A perfuração de um poço de petróleo, tanto em terra (onshore) quanto no mar (offshore), é realizada através de uma sonda.

  • A perfuração de um poço de petróleo, tanto em terra (onshore) quanto no mar (offshore), é realizada através de uma sonda.

O método usualmente utilizado, é o rotativo, que consiste em atravessar as formações rochosas pela ação da rotação e peso aplicados a uma broca existente na extremidade da coluna de perfuração.

  • O método usualmente utilizado, é o rotativo, que consiste em atravessar as formações rochosas pela ação da rotação e peso aplicados a uma broca existente na extremidade da coluna de perfuração.

  • A coluna de perfuração consiste basicamente de comandos e tubos de perfuração.

  • Os fragmentos de rochas, gerados pela perfuração, são removidos continuamente através de um fluido de perfuração.

  • O fluido é injetado através de bombas para o interior da coluna de perfuração, através de um equipamento denominado cabeça de injeção e retorna a superfície através do espaço anular entre a parede do poço e a coluna de perfuração.

Ao atingir determinada profundidade, a coluna de perfuração é retirada do poço e uma coluna de revestimento de aço, com um diâmetro inferior ao da broca, é descida no poço.

  • Ao atingir determinada profundidade, a coluna de perfuração é retirada do poço e uma coluna de revestimento de aço, com um diâmetro inferior ao da broca, é descida no poço.

  • O espaço anular entre os tubos de revestimento e as paredes do poço é cimentado objetivando isolar as formações rochosas atravessadas, permitindo com que a perfuração avance com segurança.

  • Após cimentado o poço, a coluna de perfuração é novamente descida, tendo na sua extremidade uma nova broca de diâmetro menor do que a do revestimento para dar continuidade a perfuração.

  • O poço é perfurado em várias fases, caracterizadas pelos diferentes diâmetros das brocas.

EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO:

  • EQUIPAMENTOS DA SONDA DE PERFURAÇÃO:

  • Os equipamentos que fazem parte de uma sonda rotativa são agrupados em sistemas, os sistemas de uma sonda.

  • Os sistemas são divididos em: sustentação de carga, geração e transmissão de energia, movimentação de carga, rotação, circulação, segurança de poço, monitoração e subsuperfície.

É constituído de um mastro ou torre, de subestrutura e de uma base ou fundação.

  • É constituído de um mastro ou torre, de subestrutura e de uma base ou fundação.

  • A carga corresponde ao peso da coluna de perfuração ou revestimento que está no poço e é transferida para o mastro ou torre que descarregam para subestrutura e esta para a base ou fundação.

  • Em perfurações offshore pode não existir fundações.

É uma estrutura de aço especial em forma de pirâmide que promove um espaçamento vertical livre acima da plataforma de trabalho, permitindo a execução de manobras.

  • É uma estrutura de aço especial em forma de pirâmide que promove um espaçamento vertical livre acima da plataforma de trabalho, permitindo a execução de manobras.

  • As manobras são operações de troca de broca, uma vez que esta é desgastada é elevada até a superfície e substituída por outra.

É constituída de um grande número de peças.

  • É constituída de um grande número de peças.

É uma estrutura treliçada ou tubular, dividida em três ou quatro seções que são montadas na posição horizontal e depois instaladas na vertical.

  • É uma estrutura treliçada ou tubular, dividida em três ou quatro seções que são montadas na posição horizontal e depois instaladas na vertical.

  • Tem sido preferido pela facilidade e economia de tempo e montagem em perfurações terrestres.

É constituída de vigas de aço especial montadas sobre a fundação ou base da sonda.

  • É constituída de vigas de aço especial montadas sobre a fundação ou base da sonda.

  • A subestrutura cria um espaço de trabalho sob a plataforma, onde são instalados os equipamentos de segurança de poço.

  • As fundações ou bases são estruturas rígidas construídas em concreto, aço ou madeira que ficam apoiadas sobre o solo e suportam com segurança as deflexões, vibrações e deslocamentos provocados pela sonda.

É uma estrutura metálica constituída de diversas vigas apoiadas acima do solo por pilares, fica posicionado na frente da sonda e permite manter todas as tubulações dispostas paralelamente a passarela para facilitar o manuseio e transporte.

  • É uma estrutura metálica constituída de diversas vigas apoiadas acima do solo por pilares, fica posicionado na frente da sonda e permite manter todas as tubulações dispostas paralelamente a passarela para facilitar o manuseio e transporte.

Tem a função de gerar e transmitir a energia necessária para o acionamento dos equipamentos da sonda de perfuração.

  • Tem a função de gerar e transmitir a energia necessária para o acionamento dos equipamentos da sonda de perfuração.

  • A energia é normalmente fornecida por motores à diesel, nas sondas marítimas, em que existe produção de gás é comum e econômica a utilização de turbinas à gás.

  • Quando disponível é utilizada a geração de energia elétrica de redes públicas.

  • Uma característica importante dos equipamentos da sonda, e que afeta o processo de transmissão de energia, é a necessidade deles operarem com velocidade e torque variáveis.

  • Dependendo do modo de transmissão de energia para os equipamentos, as sondas de perfuração são classificadas em sondas mecânicas ou diesel-elétricas.

A energia é gerada por motores a diesel e é levada a uma transmissão principal (compound) através de acoplamentos hidráulicos (conversores de torque) e embreagens.

  • A energia é gerada por motores a diesel e é levada a uma transmissão principal (compound) através de acoplamentos hidráulicos (conversores de torque) e embreagens.

  • O compound é constituído de diversos eixos, rodas dentadas e correntes que distribuem a energia a todos os sistemas da sonda.

  • As embreagens permitem que os motores sejam acoplados ou desacoplados , propiciando maior eficiência.

Geralmente são do tipo AC/DC, no qual a geração é feita em corrente alternada e a utilização é em corrente contínua.

  • Geralmente são do tipo AC/DC, no qual a geração é feita em corrente alternada e a utilização é em corrente contínua.

  • Motores a diesel ou turbinas a gás acionam geradores de corrente alternada (AC) que alimentam um barramento trifásico de 600 volts. Este barramento, alternativamente, também pode receber energia de rede pública.

  • Pontes de retificadores controlados de silício (SCR) recebem a energia do barramento e transformam em corrente contínua (DC), que alimentam os equipamentos da sonda.

Os equipamentos auxiliares da sonda ou plataforma, iluminação e hotelaria que utilizam corrente alternada, recebem a energia do barramento após passar por um transformador.

  • Os equipamentos auxiliares da sonda ou plataforma, iluminação e hotelaria que utilizam corrente alternada, recebem a energia do barramento após passar por um transformador.

  • As sondas diesel-elétricas com sistemas tipo AC/AC (geração e utilização em corrente alternada) tem pouco uso, com tendência a aumentar a sua utilização.

  • A energia é fornecida por motores a diesel, turbinas a gás ou através da rede pública.

  • Para utilização de motores AC não há necessidade de retificação da corrente , mas sim do controle da freqüência aplicada aos motores.

Permite movimentar as colunas de perfuração, de revestimento e outros equipamentos.

  • Permite movimentar as colunas de perfuração, de revestimento e outros equipamentos.

  • Os principais componentes do sistema são: guincho, bloco de coroamento, catarina, cabo de perfuração, gancho e elevador.

O guincho recebe a energia mecânica necessária para movimentação de cargas através da transmissão principal, nas sondas de diesel, ou diretamente de um motor elétrico acoplado a ele, nas sondas elétricas.

  • O guincho recebe a energia mecânica necessária para movimentação de cargas através da transmissão principal, nas sondas de diesel, ou diretamente de um motor elétrico acoplado a ele, nas sondas elétricas.

  • É constituído por um tambor principal, tambor auxiliar ou de limpeza, freios, molinetes e embreagens.

  • O tambor principal tem a função de acionar o cabo de perfuração, movimentando as cargas dentro do poço.

  • O freio é um mecanismo que realiza as funções de parar ou retardar o movimento de descida de carga no poço, permitindo ainda o controle de peso sobre a broca.

  • Usualmente, são empregados dois tipos de freios numa sonda: o freio principal, que é mecânico por fricção, que tem a função de parar.

E o freio secundário, que é hidráulico ou eletromagnético, e tem a função de apenas diminuir a velocidade de descida da carga, de modo a facilitar a atuação do freio principal.

  • E o freio secundário, que é hidráulico ou eletromagnético, e tem a função de apenas diminuir a velocidade de descida da carga, de modo a facilitar a atuação do freio principal.

  • O tambor auxiliar ou de limpeza é instalado no eixo secundário do guincho, ficando posicionado acima do tambor principal, tem a função de movimentar equipamentos leves no poço, como registradores de inclinação e direção do poço, amostradores de fundo, equipamentos de completação e teste de poço, etc.

  • O molinete é um mecanismo tipo embreagem que permite tracionar cabos ou cordas.

  • Há dois tipos de molinetes em uma sonda: o molinete das chaves flutuantes , para apertar e desapertar as conexões e da coluna de perfuração e revestimento, e giratório (cathead) que permite o içamento de pequenas cargas quando nele for enrolado uma corda (catline).

É um conjunto estacionário de 4 a 7 polias montadas em linha num eixo suportado por dois mancais de deslizamento, localizados na parte superior da torre ou do mastro.

  • É um conjunto estacionário de 4 a 7 polias montadas em linha num eixo suportado por dois mancais de deslizamento, localizados na parte superior da torre ou do mastro.

  • Suporta todas as cargas que lhe são transmitidas.

A catarina é conjunto de 3 a 6 polias móveis montadas em um eixo que se apóia nas paredes externas da própria estrutura da catarina.

  • A catarina é conjunto de 3 a 6 polias móveis montadas em um eixo que se apóia nas paredes externas da própria estrutura da catarina.

  • Fica suspensa pelo cabo de perfuração que passa alternadamente pelas polias do bloco de coroamento e pelas polias das catarina, formando um sistema com 8 a 12 linhas passadas.

Na parte inferior da catarina encontram-se uma alça pela qual é preso o gancho.

  • Na parte inferior da catarina encontram-se uma alça pela qual é preso o gancho.

  • O gancho consiste de um corpo cilíndrico que internamente contém um sistema de amortecimento para evitar que os golpes causados pela movimentação das cargas se propague para a catarina.

É um cabo de aço trançado em torno de um núcleo ou alma, sendo que cada trança é formada por diversos fios de pequeno diâmetro de aço especial.

  • É um cabo de aço trançado em torno de um núcleo ou alma, sendo que cada trança é formada por diversos fios de pequeno diâmetro de aço especial.

  • O cabo proveniente do carretel é passado e fixado em uma âncora situada próxima a torre, onde se encontra um sensor para medir a tensão no cabo, a qual está relacionada com o peso total sustentado pelo guincho.

  • O cabo é passado no sistema bloco-catarina e enrolado fixado no tambor do guincho.

É um equipamento com forma de anel bipartido em que as duas partes são ligadas por dobradiça resistente, contendo um trinco especial para o seu fechamento.

  • É um equipamento com forma de anel bipartido em que as duas partes são ligadas por dobradiça resistente, contendo um trinco especial para o seu fechamento.

  • É utilizado para movimentar elementos tubulares , os tubos de perfuração e comandos.

Nas sondas convencionais, a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa localizada na plataforma da sonda.

  • Nas sondas convencionais, a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa localizada na plataforma da sonda.

  • A rotação é transmitida a um tubo de parede externa poligonal, o kelly, que fica enroscado no topo da coluna de perfuração.

  • Nas sondas equipadas com top drive a rotação é transmitida diretamente ao topo da coluna de perfuração por um motor acoplado à catarina.

  • O conjunto desliza em trilhos fixados à torre, onde o torque devido à rotação da coluna é absorvido.

  • Existe ainda a possibilidade de se perfurar com um motor de fundo, colocado logo acima da broca. O torque necessário é gerado pela passagem do fluido de perfuração no seu interior.

  • O sistema de rotação convencional é constituído de equipamentos que promovem ou permitem a livre rotação da coluna de perfuração.

É o equipamento que transmite rotação à coluna de perfuração e permite livre deslizamento do kelly no seu interior.

  • É o equipamento que transmite rotação à coluna de perfuração e permite livre deslizamento do kelly no seu interior.

  • Em certas operações, a mesa rotativa deve suportar o peso da coluna de perfuração.

É o elemento que transmite a rotação proveniente da mesa rotativa à coluna de perfuração.

  • É o elemento que transmite a rotação proveniente da mesa rotativa à coluna de perfuração.

  • Pode ter dois tipos de seção: quadrada, mais comum em sondas terrestres e hexagonal, mais comum em sondas marítimas, pela sua maior resistência à tração, torção e flexão.

A cabeça de injeção (swivel) é o equipamento que separa os elementos rotativos daqueles estacionários na sonda de perfuração, sua parte superior não gira e sua parte inferior deve permitir a rotação.

  • A cabeça de injeção (swivel) é o equipamento que separa os elementos rotativos daqueles estacionários na sonda de perfuração, sua parte superior não gira e sua parte inferior deve permitir a rotação.

  • O fluido de perfuração é injetado no interior da coluna através da cabeça de injeção.

A perfuração com um motor conectado no topo da coluna (top drive) elimina o uso da mesa rotativa de do kelly.

  • A perfuração com um motor conectado no topo da coluna (top drive) elimina o uso da mesa rotativa de do kelly.

  • O sistema top drive permite perfurar o poço de três em três tubos, ao invés de um a um, quando a mesa rotativa é utilizada.

  • Esse sistema permite também que a retirada ou descida da coluna seja feita tanto com rotação como com circulação de fluido de perfuração pelo seu interior, isto é extremamente importante em poços de alta inclinação ou horizontais.

Neste caso um motor hidráulico tipo turbina ou de deslocamento positivo é colocado acima da broca.

  • Neste caso um motor hidráulico tipo turbina ou de deslocamento positivo é colocado acima da broca.

  • O giro só se dá na parte inferior do motor de fundo.

  • É largamente empregado na perfuração de poços direcionais.

  • Como a coluna de perfuração não gira, o torque imposto a ela é nulo e o seu desgaste fica bastante reduzido.

São os equipamentos que permitem a circulação e o tratamento do fluido de perfuração.

  • São os equipamentos que permitem a circulação e o tratamento do fluido de perfuração.

  • Em uma circulação normal, o fluido de perfuração é bombeado através da coluna de perfuração até a broca, retornando pelo espaço anular até a superfície, trazendo os cascalhos cortados pela broca.

  • Na superfície, o fluido permanece dentro de tanques, após receber o tratamento adequado.

O fluido de perfuração é succionado dos tanques pelas bombas de lama e injetado na coluna de perfuração até passar para o anular entre o poço e a coluna por orifícios na broca, os jatos da broca.

  • O fluido de perfuração é succionado dos tanques pelas bombas de lama e injetado na coluna de perfuração até passar para o anular entre o poço e a coluna por orifícios na broca, os jatos da broca.

  • Durante a perfuração, as vazões e pressões de bombeio variam com a profundidade e geometria do poço.

  • As bombas são associadas em paralelo na fase inicial da perfuração, quando são requeridas grandes vazões.

  • Com o prosseguimento da perfuração, quando são exigidas altas pressões mas baixas vazões, usa-se apenas uma bomba e substituem-se pistões e camisas por outros de menos diâmetro e forma a atender às solicitações do poço.

Esta fase tem início com a saída do fluido de perfuração nos jatos da broca e termina ao chegar na peneira vibratória, percorrendo o espaço anular entre a coluna de perfuração e a parede do poço ou revestimento.

  • Esta fase tem início com a saída do fluido de perfuração nos jatos da broca e termina ao chegar na peneira vibratória, percorrendo o espaço anular entre a coluna de perfuração e a parede do poço ou revestimento.

A fase de tratamento ou condicionamento do fluido de perfuração consiste na eliminação de sólidos ou gás que se incorporam a ele durante a perfuração e, quando necessário, na adição de produtos químicos para ajustes na sua propriedade.

  • A fase de tratamento ou condicionamento do fluido de perfuração consiste na eliminação de sólidos ou gás que se incorporam a ele durante a perfuração e, quando necessário, na adição de produtos químicos para ajustes na sua propriedade.

  • O primeiro equipamento é a peneira vibratória, que tem a função de separar os sólidos mais grosseiros do fluido de perfuração, tais como cascalhos e grãos maiores que areia.

Em seguida, o fluido passa por um conjunto de dois a quatro hidrociclones de 8” a 20” conhecidos como desareiadores, que são responsáveis por retirar a areia do fluido.

  • Em seguida, o fluido passa por um conjunto de dois a quatro hidrociclones de 8” a 20” conhecidos como desareiadores, que são responsáveis por retirar a areia do fluido.

  • Hidrociclones são equipamentos que aceleram o processo natural de decantação de partículas. São cones ocos, com a entrada para o fluido de perfuração, uma pequena abertura no fundo, para a descarga dos sólidos, e uma abertura maior na parte superior , para a saída do fluido recuperado.

Saindo do desareiador, o fluido passa pelo dessiltador , um conjunto de 8 a 12 hidrociclones de 4” a 5”, cuja função é descartar partículas equivalentes ao silte.

  • Saindo do desareiador, o fluido passa pelo dessiltador , um conjunto de 8 a 12 hidrociclones de 4” a 5”, cuja função é descartar partículas equivalentes ao silte.

O equipamento seguinte, o mud cleanner, nada mais é que um dessiltador com uma peneira que permite recuperar partículas. Parte deste material é descartado e parte retorna ao fluido, reduzindo os gastos com aditivos.

  • O equipamento seguinte, o mud cleanner, nada mais é que um dessiltador com uma peneira que permite recuperar partículas. Parte deste material é descartado e parte retorna ao fluido, reduzindo os gastos com aditivos.

Algumas sondas utilizam ainda uma centrífuga, que retira partículas ainda menores que não tenham sido descartadas pelos hidrociclones.

  • Algumas sondas utilizam ainda uma centrífuga, que retira partículas ainda menores que não tenham sido descartadas pelos hidrociclones.

Um equipamento sempre presente na sonda é o desgaseificador, que elimina o gás do fluido de perfuração.

  • Um equipamento sempre presente na sonda é o desgaseificador, que elimina o gás do fluido de perfuração.

  • Durante a perfuração de uma formação de gás, ou quando da ocorrência de um influxo de gás contido na formação para dentro do poço, as partículas de gás se incorporam ao fluido de perfuração e sua recirculação no poço é perigosa.

O sistema de segurança do poço é constituído dos Equipamentos de Segurança de Cabeça de Poço (ESCP) e de equipamentos complementares que possibilitam o fechamento e controle do poço.

  • O sistema de segurança do poço é constituído dos Equipamentos de Segurança de Cabeça de Poço (ESCP) e de equipamentos complementares que possibilitam o fechamento e controle do poço.

  • O equipamento mais importante dele é o Blowout Preventer (BOP), que consiste de um conjunto de válvulas que permite fechar o poço.

  • Os preventores são acionados sempre que houver ocorrência de um kick fluxo indesejável de fluido contido numa formação para dentro do poço.

  • Se este fluxo não for controlado eficientemente poderá se transformar num blowout, ou seja, um poço fluindo totalmente sem controle, e criar sérias conseqüências, tais como danos aos equipamentos da sonda, acidentes pessoais, perda parcial ou total do reservatório, poluição e dano ao meio ambiente, etc.

A cabeça de poço é constituída de diversos equipamentos que permitem a ancoragem e vedação das colunas de revestimento na superfície.

  • A cabeça de poço é constituída de diversos equipamentos que permitem a ancoragem e vedação das colunas de revestimento na superfície.

  • Os preventores permitem o fechamento do espaço anular e podem ser de dois tipos: preventor anular e de gaveta

São equipamentos necessários ao controle de perfuração: manômetros, indicador de peso sobre a broca, indicador de torque, tacômetro, etc.

  • São equipamentos necessários ao controle de perfuração: manômetros, indicador de peso sobre a broca, indicador de torque, tacômetro, etc.

  • Com o progresso da perfuração, observou-se que o máximo de eficiência e economia seria atingido quando houvesse uma perfeita combinação entre os vários parâmetros da perfuração.

  • Disso surgiu a necessidade do uso de equipamentos para o registro e controle destes parâmetros.

  • Podem ser classificados em indicadores, que apenas indicam o valor do parâmetro em consideração, e registradores, que traçam curvas dos valores medidos.

Os principais indicadores são o indicador de peso no gancho e sobre a broca, o manômetro que indica a pressão do bombeio, o torquímetro para o torque na coluna de perfuração, o torquímetro instalado nas chaves flutuantes com o função de medir o torque aplicado nas conexões da coluna de perfuração ou de revestimento, e os tacômetros para medir a velocidade da mesa rotativa da bomba de lama.

  • Os principais indicadores são o indicador de peso no gancho e sobre a broca, o manômetro que indica a pressão do bombeio, o torquímetro para o torque na coluna de perfuração, o torquímetro instalado nas chaves flutuantes com o função de medir o torque aplicado nas conexões da coluna de perfuração ou de revestimento, e os tacômetros para medir a velocidade da mesa rotativa da bomba de lama.

  • O registrador mais importante é o que mostra a taxa de penetração da broca, que é uma informação importante para avaliar as mudanças das formações perfuradas, o desgaste da broca e a adequação dos parâmetros de perfuração.

Durante a perfuração é necessária a concentração de grande quantidade de energia na broca para cortar as diversas formações rochosas.

  • Durante a perfuração é necessária a concentração de grande quantidade de energia na broca para cortar as diversas formações rochosas.

  • Esta energia, em forma de rotação e peso aplicado sobre a broca, é transferida às rochas para promover sua ruptura e desagregação em forma de pequenas lascas, ou cascalhos que são removidos do fundo do poço e carreados até a superfície pelo fluxo do fluido de perfuração.

  • A coluna de perfuração é a responsável direta por todo esse processo e consta dos seguintes componentes principais: comandos, tubos pesados e tubos de perfuração.

Os comandos (Drill Collars – DC) são elementos tubulares fabricados em aço forjado, usinados e que possuem alto peso linear devido à grande espessura de parede.

  • Os comandos (Drill Collars – DC) são elementos tubulares fabricados em aço forjado, usinados e que possuem alto peso linear devido à grande espessura de parede.

  • Suas principais funções são fornecer peso sobre a broca e promover rigidez à coluna, permitindo melhor controle da trajetória do poço.

  • A conexão destes elementos é feita por uniões enroscáveis usinadas diretamente no corpo do tubo.

  • Externamente os comandos podem ser lisos ou espiralados.

  • São normalizados pelo API e sua especificação deve levar em contas as seguintes características: diâmetro externo, diâmetro interno, tipo de união, acabamento externo e a existência ou não de ressalto para elevador.

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