UMA VISÃO DAS ATIVIDADES DE
EXPLORAÇÃO E PERFURAÇÃO DE
POÇOS DE PETRÓLEO
Prof. José Romualdo Dantas Vidal
Pesquisador Visitante ANP/EQ/UFRN
PRH-ANP 14/99
PRINCIPAIS ETAPAS DA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO
EXPLORAÇÃO
PERFURAÇÃO
DESENVOLVIMENTO
PRODUÇÃO
TRANSPORTE
REFINO DO PETRÓLEO E
PROCESSAMENTO DO GÁS
PETROQUÍMICA
EXPLORAÇÃO DO PETRÓLEO
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
EXPLORAÇÃO DO PETRÓLEO
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Tipos de Rochas :
 Rochas Ígneas
 Rochas Metamórficas
 Rochas Sedimentares
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
As rochas sedimentares. Processo de formação.
1 - Processo de transporte e de deposição
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
2 – Compactação dos sedimentos e influência da movimentação costeira
As rochas
sedimentares
emergem do
fundo do mar
O mar avança sobre
o continente e as
camadas de rochas
sedimentares
submergem
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Elementos de sub-superfície que têm influência na ocorrência
do petróleo; os movimentos tectônicos;
as discordâncias e intrusões.
AS FALHAS:
Falha normal
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Falha Inversa
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Falha de deslocamento horizontal
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
AS DOBRAS
Dobra do tipo anticlinal
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Dobra do tipo
sinclinal
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Dobra de arrasto
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
AS DISCORDÂNCIAS
Discordância Angular
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
Discordância Erosiva
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
INCONFORMIDADE
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
DISCORDÂNCIA PARALELA
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
INTRUSÕES
Domos salinos
Intrusões vulcânicas
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
ARMADÍLHAS
Armadilha são estruturas geológicas e/ou alterações na estratigrafia das
rochas sedimentares,capazes de interromper o fluxo de petróleo no interior
da rocha reservatório.
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
CLASSIFICAÇÃO DAS ARMADÍLHAS
Armadílhas Estruturais
Armadílhas Estratigráficas
Armadílhs Combinadas
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
ARMADÍLHA ESTRUTURAL
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
ARMADÍLHA ESTRATIGRÁFICAS
ELEMENTOS BÁSICOS DA GEOLOGIA DO PETRÓLEO
ARMADÍLHA COMBINADAS
A ORIGEM DO PETRÓLEO
A TEORIA DA ORIGEM ORGÂNICA DO PETRÓLEO.
A teoria orgânica do petróleo é a mais aceita dentre outras explicações
para a sua formação; segundo essa teoria, supõe-se que os rios que carrearam
os sedimentos que resultaram na formação das rochas sedimentares, também
transportaram grandes massas de plantas e animais microscópicos que após se
juntarem com grandes volumes de plânctons, pequenas plantas e outros seres
microscópicos existentes nos mares, assentaram no leito marinho, sendo
posteriormente cobertos pela lama e partículas sólidas decantadas. Nessas
condições e com o passar de milhões de anos, sob a ação da pressão das
camadas que continuaram a se depositar, da temperatura e ação bacteriana,
a matéria orgânica aprisionada transformou-se em compostos de
hidrocarbonetos
A ORIGEM DO PETRÓLEO
PROCESSOS DE DEPOSIÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA
FATORES ESSENCIAIS PARA A OCORRENCIA DE UMA
ACUMULAÇÃO DE PETROLEO NUMA BACIA SEDIMENTAR
• Rocha matriz;
• Geração de hidrocarbonetos;
• Migração primária;
• Armadilhas;
• Rocha reservatório;
• Rocha capeadora;
• Migração secundária na rocha
MÉTODOS DE PESQUISA
Métodos de
Pesquisa:
Indicações
Diretas
Métodos
Geofísicos
Métodos
Sísmicos
Reflexão
Métodos
Geológicos
Métodos
Gravimétricos
E
Magnéticos
Refração
Métodos
Geoquímicos
MÉTODO SISMICO DE REFLEXÃO
Neste método, observa-se o comportamento das ondas sísmicas,
após penetrarem na crosta, serem refletidas em contatos de duas
camadas 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 isóscele
na sua trajetória
MÉTODO SISMICO DE REFLEXÃO
Esquema típico de uma operação sísmica de reflexão. A principal
variável do processo e o tempo de trânsito da onda sonora a
partir do momento do disparo até a captação.
MÉTODO SISMICO DE REFLEXÃO
Sísmica de reflexão no mar; as ondas sonoras são
produzidas por canhões de ar comprimido.
MÉTODO SISMICO DE REFLEXÃO
Vibroseis.
Processo sísmico de reflexão utilizando um dispositivo mecânico
montado sobre caminhões para produzir as ondas sonoras.
MÉTODO SISMICO DE REFLEXÃO
Seção sísmica da Bacia do Acre
MAPEAMENTO DAS ESTRUTURAS DE SUB-SUPERFÍCIE
É o objetivo maior dos estudos realizados na bacia sedimentar objetivando
Fazer uma “fotografia” das camadas localizadas nas sub-superfícies da
Área em estudo
MAPEAMENTO DAS ESTRUTURAS DE SUB-SUPERFÍCIE
Seção geológica da Bacia Potiguar de Ubarana.
MAPEAMENTO DAS ESTRUTURAS DE SUB-SUPERFÍCIE
Seção geológica dos campos de Carapeba e Pargo,
Bacia de Campos
MAPEAMENTO DAS ESTRUTURAS DE SUB-SUPERFÍCIE
PERFURAÇÃO DE POÇOS
Perfuração do Poço Pioneiro
É o primeiro poço perfurado numa área
em estudo.
Somente o poço pioneiro confirmará a
existência 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 sobre
as características das formações
atravessadas nem dos fluidos existentes
no seu interior.
PERFURAÇÃO DE POÇOS
DEFINIÇÃO:
CONJUNTO DE ATIVIDADES E
OPERAÇÕES DESTINADAS A
PROJETAR, PROGRAMAR E REALIZAR
A ABERTURA DE POÇOS.
PERFURAÇÃO DE POÇOS
PRINCIPAIS ELEMENTOS DA PERFURAÇÃO DE POÇOS
1 - AS SONDAS:
- SONDAS A CABO
- SONDAS ROTATIVAS
- Sistema de Movimentação de Carga
TEXTO 1
- Sistema de Rotação
TEXTO 2
- Sistema de Circulação
TEXTO 3
- Sistema de Segurança
TEXTO 4
PERFURAÇÃO DE POÇOS
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
PERFURAÇÃO DE POÇOS
SONDAS DE PERFURAÇÃO TERRESTRE
FIGURA 1
UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARITIMAS
PLATAFORMAS AUTOS-ELEVATÓRIAS
PLATAFORMAS SEMI SUBMERSÍVEIS
NAVIOS DE PERFURAÇÃO
PLATAFORMA FIXA
PLATAFORMA FIXA APOIADA POR TENDER
BARCAÇA DE PERFURAÇÃO
FIGURA 2
FIGURA 3
FIGURA 4
FIGURA 5
FIGURA 6
FIGURA 7
2 – BROCAS DE PERFURAÇÃO:
TRICONES C/ DENTES DE AÇO FIGURA 1 TEXTO 1
DIAMANTADAS FIGURA 2
BROCAS DE COMPACOS DE DIAMANTE SINTÉTICO (PDC)
FIGURA 3
PERFURAÇÃO DE POÇOS
3 – COLUNA DE PERFURAÇÃO:
FIGURA
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-solo
3 – Permitir a circulação do fluido de perfuração com o mínimo de perda de carga.
COMPONENTES DA COLUNA DE PERFURAÇÃO
1
2
3
4
–
–
–
–
Comandos TEXTO 1
Tubos de perfuração pesados (heavy weight drill pipe)
Tubos de perfuração
Equipamentos auxiliares:
- Estabilizadores
TEXTO 3
- Amortecedores de choque
- Substitutos
TEXTO 2
PERFURAÇÃO DE POÇOS
PRINCIPAIS ELEMENTOS DA PERFURAÇÃO DE POÇOS
1 - TUBOS DE REVESTIMENTOS
TEXTO 1
2 – CIMENTAÇÃO DE POÇOS
TEXTO 2
3 - FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
TEXTO 3
PERFURAÇÃO DE POÇOS
TÉCNICAS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS
1 – PERFURAÇÃO DE POÇOS VERTICAIS
2 – PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
TEXTO 1
TEXTO 2
PERFURAÇÃO E SEGURANÇA
DE POÇOS
OBRIGADO PELA ATENÇÃO
Prof. José Romualdo Dantas Vidal
Pesquisador Visitante ANP/EQ/UFRN
PRH-ANP 14/99
SONDAS DE PERFURAÇÃO TERRESTRES
RETORNA
PLATAFORMAS AUTO-ELEVATÓRIAS
RETORNA
PLATAFORMAS SEMI SUBMERSÍVEIS
RETORNA
NAVIOS DE PERFURAÇÃO
RETORNA
PLATAFORMA FIXA
RETORNA
PLATAFORMA FIXA APOIADA POR TENDER
RETORNA
BARCAÇA DE PERFURAÇÃO
RETORNA
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO Sistema de Movimentação de Carga
TORRE OU MASTRO
São estruturas de forma piramidal, construída com elementos de aço especial.
As torres são estruturas mais robustas, próprias para as sondas que operam
no 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-submersíveis
O Mastro é uma estrutura treliçada ou tubular, divida em módulos para fins
de 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
- DESCRIÇÃO DO Sistema de Movimentação de Carga
SUBESTRUTURAS:
São construções em aço especial instaladas sobre bases ou fundações, propiciando
a 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 lado
de uma passarela que precisam ser içados para a sonda ou descarregados, facilitando
o seu manuseio.
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO Sistema de Movimentação de Carga
GUINCHO:
A função primordial do guincho numa sonda é a movimentação de cargas resultantes
das colunas de perfuração e de revestimentos, bem como, assegurar a frenagem
destas 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 de
transmissão, molinetes e embreagens.
BLOCO DE COROAMENTO:
É um conjunto de polias(4 a 7) localizado no topo da torre ou mastro, por onde passa
o 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) por
onde passa o cabo de perfuração. O gancho é um equipamento complementar da
Catarina contendo um sistema de amortização das cargas suspensas e que facilitam
o enroscamento dos tubos.
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO Sistema de Movimentação de Carga
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.
RETORNA
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE ROTAÇÃO
O sistema de rotação é responsável pelo giro imprimido à coluna de perfuração.
Principais componentes do sistema de rotação: Mesa rotativa; Haste quadrada
ou 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 DE
CIRCULAÇÂO 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 restante
da coluna fica imobilizada durante a perfuração. O emprego deste
equipamento é limitado; Usa-se principalmente na perfuração direcional.
RETORNA
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE CIRCULAÇÃO
O sistema de circulação numa sonda é responsável pela injeção da lama no
poço e seu tratamento na superfície.
Principais componentes do sistema de circulação:
Tanques de lama; Bombas de lama (2); Linhas de descargas e de sucção e
os equipamentos de tratamento do fluido (peneira de lama, desareadores,
Dissiltadores e turbinas.)
RETORNA
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE SEGURANÇA
CONTROLE DO POÇO:
A expressão controle do poço refere-se ao controle que deve ser exercido
sobre as pressões das formações perfuradas. Existem 3 níveis bem distintos
de 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, vedando
o espaço anular. A restauração do controle primário só é conseguido através da
circulação de um fluido de perfuração de alta densidade.
3 – Controle terciário: Caso o controle do poço a nível secundário não possa ser
mantido o controle da formação só pode ser conseguindo através de medidas
especiais.
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE SEGURANÇA
CABEÇA DE POÇO:
É a denominação dada ao conjunto de equipamentos localizados na superfície que
Completam a arquitetura do poço. A sua composição varia de acordo com as fases
Da perfuração do poço, considerando que cada revestimento descido deve estar
Fixado na superfície através de equipamentos que garantam a sua sustentação e
Estanqueidade, 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
FIGURA
CONJUNTO DE PREVENTORES (BOP STACK):
Os preventores fazem a vedação em torno da coluna de perfuração ou o fechamento de
todo o poço, caso o mesmo esteja vazio. Existem dois tipos de preventores que realizam
esta função:
Preventor Anular (bag type preventer) e Preventor de Gaveta, que fecha o espaço
anular do poço sendo acionado por dois pistões hidráulicos. As gavetas podem ser do
tipo 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.
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE SEGURANÇA
PREVENTOR ANULAR:
É constituido de um elemento de borracha bastante volumoso, que fecha em
torno dos tubos de perfuração e acionado por um pistão.
Este preventor tem a vantagem de poder-se regular a pressão de fechamento
da borracha em torno dos tubos. É o mais usado dos preventores.
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE SEGURANÇA
PREVENTORES DE GAVETA:
São constituídos de gavetas metálicas. Podem ser de dois tipos:
Gaveta cega
De fechamento em torno dos tubos
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE SEGURANÇA
CONJUNTO DE PREVENTORES
SONDAS ROTATIVAS
- DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE SEGURANÇA
Unidades de acionamento dos preventores:
Os preventores são acionados hidraulicamente através de unidades instaladas
Estrategicamente na sonda.
RETORNO
BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO
CLASSIFICAÇÃO
Quanto ao Rolamento: FIGURA 1
Rolamento selado
Rolamento de mancal (journal)
Quanto ao tipo de formação FIGURA 2
Brocas para formações moles ou médias
Brocas para formação duras ou abrasivas
Quanto ao tipo de dentes FIGURA 3
Brocas de dente de aço
Brocas de incertos de carboneto de tungstênios
Quanto ao fluxo de lama no seu interior
Brocas convencionais FIGURA 4
Brocas a jato FIGURA 5
RETORNA
BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO
O CONE COM DENTES
ARRANJO DOS CONES
RETORNA
BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO
BROCA DE ROLAMENTO
RETORNA
BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO
Dentes de carboneto de tungstênio
Dentes de aço
RETORNA
BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO
Broca para formação dura
Broca para formação mole
RETORNA
BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO
BROCAS A JATO
Jatos (nozzle)
RETORNA
BROCAS TRICONES C/ DENTES DE AÇO
BROCA CONVENCIONAL
RETORNA
BROCAS DIAMANTADAS
RETORNA
BROCAS COMPACTAS POLICRISTALINAS
RETORNA
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 comandos
não 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 1
COLUNA DE PERFURAÇÃO
Perfil externo dos comandos
Comando
espiralado
Comando liso
RETORNA
COLUNA DE PERFURAÇÃO
TUBOS DE PERFURAÇÃO PESADOS
São tubos de perfuração reforçados usados entre os comandos
e os tubos de perfuração
TUBOS DE PERFURAÇÃO
FIGURA 1
São 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 enroscamento
dos tubos.
CARCTERÍSTICAS DOS TUBOS DE PERFURAÇÃO
Grau
Limite 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
COLUNA DE PERFURAÇÃO
EQUIPAMENTOS AUXILIARES
ESTABILISADORES
FIGURA 1
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.
AMORTECEDOR DE CHOQUE
É um equipamento hidráulico destinado a amortecer as vibrações geradas
pela rotação da broca, evitando danos à mesma. Ele é enroscado diretamente
sobre a broca.
RETORNA
COLUNA DE PERFURAÇÃO
ESTABILIZADORES
RETORNA
REVESTIMENTOS
São tubos de aço de diferentes dimensões e propriedades, descidos
nos 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 ação
erosiva da lama nas formações pouco consolidadas da superfície. Pode ter apenas
alguns metros de comprimento.
REVESTIMENTO DE SUPERFÍCIE
FIGURA
Serve para proteger os aqüíferos superficiais e propiciar a estabilização das
formações pouco consolidadas além de servir de suporte para os equipamentos
de segurança.
REVESTIMENTO INTERMEDIÁRIO
Também conhecido como revestimento técnico ou de proteção é utilizado para
cobrir zonas de perda de circulação, folhelhos desmoronáveis, zonas de sal ou
portadoras de gás ou água.
REVESTIMENTO DE PRODUÇÃO
Serve como receptáculo para a coluna produtora: os tubings. O revestimento
de produção permite a produção seletiva quando houver mais de uma zona
produtora 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: FIGURA
- Liners de perfuração
- Liners de produção
Liners de perfuração: São descidos no poço para cobrir uma zona de perda de
circulação ou portadora de pressões anormais que comprometeriam a segurança
do poço caso permanecessem descobertas.
Liners de produção: são utilizados no lugar de uma coluna de revestimento de
produção completa para cobrir uma zona produtora.
REVESTIMENTOS
DIEMENSIONAMENTO DOS REVESTIMENTOS
Os revestimentos devem resistir a três tipos de esforços no poço:
- Tração;
- Colapso ou pressão externa;
- Pressão interna.
ESPECIFICAÇÃO DO REVESTIMENTO
Os revestimentos são especificados conforme a tabela a seguir:
REVESTIMENTOS
ACESSÓRIOS DE REVESTIMENTOS
Os revestimentos são descidos no poço guarnecidos de acessórios especiais com
o objetivo de viabilizar uma boa cimentação dos mesmos.
Sapata guia ou
flutuante: Usado
na extremidade
da coluna
Centralizador é usado para centralizar
o revestimento no poço, instalado no
trecho a ser cimentado.
Colar flutuante
usado dois tubos
acima da sapata
guia.
Diferentes tipos de
arranhadores usados
para remoção do reboco
no trecho cimentado.
RETORNA
REVESTIMENTOS
SEQÜÊNCIA DE PERFURAÇÃO E DESCIDA DE REVESTIMENTO EM UM POÇO
Poço de 30”
Revestimento
de
superfície de 26”
e cimentação
RETORNA
Perfuração
com 23”
Revestimento
Intermediário
de
18,625”
e cimentação
Perfuração
com 17,5”
Revestimento
Intermediário
de
13,375”
e cimentação
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 a
finalidade de assegurar a aderência dos tubos nas paredes do poço e garantir
a obturação das zonas produtoras. Protege o revestimento das formações
desmoronáveis e contra a corrosão.
POR QUE CIMENTAR UM POÇO ?
•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.
CIMENTAÇÃO DE POÇOS
CLASSIFICAÇÃO DA CIMENTAÇÃO:
-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.
CIMENTAÇÃO PRIMÁRIA
CIMENTAÇÃO DE POÇOS
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 °F
Classe B: Usado até 6000 pés e temperaturas abaixo de 160 °F. Possui baixa
resistência aos sulfatos.
Classe C: Para poço até 6000 pés quando uma alta resistência antecipada é
requerida. 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 temperaturas
e pressões extremamente elevadas. São disponíveis com resistências regular
e alta aos sulfatos.
Classe G e H: Cimentos básicos para poços de até 8.000 pés em estado natural
e, se aditivados com aceleradores ou retardadores de pega podem cobrir uma
larga faixa de profundidades e pressões; Disponíveis com resistência moderada
alta resistência aos sulfatos
CIMENTAÇÃO DE POÇOS
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.
CIMENTAÇÃO DE POÇOS
ACESSÓRIOS DE CIMENTAÇÃO
- Cabeça de cimentação
- Tampão de topo
- Tampão de fundo
RETORNA
COLUNA DE PERFURAÇÃO
CONECTOR (TOOL JOINT)
RETORNA
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
Historicamente, quando foi introduzido junto com a perfuração rotativa, a finalidade
do 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.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
FUNÇÕES DO FLUÍDO DE PERFURAÇÃO
- Remover os cascalhos gerados pela broca do fundo do poço e FIGURA
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.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
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.
FIGURA
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO
VISCOSIDADE: É a medida da resistência da lama para fluir. Em outras palavras
mede a consistência da lama. A viciosidade deve ser suficientemente elevada para
manter a baritina em suspensão e assegurar o transporte dos cascalhos para fora
do 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;
FIGURA 1
- Viscosidade plástica e aparente: São determinadas através de aparelhos
denominados viscosímetros. Ambas são medidas em centipoise. FIGURA 2
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO
FILTRADO: O fluido de perfuração submetido a pressão hidrostática, deposita
defronte das formações permeáveis uma película de baixa permeabilidade
denominada Reboco (mud cake) enquanto uma parte líquida chamada Filtrado
é drenada para dentro da formação. Uma lama de boa qualidade deve apresentar
um 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.
FIGURA 1
O REBOCO é medido em mm ou frações da polegada e tem a sua consistência
igualmente avaliada em mole, duro, firme, elástico, etc.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO
TEOR DE SÓLIDOS: O controle do teor de sólido é muito importante e deve ser
objeto de todo cuidado uma vez que ele influi sobre diversas propriedades da
lama: densidade, viscosidade e força gel, produzindo desgaste nos equipamentos
pela 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 estrutura
gelificada 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.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO
Alcalidades: As alcalinidades dos fluidos de perfuração são determinadas por
métodos diretos de titulação volumétrica de neutralização e leva em consideração
as 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”
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
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.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
CLASSIFICAÇÃO DOS FLUÍDOS DE PERFURAÇÃO
Os fluidos de perfuração são classificados de acordo com a natureza dos
fluidos 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 químicos
utilizados na lama
-Água salgada: deve possuir salinidade superior a 1000 ppm de NaCl
equivalente. Pode ser natural, como a água do mar, ou salgada
artiifcialmente com NaCl, KCl ou CaCl2.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
LAMAS DE BASE ÁGUA
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
LAMAS DE BASE ÓLEO
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 plásticos
Inibe as formações de Halita, carnalita, silvita, etc.
Ideal para perfuração de poços direcionais;
Inibe a corrosão
Prolonga a vida das brocas
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
3 – Desvantágens:
Alto custo inicial
Poluição (uso de alguns óleos vegetais e sintéticos, têm
reduzido o potencial poluidor;
Risco de incêndio
Danos aos componentes de borracha dos equipamentos;
Dificuldade de reconhecimento dos cascalhos nas zonas produtoras
Menor número de perfis que podem ser corridos no poço
BB) Emulsões inversas
Nestas 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.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
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 injetado
no poço no lugar da lama. É ideal para perfuração através de zona de perda
de 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 são
encontradas formações que produzem água em quantidade suficiente para
prejudicar 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 sob
a forma de espuma.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
LAMAS DE BASE AR
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.
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO
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 a
perfuração 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.
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS VERTICAIS
A rigor não existem poços verticais. Em conseqüência da não uniformidade da
composição das formações, da disposição das camadas em relação umas às
outras 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.
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
A técnica da perfuração direcional, visa o desvio intencional do poço para atingir um
determinado alvo prefixado. Consiste em escolher, projetar e executar a trajetória
de 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; FIGURA 1
Por exemplo: Uma zona habitada, uma salina, a base de uma montanha, etc.
2 – Perfurar diversos poços a partir de uma mesma alocação, FIGURA 2
no mar ou em terra
3 - Desviar lateralmente um poço obstruído (side track) ou
FIGURA 3
por motivo de ordem técnica.
4 – Perfurar poços de alívio para interceptar um poço em erupção; FIGURA 4
5 – Perfurar poços horizontais, multilaterais e de grande afastamento lateral
para fins de desenvolvimento de uma jazida.
FIGURA 5
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
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 entre
três modelos básicos:
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
PROJETO POÇO DIRECIONAL
Uma vez fixado o modelo da trajetória o projeto do poço direcional é apresentado
sob 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
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
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 DIRECIONAIS
PERFURAÇÃO DE POÇOS HORIZONTAIS
A perfuração horizontal é a inovação de crescimento mais rápido na indústria de
petróleo nos anos 90; Estimasse que 10 % dos poços perfurados nos EUA, nesta
década, 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 1
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
PERFURAÇÃO DE POÇOS MULTILATERAIS
A perfuração de poços multilaterais obedece uma técnica que visa a perfuração de
poços sob a forma de ramificações, a partir de um poço principal, considerado o
eixo 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 1
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
PERFURAÇÃO DE POÇOS DE LONGO AFASTAMENTO LATERAL
São poços em que o afastamento lateral do poço, é no mínimo duas vezes a
profundidade vertical do poço.
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
Atingir locais inacessíveis para a perfuração convencional
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
Perfurar diversos poços a partir de uma mesma alocação
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
Desviar lateralmente um poço obstruído
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
Perfurar poços de alívio para interceptar um poço em erupção.
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
Perfurar poços horizontais, multilaterais e de grande afastamento lateral
RETORNA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
PERFURAÇÃO DE POÇOS HORIZONTAIS
RETORNA
GEOMETRIA DE POÇOS HORIZONTAIS
NÍVEIS DE JUNÇÃO DE POÇOS MULTILÁTERIS
PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS
RETORNA
TRASPORTE DOS CASCALHOS
RETORNA
BALANÇA DE LAMA
RETORNA
VISCOSÍMETRO MARSH
MODO DE OPERAÇÃO
Enche-se o funil com lama
e mede-se o tempo de
escoamento (s) de ¼ de
galão (946 cm3).
Por exemplo a viscosidade
Marsh da água pura 20°C
É de 26 segundos Marsh.
RETORNA
VISCOSÍMETRO FANN
VISCOSIDADE PLÁSTICA (VP) em CP
VP = leitura 600 rpm – leitura 300 rpm
Limite de escoamento () = leitura 300 rpm – VP
(lbf/100 ft2)
RETORNA
FILTRO PRENSA
RETORNA
CABEÇA DE POÇO
Situação do revestimento de superfície
após a cimentação
Situação do revestimento de superfície
após a instalação da cabeça de revestimento
Cabeças do revestimento
CABEÇA DE POÇO
Carretel da cabeça do revestimento
Cabeça do poço após instalação do
carretel.
CABEÇA DE POÇO
Carretel da cabeça do tubing
Cabeça do poço na fase final
(antes da instalação da árvore de natal)
RETORNA
REVESTIMENTOS
LINERS
LINER
RETORNA
COLUNA DE PERFURAÇÃO
RETORNA