Apresentação Perfuração Direcional _DD

PERFURAO DIRECIONAL

Arsnio Costa Gameleira

HALLIBURTON - Sperry Drilling Services

* The contents of this presentation are for training purposes and internal use ONLY

PERFURAO DIRECIONAL

A rigor no existem poos verticais. Em conseqncia da no uniformidade da composio das formaes, da disposio das camadas em relao umas s outras o poo desvia-se seja em relao ao eixo vertical, seja em relao sua direo.

Desvio Natural

Merg

ulho d

as Fo

rma

es

Vertical

Alvo

Correo Direcional


* The contents of this presentation are for training purposes and internal use ONLY Perfurao Direcional - Acg

PERFURAO DIRECIONAL

A rigor no existem poos verticais. Em conseqncia da no uniformidade da composio das formaes, da disposio das camadas em relao umas s outras o poo desvia-se seja em relao ao eixo vertical, seja em relao sua direo.

Um poo direcional quando o objetivo a atingir no se encontra na mesma vertical da locao da sonda, sendo necessrio utilizar tcnicas especiais no empregadas na perfurao de poos verticais.



APLICAES DA PERFURAO DIRECIONAL

Atingir locais inacessveis para a perfurao convencional; Por exemplo: Uma zona habitada, uma salina, a base de uma montanha, etc.





Perfurar diversos poos a partir de uma mesma

locao, no mar ou em terra.







Desviar lateralmente um poo obstrudo (side track) ou por motivo de ordem tcnica.

/MGOSJJ4SMRX/34&YMPH%RKPI

8EVKIX

*MWL








Perfurar poos horizontais, multilterais e de grande

afastamento lateral.






alocao, no mar ou em terra.


Perfurar poos horizontais, multilterais e de grande

afastamento lateral.

Perfurar poos SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage),e poos de alvio (interceptar um poo em erup o).



PROJETOS DE POOS DIRECIONAIS



Terminologia Bsica

TVD True Vertical Depth (Profundidade Vertical) MD Measured depth (Profundidade Medida)

DLS Dog Leg Severity

BUR Build-Up Rate (Taxa de Ganho de inclinao)

DOR Drop Off Rate (Taxa de Perda de Inclinao)

KOP Kick off Point (Ponto Inicial de Desvio)

TVD

- Tr

ue V

ertic

al D

epth

VS - Vertical Section



PROJETO DE POOS DIRECIONAIS O projeto consiste na determinao da trajetria que o poo dever seguir para atingir o objetivo. Para se elaborar o projeto do perfil de um poo direcional, devemos inicialmente coletar as informaes necessrias ao clculo e adequao do perfil s diversas formaes que sero atravessadas durante a perfurao. Como principais elementos para a definio do perfil direcional, podemos destacar: - Coordenadas U.T.M. da Locao da Sonda (Base) e do Objetivo. - Coluna Geolgica prevista, Profundidade Vertical do Objetivo e Profundidade Vertical Final. - Determinao do Ponto de Desvio Orientado do Poo (KOP), a Taxa de Crescimento da Inclinao (bui ld up rate) e/ou Taxa de Perda de Inclinao (drop off rate). - Escolha do Perfil do Poo.



Sistema de Projeo Transversa de Mercator (UTM) Dentre as caractersticas desse sistema de projeo pode-se citar: - A superfcie de projeo um cilindro transverso e a projeo conforme (isto , os ngulos so mantidos).

- meridiano central pode ser representado em verdadeira grandeza.

- A Terra dividida em 60 fusos ou zonas de 6 de longitude.

- Numerao dos fusos de 1 a 60, comeando no anti-meridiano de Greenwich crescendo no sentido Leste.

- Aplica-se ao meridiano central de cada fuso ou zona um fator de reduo de escala igual a 0,9996, para minimizar as variaes de escala dentro do fuso ou zona. Como conseqncia, existem duas linhas aproximadamente retas, uma a leste e outra a oeste, distantes cerca de 1 37' do meridiano central, representadas em verdadeira grandeza.

- Cada um dos fusos UTM, tem origem na interseo do seu meridiano central com a linha do Equador. As coordenadas UTM destes pontos so X = E (Este) = 500.000,00 m e Y = N (Norte) = 10.000.000,00m, no Hemisfrio Sul, e Y = N = 0,0m, no Hemisfrio Norte.

- Latitudes limites: 84 Norte e 80 Sul.



Grade de Zonas UTM

Sistema de Projeo Transversa de Mercator (UTM)



GNGN TNGrid North

(East of True North)Grid North

(West of True North)

Meridian of Longitude

Rings of Latitude

Central meridian (True North = Grid North)

N

ETN

TN -TRUE NORTH

GN -GRID NORTH

TTN -TRUE NORTH GRID PROJECTION

ME

RID

IAN

O E

XT.

OE

STE

ME

RID

IAN

O E

XT.

ES

TE

ME

RID

IAN

O C

EN

TRA

L

42 39 36

EQUADOR




# E X E M P L O C O O R D E N A D A S U T M :

B a s e : N = 8 . 6 0 9 . 8 8 8 , 1 7 m E = .540 . 506 , 33 m

O b j e t i v o : N = 8 . 6 0 9 . 7 5 5 , 0 0 mE = 540 . 357 ,00 m

Afastamento = 200,08 m

Direo = S 48,27 W

N.objetivo N.base = - 133,17 m

E.objetivo E.base = - 149,33 m

D = ( )2n n e e1 2 1 2 2 + ( )

Direo =

Arctg e en n

1 2

1 2

D - Afastamento Base ao objetivoDireo - Direo Base ao objetivo

e1 - Coordenada E do objetivon1 - Coordenada N do objetivoe2 - Coordenada E da basen2 - Coordenada N da base




Perfis Bsicos de Poos Direcionais

B & H Tipo I S Tipo II

J Tipo III

Under Cut Seo Negativa



Perfis Bsicos de Poos Direcionais TIPO I (Build and Hold)

Deve ser escolhido quando o afastamento horizontal grande em relao profundidade do poo e o KOP deve ser feito prximo superfcie. Caracteriza-se por ter um trecho de crescimento de inclinao (build-up), com taxa constante, e termina com um trecho de inclinao constante (Slant), passando pelo centro do alvo, prosseguindo at atingir a profundidade final. o mais comumente usando devido a maior facilidade de execuo, ter o KOP mais prximo da superfcie, facilitando a orientao da ferramenta defletora e possibilitando economia no tempo de manobra e no custo final do poo.

Sen q.R VV 12 += Cos-1.RH 2 = rad.RL =

rad12 .RVM += CosV-V MM 2323

+=

( )m30/p/BUR.pi

30.180R 0= ( )ft100/p/BUR.pi

100.180R 0=

)(

L

RV

V

V R

H

H

1

2

3

2

3

M1

M2

M3



( ) ( )

+

+

=

V-V

R-HTan

V-VR-H

R.Sen

13

31-

2133

1-

2

Perfurao Direcional - Acg

Perfis Bsicos de Poos Direcionais TIPO II (Poo em "S")

Pode ser escolhido sempre que o afastamento horizontal for pequeno em relao profundidade do poo e o KOP deve ser feito prximo superfcie. preferido em substituio a um poo que, quando calculado para o tipo I, resulte em baixa inclinao final, portanto de difcil controle direcional. Caracteriza-se por ter, aps os intervalos de "build-up" e inclinando constante, um intervalo de perda de inclinao a taxa constante (Drop-off) at atingir a vertical ou uma inclinao prxima a esta. Como inconvenincias, na execuo deste tipo de perfil, destacamos: alto desgaste das colunas de perfurao e de revestimento, aumento da possibilidade de formao de chaveta e conseqente priso de coluna. No ponto de vista econmico, pode implicar no uso de mais um revestimento para cobrir o trecho em "drop-off". TIPO III (Tipo J)

Assemelha-se ao tipo I com a diferena de o KOP ser mais profundo. Caracteriza-se por terminar na fase de "build-up", sem o trecho de inclinao constante. So utilizados em geral para aproveitamento de poos verticais secos. Como o KOP profundo, pode ser necessria a utilizao de ferramentas especiais na orientao da ferramenta defletora.



Taxa de Build Up Poos Direcionais

A taxa de "build-up" mais comumente usada de 2.5/30m que implica num raio de curvatura de 688m e normalmente no tem apresentado problemas. Dependendo do caso pode-se usar taxas mais suaves como 2/30m ou 1/30m que minimizaro problemas de arraste, torque e repasses. Taxas to fortes como 4/30m ou superiores s devero ser usadas quando for imperativo um crescimento mais rpido da inclinao. Taxa de Drop Off Poos Direcionais

Para um mesmo projeto, a taxa de "drop-off" escolhida normalmente menor do que a taxa de "build-up" utilizada. Exemplo: para taxa de "build-up" de 3/30m usar taxa de "drop-off" de 1.5/30m, ou menor.

/2/2

F

F

Nf

Npeso/2

/2

F

F

Npeso

Nf

Nresultante

- Diagrama de Foras Normais.(Laterais) atuando, na qual contribuem paraaumento das Foras de Arraste e do Torque durante a perfurao.

Curva (Ganho de Inclinao) Curva (Perda de Inclinao)



RAIO LONGO RAIO MDIO RAIO INTERM. RAIO CURTO

BUR = 2 a 8/30mR = 860 a 214 m

BUR = 8 a 30/30mR = 214 a 58 m

BUR = 30 a 60/30mR = 58 a 29 m

BUR = 60 a 200/30mR = 29 a 9 m

Poos Horizontais



Poos de Longo Alcance (ERD)

0

125

250

375

500

625

750

875

1000

T

r

u

e

V

e

r

t

i

c

a

l

D

e

p

t

h

(

1

2

5

m

/

d

i

v

)

0 125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 1250 1375 1500 1625 1750 1875 2000 2125 2250 2375 2500 2625 2750 2875

Vertical Section at 12.68 (125 m/div)

Rev. 20"

Rev.13 3/8"

Rev. 9 5/8"

Rev. 7"

0

100

200

300

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1350

1450

1550

1650

1750

1850

1950

2100

2250

2350

2450

2550

2650

2750

2850

2950

3050

3150

3250

Considera-se um poo de longo afastamento aquele em que a distncia base/objetivo duas vezes maior do que a diferena entre a profundidade vertical do objetivo e do KOP. Costuma-se projetlos com raio longo para minimizar o efeito do torque e do arraste. So poos que exigem cuidados especiais no que diz respeito limpeza e dimensionamento de colunas de perfurao e capacidades da sonda. Em geral as inclinaes ficam acima de 80.




Poos de Longo Alcance (ERD)

0

125

250

375

500

625

750

875

1000

T

r

u

e

V

e

r

t

i

c

a

l

D

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p

t

h

(

1

2

5

m

/

d

i

v

)

0 125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 1250 1375 1500 1625 1750 1875 2000 2125 2250 2375 2500 2625 2750 2875

Vertical Section at 12.68 (125 m/div)

Rev. 20"

Rev.13 3/8"

Rev. 9 5/8"

Rev. 7"

0

100

200

300

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1350

1450

1550

1650

1750

1850

1950

2100

2250

2350

2450

2550

2650

2750

2850

2950

3050

3150

3250

Reach/TVD Ratio1.0 - Conventional Directional Drilling (Nom-ERD)2.0 - Extended-Reach Drilling3.0 - Severe Extended-Reach Drilling



Poos com Trajetria 3D (Design Wells) So projetados quando a direo requerida para entrar e atravessar a zona produtora no coincide com a direo base/alvo. Neste caso, alm de fazer uma curva para o ganho de inclinao, necessria uma alterao gradual na direo do poo. Todas as consideraes feitas para os poos de grande afastamento so vlidas, tambm, para os poos Designer Well.

-500-250

0

-1000-1250-750

- 1 5 0 0-1750-2000-2250-2500-2750-3000-3250-3500-3750-4000-4250-4500-750-50

0-2500

250

500

750100012

50

0250500750

12501500175020002250Final

Wellbore

Pilot HoleNorth (m)

East (m)

T

r

u

e

V

e

r

t

i

c

a

l

D

e

p

t

h

(

m

)

1000



Poos Multilaterais A perfurao de poos multilaterais obedece uma tcnica que visa a perfurao de poos sob a forma de ramificaes, a partir de um poo principal, considerado o eixo do sistema. Podem ser usados em poos novos ou reentradas em poos ja perfurados que estavam em vias de serem abandonados.

Cased, CementedParent Wellbore

Target Zone

Target Zone

Openhole multilateral parent wellbore

DYNA DRILL

Target Zone

Target Zone

Openhole multilateral drilling



Poos Multilaterais A perfurao de poos multilaterais obedece uma tcnica que visa a perfurao de poos sob a forma de ramificaes, a partir de um poo principal, considerado o eixo do sistema. Podem ser usados em poos novos ou reentradas em poos ja perfurados que estavam em vias de serem abandonados. Objetivo dos poos multilaterais: - Re-utilizao de poos j perfurados. - Aumentar a exposio do reservatrio. - Interceptar diversas zonas produtoras. - Perfurar poos em reservatrios de pequena espessura, dispostos ao longo de um poo cuja explotao isolada seria anti-econmica.



Acompanhamento Direcional (Clculo da Trajetria)



Acompanhamento Direcional (Clculo da Trajetria)

Para se saber a posio do poo aps cada registro, so feitos alguns clculos para se encontrar as coordenadas do fundo do poo em relao superfcie. Entre os mtodos existentes, ngulo Mdio, Raio de Curvatura e Mnimo Curvatura so os mais usados. - ngulo Mdio

2III 21AVG

+=

AVGAVG AsinIsinMDEast =

AVGIcosMDVert =

2AAA 21AVG

+=

AVGAVG AcosIsinMDNorth =

Inclinao (I)

Azimute (A)



- Mnimo Cuvatura

( deve ser em radiano)2tan2RF =

[ ] RFAcosIsinAcosIsin2MDNorth 2211 +

=

[ ] RFAsinIsinAsinIsin2MDEast 2211 +

=

[ ] RFIcosIcos2MDVert 21 +

=

( ) ))AAcos(1IsinIsinIIcoscos 122112 = (

= DL

A trajetria do poo entre duas estaes considerada curva. O mtodo conduz a resultados muito precisos. O ngulo definido chamado de ngulo de dogleg. o ngulo no espao formado por dois vetores tangentes trajetria do poo em dois pontos em considerao, isto , pontos 1 e 2.



Dog Leg Severity "Dog Leg" o resultado da variao da trajetria do poo detectada atravs de registros de inclinao e direo entre duas estaes. Como essa variao, se muito brusca, pode acarretar problemas srios para o poo, necessrio um acompanhamento avaliando a cada registro a sua intensidade. Para proceder a essa avaliao faz-se necessria uma unidade padro (graus/100 ps ou graus/30m) a partir da qual se pode estabelecer comparaes com valores preestabelecidos de "dogleg". O "dog leg" expresso nessa unidade conhecido como "Dog Leg Severity" (D.L.S). Um limite seguro para o "Dog Leg Severity" depende da formao que est sendo perfurada, dimetro do poo, dimetro dos componentes da coluna de perfurao, dimetro do revestimento a ser descido.

Registro Direcional #1

Registro Direcional #2

( ) ( ) ( )30.

MDAACos.I.I.2-II

DLS 21212

22

1

+=

grausemRegistro1doInclinao-I o1grausemRegistro2doInclinao-I o2

grausemRegistro1do Azimute-A o1grausemRegistro2do Azimute-A o2

metrosemregistrosdoisosentreIntervalo-MD)(graus/30mSeverityDogleg-DLS



Problemas causados por Dogleg Severity Altos - Formao de chavetas . - Aumento do desgaste do revestimento durante a perfurao

Antes da Chaveta Chaveta

Drillpipe Tracionado

ForaLateral

Revestimento

ForaLateral

Perfurao rotativa, repassandoou circulando com rotao.

----------Driilpipe Tracionado

Drillpipe Tracionado

- Excessiva fora lateral gerada, acentua odesgaste do revestimento na perfurao.



Problemas causados por Dogleg Severity Altos - Formao de chavetas . - Aumento do desgaste do revestimento durante a perfurao - Fadiga na coluna devido esforos cclicos de flexo.

0

100

In corrosive environments, reducedogleg severity to a fraction(0.6 for very severeconditions) of theindicated value

* Tool joint plus drillpipe all range 2

200

300

Bu

oya

nt W

eig

ht S

uspe

nded

Bel

ow th

e D

ogle

g, 1

000

lb

400

500

600

7000

Dogleg Severity, /100 ft1 2 3 4 5 6

Region ofNo FatigueDamage

Region ofFatigue Damage

3 1/2 in., 13.3 lb/ft(approximate* weight = 14.9 lb/ft)5-in. Tool Joints

4 1/2 in., 16.6 lb/ft(approximate* weight = 18.9 lb/ft)6-in. Tool Joints

5 in., 19.5 lb/ft(approximate* weight = 22.5 lb/ft)6-5/8 in. Tool Joints

Dogleg Severity Limits for S-135 Drillpipe (API RP 7G)



Problemas causados por Dogleg Severity Altos - Formao de chavetas . - Aumento do desgaste do revestimento durante a perfurao - Fadiga na coluna devido esforos cclicos de flexo.

- Dificuldade de descida das ferramentas de perfilagem . - Dificuldade de descida das colunas de revestimento .

++



Casing Size, in.

Hole Size, in.

Casing Size, in.

Hole Size, in.

Casing Size, in.

Hole Size, in.

Casing Size, in.

Hole Size, in.

StandardLow Clearance

4 1/2 5 5 1/2

6 6 1/2 7 7/8

7 8 5/8 9 5/89 7/8

8 3/4 10 5/8 12 1/4

10 3/4 11 3/411 7/813 3/8

14

12 1/4 16 17 1/2

13 3/814 18 5/8 20

17 1/2 24 26

4

4 3/4 5 7/8 6 1/8

7 5/87 3/4

9 1/2

6 5/8

7 7/8 8 1/2

9 5/89 7/88 5/8

10 5/8

11 3/411 7/8

1614 1/214 3/4

14 1/214 3/4

16

20

Drillbit (hole) and casing size options

Long 2 @ 8 2825 @ 716Medium 8 @ 30 716 @ 191Intermediate 30 @ 60 191 @ 95Short 60 @ 200 95 @ 28

6 @ 6 3/4" 12 @ 25 478 @ 229 8 1/2" 10 @ 18 573 @ 318 12 1/4" 8 @ 14 716 @ 409

6 @ 6 3/4" 57 @ 115 100 @ 50 4 3/4" 64 @ 143 90 @ 40 3 3/4" 72 @ 191 80 @ 30

# Short-Radius Well Guidelines

Hole Size (in) Build Rate (deg/100ft) Radius (ft)

# Medium-Radius Well Guidelines

Hole Size (in) Build Rate (deg/100ft) Radius (ft)

Build Rate (deg/100ft) Radius (ft)

# Build Rate Classification

# Maximo BUR relacionado com Dimetro do Poo

# Relao do Dimetro da Broca / Revestimento

defletoras e dos limites de resistncias dos materiais das ferramentas. * O mximo BUR depende da capacidade de gerao de DLS das ferramentas

(requer anlise de fadiga e anlise triaxial)



EQUIPAMENTOS DE REGISTRO DIRECIONAL



Equipamentos de Registro Direcional Existem diversos tipos de equipamentos para efetuar registros direcionais, podendo ser classificados como equipamentos de registros simples, mltiplos e contnuos. Podem ser tambm giroscpicos ou magnticos. Cada registro direcional traz como informaes principais a inclinao e a direo do poo na estao onde foi tomado. Alm dessas informaes o registro poder indicar a orientao da face da ferramenta (tool face), temperatura no fundo do poo, existncia de interferncia magntica, etc.

TOTCO

- Registra somente de Inclinao Equipamentos de Registros Multiplos ou Simples - Magnticos ou Giroscpicos. - Registra a inclinao, a direo e o "tool face"



sperryOval

sperryPencil

sperryPencil

Equipamentos de Registros Magnticos (Single-Shot / Multishot ) - Consta basicamente de uma bssola magntica, um pndulo, uma cmara fotogrfica e o mecanismo de disparo (associado a um cronmetro, ou sensor de movimento, ou a um sensor de K-monel). O conjunto descido atravs do cabo auxiliar no interior da coluna, ou pode ser lanado para depois ser recuperado. O registro direcional deve ser efetuado somente quando o instrumento estiver dentro do K-monel. - Monel ou K-monel (Comandos no-magnticos), um comando com permeabilidade magntica baixa, usado para evitar a interferncia magntica da coluna de perfurao nos registros dos instrumentos magnticos. O instrumento colocado dentro deste comando sofre apenas a ao do magnetismo terrestre, porm ele no impede a interferncia de corpos magnetizados que possam estar por perto.



# Fontes de Interferncia / Quantidade de K-monel



Equipamentos de Registros Giroscpicos (Single-Shot / Multishot) - O equipamento giroscpico deve ser usado quando houver interferncia magntica do revestimento do poo ou de poos adjacentes e de jazidas de minerais ferrosos durante a perfurao.

- A unidade de bssula giroscpica orientada em uma direo conhecida, sendo usado sem a necessidade de comandos no magnticos(K-Monel). A estabilidade da orientao da bssola mantida por um motor de alta velocidade.

Orienta o do Giroscpio Neste instrumento a bssola magntica substituda pela bssola giroscpica. Orientadacom preciso em uma direo conhecida.

O giroscpio possui um motor girando com alta velocidade, montado num mecanismo com dois graus de liberdade (gimbals), com uma carta bssola acoplada a esse mecanismo. O mecanismo articulado, permite que o equipamento mude de posio, sem que a direo de rotao do motor seja alterada. As leituras do giroscpio devem ser corrigidas, pois a posio do eixo de rotao do motor, muda com o tempo (drift), devido a vrios fatores principalmente rotao da Terra.



MLWD (Measured and Logging While Drilling) O equipamento de medio contnua durante a perfurao, onde a transmiso de dados feita sob a forma de pulsos de presso durante a circulao ou ultilizando propagao de onda eletromagntica de baixa frequncia, na qual so captados e transcodificado na superfcie. - Registra a inclinao e direo e "tool face" durante a perfurao (MWD) - Registro de perfilagem (avaliao da formao) durante a perfurao (LWD)



Telemetria de Pulsos Negativos do MLWD

Passagem intermitente do fluido de perfurao do interior da coluna para o anular, criando ondas de pulsos negativos para a superfcie. Vantagens: Desvantagens:

Baixa limitao a LCM. Ferramenta energizada por bateria.

Alta taxa de transmisso de dados (data rate). Necessidade de perda de carga mnima abaixo da ferramenta (>500psi).



Telemetria de Pulsos Positivos do MLWD

Restrio intermitente ao fluxo do fluido de perfurao causando onda de presso para a superfcie. Vantagens: Desvantagens:

Insensvel a perda de carga na broca. Limitaes a LCM.

Ferramenta energizada por turbina. Lenta taxa de transmissode dados (Data rate)



Sistema de MLWD Eletromagntico

O sistema eletromagntico MWD/LWD codifica os dados em ondas eletromagnticas com freqncias na faixa de 2 a 15 Hertz. O sinal transmitido a partir do fundo do poo atravs da coluna de perfurao e a terra, e detectado na superfcie como um potencial de tenso muito baixo entre a cabea do poo e um eletrodo remoto (antena).

- Em reas de alta atenuao de sinal ou em grandes profundidades, podem ser utilizados repetidores para ampliar a intensidade do sinal. . Vantagens: Desvantagens:

Sem restries a LCM. Ferramenta energizada por bateria.

Alta velocidade de transmisso de dados. Funcionamento somente em sondas terrestres.

Sem necessidade de fluxo de fluido de perfurao pela coluna.

A comunicao de dados bi-direcional feita por ondas eletromagnticastransmitidas atravs da formao e da coluna de perfurao. Quando a intensidadedo sinal atenuada ou em aplicaes mais profundas, um repetidor Through BoreRepeater exclusivo pode ser utilizado para reforar o sinal.



DirecionalRaiosGama

Resistividade DensidadeAzimutal

NeutraoTermal

Snico Presso RessonnciaMagntica

Telemetria

Sensores Disponveis do MLWD (2006)



DirecionalRaiosGama


NeutraoTermal


Telemetria

AFRLateral

Eletromagntico

Resistivos

EWR4

EWR-M5

Acsticos

Nucleares

Radioativos

Perfurao

Famlia

MRIL-WD

GEOTAP

BAT

ACAL

CTN

CNf

ALD

SLD

AGR-M5

ABG-GP

DGR

PWD

DDS

ABI

MEP/DEP/PCD/DM/PM

Mnemnico

*

241mm

9 "8 "6 "4 "Categoria

203mm171mm121mm

Vibrao

Presso Anular

Inclinao Broca

Ressonncia Magntica

Presso

Snico

Neutro

Densidade

Raios Gama

Direcional

Sensores Disponveis do MLWD (2006)

b

y

C

a

r

l

o

s

N

a

u

p

a

r

i



DirecionalRaiosGama


NeutraoTermal


Telemetria

Finalidade dos Perfis do MLWD

Memria / Tempo RealMRIL-WDPetrofsicaRessonncia Magntica

Tempo RealGEO TAPTomadas de presso ( pr-testes) durante a perfurao

Geo Tap

Tempo Real e MemriaPWDPresso de circulao e ECD durante a perfurao , Teste de absoro

PWD

MemriaACALDeterminao das condies mecnicas do poo

Cliper Acstico

Memria / Tempo RealALDImagem, determinao de mergulho das camadas, Geosteering

Densidade Azimutal

Tempo Real e MemriaSLDPorosidade LitologiaDensidade

Tempo Real e MemriaCTNPorosidade LitologiaNeutroTempo Real e MemriaAvaliao de Presso de Poros

Memria BAT-SonicCalibrao SsmicaSnico

Tempo Real e MemriaEWR-P4Identificao do fluidoResistividade

Tempo Real e MemriaDGRCorrelao, Argilosidade, LitologiaGamma RayOPERAOMNEMNICOFINALIDADEPERFIL



MTODOS DE DESVIO / FERRAMENTAS DEFLETORAS



Mtodos de Deflexo Whipstock (Poo Aberto) : O whipstock uma cunha de ao temperado com a extremidade em forma de ponta, com uma ranhura cncova que guia a broca do whipstock (menor do que a broca de perfurao) de encontro parede do poo. O whipstock anexado coluna de perfurao atravs de um pino de cisalhamento (shear pin), que cisalhado aps ter sido feita a sua orientao dentro do poo. Depois que um rat hole de +/-6m perfurado, a coluna deve ser trocada e um hole opener descido. O rat hole ento alargado e uma coluna de build-up descida para se obter mais alguma inclinao. -..Este mtodo foi, durante muito tempo, a nica ferramenta defletora usada na perfurao direcional. A utilizao do whipstock em desvios a poo aberto atualmente rara devido ao grande tempo consumido e dificuldades de natureza operacionais. -..Depois de um tempo, esta ferramenta com algumas modificaes , passaram a ser usadas , para desvio (side-track) em janelas abertas nos revestimentos (window milling). Variaes deste tipo de ferramentas defletoras, so muito usadas na perfurao e completao dos Poos Multilaterais. .



Mtodos de Deflexo Jateamento.(Jetting) Quando a formao muito mole, este sistema de deflexo pode ser usado. Brocas tricnicas so usadas na operao, com um ou dois dos jatos maiores que o terceiro. A fora hidrulica lava o poo na direo em que a vazo maior, permitindo a deflexo do mesmo.

- O jato maior orientado na direo desejada. A eroso lateral provocada pela energia hidrulica da lama faz com que a coluna de perfurao sem rotao deslize no poo recm perfurado pela ao do fluido. Aps 1 a 2 metros terem sido perfurados (jateando/deslizando), a coluna girada para perfurar um trecho entre 6 a 7 metros onde efetuado um registro direcional para avaliar o ltimo trecho jateado. Se necessrio outro trecho perfurado utilizando-se o jateamento. O sucesso do emprego dessa tcnica depende bastante da litologia da formao. A grande limitao do mtodo que normalmente o KOP deve estar a pequena profundidade. . # Preparao da Broca Tricnica com Jatos Desbalanceados - Um dos jatos tamponados ("tool face" estar no ponto mdio entre os dois ..outros jatos)

- Dois dos jatos tamponados ("tool face" estar no outro jato)

- Dois jatos com dimetro reduzido e um jato com dimetro maior (tool face" ..estar no jato de dimetro maior)

- Um jato com dimetro reduzido e dois com dimetro maior ("tool face" ..estar no ponto mdio entre os dois jatos de dimetro maior) Two small jets

One large jet (Open)



Mtodos de Deflexo Motores de Deslocamento Positivo (PDM) um motor hidrulico movido pelo fluxo do fluido de perfurao que passa pelo seu interior e conectado imediatamente acima da broca para transmitir torque e rotao mesma. A deflexo pod e ser obtida atravs de um sub torto (bent sub) posicionado acima do motor durante a perfurao orientada (sem rotao/deslizando) ou atravs da deflexo no prprio corpo (bent housing) do motor, os motores com bent housing conhecidos com Steerable podem serem utilizados para perfurao orientada (sem rotao/deslizando) ou perfurao rotativa. Quando associados a um conjunto de medio contnua sem cabo ( MWD ), formam o que chamamos de STEERABLE SYSTEMS.

|||||||||||||||||

Adjustable Bent Housing0 deg - 3 deg



Mtodos de Deflexo Motores de Deslocamento Positivo (PDM) um motor hidrulico movido pelo fluxo do fluido de perfurao que passa pelo seu interior e conectado imediatamente acima da broca para transmitir torque e rotao mesma.

--------------Dump Valve

-------------Power SectionRotor / Stator

--------------TransmissionUnit

--------------Bearing SectionAssembly

Assembly

------------Bit Sub

----------Stabilizer

Power SectionRotor / Stator

1/22/34/55/67/8

A seo de potncia converte a energia hidrulica (presso e volume) do fludo de perfurao em energia mecnica (torque e rpm).

O rotor e estator tem similar perfil helicoidal, mas o rotor tem um espiral a menos do que o estator. O rotor e estator forma um selo (vedao) nos pontos de contato ao longo de uma linha reta, na qual produz um nmero de cavidades (espaos ocos) independentes. Quando o fludo forado atravs dessas cavidades progressivas, o mesmo causa a rotao do rotor dentro do estator.



Efici ncia do PDM A eficincia do motor, relaciona a potncia hidrulica (vazo / presso) fornecida ao motor, com a potncia mecnica (torque / rpm) que o motor fornece a broca.

Dentro de um especificado range de operaes, o diferencial de presso diretamente relacionado com o torque de sada, e a vazo diretamente relacionada com a velocidade de sada.

O grfico abaixo mostra o relacionamento combinado entre os parmetros de entrada e sada.

Hidra.Potncia

Mec.Potncia

Entrada

Sada Eficincia ==

5252

S x T (HP)Mec.Pot. =

onde, T = torque (lb.ft)

S = rotao (rpm)

1714

P x Q (HP)Hidra.Pot.

=

onde, Q = vazo (gpm)

P = diferencial de presso (psi)

-----------------------------------------------

-----------------------------------------------

-----------------------------------------------

rpm

psibarbar

2020

4040

6060

8080

100100

120120

140140

160160

180180

200200

00 100100 200200 300300 700700600600400400 50050000 77 1414 2121 484841412828 3434

10,000 13,55710,000 13,557

9000 12,2029000 12,202

8000 10,8468000 10,846

7000 94907000 9490

6000 81346000 8134

5000 67795000 6779

4000 54234000 5423

3000 40673000 4067

2000 34902000 3490

1000 13561000 1356

Motor Start Pressure, 110 Motor Start Pressure, 110 psipsi (7 bar)(7 bar)

PressurePressure

450 gal/min (1704 L/min)450 gal/min (1704 L/min)

600 gal/min (2271 L/min)600 gal/min (2271 L/min)

300 gal/min (1136 L/min)300 gal/min (1136 L/min)rpm

ftft--lb N lb N mm

Torque

Torque

To

rqu

eT

orq

ue

Typical PDM Power Curve



Mtodos de Deflexo Rotary Steerable System (RSS) uma ferramenta defletora que conectada imediatamente acima da broca, na qual permite a alterao com taxa controlada na trajetria do poo em qualquer direo e inclinao, sem que seja necessrio parar a rotao da coluna.

Basicamente so classificadas de dois modos:

# Quanto ao modo de atuao: # Quanto trajetria criada:

Push The Bit (Empurra a Broca) DLS fixo

Point The Bit (Aponta a Broca) DLS varivel

Tecnologia mais antiga ... - 1 gerao .

Muito afetada pelo calibre do ....poo prximo broca.

Exige a utilizao de brocas de ....calibre ativo e gauge curto. Maior micro- tortuosidade do ... que o sistema point the bit.

Tecnologia mais nova ... - 2 gerao .

Capacidade de gerao de ....DLS altos .

Melhor performance com broca ... de calibre passivo e "gauge" do ... tipo longo. Permite desvio (side track) em ....poos abertos. Menor micro-tor tuosidade.

Push the Bit Point the Bit



Rotary Steerable System (RSS) - Push the Bit

ActuatorDeviationDirection

StaticControlValve

Static Bit Force(Baker Inteq - Autotrak)

Dynamic Bit Force(Schlumberger - PowerDrive)

Non-rotatingSleeve

RotatingShaft

High Side

DeviationDirection

Rotating Housing

Bit Side Force Trajectory



HAL3640Line

Eccentric ringsEEEcceEcceEcceEccenEccenEccentEccentrEccentriEccentricEccentricEccentricEccentric rEccentric riEccentric rinEccentric ringEccentric ringEccentric ringsEccentric ringsEccentric ringsEccentric ringsEccentric rings

Focal bearingFocal bearingFocal bearingocal bearingocal bearingcal bearingcal bearingal bearingal bearingal bearingl bearingbearingbearingbearingbearingearingearingaringaringringgggggg

Outer housingO tO tO tO t

ferenceRRRRRRefRefeRefeRefeReferReferRefereRefereRefereReferenReferenReferenReferencReferencReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceReferenceeferenceeferencestabilizer

Borehole

Cantilever bearingggggggbearingr bearinger bearingver bearingver bearingever bearinglever bearingilever bearingtilever bearingntilever bearingntilever bearingantilever bearingantilever bearingCantilever bearing

Range of movement

LCLL

Rotary Steerable System (RSS) - Point the Bit

Geo-Pilot System Steering UnitGeo-Pilot System Steering Unit



20ftNon-rotating Outer Housing

Rotary Seal

Anti-rotation Device PressureCompensator

Bearings Control Electronics& Sensors

Bearings

Eccentric Cam UnitCenter of

Focal Bearing Rotary Seal

Sensor Package







Real-Time Communications



.

D500 Single-LobeMotors

Bent Sub Singleshot

Multi-LobeMotors Bent Sub Steering Tool

SteerableMotors

AdjustableBent Housing

MWD / LWD

Dynamic RotarySteerable Tools

Pistonsor

Paddles

25-90 deg Type I-IIIHorizontal & ERD

WellsMWD / LWD

Static RotarySteerable Tools

CircumferentialForces MWD / LWD

Deflection Tool Type Well Inclination Survey MethodDrilling Tool Type

25-35 deg TypeI, II, III Wells25-55 deg TypeI, II, III Wells

25-90 deg Type I-III& Horizontal Wells

25-90 deg Type I-IIIHorizontal & ERD

Wells

1960 1970 1980 1990 2000

PDM & Wireline MWD Steerable RotaryBent Sub Steering Tool Motor Steerable

Systems

Evolution of Steerable Systems



.

Controle Direcional com BHA



# Controle Direcional com BHA (bottom hole assembly)

O BHA uma parte da coluna de perfurao que afeta a trajetria da broca, e consequentemente do poo.

Todos BHAs criam foras laterais na broca que, causam tendncias de ganho, de perda ou de manter inclinao, e podem tambm diminuir a influncia da formao, quanto a tendncia de mudana na dire o.

Uma boa anlise de BHA, deveria ser capaz de prever as respostas de cada BHA quanto as variaes dos parmetros de operaes, tais como peso sobre broca (wob), incinao do poo, poo alargado ou com baixo calibre, desgastes dos estabilizadores e tendncia da formao.

Os modelos para clculo de comportamento de BHA, so baseados no princpio de que o controle direcional efetuado quando foras aplicada na broca iro causar na perfurao uma direo desejada. Fatores que afetam a trajetria da boca:

- Peso sobre broca (wob) - RPM - Calibre e posio dos STB - Tipo de broca - Anisotropia da formao e mergulho das camadas - Dureza da formao. - Dimetro e comprimento dos DC - Taxa de penetrao. - Vazo

PointPointof Tangencyof Tangency

BitBit

I

JJ

\\

DD

Fora Lateral STB

Fora Lateral na Broca

--- Eixo do poo

------- ngulo entre o eixo do poo e o eixo da broca (Bit Tilt)

Fora Resultante na Broca



# Princpios Bsicos do Posicionamento dos STB

A posio dos STB determina o comportamento da coluna. - Nas composies de fundo projetadas para ganho de ngulo utilizado o princpio da alavanca. O primeiro STB deve ser posicionado no mximo a 4 ps acima da broca e o outro no mnimo a 30 ps do primeiro. O primeiro STB deve ter o mesmo dimetro da broca e segundo pode ser com calibre menor do que dimetro do poo (undergauge). A tendncia de ganho aumenta, reduzindo a rotao e aumentando o peso sobre broca. - Para perda de ngulo, a composio de fundo deve utilizar o princpio do pndulo, no tendo STB logo acima da broca. O segundo STB deve estar posicionado no mximo a 30 ps do primeiro. Usar inicialmente baixo peso sobre broca e alta rotao. Se possvel no planejar drop off em formaes duras. - Nas composies de fundo utilizadas para manter ngulo, a coluna deve ser empacada (3 STB no mnimo), sendo que o primeiro logo acima da broca e o segundo no mximo a 30 ps do primeiro. A estabilidade obtida pela reduo do efeito da fora lateral na broca, mantendo a face da broca perpendicular ao eixo longitudinal do BHA.

20 to 30 ft

20 to 30 ft20 to 30 ft

15 - 45 ft

10 to 20 ft5 to 10 ft

35 to 90 ft

STB STB

STB

STB

STB

STB

NB STB

STB

NB STB

Build Drop Hold



# Wear Effect on Near Bit STB12.25 hole size

30' 60' 12 deg inclin

Wear NB1/8" 40# WOB DC 6.75" build1/4" 40# WOB DC 6.75" build1/8" 20# WOB DC 6.75" build1/4" 20# WOB DC 6.75" drop

1/8" 40# WOB DC 7.75" build1/4" 40# WOB DC 7.75" drop1/8" 20# WOB DC 7.75" build1/4" 20# WOB DC 7.75" drop

1/8" 40# WOB DC 8.00" build1/4" 40# WOB DC 8.00" drop1/8" 20# WOB DC 8.00" drop1/4" 20# WOB DC 8.00" drop

# 12.25" Hole Size ( DC 8" ) 12 @ 50 deg Inclination

30' 60' 90'build +++

build ++

build +

drop

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Bit

Bit

Bit

Bit

NB

NB

NB

NB

NB

Bit

Bit

Bit

Bit

Bit

Bit



# STB Varivel (AGS Ajustable Gauge STB) - O calibre do STB pode variar durante a perfurao, permitindo um melhor controle na inclinaao do poo, diminuindo a necessidade de manobra para mudana de BHA.





Capacidade de Gerao de DLS nos PDM



1 8 1/2" 2.50 9 7/8" 2.50 13 1/2" 2.00

1 1/2 3.50 3.75 3.00

2 4.50 5.00 4.50

1 9 7/8" 1.75 10 5/8" 2.00 15" 1.75

1 1/2 3.50 2.50 3.00

2 3.75 4.25 3.75

2 1/2 5.00 5.5 5.00

1 10 5/8" 1.25 12 1/4" 1.75 17 1/2" 1.25

1 1/2 .2.00 2.50 2.25

2 3.00 3.50 3.00

2 1/2 4.00 5.00 4.50

Bent Sub Assembly

Bent Sub Angle

9 5/8" PDM

Hole Size

DLS (/100ft)

Hole Size

DLS (/100ft)

Hole Size

DLS (/100ft)

6 1/2" PDM 7 3/4" PDM

Dog Leg Severity ( PDM w/ bent sub )

Bent Sub



DC

SPD

B

Radius of Curvature:

( ) m)or (ft BC AB .

28,65 ROC +=

Build Up Rate (BUR)

)ft 100 /( AB + BC200 .

BUR 0=

)m 30 /( AB + BC60 .

BUR 0=

a () - Motor bent housing angle AB (ft or m) - Length from center of bit to location of bend BC (ft or m) - Length from bend to center of control stabilizer blade

Three Point Geometry BUR (PDM w/ bent housing )



DoglegSeverity

of CurvedHole (/100 ft)

2.443.664.886.117.33

BendAngle ()

0.50.75

11.251.5

Bit Side Load -Straight HoleBit Side Load -Rotating inCurved Hole0

2000

4000

6000

8000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

20,000

0.5 0.75 1 1.25 1.5Bent Housing Angle, deg

B

i

t

S

i

d

e

L

o

a

d

,

l

b

35 ft 4.12 ft

DistanceBit to Stabilizer = 3.4 ftDistanceBit to Stabilizer = 4.4 ftDistanceBit to Stabilizer = 5.4 ftDistanceBit to Stabilizer = 6.4 ft

8.0

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

4.5

4.0

3.50.0 0.1

Hole Erosion, in.0.2 0.3 0.4 0.5

B

u

i

l

d

R

a

t

e

,

/

1

0

0

f

t

# Effect of bent housing on build rate and bit side-loads

# Effect of hole erosion on buid rate capability

Build Up Rate / Bent Housing - Hole Erosion



DLS Varivel X DLS Fixo As ferramentas de DLS fixo geram poos de ....qualidade inferior pois concentram a sua atuao ....em trechos pequenos do poo. O resultado um poo com a mesma qualidade ...daquele gerado por um motor de fundo. As ferramentas de DLS varivel geram poo com ...trajetria mais constante e melhor qualidade. Isso ...uma grande vantagem para os trabalhos ...complementares de perfilagem, revestimento, ...cimentao, gravel packing, etc.

DLS =

4o /30 m

DLS = 8 o /30

m

DLS =

8o /30

m

DLS =

8o /30

m

1 - Registro Direcional

2- Registro Direcional

===== =====

P erfurao Orientada (ou com Deflexo)

P erfurao Rotativa (ou sem Deflexo)



Orientao da Ferramenta Defletora



Orientao da Ferramenta Defletora Quando o curso de um poo deve ser corrigido, a questo : em que direo, deve ser colocada a a face de ataque ferramenta defletora (tool face) para se obter o resultado desejado? A ferramenta pode ser orientada para mudanas de ngulo somente, para mudana de ngulo e direo, para mudana de direo somente e para giro mximo, ou seja, mxima mudana de direo.




Tool Face Magntico (TM) Quando se inicia o build up, a inclinao do poo normalmente prxima da vertical, neste caso a orientao ser do tipo magntica cuja referncia o Norte Magntico. A orientao da face da ferramenta medida como uma direo do plano horizontal.

0

45

90

135

180

90

45

135

EsteOeste

Sul

NorteOrientao Magntica




Tool Face Magntico (TM) Quando se inicia o build up, a inclinao do poo normalmente prxima da ver tical, neste caso a orientao ser do tipo magntica cuja referncia o Norte Magntico. A orientao da face da ferramenta medida como uma direo do plano horizontal.

Tool Face Gravitacional (TG) Quando poo j tem uma certa inclinao, a orientao da face da ferramenta medida em relao ao lado alto do poo (plano perdicular ao eixo do poo). A orientao deste ngulo, pode ser direita ou esquerda do lado alto do poo, e a direita ou esquerda do lado baixo do poo, dependendo da trajetria desejada.

0

45

90

135

180

90

45

135

Right Side - Max. Giro (Direo) a 95Max. Giro (Direo) a 95 - Left Side

Low Side

High Side

Perda (Inclinao) / Giro (Direita)Perda (Inclinao) / Giro (Esquerda)

Ganho (Inclinao) / Giro (Direita)Ganho (Inclinao) / Giro (Esquerda)

Max. Ganho de Inclinao

Max. Perda de Inclinao



Ouija Board Ferramenta de clculo que usada para determinar a performance da ferramenta defletora, baseada em um diagrama de vetores.



( )

:

1. Se A > B (Perda de Inclinao)

= Cos . B - A

Sen . Btan - 80 1-1

2. Se A < B (Ganho de Inclinao)

= A- Cos . B

Sen . Btan 1-

Esperada Mudana de Direo ():

+

= Cos . Dogleg A

Sen . Doglegtan 1-

Nova Inclinao (B):

SenSen . Dogleg

B =

Cos . B . A. 2 - B A Leg Dog 2 2 +=

Orientao da Tool Face ( )Left

Low Side

Right

High Side

C

A

B

B

Dog Leg - (Vetor do ponto A ao ponto B) A - Inclinao Atual do Poo (Vetor do ponto A ao ponto C)B - Inclinao Nova do Poo (Vetor do ponto B ao ponto C) - (Mudana de Direo)

Ouija Board



Orientao da Chaveta com "Muleshoe"

-------- Chaveta

---- Muleshoe

"Orienting Sub" / "Bent Sub"

-------- Muleshoe

---- Orieting Sub

---- Bent Sub

"Bent Housing" PDM

----Bent Housing do PDM Orientado com MWD

Linha de orientao do PDM ------- (p/ orientao com MWD)

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Alinhamento da Face de Ataque das Ferramentas - (Tool Face)



Perfurao DirecionalAplicaesProjetosUTMPerfis BsicosTaxaPoos HorizontaisERD3DMLT

AcompanhamentoDLS

Equipamentos de RegistroSSM/MSMSSG/MSGMLWD

Ferramentas DefletorasWhipstockJateamentoPDMRSSEvoluao do Steerable Systems

BHADLS PDM & RSSOrientao (Ouija Board)

Documents

Apresentação Perfuração Direcional _DD