Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Ana Cláudia Bento MelchíadesDisciplina: Fundamentos do Setor de Petróleo e
GásProf. Dr. Antônio Gilson Barbosa de Lima
OPERAÇÕES DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO
Campina Grande - Paraíba
06/2011
ROTEIRO DE APRESENTAÇÃO
1. Introdução
2. Poços de Petróleo
2.1 Definição
2.2 Classificação
2.3 Custos e Fatores que mais oneram a perfuração
3. Perfuração de Poços de Petróleo
4. Métodos de Perfuração
5. Unidades de Perfuração Marítimas
6. Coluna de Perfuração
7. Fluidos de Perfuração8. Operações de Perfuração 8.1 Operações de Rotina 8.2 Operações Específicas9. Considerações Finais10. Bibliografias Pesquisadas11. Agradecimentos
1. Introdução As atividades de
perfuração de poços de petróleo são do seguimento upstream, que consiste em métodos que visam a segurança e a produtividade do poço. Para tais operações se faz necessário um conjunto de procedimentos anteriores à perfuração.
2. Poços de PetróleoDefinição:
O poço de petróleo é o elo de ligação entre a rocha e a superfície, assim as atividades de perfuração de poços se revestem de certa complexidade a medida que são desdobradas em sub-atividades.
2.1 Classificação
Em terra (onshore) No mar (offshore)
Quanto ao Sistema de Produção
Direcionais Horizontais Multilaterais Verticais
Quanto a sua trajetória
Quanto a Finalidade
Estratigráfico: para obter informações sobre a Bacia. Pioneiro: para verificar uma estrutura mapeada. De Extensão ou Delimitação: para delimitar os limites de um Campo. De Produção: para produzir os hidrocarbonetos. De Injeção: para injetar água ou gás no reservatório. Outros fins menos comuns: apagar incêndio em poço em erupção.
Os custos com a perfuração de poços são significativos, sendo bem mais elevados em se tratando de poços offshore.
Fatores que mais oneram: Tipo de terreno e localização do poço; Formação geológica; Ocorrência de gás sulfídrico; Fluido de perfuração e equipamentos inadequados.
2.2 Custos e Fatores que mais oneram a perfuração
A perfuração de poços tem diversas finalidades e pode ocorrer em várias fases da exploração e produção do petróleo. Os poços estratigráficos são utilizados na fase de produção; a avaliação de descobertas é feita através dos poços de extensão e de delimitação; os poços de produção e injeção podem ser perfurados tanto na fase de desenvolvimento como na de produção de um campo.
3. Perfuração de Poços de Petróleo
Tecnicamente, a perfuração consiste no conjunto de várias operações e atividades necessárias para atravessar as formações geológicas que formam a porção superficial da crosta terrestre, com objetivos predeterminados, até atingir-se o objetivo principal, que é a prospecção de hidrocarbonetos.
Nas atividades de perfuração de poços de petróleo utiliza-se sondas de perfuração, que consistem em um conjunto de equipamentos bastante complexos, existindo grande variedades de tipos. Onde destaca-se: torre de perfuração ou derrick.
4. Métodos de Perfuração
Método Percussivo: a perfuração é feita golpeando a rocha com uma broca, causando a sua fragmentação por esmagamento. Os cascalhos gerados no interior do poço, após vários golpes, são retirados posteriormente através de uma ferramenta chamada de caçamba.
Método Rotativo: a perfuração é realizada através do movimento de rotação de uma broca, comprimindo a rocha e causando seu esmagamento. A retirada dos cascalhos gerados é realizada através dos tubos de perfuração que retorna pelo espaço entre o anular da coluna de perfuração e o poço perfurado.
5. Unidades de Perfuração Marítimas
As plataformas têm sua utilização condicionada a alguns aspectos relevantes, como a profundidade da lâmina d’água, relevo do solo submarino, finalidade do poço e a melhor relação custo-benefício. Assim, temos os seguintes tipos:
Plataformas Fixas
São estruturas apoiadas no fundo do mar por meios de estacas cravadas no solo com objetivo de permanecer no local de operação por longo tempo.
Plataformas Submersíveis
Nesse tipo de plataforma, a estrutura e todos os equipamentos estão sobre um flutuador, que se desloca com o auxílio de rebocadores.
Plataformas Auto-elevatórias
Constituem-se de uma estrutura montada sobre uma balsa flutuadora com “pernas” extensíveis. Estas “pernas” são acionadas de modo mecânico ou hidráulico, movimentando-se para baixo até atingir o fundo do mar, dando apoio a estrutura e permitindo que a balsa se auto-eleve a uma altura segura para operação.
Plataformas Flutuantes (Semi-Submersíveis)
São estruturas apoiadas por colunas sustentadas por flutuadores submersos, podendo ou não ter propulsão própria, sendo bastante requeridas para perfuração de poços exploratórios.
Plataformas Flutuantes (FPSO-Navios Flutuantes de Produção, Processamento,
Estocagem e Distribuição) São navios sonda que possuem um sistema de ancoragem especial, além de um sistema de posicionamento dinâmico que lhe permite manter a posição e deste modo não danificar equipamentos e prejudicar as operações, em função da ação dos ventos, ondas e correntes marinhas.
Plataformas Tension Leg
Apresentam estruturas semelhantes às Semi-submersíveis, com a diferença de que as colunas ficam ancoradas no fundo do mar. Comumente empregadas para o desenvolvimento de campos, devido à boa estabilidade auferida, o que permite operações similares às realizadas em plataformas fixas.
Para realizar a perfuração se utiliza um conjunto-ferramenta que constitui a coluna de perfuração. São elas:
a broca instalada na extremidade inferior da coluna; tubos de comando, também conhecidos por drill collars,
que exercem peso sobre a broca e dão rigidez à coluna; tubos pesados, de material duro e resistente à fadiga, que
transmite parte da rigidez dos comandos para os tubos de perfuração;
tubo de perfuração drill pipes.
6. Coluna de Perfuração
Esquema da coluna de perfuração
7. Fluidos de Perfuração
Também conhecido por lama de perfuração, são misturas complexas de produtos químicos, líquidos, sólidos e as vezes até gases, cujo objetivo principal é lubrificar a broca e garantir uma perfuração ágil e segura. Basicamente, são estas funções que o fluido deve ter:
limpar o fundo do poço, removendo e transportando à superfície os cascalhos cortados pela broca; lubrificar e refrigerar a coluna de perfuração; exercer uma pressão hidrostática de controle à pressão dos fluidos das formações atravessadas, estabilizando as paredes do poço.
Fluidos de perfuração de poços
8. Operações de Perfuração
8.1 Operações de Rotina
As operações normais que envolvem a atividade de perfuração são ditas de rotina: a conexão de tubos de perfuração – acréscimo de seções de três tubos à coluna de perfuração, deste modo penetrando aos poucos as formações; manobra da coluna – operação que consiste em se retirar toda coluna do poço, a fim de que uma broca nova seja instalada;
8.2 Operações Específicas
São operações diferenciadas, indispensáveis em caso específicos. Apresentam-se a seguir alguns exemplos:Perfilagem - a operação consiste no levantamento de características e propriedades das rochas perfuradas, mediante o deslocamento de um sensor dentro do poço. As principais características registradas são resistividade elétrica, radioatividade, potencial eletroquímico, velocidade sísmica, etc.
Exemplo de perfil a poço aberto
Revestimento de Poço
A principal necessidade de se revestir um poço total ou parcialmente é devido a proteção de suas paredes. Além da proteção das paredes, são estas as principais funções da coluna de revestimento: Não permitir a perda de fluido de perfuração para as formações; Permitir o retorno do fluido de perfuração à superfície, para o devido tratamento;
Evitar a contaminação da água de possíveis lençóis freáticos; Dar suporte para os equipamentos de cabeça do poço, etc.
Invólucro
Cimento
Perfuração
Cimentação de Revestimento
Uma vez instalada a coluna de revestimento do poço, o espaço anular entre ela e a parede do poço é cimentado (preenchido com uma mistura cimento/água), visando uma melhor fixação da coluna e isolando as zonas porosas e permeáveis atravessadas pelo poço.
Esta operação é feita por tubos condutores auxiliares, sendo que no revestimento de superfície toda a extensão é cimentada e, nos demais, normalmente só a parte inferior, ou intervalos predefinidos.
Testemunhagem de Poço
A testemunhagem consiste na obtenção de uma amostra da formação rochosa de superfície, o testemunho, cuja finalidade é analisar informações úteis e pertinentes à avaliação do poço, à equipe de engenharia de reservatórios, aos geólogos, etc.
Amostras de testemunho
Completação de Poços de Petróleo
Após a perfuração de um poço vem a fase de completação, que consiste numa série de operações que têm por objetivo permitir a produção econômica e segura de hidrocarbonetos, bem como injetar fluidos no reservatório quando necessário.
Entre as operações destacam-se:
Canhoneio – A última coluna de revestimento, da produção, é canhoneada, isto é, perfurada horizontalmente, por certo tipo de cargas explosivas, bem em frente a formação produtora, de modo a permitir que o petróleo possa atravessar a pasta de cimento existente em volta do revestimento, assim como as suas paredes metálicas, e chegar ao interior do poço para ser produzido.
Coluna de Produção
Um tubo de pequeno diâmetro, da ordem de três polegadas, por onde se produz o petróleo. A produção pode ser natural ou artificial, isto é, bombeio ou injeção de gás no poço.
Equipamento de Cabeça de Poço
Em sua parte superior, o poço recebe equipamento chamado cabeça de poço, com configurações diferentes, conforme se esteja perfurando ou produzindo através do poço. Tem como função primordial a vedação das colunas de revestimento, bem como servir de ancoragem para as mesmas.
Durante a produção, instala-se sobre a cabeça de poço um conjunto de válvulas chamado de árvore de natal, com dispositivos de segurança e controle de produção, além de vários outros itens possíveis.
Elas podem ser:
De superfície – unicamente secas Submarinas – secas ou molhadas
Merece destaque Blowout Preventer (BOP), que é um conjunto de válvulas que possibilita o fechamento do poço.
Blowout na Plataforma - Golfo do México
9. Considerações Finais
As operações de perfuração de poços de petróleo são bastantes complexas, onerosas e dividem-se em: de rotina e específicas. Tais operações possuem características e detalhes que valorizam as diversas áreas do conhecimento.
10. Bibliografias Pesquisadas
Petróleo: do Poço ao Posto/ Luiz Cláudio Cardoso, 1ª Ed. Rio de Janeiro-RJ: Qualitymark Ed.,2005.
Consultoria Mgerhardt. Acessado em 31/05/2011, às 14h no endereço eletrônico: www.mgerhardt-consultorias.com.br/.../LCRN-ATT00288.doc
Petróleo e etc. Acessado em 01/06/2011, às 10h, no endereço eletrônico: www.petroleoetc.com.br/fique-sabendo/perfuracao/
Tecnologia do Petróleo. Acessado em 01/06/2011, às 08h, no endereço eletrônico: www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/...do_petroleo/perfuracoes.PDF
