Curso Básico Cimentação de Poços
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CIMENTAO DE POOS
Gilson CamposE&P/ENGP/EP/PERFjul/07
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Objetivo da cimentao primriaPosicionar uma pasta de cimento (gua, cimento e aditivos especiais) ntegra no espao anular revestimento-formao
A pasta de cimento um fluido a ser bombeado at a sua posio final e, ento, em repouso, adquiri resistncia compressiva suficiente para:
restringir o movimento de fluidos entre as diferentes formaes atravessadas (por exemplo, zonas de diferentes presses, isolar aqferos, etc.)
prover aderncia entre o cimento e a formao
prover suporte mecnico para o revestimento
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Objetivo da cimentao primria
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Objetivos da Cimentao SecundriaCorreo de Cimentao - SqueezeForar uma pasta de cimento nos canhoneados do revestimento e/ou em canais formados pela m cimentao
Corrigir falhas da cimentao primria - problemas de canalizao - mais difcil que a cimentao primria Eliminar a entrada de gua de uma zona indesejvel - fechamento de canhoneioReduzir a RGO atravs do isolamento da zona de gs adjacente a zona de leoAbandonar zonas depletadasReparar vazamentos na coluna de revestimento
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POR QUE AS OPERAES FALHAM?35% - Prticas Pr-Operacionais20% - Projeto de Lavadores e Espaadores15% - Projeto da Pasta de Cimento5% - Erros de Misturas Secas Cimentantes5% - Problemas de Mistura da Pasta20% - Problemas Ps-Operacionais
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Deficincias de um Selante - Causas
Aderncia deficiente na interface cimento/revestimento ou cimento/formao podendo tambm causar falha no isolamento;Fluido de perfurao e reboco com propriedades inadequadas permitindo o fluxo de gs ascendente no anular; Contrao volumtrica aprecivel devido ao processo de hidratao e/ou fissurao da bainha de cimento sob tenso gerando fraturas e microanulares que permite a migrao de fluidos
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Deficincias de um Selante - Causas
Geleificao prematura resultando na perda do controle da presso hidrosttica;Perda de filtrado excessiva permitindo o gs entrar na coluna de pasta; Densidade incorreta da pasta podendo resultar no desbalanceio hidrosttico e entrada de fluidos na pasta; Pastas altamente permeveis contribuindo para deficincias no isolamento hidrulico e resistncia ao fluxo de gs.
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Perda do isolamentoCanalizao da pastaMais Crtico em poos desviadosPode resultar na perda do isolamento
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Perda do isolamentoDurante a hidratao ou aps a cura
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FATORES RELEVANTES PARA A CIMENTAO Procedimentos Anteriores Cimentao
Projetos dos Colches
Projeto da Pasta de Cimento
Equipamentos, misturas secas e aditivos
Mistura da Pasta
Procedimento Ps Cimentao
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FATORES RELEVANTES PARA A CIMENTAO Procedimentos Anteriores Cimentao
Projetos dos Colches
Projeto da Pasta de Cimento
Equipamentos, misturas secas e aditivos
Mistura da Pasta
Procedimento Ps Cimentao
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Dimetro e Condio do Poo
Descida do Revestimento
Condicionamento do Fluido de Perfurao
Substituio do fluido de perfurao pela pasta no anular
Optimizao da Hidrulica da CimentaoPROCEDIMENTOS ANTERIORES A CIMENTAO
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Perda de CirculaoZona de Alta PressoIrregularidades SeverasArgilas/Folhelhos SensveisArrombamentos Severos Pontos de FechamentoCARACTERSTICAS DO POO
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CONDIO DO POO Geometria do poo e dimetro de revestimento > clculo do volume de pasta.
Informaes de temperatura e presso de formao/litologia > (peso especfico, tipos de aditivos)
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DADOS DE FORMAO
Identificao dos fluidos/fraturas
Presso de fratura Presso de poros(topo e base do intervalo a cimentar)
Avaliao da necessidade de mais de um estgio ou 2 pastas
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DADOS DE TEMPERATURA Importante para o projeto da pasta e previso de seu comportamento.
Temperatura esttica obtida a partir do GG ou perfilagem.
BHCT obtida de tabelas ou medidas atravs de registros. Define o tipo de retardador.
Importante conhecer o diferencial de temperatura esttica entre topo e base da coluna de cimento.
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TRAJETRIA DO POO A profundidade influncia o gradiente de temperatura, volume de fluidos, presses de frico e hidrosttica.
O dimetro e peso do revestimento so escolhidos levando em considerao as tenses mecnicas esperadas durante a vida do poo.
A inclinao do poo exige maior comprometimento da pasta quanto a sedimentao e a gua livre
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TRAJETRIA DO POO
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TRAJETRIA DO POO
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TRAJETRIA DO POO
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Condio do fluido antes da descida
Circulao intermediria a cada 1000 m
Descida do Revestimento Lentamente
Assentamento do Revestimento Acima do Fundo de Poo
Assentamento do Revestimento em Formaes Competentes
DESCIDA DO REVESTIMENTO
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CONDICIONAMENTO DO FLUIDO DE PERFURAOReduzir a Viscosidade do Fluido de PerfuraoReduzir VP e LEReduzir o Teor de Slidos
Reduzir o Filtrado
Eliminar Gis Progressivos
Circular at Uniformidade
Retorno Mnimo de Cascalhos
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CONDICIONAMENTO DO FLUIDO DE PERFURAO
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Remoo da lama imvelLama imvel: alterada por gelificao e filtrao
Usar a maior vazo possvel
Movimentao da coluna Rotao melhor que reciprocaoUso de arranhadores
Colches lavadores e espaadores
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Simulao Computacional Anteriormente a Operao
Avaliao do Efeito da Queda Livre
Optimizao das Vazes de Bombeio
Minimizao de Surge e Swab
Optimizao das Presses de Frico
DENSIDADE EQUIVALENTE DE CIRCULAO
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DENSIDADE EQUIVALENTE DE CIRCULAO
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MECNICA DE SUBSTITUIOObter Dimetro Real do PooDeterminar Cliper FluidoCorrer Cliper Mecnico
Utilizar Centralizadores
Movimentar a Coluna de Revestimento
Utilizar Colches Compatveis
Bombear Colches em Turbulncia
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Resistncia ao fluxo menor na parte larga do anular
Diferencial de velocidades pode resultar na canalizaoCentralizao da Coluna de Revestimento
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Centralizao da Coluna de RevestimentoSTO = C/(A B)BAC
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BENEFCIOS DA CENTRALIZAO
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BENEFCIOS DA CENTRALIZAO
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BENEFCIOS DA CENTRALIZAO
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BENEFCIOS DA CENTRALIZAOMelhorar a Eficincia do Deslocamento
Reduzir a Priso Diferencial
Aumentar a Centralizao da Coluna
Reduzir Arraste
Possibilita Aumentar a Turbulncia
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Movimentao da Coluna de Revestimento utilizada a rotao e/ou reciprocao
Ajuda a quebrar o gel do fluido contido no poo
Auxilia na remoo anular no caso de poos descentralizadosArranhadoresRotao
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Movimentao da Coluna de Revestimento
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MOVIMENTAO DA TUBULUOReciprocaoEm Baixas VazesEvitar Presses de Surge e Swab Simples
RotaoEm Baixas VazesEvitar Torques Excessivos Mais Difcil e Custosa
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EFEITOS DA CONTAMINAO PASTA/FLUIDODiminui a Resistncia Compresso
Aumenta ou Diminui o Tempo de Bombeio
Aumenta a Viscosidade Aumenta a DECAumenta a Canalizao Incrementa a Contaminao Adicional
Diminui a Aderncia Hidrulica
Aumenta o Filtrado e a gua Livre
Diminui a Eficincia de Deslocamento
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REMOO DEFICIENTE DO FLUIDOPoo Perfurado Inadequadamente
Fluido Tratado Inadequadamente
Centralizao Deficiente
Projeto ou Composio Inadequada dos Colches
Vazo de Circulao ou Tempo Insuficiente
Falta de Movimentao da ColunaFatores Determinantes:
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FORAS QUE AFETAM A REMOO Foras de ArrasteFluido para o Colcho Fluido para o RevestimentoFluido para a Formao
Regimes de FluxoFluxo TurbulentoFluxo LaminarFluxo Tampo
FlutuaoDiferenas de Densidade
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PERFIS DE VELOCIDADE NO ANULAR
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PERFIS DE VELOCIDADE NO ANULAR
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PERFIS DE VELOCIDADE NO ANULAR
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PERFIS DE VELOCIDADE NO ANULAR
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PERFIS DE VELOCIDADE NO ANULAR
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CIRCULAO PARA CIMENTARCircular na Maior Vazo Possvel
Se necessrio:Bombear Colches Viscosos para LimpezaBombear Colches de Baixa ReologiaModificar as Vazes Modificar a Densidade do Fluido
Condio ideal a obteno de uma Eficincia de Deslocamento de 95 %
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CLIPER DO POOCorrer Cliper Fluido antes da Perfilagem
Correr Cliper de 4 Braos
Correr Cliper Fluido Antes de Descer o Revestimento
Correr Cliper Fluido Depois de Descer o Revestimento
Obter uma Eficincia de 95%
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UTILIZAO DE TAMPES MECNICOSTampo de fundo: separa pasta (ou espaador) da lama a frente
Tampo de fundo: raspa e limpa o interior do revestimento do filme de lama aderido
Tampo de fundo: membrana rompe com 300 psi quando chega ao colar
Tampo de topo: separa pasta do fluido de deslocamento, evitando contaminao
Tampo de topo: ao atingir o colar no rompe, marcando o fim da cimentao
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FATORES RELEVANTES PARA A CIMENTAOProcedimentos Anteriores Cimentao
Projetos dos Colches
Projeto da Pasta de Cimento
Equipamentos, misturas secas e aditivos
Mistura da Pasta
Procedimento Ps Cimentao
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OBJETIVO DE UM PROJETO DE COLCHOServir como uma Barreira
Auxiliar a Remoo do Fluido
Tornar as Superfcie Molhveis a gua
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COLCHES LAVADORES E ESPAADORESFluidos que evitam contato entre fluido de perfurao e a pasta
Devem limpar a lama das paredes do poo, promovendo melhor aderncia da pasta
Colches lavadores so pouco viscosos, prprios para fluxo turbulento. Geralmente contm dispersantes, para afinar a lama
Colches espaadores so mais viscosos e mais densos para separar lama e pasta. Geralmente a densidade e reologia esto entre as da pasta e as da lama
Ordem: lama lavador espaador - pasta
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CARACTERSTICAS DE UM COLCHODensidade 1/2 ppg maior que o fluido
Compatvel com a Pasta
Compatvel com o FluidoEfeito AfinanteBoa Reologia em Baixas Taxas
Facilmente Bombevel em Turbulncia
Inverta a Molhabilidade para gua das Superfcies de Contato
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PREVENO DA CONTAMINAO PASTA/FLUIDO(RESUMO)Condicionamento do fluido de perfurao
Utilizao de tampes mecnicos
Centralizao do revestimento
Movimentao do revestimento (rotao e reciprocao) durante circulao de lama e cimentando
Colches (lavadores e espaadores) compatveis com lama e pasta
Volumes de fluidos adequados (tempo de contato)
Escolha das vazes de bombeio (preferncia altas vazes e regime turbulento) atravs de simulao computacional
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FATORES RELEVANTES PARA A CIMENTAOProcedimentos Anteriores Cimentao
Projetos dos Colches
Projeto da Pasta de Cimento
Equipamentos, misturas secas e aditivos
Mistura da Pasta
Procedimento Ps Cimentao
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CRITRIO GERAL DE PROJETO DA PASTAExatido da Temperatura Esttica
Densidade da pasta 0,5 ppg maior que o Colcho
35% de Slica se acima de 230F
Resistncia Compresso corrida com 85% da Temperatura Esttica
Utilizar gua e Cimento da Sonda
Projetar Considerando Problemas Especficos Migrao de Gs reas de Anulares DelgadosAlta Permeabilidade, etc.
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CRITRIO DO FILTRADOPara Migrao de Gs - < 50 ccs
Para Revestimento ou Liners de Produo - < 100 ccs
Para Outros Revestimentos quando Solicitado - 250 to 500 ccs
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CRITRIO DA GUA LIVRE E SEDIMENTAOPastas com Controle da Migrao de Gs - Zero ccs
Liners de Produo - Zero ccs
Cimentao No-Crticas - < 1%
Poos Direcionais - Zero ccs
Rebaixamento de topo < 5 mm
Diferena de Densidade Mx. 0,5 lb/gal
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CRITRIO DO TEMPO DE ESPESSAMENTOSimular Condies de Fundo de Poo
Definir o Tempo Total do Servio mais 1 a 1.5 Horas Adicionais
Simular Pr-Mistura da Pasta
Pasta com Pega em ngulo Reto par Controle de Gs e de Produo
Reportar os Tempos para Atingir 50, 75 e 100 UCs
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RESUMO PARA O PROJETO DA PASTA Colocao da pasta no anular:Temperatura ir definir os tipos de aditivos a empregarPresses da formao e geometria iro determinar a densidade e reologia da pastaVolumes e vazes de pasta e deslocamento iro determinar o tempo de bombeabilidade necessrioTipo de formao e fluidos nela presentes iro determinar o controle de filtrado necessrioTipo de fluido existente no poo ir determinar o tipo de colches a empregar
Ps colocao anular* Desenvolvimento da resistncia compresso* Estabilidade e gua livre* Permeabilidade, Migrao de gs
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FATORES RELEVANTES PARA A CIMENTAOProcedimentos Anteriores Cimentao
Projetos dos Colches
Projeto da Pasta de Cimento
Equipamentos, misturas secas e aditivos
Mistura da Pasta
Procedimento Ps Cimentao
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EQUIPAMENTOS, MISTURAS SECAS E ADITIVOSCalibrar Clulas de Carga
Verificar Clculos de Peso
Visualmente Inspecionar Tanques
Contar os Sacos de Aditivos
Homogeneizar Misturas Secas
Coletar Amostras de Misturas Secas e Correr Testes para Verificao
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FATORES RELEVANTES PARA A CIMENTAOProcedimentos Anteriores Cimentao
Projetos dos Colches
Projeto da Pasta de Cimento
Equipamentos, misturas secas e aditivos
Mistura da Pasta
Procedimento Ps Cimentao
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MISTURA DA PASTAObter Amostras de Todos os Componentes da Pasta
Monitorar a operao
Utilizar Tampes de Topo e de Fundo
Bombear Colches Atrs do Tampo de Fundo
Monitorar a Densidade e o Retorno
Manter a Densidade da Pasta em 0.1 ppg
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CONTROLE DA DENSIDADE DA PASTADensidade afeta outras propriedades da pasta (resistncia compressiva, filtrado, viscosidade, etc)
Se densidade maior que desejada, menos gua de mistura e menor quantidade de aditivos (se retardador pode causar pega indesejada)
Se densidade menor que desejada, mais gua de mistura e menor resistncia compressiva e maior filtrado e gua livre
Estudos mostram que erros de +/- 0,3 lb/gal podem causar at 30% na reduo da resistncia compressiva
Unidades com controle automtico de densidade
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QUEDA LIVRE DA PASTA NO REVESTIMENTOCausa: diferena de densidades entre fluidos no interior do revestimento e lama no anular
Durante free fall, vazes dos fluidos variam e so diferentes da vazo da bomba
Durante acelerao pode haver espao entre a coluna de fluido e a cabea de cimentao Pbombeio = 0
Durante desacelerao a vazo de retorno pode comprometer a remoo da lama
Uso de simuladores computacionais ajudam a programar a vazo de bombeio para evitar o free fall
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QUEDA LIVRE DA PASTA NO REVESTIMENTO
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MISTURADOR DE JATOS
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SISTEMA DE RECIRCULAO
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FATORES RELEVANTES PARA A CIMENTAOProcedimentos Anteriores Cimentao
Projetos dos Colches
Projeto da Pasta de Cimento
Equipamentos, misturas secas e aditivos
Mistura da Pasta
Procedimento Ps Cimentao
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PROCEDIMENTO PS CIMENTAONo Manter o Revestimento Pressurizado Durante a Pega
Utilizar Fluido de Deslocamento com Densidade Inferior
Evitar o Sobredeslocamento
Aguardar no mnimo 48 Hrs. Antes de Correr o Perfil de Cimentao
Correr Perfis Com Presso
Monitorar o Anular para avaliar Perdas ou Pressurizao
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RECOMENDAES FINAISAtentar para Comunicao Adequada com envolvidos
Trabalhar em Conjunto
Evitar Atalhos
Otimizar o tempo e focar nas recomendaes
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TAMPO DE CIMENTO