Perfuração - Fluido de Perfuraçao - Prof Ana Catarina

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A descoberta de uma jazida de petróleo é uma tarefaque envolve um longo estudo e uma profunda análisedos dados geológicos e geofísicos para que se possapropor a perfuração de um poço.

Perfuração de poços

Poço de petróleo → estrutura que liga o reservatório àsuperfície

Visto que, não se pode prever a presença do petróleo esim os locais mais favoráveis para encontrá-lo.

Os mais antigos poços de petróleo foram perfuradospelo método percusivo. Esse método logo se tornoulimitado, pois não atingiam grandes profundidades.

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Perfuração de poços

Perfuração rotativa → as rochas são perfuradas pelaação da rotação e peso aplicados a uma broca existentena extremidade de uma coluna de perfuração.

Ao se perfurar um poço de petróleo, é produzida umainstabilidade em um sistema que se encontravaequilibrado. Conhecer os fenômenos envolvidos,quantificar sua intensidade e minimizar seus efeitos nasoperações realizadas, constitui-se em um grande desafiopara a engenharia de perfuração de poços de petróleo.

A partir de 1930 foi introduzido o método de perfuraçãogiratória, podendo-se então atingir profundidades bemmaiores.

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Tipos de Sondas SONDAS TERRESTRES

Sonda de Perfuração no Amazonas

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Tipos de Sondas SONDAS TERRESTRES

Sonda de Perfuração no Rio Grande do Norte

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SONDAS TERRESTRES

Sonda de Perfuração na Bolívia

Tipos de Sondas

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PERFURAÇÃO NO MAR

Tipos de Sondas

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Tipos de Sondas SONDA MODULADA (SM)

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Tipos de Sondas PLATAFORMA AUTO-ELEVÁVEL (PA)

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Tipos de Sondas

SONDA SEMI-SUBMERSÍVEL (SS)

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Tipos de Sondas NAVIO SONDA (NS)

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Os principais sistemas de uma sonda de perfuraçãosão:

Os equipamentos de uma sonda rotativa são agrupadosem sistemas, dependendo da utilização.

Perfuração

• Sistema de sustentação de cargas • Sistema de suspensão• Sistema de rotação• Sistema de circulação• Sistema de medição e controle• Sistema de segurança

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Fluidos de perfuração

• Definições• Características• Funções• Propriedades• Classificação

Fonte: Profa Luciana Amorim

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A tudo que escoa chamamos fluido independente dasua utilização e propriedades.

• Definições


Fluido de perfuração é um fluido circulante usado paratornar viável uma operação de perfuração (API, AmericanPetroleum Institute,1991).

São dispersões complexas de sólidos, líquidos egases, usualmente constituídas de duas fases: umadispersante (aquosa ou orgânica) e outra dispersa, cujacomplexidade depende da natureza dos produtosdispersos, requisitos e funções necessárias.

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“O fluido de perfuração é como o sangue: flui, transporta, cicatriza,

transmite força, estabiliza as pressões internas, enfim, perpassa todas as

etapas da sondagem como se fosse a extensão viva do ato de perfurar.”

Eugênio Pereira

Geológo


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• Características e funções

... historicamente, a primeira função dos fluidos deperfuração era agir como veículo para remover osdetritos gerados durante a perfuração de poços.

Controlar as pressões de sub-superfície, exercendopressão hidrostática suficiente contra zonas permeáveispara evitar influxo de fluidos da formação para o poço.Carrear os cascalhos gerados pela broca até asuperfície.Manter os sólidos em suspensão durante as paradasde circulação.Manter o poço aberto estável para permitir oprosseguimento das operações de perfuração .

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• Características e funções

Transmitir potência hidráulica, resfriar e lubrificar abroca.Ser estável quimicamente. Aceitar qualquer tratamento físico ou químico.

Ser bombeável.Reduzir o atrito entre a coluna e as paredes dopoço.Propiciar a coleta de informações geológicas dopoço através das análises dos cascalhos,testemunhos e perfis.Possuir custos compatíveis com o empreendimento.

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Resfriar, limpar e lubrificar a broca


Jatos de fluido que resfriam e limpam

a broca.

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Remover os detritos de perfuração

O fluido ao ser injetado nopoço, exerce uma ação de jatoque conserva o fundo do poçoe a broca livres de detritos.

Pressão suficiente nos jatos ⇒boa limpeza.

Pressão suficiente nos jatos⇒ evita o enceramento.

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Poço limpo, com detritos removidos


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Poço com detritos não removidos


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Transportar os detritos até a superfície

É também por meio do fluido em circulação (fundo do poço –superfície) que os detritos são transportados até a superfície.

Esse transportedepende davelocidadeanular e daviscosidade dofluido.

Espaço anular e

lama + detritos

Broca

Jato de lama

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Transporte dos detritos até a superfície

Vr = Velocidade de retorno do detrito

Vq = Velocidade de queda do detrito

• Vr > Vq ⇒ Boa limpeza

• Vr < Vq ⇒ Má limpeza

Vr

Vq

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Permitir a separação dos detritos na superfície

• O fluido não podeimpedir que os detritossejam descarregadoscom facilidade nasuperfície.

• Após ser limpo, o fluidovolta ao poço.

O fluido deve ser limpo regularmente.

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Manter os detritos em suspensão

• Os fluidos possuem a função de sustentação estática dos detritosde perfuração.

TIXOTROPIA

• Em repouso o fluidogelifica e mantém osdetritos em suspensão.

• Ao iniciar obombeamento, o gel sequebra e começa a fluirtransportando os detritos àsuperfície.


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Permitir uma adequada avaliação da formação geológica

• O fluido não devecontaminar oucontaminar o mínimopossível os detritos


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Formar um filme de baixa permeabilidade (reboco ou filter-cake) nas paredes do poço


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Formar um filme de baixa permeabilidade (reboco ou filter-cake) nas paredes do poço

Reboco formado em papel de filtro após ensaio para determinação do volume de filtrado.

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Manter a estabilidade do poço

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Fluidos de perfuraçãoManter a estabilidade do poço

Ph << Pf Ph >> Pf

• Ph = Pf ⇒ equilíbrio desejável, mas perigoso.

• Ph < Pf ⇒ podem ocorrer desmoronamentos, estreitamento do furo e kick.

• Ph > Pf ⇒ situação normal para estabilização do furo; o filtrado invade aformação e forma o reboco.

• Ph >> Pf ⇒ danos à formação pelo excesso de pressão do fluido; podemocorrer fraturamento da formação e fugas de fluido com perdas decirculação.

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Manter a estabilidade do poço, evitando desmoronamento

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Reduzir o atrito entre a coluna de perfuração e asparedes do poço

• Durante a perfuração, em virtude do constante contato da coluna deperfuração com a formação geológica é gerada uma grande quantidade decalor.

• O fluido ajuda a reduzir a temperatura da coluna de perfuração no fundo do poço.

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NÃO deve .....

Ser danoso à equipe e ao meio ambienteInterferir no monitoramento do poço e avaliação dasformaçõesReduzir a produção do poço (Danificar oReservatório)Propiciar corrosão aos equipamentos

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• PropriedadesFluidos de perfuração

Densidade

Parâmetros reológicos

Parâmetros de filtração

Teor de sólidos

Alcalinidade

Teor de cloretos ou salinidade

Lubricidade

Toxicidade

Biodegradabilidade

A manutenção dessas propriedades é

constante nas sondas e contribui para o sucesso

da perfuração!!!!

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• Propriedades


Densidade

Este parâmetro infere diretamente na coluna hidrostática exercidapelo fluido ao longo do poço. O peso específico, ou densidade édeterminado com a balança densimétrica

Balança de lama.

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• PropriedadesFluidos de perfuração

Parâmetros reológicos

Estas propriedades são medidas com o Reômetro, tambémconhecido por viscosímetro. O eficiente transporte dos cascalhos àsuperfície, bem como sua sustentação durante as paradas decirculação, fica por conta do controle reológico do fluido.

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Viscosidade marsh – Mesmo não fazendo parte de qualquer cálculode reologia ou carreamento, a viscosidade marsh é utilizada como umpossível indicativo de alteração no comportamento do fluido.

Essa viscosidade é medida pelo funil marsh e leva em conta o tempogasto para 946 ml de fluido escoar pelo citado funil.

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Parâmetros de filtração (API e HTHP)

Determinação do volume de água livre que por ação da pressãohidrostática, estática e dinâmica, forma um reboco ao longo das paredes dopoço. Essa determinação é efetuada em condições normais, a 100 psi, e emcondições especiais quando adotamos uma pressão de 500 psi associada auma temperatura de 250o F. Estas medidas são efetuadas pelosequipamentos de nome Filtro prensa.


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Teor de sólidosO fluido é composto de dois tipos de sólidos: Perfurados e Adicionados

Tem influência direta na densidade, viscosidade e forças géis.

↑ teor de sólidos

Desgaste dos equipamentos de

circulaçãoFratura das formações

Prisão da coluna de perfuração

Redução da taxa de penetração

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Teor de sólidos

Tratamento

Preventivo

Corretivo

Inibição do fluido, física ou quimicamente, evitando a

dispersão dos sólidos perfurados.

Uso de equipamentos extratores de sólidos ou diluir o fluido.

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Teor de sólidosEsta medida é efetuada pelo equipamento chamado de retorta a qualfornece os percentuais de água e sólidos existentes no fluido, lidosdiretamente numa proveta de 10 ml.

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Alcalinidade

• Importante para inibir corrosão da coluna de perfuração.

Papel indicador de pH. Phmetro digital de bolso.

• Deve ser mantido entre 7 e 10.

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Teor de cloretos ou salinidade

USADO PARA:

• identificar o teor salino da água depreparo do fluido de perfuração;

• controlar a salinidade de fluidosinibidos com sal;

• identificar influxos de água salgada

• identificar a perfuração de umarocha ou domo salino.

Kit de campo para análises químicas.

A determinação do teor de cloretos é efetuada pelo método volumétrico,onde a precipitação do mesmo na forma de AgCl, com uso de AgNO3 empresença de dicromato de sódio quantifica a presença do íon no fluido.

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Lubricidade – Determina um melhor desempenho da broca comconseqüente melhora na taxa de penetração.

Toxicidade – Quantifica o grau de agressão, do fluido, ao meioambiente.

Biodegradabilidade – A quebra, fácil, das cadeias dos produtosutilizados determinará o impacto temporal ao meio ambiente.

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Com o estudo e definição do cenário a ser perfurado, o fluido édevidamente projetado visando atender os diferentes tipos deformações que serão cortadas.

Busca-se minimizar a interação da rocha com o fluido, ao quechamamos inibição, preservando, assim, o integridade da formaçãoperfurada e os possíveis fluidos nelas contidos.

Assim sendo utiliza-se o fluido mais viável a fase a ser perfurada,levando-se em conta, também, o fator econômico.

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Classificação

• BASE AGUA• EMULSÃO INVERSA

– BASE DE ÓLEO DIESEL– FLUIDOS SINTÉTICOS

• BASE AR

Os fluidos de perfuração são classificados de acordo com o seu constituinte principal.

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Fluidos de perfuraçãoFLUIDOS BASE ÁGUA• USADOS NAS FASES INICIAIS DE POÇO

– NATIVO Freqüentemente envolve formações de pouco ou nenhum

interesse.Baixíssima capacidade de inibição das formações expostas

• Água do mar + Argilas Nativas

– CONVENCIONAL• Água doce + Bentonita (20 a 30 lb/bbl)

Argila comercial mais usada nos fluidos de perfuração.A bentonita sódica é amplamente utilizada na formulaçãodos fluidos de perfuração, por sua característica de quandoem meio aquoso, adsorver uma quantidade elevada deágua, expandindo e aumentando de volume.

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FLUIDOS DE EMULSÃO INVERSA• A BASE DE ÓLEO DIESEL

– FORA DE USO NA E & P -BC desde o final da década de 80 para atender aos critérios de proteção ao Meio Ambiente.

• FLUIDOS SINTÉTICOS• Nova geração em fluidos.

• São fluidos cuja fase líquida contínua é um líquidosintético.• Podem desempenhar as mesmas funções dos fluidos àbase de óleo, bem como serem utilizados em situações nasquais os fluidos à base de água sofrem limitações.

• São menos tóxicos que os fluidos base óleo.• Desvantagem: alto custo.

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A BASE DE ÉSTER

A BASE DE ÉTER

A BASE DE OLEFINAS

ALDEIDOS

LINEAR ALQUIL BENZENO

PARAFINAS

Quando usar?• poços de longo alcance (erw)• poços de alta inclinação• poços horizontais• poços com hpht• perfuração de intervalos salinos.

Denominados:

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FLUIDOS BASE AR

Alguns cenários de perfuração exigem a aplicação de fluidos debaixas densidades.

Estes fluidos são obtidos, com a adição de produtos que têm porobjetivo obter um fluido com a densidade final, inferior a da fasecontínua deste mesmo fluido.

Estes sistemas são obtidos a partir da adição de um líquido maisleve que a fase contínua do fluido, através da inserção de uma fasegasosa em sua composição original, ou através da perfuraçãodiretamente com gás.

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