Introdução a Perfuração
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Petróleo e Gás
OPERAÇÕES DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO
ARACI - Bahia
11/2012
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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
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7. Fluidos de Perfuração8. Operações de Perfuração 8.1 Operações de Rotina 8.2 Operações Específicas
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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.
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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.
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2.1 Classificação
Em terra (onshore) No mar (offshore)
Quanto ao Sistema de Produção
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Direcionais Horizontais Multilaterais Verticais
Quanto a sua trajetória
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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.
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Plataformas Submersíveis
Nesse tipo de plataforma, a estrutura e todos os equipamentos estão sobre um flutuador, que se desloca com o auxílio de rebocadores.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Esquema da coluna de perfuração
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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.
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Fluidos de perfuração de poços
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8. Operações de Perfuração
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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;
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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.
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Exemplo de perfil a poço aberto
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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;
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Evitar a contaminação da água de possíveis lençóis freáticos; Dar suporte para os equipamentos de cabeça do poço, etc.
Invólucro
Cimento
Perfuração
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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.
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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.
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Amostras de testemunho
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Blowout na Plataforma - Golfo do México
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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.
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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