Aula-02-Perfuracao-03-OperacaoDaSondaDePerfuracao

8/9/2019 Aula-02-Perfuracao-03-OperacaoDaSondaDePerfuracao

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Engenharia de Poco - Perfuracao

Coluna de Perfuracao e Operacao

Prof. Andre Duarte Bueno, Dr. Eng.

2 de abril de 2008


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Perfuracao - Conteudo 1

Colunas de perfuracao

Comandos; Tubos pesados; Tubos de perfuracao; Acessorios da coluna de per-

furacao; Ferramentas de manuseio da coluna; Dimensionamento da coluna de

perfuracao.

Brocas

Brocas sem partes moveis; Brocas com partes moveis

Operacoes de perfuracao

Operacoes padroes de perfuracao; Otimizacao da perfuracao;Operacoes especiais de perfuracao

Perfuracao direcional; Perfuracao martima

Onde buscar mais informacoes?


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Fontes 2

Jose Eduardo Thomas; Fundamentos de Engenharia de Petroleo; Editora Interciencia; 2 edi-

cao; Rio de Janeiro; 2001.

Luiz Alberto Santos Rocha et all;Perfuracao Direcional; Editora Interciencia; 1 edicao; Rio de

Janeiro; 2006.

Luiz Claudio Cardoso;Petroleo do Poco ao Posto; Editora Qualitymark; 1 edicao; Rio de Janeiro;

2005.

Sites de Internet.


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Perfuracao - Colunas de perfuracao 3

A coluna de perfuracao e composta por um conjunto de elementos (Comandos; Tubos pesados; Tubos de

perfuracao; Acessorios e Ferramentas de manuseio) que sao responsaveis pelo corte das formacoes rochosas,

isto e feito considerando duas caractersticas da coluna de perfuracao:

Peso e rotacao: que podem ser traduzidas pela energia aplicada sobre a rocha.

A coluna de perfuracao deve ter ainda caractersticas como:

Facilidade de operacao.

Estabilidade/Seguranca.

Produtividade.


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Comandos (Drill Collars - DC):

Caractersticas/atributos: Fabricados com aco forjado e usinado, alto peso. Diametro interno e

externo, tipo de uniao, tipo de acabamento, presenca de ressalto.

Objetivos/funcionalidades: Fornecer peso e rigidez a coluna (trajetoria);

Figura 1: Comando espiralado e com ressalto para elevador (Fonte Thomas, 2001).


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Tubos pesados (Heavy-Weight Drill Pipes - HWDP)

Caractersticas/atributos: Fabricados com aco forjado e usinado, alto peso. Maior espessura da

parede, maior resistencia nas unioes e reforco central.

Objetivos/funcionalidades: Fazer a transicao entre os comandos e os tubos de perfuracao, diminuindo

a possibilidade de falhas por fadiga de material.

Figura 2: Tubo pesado com reforco central e aplicacao de material duro (Fonte Thomas, 2001).


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Tubos de perfuracao (Drill Pipes - DP)

Caractersticas/atributos: Tubos de aco sem costura. A parte interna e tratada com resinas para

evitar o desgaste e a corrosao provocada pelo fluido de perfuracao. Diametro externo, diametro

interno, peso nominal, tipo de reforco, tipo de aco, comprimento, tipo de rosca.

Objetivos/funcionalidades: Transferir energia para broca, permitir fluxo do fluido de perfuracao.

Figura 3: Tubos de perfuracao (Fonte Thomas, 2001).


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Perfuracao - Colunas de perfuracao - Acessorios da coluna de perfuracao 7

Substitutos para icamento

Caractersticas/atributos: possui secao superior com diametro externo igual a dos tubos de perfuracao

para permitir adaptacao ao elevador.

Objetivos/funcionalidades: utilizado para movimentacao de comandos.

Figura 4: Acessorios - substitutos (Fonte Thomas, 2001).


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Substituto sub de broca

Caractersticas/atributos:

Objetivos/funcionalidades: serve para conectar a broca, cujo elemento de uniao e um pino.



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Substituto sub de cruzamento


Objetivos/funcionalidades: permitir a conexao de tubos com diametros e roscas diferentes.



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Estabilizadores

Caractersticas/atributos: Mesmo diametro da broca.

Objetivos/funcionalidades: Fornecer rigidez a coluna, manter o diametro do poco. Nos pocos dire-

cionais tem como funcao o deslocamento dos pontos de apoio dos comandos nas paredes do po co,

possibilitando um melhor controle da trajetoria do poco.

Figura 7: Acessorios - Estabilizadores (Fonte Thomas, 2001).


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Alargadores

Caractersticas/atributos: .

Objetivos/funcionalidades: aumentar o diametro de um trecho do poco ja perfurado (desde a super-

fcie ou a partir de uma determinada posicao.



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Amortecedores de vibracao

Caractersticas/atributos: .

Objetivos/funcionalidades: tem como objetivo reduzir as vibracoes na coluna de perfuracao. Uso

comum quando a broca e de do tipo com insertos de carbureto de tungstenio.



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Perfuracao - Colunas de perfuracao - Ferramentas de manuseio da coluna 13

Chaves flutuantes

Caractersticas/atributos: fabricados em aco, pesados. Sao mantidos suspensos por um sistema de

cabos de aco, facilitando seu manuseio.

Objetivos/funcionalidades: facilitar o aperto/desaperto das unioes conicas da coluna.

Figura 10: Chave Flutuante (Fonte Thomas, 2001).


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Cunhas

Caractersticas/atributos: possuem mordentes (mordedores) intercambiaveis, que se adaptam e pren-

dem a parede dos tubos.

Objetivos/funcionalidades: manter a coluna de perfuracao suspensa na mesa rotativa. Utilizados nas

operacoes de troca de tubos de perfuracao e comandos.

(a) (b)

Figura 11: Em (a) cunha para tubos de perfuracao, em (b) cunha para comandos (Fonte Thomas, 2001).


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Colar de seguranca


Objetivos/funcionalidades: equipamento de seguranca, colocado proximo ao topo da coluna de co-

mandos quando suspensa pela sua cunha na mesa rotativa. Evita a queda da coluna no poco em

caso de deslizamento das cunhas.

Figura 12: Colar de Segurancao (Fonte Thomas, 2001).


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Perfuracao - Dimensionamento da coluna de perfuracao 16

Dimensionamento da coluna de perfuracao

Ler material do livro.


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Perfuracao - Brocas 17

Curiosidade - Broca de dentista ja tem 9.000 anos

Fonte: Estadao Online

Link: http://www.euclides.net/noticias.php?id=398

Provando a engenhosidade do homem pre-historico, bem como sua capacidade de suportar (e causar) dor,

pesquisadores descobriram que a arte de furar dentes tem 9.000 anos. Dentistas primitivos perfuraram

buracos quase perfeitos em pacientes vivos - mas certamente infelizes - entre 5.500 a.C. e 7.000 a.C.,

informa artigo publicado na revista cientfica Nature. Os cientistas dataram, pelo metido de carbono 14,

pelo menos nove cranios com 11 perfuracoes dentarias, encontrados num cemiterio paquistanes.

Isso significa que a odontologia e 4.000 anos mais antiga do que se pensava - e muito mais velha que

a anestesia. Os dentes perfurados encontrados no cemiterio eram molares, de difcil acesso. E, em pelo

menos um caso, o dentista primitivo conseguiu abrir o buraco a partir do fundo do dente, em dire cao a

frente da boca. As perfuracoes tinham profundidade de 3,5 milmetros.

Os buracos eram tao perfeitos, disse um dos autores do estudo, o antropologo David Frayer. Mostrei

as fotos ao meu dentista e ele achou os buracos surpreendentes .

Quanto ao metodo usado nas perfuracoes, doi so de pensar. Pesquisadores especulam que um pequeno

arco era usado para introduzir brocas de pedra lascada nos dentes do paciente. Brocas de pedra foram

encontradas no local.


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Os autores do estudo simularam a tecnica, e perfuraram um dente humano (ja desconectado do dono)

em menos de um minuto.

Os pesquisadores ficaram fascinados com o avanco da sociedade pre-historica na atual provncia pa-

quistanesa do Baluquistao. As perfuracoes foram feitas em homens e mulheres comuns. Os cientistas

especulam que as perfuracoes eram feitas para aliviar a dor das caries. Muitos dos dentes perfurados eram

tambem cariados. Os pesquisadores nao encontraram sinais de obturacoes, mas uma substancia semelhante

ao piche poderia ter sido usada.

Ja o dentista Richard Glenner, autor de livros sobre a historia da odontologia, nao acredita que essas

perfuracoes representassem uma boa pratica odontologica. Segundo ele, as brocas poderiam ter sido usadaspara efeito cosmetico ou para liberar maus espritos, e nao para salvar os dentes.


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Ainda sobre dentistas

Voce sentefrio na barriga quando ouve o barulho do motorzinho do dentista? Quando ele aproxima

a broca das areas sensveis do dente, a sensacao e mesmo de horror. A anestesia e requisitada sem

argumentos. Mas gracas as pesquisas de fsicos de Sao Jose dos Campos, muito em breve, tudo isso sera

coisa do passado.

A novidade e uma broca odontologica recoberta por diamante sintetico -CVD. O acoplamento de ondas

de ultra-som faz com que o funcionamento da mesma seja por vibracao. Esta e a grande diferenca em

relacaoas convencionais, que funcionam por rotacao e geram o incomodo barulho.


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Brocas sem partes moveis

sem partes moveis, podem ser de laminas de aco, diamantes naturais e diamantes artificiais.


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Broca tipo integral de lamina de aco

Caractersticas/atributos: sao as mais antigas, de baixo custo. Tem vida util pequena.

Objetivos/funcionalidades: Conhecidas como brocas de rabo de peixe (FishTail), perfuram por ci-

salhamento. Possuem orifcio para passagem da lama de perfuracao.

Figura 13: Broca tipo integral de lamina de aco (Fonte Thomas, 2001).


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Broca de diamentes naturais - Testemunhagem

Caractersticas/atributos: sao as mais recentes, de alto custo. Tem boa vida util. Usadas inicialmente

em formacoes mais duras. Atualmente sao muito usadas para testemunhagem ou em formacoes

extremamente duras. O tamanho e a quantidade de diamentes definem o tipo de aplicacao. Apenas

os diamantes tem contato com a rocha.

Objetivos/funcionalidades: Perfuram pelo efeito de esmerilhamento.

Figura 14: Broca de diamentes naturais - Testemunhagem (Fonte Thomas, 2001).


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Broca de diamentes artificiais (PDC - Polycrystalline Diamond Compact)

Caractersticas/atributos: Pastilhas ou compactos sao montados sobre bases cilindricas, instaladas no

corpo da broca. A pastilha e composta por uma camada fina de partculas de diamantes aglutinados

com cobalto e fixadas a outra camada que e composta de carbureto de tungstenio. Para rochas moles

poucos cortadores de maior tamanho. Para rochas duras muitos cortadores de menor tamanho.

Objetivos/funcionalidades: Perfuram pelo efeito de esmerilhamento, promovendo efeito de cunha.

Nota: os modelos TSP - Thermally Stable Polycristalline, tem maior resistencia ao calor.

Figura 15: Broca de diamente artificial (Fonte Thomas, 2001).


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Brocas com partes moveis

Podem ter de um a quatro cones, sendo as mais utilizadas as brocas tric onicas pela sua eficiencia e

menor custo inicial. Compostas de:

Estrutura rolante: funcionamento por:

raspagem (efeito predominante em rochas moles),

lascamento,

esmagamento (efeito predominante em rochas duras),

erosao (jato da lama).


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Estrutura de corte: estrutura cortante fresada no proprio cone.

Tipos basicos de rolamentos:

com roletes e esferas nao-selados (sem lubrificacao propria),

com roletes e esferas selados (com lubrificacao propria, maior custo e vida util), e

com mancais de friccao tipo journal (as de maior custo e vida util).

Tipos de broca

brocas de dentes de aco brocas de inserto


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Broca triconica de dentes de aco


Objetivos/funcionalidades:

Figura 16: Broca triconica de dentes de aco(Fonte Thomas, 2001).


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Broca triconica de insertos de tungstenio

Caractersticas/atributos: insertos de carbureto de tungstenio instalados por processo de interferencia

em orifcios abertos na superfcie do cone. Existem varios formatos de dente e de inserto, cada qual

para um tipo de formacao.

Objetivos/funcionalidades:

Figura 17: Broca triconica de insertos de tungstenio (Fonte Thomas, 2001).


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Figura 18: Offset de uma broca triconica (Fonte Thomas, 2001).


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Perfuracao - Fluidos de perfuracao 29

Material da proxima aula - Fluidos de perfuracao e prevencao de acidentes (BOP/Blowout).

Classificacao dos fluidos de perfuracao

Fluidos a base de agua.

Fluidos a base de oleo.

Fluidos a base de ar.


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Perfuracao - Fluidos de perfuracao 30

Propriedades dos fluidos de perfuracao

Densidade.

Parametros reologivos.

Forcas geis.

Parametros de filtracao.

Teor de solidos.

Concentracao hidrogenionica - pH.

Alcalinidades.

Teor de cloretos ou salinidade.

Teor de cloretos ou salinidade.

Teor de bentonita ou solidos ativos.


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Perfuracao - Operacoes de perfuracao 31

Alargamento de repassamento

.

Conexao, manobra e circulacao

.

Revestimento de um poco de petroleo

Coluna de revestimento - Funcoes.

Coluna de revestimento - Caractersticas essenciais.

Condutor.

Revestimento de superfcie.

Revestimento intermediario.

Revestimento de producao.

Liner.

P f O d f


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Perfuracao - Operacoes de perfuracao 32

Tie Back.

P f Ci t 33


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Perfuracao - Cimentacao 33

Cimentacao de um poco de petroleo

O cimento.

Caractersticas do cimento.

A pasta de cimento.

Ensaios com a pasta de cimento.

Aditivos.

Aditivos para cimentacao.

Tipos de cimentacao.

Cimentacao primaria.

Cimentacao secundaria.

Acessorios de cimentacao.

P f Ci t 34


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Perfuracao - Cimentacao 34

Sapata.

Colar.

Tampoes.

Colar de estagio. Centralizadores.

Arranhador.

Obturador externo ou Revestimento ou ECP (external casing packer).

Cimentacao primaria - Sequencia operacional.

Compressao de cimento ou squeeze.

.

Perfuracao Perfilagem 35


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Perfuracao - Perfilagem 35

Perfilagem

Perfuracao Movimentacao da sonda 36


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Perfuracao - Movimentacao da sonda 36

Movimentacao da sonda

Perfuracao - Otimizacao da perfuracao 37


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Perfuracao - Otimizacao da perfuracao 37

Otimizacao da perfuracao

Programa de revestimento

Programa de fluido de perfuracao

Programa de brocas

Parametros mecanicos

Parametros hidraulicos

Perfuracao - Operacoes especiais de perfuracao 38


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Perfuracao Operacoes especiais de perfuracao 38

Operacoes especiais de perfuracao

Controle de kicks

Pescaria

Testemunhagem

Perfuracao - Perfuracao direcional 39


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Perfuracao Perfuracao direcional 39

Perfuracao direcional

O que e e objetivos

.



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Tipos/Classificacao

Direcional

Horizontal



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Controle da verticalidade em pocos verticais



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Perfuracao de pocos direcionais

Perfuracao - Perfuracao multidirecional 43


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Perfuracao multidirecional

O que e e objetivos

.

Perfuracao - Perfuracao martima 44


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Perfuracao martima

O que e e objetivos

Tipos de unidades

Plataformas fixas

Estas plataformas sao utilizadas em regioes de pouca profundidade (


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Estas plataformas sao utilizadas em regioes de aguas rasas e calmas. As mesmas sao apoiadassobre uma estrutura, normalmente metalica, que e sustentada sobre flutuadores. Pode ser

deslocada com o uso de rebocadores.

Plataformas flutuantes (FPSO e semi-submersveis)

Os navios sonda (FPSO - Floating, Production, Storage and Offloading) vem sendo apresen-

tando vantagens logsticas nas operacoes e hoje, ao inves de serem adaptados, sao especialmente

projetados para operacao de producao[1]. Entre as vantagens dos FPSO esta seu sistema de

posicionamento dinamico, que permite manter a posicao do navio, evitando danos as estruturas

conectadas ao navio.

As plataformas semi-submersveis sao estruturas apoiadas em colunas sustentadas por flutuado-

res. Algumas destas plataformas possuem sistemas de posicionamento, com propulsao propria.

Normalmente sao utilizadas para perfuracao de pocos exploratorios.

Plataformas tension-leg

Estas plataformas sao parecidas com as semi-submersveis, sendo que, neste caso as colunas saoancoradas. Apresentam boa estabilidade.

Perfuracao - Perfuracao martima 46


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Estas plataformas sao utilizadas em regioes de pouca profundidade (


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Onde buscar mais informacoes?

http://pt.wikipedia.org

http://www.lenep.uenf.br

http://pt.wikipedia.org

.

Perfuracao - Exerccios 48


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Exerccios

1. Assistir o video que mostra a operacao de perfuracao.

2. Fazer pesquisa sobre os tipos de brocas utilizadas na Bacia de Campos.

3. Identificar e estudar os termos/jargoes associados a coluna de perfuracao e a opera-

cao da coluna de perfuracao.

Perfuracao - Bibliografia 49


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Bibliografia Jose Eduardo Thomas; Fundamentos de Engenharia de Petroleo; Editora Interciencia; 2 edi-

cao; Rio de Janeiro; 2001.

Luiz Alberto Santos Rocha et all; Perfuracao Direcional; Editora Interciencia; 1 edicao; Rio deJaneiro; 2006.

Luiz Claudio Cardoso; Petroleo do Poco ao Posto; Editora Qualitymark; 1 edicao; Rio de Janeiro;

2005.

Jorge Fernandes, O que e Engenharia?,

http://www.dimap.ufrn.br/~jorge/textos/engsoft/conceitosgerais/OQueEhEngenharia.htm

Ariston Alves Afonso e Nelio Fleury, Uma Breve Historia Da Engenharia,

http://www.crea-go.org.br/informativo/artigos/2.htm

Wikipedia, http://pt.wikipedia.org/.

LENEP, http://www.lenep.uenf.br.

History Channel, http://www.history.com/.

Perfuracao - Bibliografia 50


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Discovery Channel, http://www.discoverybrasil.com/_home/index.shtml.

Utilizacao de Diamantes na Perfuracao de Pocos de Petroleo: http://www.seed.slb.com/pt/scictr/

watch/diamonds/drillbits.htm.

Terminologias do petroleo - jargoes: http://www.forbusiness.com.br/?sec=77

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