Perfuração Direcional de Poços de Petroleo-Métodos de Deflexão e Acompanhamento Direcional

7/26/2019 Perfurao Direcional de Poos de Petroleo-Mtodos de Deflexo e Acompanhamento Direcional.

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PERFURAO DIRECIONAL DE POOS DE PETRLEO MTODOS DEDEFLEXO E ACOMPANHAMENTO DIRECIONAL

Fellipe Bruno Barbosa Bandeira; Gheorgia Victoria de Medeiros Silva2

1Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia, Campus Campina Grande, Curso Tcnico em

Petrleo e Gs [email protected]

Instituto Federal de Educao, Cincia e Tecnologia, Campus Campina Grande, Curso Tcnico emPetrleo e Gs [email protected]

RESUMOO aumento da escassez de recursos naturais tem levado a indstria a buscar combustvelfssil em locais cada vez mais remotos. A complexidade geomtrica dessas reservas e anecessidade de aumento da produtividade desses reservatrios tem impulsionado odesenvolvimento de tecnologias que permitam a extrao lucrativa de hidrocarbonetos,

em reservatrios antes considerados inviveis. Nesse contexto, a perfurao direcionaltem sido responsvel pela superao de inmeros desafios associados ao alcance dereservatrios. Essa modalidade est se tornando um padro para a perfurao de poosde produo, correspondendo a mais de 75% das operaes no litoral brasileiro, etornando-se tambm, cada vez mais popular em poos exploratrios. Embora se utilize deprincpios oriundos da perfurao vertical, o aprimoramento dos sistemas de deflexo eorientao est tornando a perfurao direcional uma engenharia distinta da convencionalexplorao vertical. Contudo, o presente artigo prope realizar uma reviso bibliogrficasobre os procedimentos operacionais e as vrias ferramentas utilizadas na perfurao depoos direcionais. Discutindo a eficincia dos mtodos e equipamentos empregados, emcontrapartida aos poos verticais.

Palavras-chave: Perfurao Direcional, Petrleo e Gs, Mtodos de Deflexo,Acompanhamento Direcional.

1. INTRODUO

O termo perfurao direcional utilizado para delimitar um conjunto demtodos e ferramentas empregadas comfinalidade de promover ganho de ngulono poo perfurado, direcionando atrajetria at um alvo pr-determinado.

Comeou a ser desenvolvido quandoa indstria de petrleo passou a explorarcampos offshore, nos Estados Unidos em1960. O mtodo tambm era empregadona recuperao de poos obstrudos porprises de colunas ou quebras deequipamentos [ROCHA, 2008].

No Brasil, essa tcnica tem sido

muito empregada no desenvolvimento de

campos de produo martimos; noestado da Bahia, onde existem reservascom muitas falhas geolgicas; naperfurao de formaes com domossalinos, comum na regio dos poos deSalina Cristal (Rio Grande do Norte) e noPr Sal.

O emprego dos poos direcionaistornou possvel a recuperao dehidrocarbonetos que no seriamprospectados por poos verticais.Aumentando o numero de reservas depetrleo que podem ser exploradas. Aevoluo da perfurao direcional tempermitido o sucesso da execuo dasmais complexas trajetrias. Segundo

Almeida [2010], um poo direcional


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normalmente desenvolvido, quando sedeseja [Figura 1]:

Aumentar a produo de poos de

petrleo, proporcionando umamaior rea de contato entre o pooe o reservatrio.

Perfurar um reservatrio onde difcil ou impossvel o acessovertical.

Permitir o agrupamento de vriospoos em um nico local, de modoa minimizar os impactos ambientaise reduzir custos de locao comsondas martimas.

Perfurao de poos de alivio paracontrolar poos em blowout.

Perfurar em um reservatrio abaixode uma formao de difcilperfurao (domos salinos efalhas).

Figura 1: Aplicaes de poos direcionaisFonte: THOMAS [2004]

Apesar da eficincia em algunscasos, bem intuitivo perceber queperfurar um poo vertical bem maissimples e barato que perfurar poos

direcionais. Em poos verticais,problemas de torque e arraste no soconsiderados, j que a coluna deperfurao esta posicionada no centro dopoo, sem que haja contato entre aparede e a coluna. Porm, quanto maiorfor a inclinao do poo, a ao dagravidade e das tenses promovem ocontato entre a coluna e a parede dopoo, provocando o aparecimento deforas de frico.

Outro problema inerente perfurao de poos direcionais a

formao de chavetas, devido ao atritoconstante entre a coluna e o lado alto daparede do poo, provocando o surgimentode uma cavidade que obstrui a passagem

da coluna de perfurao [PORTO, 2009].Segundo Coelho [2009], a limpezaineficiente tambm constitui um fatorpreocupante em poos inclinados.Podendo provocar a formao de um leitode cascalhos na parte inferior dasparedes do poo. Diminuindo o dimetroefetivo do poo, podendo ocasionar napriso da coluna e consequentementeperda do poo.

Desse modo, o desenvolvimento

dessa atividade seria inatingvel sem aevoluo das tcnicas deacompanhamento direcional e dosmtodos de deflexo. Permitindo umrigoroso controle da trajetria da broca,at o objetivo.

2. MTODOS DE DEFLEXO

A deflexo de poos direcionais uma etapa muito importante daperfurao. O sistema escolhido deverdirecionar o poo na inclinaonecessria para atingir o reservatrio. Apreciso do sistema importante paraevitar correes futuras na trajetria dopoo, que podem onerar o custo daperfurao.

2.1 WhipstockConforme Rocha [2008], o

Whipstock foi o primeiro mtodo dedeflexo desenvolvido pela indstriapetrolfera. uma ferramenta na forma deuma cunha de ao temperado, com umaextremidade em forma de ponta e umaranhura cncava que guia a broca deencontro parede do poo. Atualmente,tem seu uso restrito apenas paraoperaes de sidetrack [Figura 2].


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Figura 2: Whipstock em sidetrackFonte: ROCHA [2008]

2.2 JateamentoBritto [2010], afirma que o

jateamento uma tcnica indicada paradesviar poos em formaes muitomacias e arenosas. Nestas operaesso utilizadas brocas tricnicasconfiguradas para que um dos jatos tenhaum dimetro maior. A fora hidrulica dofluido de perfurao desgasta o poo nadireo do jato de maior dimetro,desviando a trajetria do poo [Figura 3].

Figura 3: JateamentoFonte: ROCHA [2008]

2.3 Motor de FundoO motor de fundo um motor

hidrulico impulsionado pelo fluido deperfurao [Figura 4]. Sua principalfuno a transmisso de rotao broca, de forma independente da rotaoda coluna. A deflexo obtida por meiode um sub torto (bent sub), posicionadoacima do motor.

Comeou a ser utilizado em poosdirecionais nos anos 70, mas passou aser adotado tambm em poos verticais,por proporcionar um menor desgaste na

coluna [SANTANA, 2010].

A grande desvantagem dessesistema a limitada capacidade de ganhode ngulo e a necessidade de manobrasconstantes para substituio do bent sub,

aumentando o tempo de permanncia dasonda.

Figura 4: Motor de FundoFonte: SCHLUMBERGER [2004]

2.4 Sistema SteerableSegundo Mansano [2004], um

dos sistemas mais empregados emexploraes, por apresentar uma timarelao custo beneficio. composto porum motor e um ferramenta de medio

direcional, geralmente o MWD. Essesistema opera em dois modos: Orientadoe Rotativo.

No mtodo orientado, o motor posicionado na superfcie peloMWD, at que ela atinja ainclinao desejada. Depois umpequeno trecho perfurado pelaao da broca e ento a coluna descida.

Uma vez que a inclinao e a

direo desejada sejamalcanadas, a coluna inteira rotacionada e a operaoprossegue mantendo a trajetria.Essa parte da operaocompreende o perodo deperfurao rotativa.

2.5 Sistema Rotary SteerableSegundo Britto [2010], o RST

uma ferramenta defletora que permite

alterao na trajetria do poo emqualquer direo e inclinao em que


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seja necessrio fazer a rotao dacoluna. Alm disso, esse sistemapermite rotacionar a coluna durante ostrechos de ganho de ngulo e

alterao na direo da trajetria dopoo. Esse sistema tambm opera emdois modos: Push the Bit e Point theBit.

No Push the Bit, o RST operaatraves de pistes posicionadosacima da broca, esses pistesempurram a parte inferior dacoluna com intensidadenecessria para promover aalterao na trajetria [Figura

5]. De uma maneira geral, aqualidade do poo perfuradono muito diferente de umpoo perfurado com motor defundo.

Figura 5: Posicionamento dosPistes Defletores

Fonte: BAKER HUGHES [2009]

O Point the Bit opera atravs deum sistema de anisexcntricos, na qual criadauma flexo no eixo principal daferramenta, que resulta naorientao da broca na direooposta [Figura 6]. Nessesistema, a qualidade do pooperfurado superior geradapelos outros sistemas.

Figura 6: Modo Point the BitFonte: HALLIBURTON [2009]

2.6 TurbinasAs turbinas hidrulicas so

equipamentos projetados unicamente

para transformar a energia hidrulicaproveniente do fluido de perfurao emvelocidade e torque. Apesar da eficinciana transmisso de rotao, as turbinastem uso restrito em formaes muitoduras e abrasivas [THOMAS, 2004].

2.7 Coluna de PerfuraoNa perfurao vertical, a coluna de

perfurao responsvel por duasfunes: promover peso sobre a formao

e transmitir energia rotacional broca.Segundo Rocha [2008], o que

acontece em poos direcionais que acoluna ser um agente de deflexo datrajetria do poo. Isso alcanado pormeio do diferente posicionamento doscomponentes bsicos da coluna. Asdiferentes composies permitem ganhar,perder ou manter ngulo.

Composio para ganharngulo (princpio da alavancaou efeito fulcrum): O efeito deganho de ngulo se baseia noefeito alavanca proporcionadopelo estabilizador prximo broca. Quando aumentamos opeso aplicado broca, o pontode contato entre a coluna e aparede do poo empurradopara baixo, aumentanto ainclinao [Figura 7].


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Figura 7: Efeito FulcrumFonte: ROCHA [2008]

Composio para manterngulo (coluna empacada): So

colocados trs estabilizadoresem sequncia, depois da broca,separados por pequenassees de comandos. Essacomposio far com que acoluna resista diante de umacurva, mantendo a tendnciaretilnea do poo [Figura 8].

Figura 8: Coluna EmpacadaFonte: ROCHA [2008]

Composio para perder ngulo(princpio do pndulo): Oscomando prximos broca seinclinam, como em um pndulo,e devido ao seu prprio pesopressionam a broca contra aparte baixa do poo [Figura 9].

Figura 9: Princpio do PnduloFonte: ROCHA [2008]

3. ACOMPANHAMENTO DEPOOS DIRECIONAIS

Mesmo em poos verticais, a brocamove-se em direes contrrias ao eixode perfurao pretendido. Isso acontecedevido a no uniformidade da formao,disposio das camadas e fatores deordem operacional.

O acompanhamento direcional uma tcnica fundamental para o sucessoda perfurao de um poo direcional. Oconhecimento da trajetria adotada pelopoo, permite corrigir o curso da

perfurao, caso ocorra algum desvio datrajetria programada. Alm disso, muitoimportante para evitar a coliso entrepoos e garantir que o objetivo geolgicoseja efetivamente atingido.

Durante a perfurao sorealizadas aquisies de dados quepermitem conhecer a posio espacial dabroca no reservatrio econsequentemente a trajetria adotadapelo poo. Na indstria petrolfera, esses

dados so chamados de fotos ou surveyse trazem informaes a respeito dainclinao, azimute e orientao daferramenta de perfurao [BRITTO, 2010].

Os equipamentos presentes nomercado permitem a aquisio dosregistros direcionais com diferentes nveisde preciso e preo. A seleo precisarlevar em considerao criterios tcnicos eeconmicos do projeto.


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3.1 Equipamentos Magnticos deRegistro

Conforme Marques [2009], essasferramentas no podem ser utilizadas

prximas ou dentro de poos revestidos,por serem sensveis a interferncia do aopresente no revestimento. O empregodessas ferramentas requer a presena decomandos no magnticos (monel), quediminuem a interferncia provocada pelacoluna de perfurao. Os principaisequipamentos magnticos empregadosna perfurao de poos direcionais:

Magnetic Single Shot (MSS): a ferramenta de orientao

mais simples da perfuraodirecional. composta por umabussola magntica, uminclinmetro e uma cmerafotogrfica que registra osdados em um filme individual.Aps o registro da foto, o MSS retirado do poo a cabo.

Equipamento Magntico deRegistro Mltiplo (MMS): Umequipamento de registrosimultneo semelhante aoMSS. Porm, possui acapacidade de realizar eregistrar mltiplas aquisies. geralmente empregado parainvestigar todo o poo depoisda perfurao e permite ummenor tempo de perfurao,pois os registros so tomadosem uma nica corrida.

3.2 Equipamentos Giroscpicosde Registro

Diferente dos equipamentosmagnticos, os instrumentos giroscpicospossuem a grande vantagem de noserem influenciados por forasmagnticas, permitindo a investigaodentro ou prximo de poos revestidos.Tem uso restrito, pois necessitaminterromper o processo de perfurao

para serem corridos, gerando um maiortempo operacional e, com isso, um maior

custo final. Segundo Rocha [2008], osprincipais equipamentos giroscpicos:

Gyroscopic Single Shot (GSS):Esse equipamento registra e

grava a direo do poo em umfilme em forma de disco. Oregistro direcional feito por umabssola giroscpica.

Gyroscopic Multi Shot (GMS): Essaferramenta pode ser operada acabo ou pode ser lanada nopoo atravs da coluna deperfurao, sendo que, nasegunda opo, os registros sotomados durante sua manobra de

retirada. Essa ferramenta diferenciada do GSS pelacapacidade de mltiplos registros.

3.3 Sistema de Navegao Inercial(INS)

Considerado o sistema de registrodirecional mais preciso do mercado. composto por trs giroscpios equipadoscom acelermetros. O sistema permitedeterminar a posio e a velocidade deum corpo em movimento tridimensional, etambm encontrar o norte magntico pelarotao da terra. Devido ao design dessesensor, essa ferramenta capaz detrabalhar em poos de inclinaeselevadas. O INS corrido a cabo e utilizado em operaes que demandamum alto grau de preciso [ROCHA, 2008].

3.4 Steering Tool

O steering Tool um equipamentode registro direcional composto por umsensor magntico de direo e um sensorgravitacional de inclinao (probe). Essaferramenta transmite os dados para asuperfcie em tempo real, atravs de umcabo eltrico [PORTO, 2009]. Adesvantagem da transmisso de dadosser feita a partir de um cabo que noser possivel rotacionar a colunaenquanto esta ferramenta estiver em uso.

Outro problema a fragilidade do cabo rompimentos.


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3.5 Equipamento de MedioContnua Sem Cabo (MWD)

O MWD uma das principaisferramentas de aquisio de dados da

atualidade. Permite obter dados deinclinao e orientao da ferramentadefletora em tempo real, sem anecessidade de cabo.

A transmisso dos dados feita pormeio de pulsos de presso do fluido deperfurao. Os pulsos de presso sogerados por meio da ao de vlvulas quemodulam o fluxo do fluido de perfurao.Quando a vlvula fechada, o fluxo interrompido, aumentando a presso que

detectada na superfcie. Quando avlvula permite o escoamento do fluxo,promove uma queda da presso que captada na superfcie. Esse pulsos socaptados por sensores de presso, einterpretados por softwares [PORTO,2009].

4. CONSIDERAES FINAIS

O cenrio atual da perfurao depoos de petrleo tornou necessrio odesenvolvimento de trajetrias maisaprimoradas, no sendo mais usual aexplorao de grandes reservatrios pormeio de poos de baixa inclinao.

Alm disso, os poos de petrleo setornaram verdadeiros laboratrios, ondeso desenvolvidos novos mtodos eequipamentos, afim de tornar aperfurao uma operao mais eficiente,

mais segura para os profissionaisenvolvidos no processo, mais lucrativa ecom um menor impacto ambiental.

5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ALMEIDA, E. L. F. DinmicaTecnolgica das Indstrias

En er gticas. Universidade Federal doRio de Janeiro, 2010.

BIANCA, S. C. Anlis e de Tor qu e emCo lunas de Per fu rao de Poos

Direcio nais e su a Inf lunc ia no

Monitor amento da Lim peza dos Poos.Universidade Federal do Rio de Janeiro,2009.

BRITTO, G. A. S. Energia MecnicaEspecfic a e su as Ap lic aes na

Perfurao de Poos de Petrleo.Universidade Federal do Rio de Janeiro,2010.

CORRA, O. L. S. Pet rleo : Noessobre Ex plorao, Per fu rao,

Pro duo e Mic ro bi ol ogi a. Intercincia,

2003.

MANSANO, R. B. Engenharia dePerfu rao e Completao em Poos

de Petrleo. Universidade Federal deSanta Catarina, 2004.

MARQUES, P. R. Estu do da Infl unc iada Co lu na de Per fu rao n a Hid rulica

de Poos de Lo ngo Alcanc e.

Universidade Federal do Rio de Janeiro,2009.

PORTO, R. A. P. Int er fernci a

Magntica em Equ ipamento s d e

Registro Direcional. Universidade

Federal do Rio de Janeiro, 2009.

ROCHA, L. A. S. Per fu rao Di rec io nal.

Intercincia, 2008.

SANTANA, H. Tr abal ho P rtic o Sondas de Per fu rao e Comp le tao.Universidade de Santa Cecilia, 2010.

THOMAS, J. E. Fundamentos deEngenharia de Petrleo. Intercincia,2004.

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