houver mais de uma zonaprodutora no poço.

REVESTIMENTOS

LINERS

O liners é uma seção de revestimentos que fica ancorada no interior do poço,na última coluna de revestimentos; Não sobe até a superfície. Existem dois tipos de Liners:

- Liners de perfuração - Liners de produção

Liners de perfuração: São descidos no poço para cobrir uma zona de perda decirculação ou portadora de pressões anormais que comprometeriam a segurançado poço caso permanecessem descobertas.

Liners de produção: são utilizados no lugar de uma coluna de revestimento de produção completa para cobrir uma zona produtora.

FIGURAFIGURA

REVESTIMENTOS

DIEMENSIONAMENTO DOS REVESTIMENTOS

Os revestimentos devem resistir a três tipos de esforços no poço:- Tração;- Colapso ou pressão externa;- Pressão interna.

ESPECIFICAÇÃO DO REVESTIMENTOOs revestimentos são especificados conforme a tabela a seguir:

ACESSÓRIOS DE REVESTIMENTOS

REVESTIMENTOS

Os revestimentos são descidos no poço guarnecidos de acessórios especiais como objetivo de viabilizar uma boa cimentação dos mesmos.

Sapata guia ou flutuante: Usadona extremidadeda coluna

Colar flutuante usado dois tubosacima da sapataguia.

Centralizador é usado para centralizaro revestimento no poço, instalado notrecho a ser cimentado.

Diferentes tipos de arranhadores usadospara remoção do rebocono trecho cimentado.

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Perfuraçãocom 23”

REVESTIMENTOS

Poço de 30”

Revestimento de

superfície de 26”e cimentação

RevestimentoIntermediário

de 18,625”

e cimentação

Perfuraçãocom 17,5”

RevestimentoIntermediário

de 13,375”

e cimentação

SEQÜÊNCIA DE PERFURAÇÃO E DESCIDA DE REVESTIMENTO EM UM POÇO

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CIMENTAÇÃO DE POÇOS

A operação de cimentação consiste na mistura de cimento com água e aditivos químicos e na sua injeção no poço, através da coluna de revestimentos com afinalidade de assegurar a aderência dos tubos nas paredes do poço e garantira obturação das zonas produtoras. Protege o revestimento das formaçõesdesmoronáveis e contra a corrosão.

•Isolar e suportar o revestimento.•Selar zonas com perda de circulação.

•Proteger o revestimento da corrosão causada pela água e/ou gás da formação.•Evitar "blow-outs" devido ao isolamento do anular entre formação e revestimento.•Proteger a sapata do revestimento contra impacto quando da perfuração da próxima fase.

•Evitar movimentação de fluidos entre zonas diferentes.

POR QUE CIMENTAR UM POÇO ?

-Primária é aquela realizada logo após a descida da coluna de revestimentos.

-Secundária também denominada cimentação sobre pressão (squeeze). É o processo através do qual o cimento é forçado através de orifícios aberto no revestimento preenchendo falhas ou completando o isolamento de zonas produtoras.

CLASSIFICAÇÃO DA CIMENTAÇÃO:


CIMENTAÇÃO PRIMÁRIA


TIPOS DE CIMENTO

Os cimentos portland usados em poços de petróleo recebem a seguinte classificação API, em função da sua composição química da temperatura e pressão do poço.

Classe A: Cimento comum para uso em poços até 6.000 pés com temperaturas inferiores a 170 °FClasse B: Usado até 6000 pés e temperaturas abaixo de 160 °F. Possui baixaresistência aos sulfatos.Classe C: Para poço até 6000 pés quando uma alta resistência antecipada érequerida. Resiste aos sulfatos.Classe D: Para uso entre 6000 e 10.000 pés e temperaturas até 230 °F. Sua resistência a pressões e sulfatos é elevada.Classe E: Previsto para uso entre 6000 e 14.000 pés em temperaturas de até 230 °F. Próprio para altas pressões e temperaturas. Com resistência regular e alta aos sultfatos.Classe F: Adequado para poços de 10.000 a 16.000 pés com temperaturase pressões extremamente elevadas. São disponíveis com resistências regulare alta aos sulfatos.Classe G e H: Cimentos básicos para poços de até 8.000 pés em estado naturale, se aditivados com aceleradores ou retardadores de pega podem cobrir uma larga faixa de profundidades e pressões; Disponíveis com resistência moderadaalta resistência aos sulfatos


ADITIVOS DE CIMENTAÇÃO

- Redutores de densidade: bentônita é o mais comum redutor de densidade em porcentagem de até 12 % do peso do cimento;

-Aceleradores do tempo de pega do cimento: o cloreto de sódio e cálcio são aceleradores de pega;

-Retardadores do tempo de pega: são empregados para aumentar o tempo de bombeeabilidade do cimento em poços com temperaturas elevadas. O cloreto de sódio e o ligno sulfonato de cálcio são retardadores.

-Redutores de perda d´água: São importantes sobretudo nas cimentações secundárias;

-Aditivos para aumento de densidade da pasta de cimento: sulfato de bário e hematita;

-Redutores de fricção ou afinadores da pasta de cimento: dispersantes orgânicos;

-Aditivos controladores da perda de circulação: material fibroso, mica,etc.


ACESSÓRIOS DE CIMENTAÇÃO

- Cabeça de cimentação

- Tampão de topo

- Tampão de fundo

RETORNARETORNA


CONECTOR (TOOL JOINT)

RETORNARETORNA

FLUIDOS DE PERFURAÇÃO

Historicamente, quando foi introduzido junto com a perfuração rotativa, a finalidadedo fluido de perfuração era simplesmente a remoção do cascalho produzido pela broca no fundo do poço. Nestas circunstâncias, qualquer tipo de fluido capas de realizar esta função podia ser considerado um fluido de perfuração: água, ar,gás natural, sólidos em suspensão na água, emulsões.

Com o progresso tecnológico e as exigências dos órgãos ambientais, o fluido de perfuração tornou-se uma mistura complexa de sólidos, líquidos e produtos químicos.

FUNÇÕES DO FLUÍDO DE PERFURAÇÃO

- Remover os cascalhos gerados pela broca do fundo do poço e transportado para a superfície;- Controlar as pressões das formações;- Estabilizar as paredes do poço;- Manter os cascalhos em suspensão sempre que houver parada da circulação da lama;- Resfriar e lubrificar a broca;- Lubrificar a coluna de perfuração, reduzindo seu atrito com o poço;- Proporcionar a formação de reboco fino e impermeável para proteger as formações produtoras;- Permitir a coleta de informações sobre as formações através dos cascalhos, traços de óleo e gás que são detectados na superfície;- Facilitar a realização de testes de formação, perfilagens, etc.


FIGURAFIGURA

PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO


DENSIDADE, por definição é a relação entre o massa do corpo e o seu volume em condições definidas de pressão e temperatura.

O aumento da densidade da lama se faz mediante o acréscimo de sulfato de bário (baritina), hematita e calcita.

A redução da densidade se faz pela diluição com água ou óleo diesel para os fluidos a base de água.

A densidade é uma propriedade muito importante e deve ser mantida controlada de modo que a sua pressão hidrostática seja suficiente para controlar os fluidos das formações.

Na indústria de petróleo as principais unidades de medida da densidade são as seguintes: lb/gal, lb/cuft, kg/dm3, e gravidade específica

Densímetro de lama:A verificação da densidade da lama é feita com a balança de lama. FIGURAFIGURA



VISCOSIDADE: É a medida da resistência da lama para fluir. Em outras palavrasmede a consistência da lama. A viciosidade deve ser suficientemente elevada paramanter a baritina em suspensão e assegurar o transporte dos cascalhos para forado poço.

Medidas da viscosidade:

- Viscosidade Marsh: Seu princípio fundamenta-se na medição do tempo de escoamento de um volume definido de lama através de um funil calibrado. A viscosidade Marsh exprime-se em segundos. Por exemplo a viscosidade Marsh da água doce a 70 °F é de 26 s;

- Viscosidade plástica e aparente: São determinadas através de aparelhos denominados viscosímetros. Ambas são medidas em centipoise.

FIGURA 1FIGURA 1

FIGURA 2FIGURA 2



FILTRADO: O fluido de perfuração submetido a pressão hidrostática, depositadefronte das formações permeáveis uma película de baixa permeabilidadedenominada Reboco (mud cake) enquanto uma parte líquida chamada Filtradoé drenada para dentro da formação. Uma lama de boa qualidade deve apresentarum filtrado baixo e um reboco fino e de ótima plasticidade. O filtrado API é a quantidade de líquido em cm3 que é recolhido quando a lama é submetida a uma pressão de 100 psi.

O REBOCO é medido em mm ou frações da polegada e tem a sua consistênciaigualmente avaliada em mole, duro, firme, elástico, etc.

FIGURA 1FIGURA 1



TEOR DE SÓLIDOS: O controle do teor de sólido é muito importante e deve serobjeto de todo cuidado uma vez que ele influi sobre diversas propriedades da lama: densidade, viscosidade e força gel, produzindo desgaste nos equipamentospela sua abrasividade e reduz a taxa de penetração da broca.

FORÇA GEL: A força gel é um parâmetro que indica o grau de tixotropia da lama.Um fluido tixotrópico é aquele que quando em repouso desenvolve uma estruturagelificada e que quando posto em movimento recupera a fluidez.

pH : É medido usando papeis indicadores ou potenciômetros, sendo mantido na faixa de 7 a 10. Ele determina apenas uma alcalidade relativa a concentração de íons H+ através de métodos comparativos.

Alcalidades: As alcalinidades dos fluidos de perfuração são determinadas pormétodos diretos de titulação volumétrica de neutralização e leva em consideraçãoas espécies carbonatos (CO3

--) e bicarbonatos (HCO3-) dissolvidos na lama, alem

dos íons hidroxilas (OH-) dissolvidos e não dissolvidos.São determinadas as seguintes alcalinidades:-Alcalinidade parcial do filtrado;-Alcalinidade da lama;-Alcalinidade total do filtrado.

“Alcalinidade é a habilidade de uma solução ou mistura de reagir com um ácido”



COMPOSIÇÃO DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO


Os fluidos de perfuração se compõem de três fases distintas:

-Fase contínua ou fase líquida;

-Fase dispersa constituída de sólidos coloidais e/ou líquidos emulsificados que fornecem a viscosidade, tixotropia e reboco (bentônica, atapulgita, etc.);

-Fase inerte constituída por sólidos inertes dispersos tais como os doadores de peso (baritina, hematita, calcita) e os sólidos provenientes das rochas perfuradas.

CLASSIFICAÇÃO DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO


Os fluidos de perfuração são classificados de acordo com a natureza dosfluidos de base:

-Lamas de base água;-Lamas de base óleo;-Lamas de base ar.

-LAMA DE BASE ÁGUA

Nestes fluidos a fase contínua é água doce, dura ou salgada.

-Água doce é toda água com menos de 1000 ppm de NaCl equivalente.Para fins industriais não necessita de tratamento prévio.-Água dura caracteriza-se pela presença de sais de Ca e Mg na sua composição, podendo alterar as carcteristicas dos aditivos químicosutilizados na lama-Água salgada: deve possuir salinidade superior a 1000 ppm de NaClequivalente. Pode ser natural, como a água do mar, ou salgada artiifcialmente com NaCl, KCl ou CaCl2.


LAMAS DE BASE ÁGUA


Estes fluidos são classificados em duas categorias:

AA) Emulsões água/óleo propriamente dita, nas quais o teor de água é inferior a 10 %.1 – Composição:

Óleo diesel (95-98%), água (2 – 5%), Asfalto aerado, argila organofílica, negro de fumo, (agentes de controle do filtrado e da viscosidade), agentes emulsificantes, estabilizantes e doadores de peso (CaCO3, BaSO4, Galena).

2 – Vantágens:Otima performance nos poços de alta temperatura e alta

pressão;Não danifica as formações produtoras;Não reage com os folhelhos argilosos e plásticosInibe as formações de Halita, carnalita, silvita, etc.Ideal para perfuração de poços direcionais;Inibe a corrosãoProlonga a vida das brocas

LAMAS DE BASE ÓLEO


3 – Desvantágens:Alto custo inicialPoluição (uso de alguns óleos vegetais e sintéticos, têmreduzido o potencial poluidor;Risco de incêndioDanos aos componentes de borracha dos equipamentos;Dificuldade de reconhecimento dos cascalhos nas zonas produtorasMenor número de perfis que podem ser corridos no poço

BB) Emulsões inversasNestas lamas o teor de água varia de 10 à 45%.

1 – Características:São as mesmas das lamas de base óleo, com algumas vantagens adicionais:

- Menor custo- Menor risco de incêndio- Tratamento na superfície mais fácil

Estas vantagens tornam o uso destes fluídos mais diversificado, sendo inclusive usado como fluido de completação.


LAMAS DE BASE AR

AR COMPRIMIDO OU GÁS (N2) é o melhore fluido de perfuração sob o ponto de vista da taxa de penetração da broca. Nele, é o ar ou o gás que é injetadono poço no lugar da lama. É ideal para perfuração através de zona de perdade circulação, zonas produtoras de baixa pressão ou muito sensíveis a danos, formações muito duras, estáveis ou fissuradas. Seu uso entretanto fica interditado as formações que produzem água.

AR COMPRIMIDO COM NÉVOA:Consiste em uma mistura de água dispersa no ar. É utilizado quando sãoencontradas formações que produzem água em quantidade suficiente paraprejudicar a perfuração com ar

ESPUMA: A espuma é um fluido resultante da mistura de ar, água e um agente espumante(tensoativo). Com este tipo de fluido, a água produzida pelo poço é retirada soba forma de espuma.

VANTAGENS:

- Vazão de ar reduzida- Melhor limpeza do poço- Estabilidade do fluido em presença moderada de água- Alta eficiência na remoção dos cascalhos do poço devido à elevada viscosidade do fluido.

-DESVANTAGENS:

Impossibilidade de tratamento da espuma na superfície.


LAMAS DE BASE AR


LAMA AERADA

Neste tipo de fluido, injeta-se ar, nitrogênio ou gás natural no fluxo do fluido de perfuração reduzindo a sua densidade. Esta lama é recomendada para aperfuração de formações que apresentem um elevado índice de perda de lama.

VANTAGENS:

A lama aerada é adequada para perfuração de formações sujeitas a perdas de circulação severas, vez que reduz a densidade do fluido de perfuração.

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PERFURAÇÃO DE POÇOS VERTICAIS

A rigor não existem poços verticais. Em conseqüência da não uniformidade dacomposição das formações, da disposição das camadas em relação umas àsoutras o poço desvia-se seja em relação ao eixo vertical, seja em relação à sua direção. Embora inevitáveis estes desvios podem ser combatidos com emprego de colunas de perfurações rígidas ou ainda pela combinação dos Parâmetros peso versus rotação.

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PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS

A técnica da perfuração direcional, visa o desvio intencional do poço para atingir umdeterminado alvo prefixado. Consiste em escolher, projetar e executar a trajetóriade um poço inclinado ou horizontal, bem como indicar os parâmetros compatíveis com a trajetória escolhida.

APLICAÇÃO DA PERFURAÇÃO DIRECIONAL

1 - Atingir locais inacessíveis para a perfuração convencional; Por exemplo: Uma zona habitada, uma salina, a base de uma montanha, etc.2 – Perfurar diversos poços a partir de uma mesma alocação, no mar ou em terra3 - Desviar lateralmente um poço obstruído (side track) ou por motivo de ordem técnica.4 – Perfurar poços de alívio para interceptar um poço em erupção;5 – Perfurar poços horizontais, multilaterais e de grande afastamento lateral para fins de desenvolvimento de uma jazida.

FIGURA 1FIGURA 1

FIGURA 2FIGURA 2

FIGURA 3FIGURA 3

FIGURA 4FIGURA 4

FIGURA 5FIGURA 5


DEFINIÇÃO DOS PARAMETROS E ELABORAÇÃO DA TRAJETÓRIA DE UM POÇO DIRECIONAL

Uma vez fixadas as coordenadas do ponto de partida (coordenadas da locação) e do ponto de chegada (coordenadas do alvo), escolhe-se o modelo da trajetória entretrês modelos básicos:


PROJETO POÇO DIRECIONAL

Uma vez fixado o modelo da trajetória o projeto do poço direcional é apresentadosob a forma de projeções do poço nos planos vertical e horizontal.

-Seção horizontal: Dados necessários.- Coordenadas do poço- Coordenadas do alvo- Direção do poço- Distância entre as alocações- Raio do cilindro de perfuração

-Seção Vertical: Dados necessários:- Profundidade do ponto de desvio (KOP)-`Profundidade vertical do alvo- Afastamento lateral do alvo- Razão do aumento do ângulo:

Dog leg = 3°/100 pes


TECNICAS DE DESVIO

1 – Whipstock;2 – Jateamento com broca;3 – Motor de fundo com substituto empenado (bent sub) posicionado no topo;4 – Motor de fundo dirigível (steereable motor) muito mais preciso e flexível que o motor de fundo; Pode perfurar com a rotação da coluna.Nele, a inclinação é dada pelo próprio corpo do motor.


PERFURAÇÃO DE POÇOS HORIZONTAIS

A perfuração horizontal é a inovação de crescimento mais rápido na indústria depetróleo nos anos 90; Estimasse que 10 % dos poços perfurados nos EUA, nestadécada, pertencem a esta categoria.VANTAGENS:-Aumenta a produção potencial do poço;-Requer a perfuração de menos poços para drenar os reservatórios;-Pode aumentar a recuperação primária do reservatório até 50 a 75 %;-Minimiza a produção de água salgada;-Dá excelentes resultados em reservatórios fraturados

FIGURA 1FIGURA 1


PERFURAÇÃO DE POÇOS MULTILATERAIS

A perfuração de poços multilaterais obedece uma técnica que visa a perfuração depoços sob a forma de ramificações, a partir de um poço principal, considerado oeixo do sistema.

Objetivo dos poços multilaterais:

-Re-utilização de poços já perfurados e em vias de serem abandonados;-Aumentar a exposição do reservatório;-Aumentar a produção e índice de recuperação final de um único poço diminuindo assim o numero de poços;-Interceptar diversas zonas produtoras;-Perfurar poços em reservatórios de pequena espessura, dispostos ao longo de um poço cuja explotação isolada seria anti-econômica.

FIGURA 1FIGURA 1


PERFURAÇÃO DE POÇOS DE LONGO AFASTAMENTO LATERAL

São poços em que o afastamento lateral do poço, é no mínimo duas vezes aprofundidade vertical do poço.

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Atingir locais inacessíveis para a perfuração convencional


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Perfurar diversos poços a partir de uma mesma alocação


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Desviar lateralmente um poço obstruído


Perfurar poços de alívio para interceptar um poço em erupção.

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Perfurar poços horizontais, multilaterais e de grande afastamento lateral


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PERFURAÇÃO DE POÇOS HORIZONTAIS

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PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAISN

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TRASPORTE DOS CASCALHOS

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BALANÇA DE LAMA

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VISCOSÍMETRO MARSH

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MODO DE OPERAÇÃO

Enche-se o funil com lamae mede-se o tempo de escoamento (s) de ¼ de galão (946 cm3).

Por exemplo a viscosidadeMarsh da água pura 20°CÉ de 26 segundos Marsh.

VISCOSÍMETRO FANN

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VISCOSIDADE PLÁSTICA (VP) em CP

VP = leitura 600 rpm – leitura 300 rpmLimite de escoamento () = leitura 300 rpm – VP(lbf/100 ft2)

FILTRO PRENSA

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CABEÇA DE POÇO

Cabeças do revestimentoSituação do revestimento de superfície após a cimentação

Situação do revestimento de superfície após a instalação da cabeça de revestimento

CABEÇA DE POÇO

Carretel da cabeça do revestimentoCabeça do poço após instalação docarretel.

CABEÇA DE POÇO

Carretel da cabeça do tubing

Cabeça do poço na fase final(antes da instalação da árvore de natal)

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REVESTIMENTOS

LINERS

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LINER

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Palestra Exploracao e Perfuracao de Poços - UFRN

Career

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