Direc Ional

Luiz Alberto S. Rocha, Ph.D.

Aspectos Gerais Relativos à Perfuração Direcional

Luiz Alberto Santos Rocha, Ph.D.Engenheiro de Petróleo

([email protected])

Rio de Janeiro, Junho de 2000


Definições• Um poço é caracterizado como

direcional quando a linha vertical passando pelo objetivo (target) esta localizada a uma certa distância horizontal da cabeça do poço. Esta distância horizontal é chamada de afastamento.

• O caminho percorrido pela broca partindo da cabeça do poço até atingir o objetivo (ou o final do poço) é chamado de trajetória direcional.

• A distância vertical passando através da cabeça do poço e qualquer ponto do poço é chamada profundidade vertical enquanto a distância percorrida pela broca para atingir esta profundidade é chamada de profundidade medida.


Definições• KOP - O kickoff point (KOP) é o começo

da build section, build up.

• Build é a seção onde o ganho de ângulo ocorre. Normalmente isto ocorre a uma taxa de ganho de ângulo constante chamada de buildup rate (BUR) a qual é expressa em graus/30m (ou graus/100 ft).

• O final do build up é chamado de EOB (end-of-build) e acontece quando um determinado ângulo é atingido.

• Tangent section ou Slant Section é a seção onde o ângulo do é mantido até atingir o objetivo.

• A inclinação do poço é sempre em relação a vertical.

• O azimuth exprime a direção do poço com relação ao norte verdadeiro quando rebatido no plano horizontal.

metrosR

mgrausBURR

BUR

=

=

=

)10/(

2

3600

π

Luiz Alberto S . Rocha , Ph .D.

Trajetória do Poço

• Alguns Importantes Fatores:

– Fraturamento hidráulico, gravel pack, formações fracas podem limitar a inclinação do poço.

– Reservatórios com muitas camadas podem exigir poços inclinados ao invés de horizontais.

– A existência de falhas ou a direção do reservatório podem afetar a trajetória do poço.

– Formações rasas e inconsolidadas dificultam o ganho de ângulo resultando num aprofundamento do KOP.


Tipos de Poços Direcionais

• Quanto ao Build-Rate

– Raio Longo

– Raio Médio

– Raio Curto

• Quanto ao Afastamento

– Convencional

– ERD (Extended Reach Well)

– S-ERD (Severe Extended Reach Well)


Classificação Quanto ao Raio

Classificação BuildRate

(o/100 ft)

Raio(ft)

Longo 2 - 8 2865-716

Médio 8 - 30 716-191

Intermediário 30 - 60 191-95

Curto 50 - 200 95-28

metrosR

ftgraus

oumgrausBUR

RBUR

=

=

=

)100/(

)10/(

2

3600

π


O Raio Depende do Diâmetro da Coluna

Raio Médio

Diâmetro(in)

BUR(0/ft)

Raio(ft)

6 – 6 3/4" 12 - 25 478 - 229

8 1/2" 10 - 18 573 - 318

12 1/4" 8 - 14 716 - 409

Raio Curto

Diâmetro(in)

BUR(0 /ft)

Raio(ft)

8 1/2" 48 - 88 120 - 65

6" – 6 3/4" 57 - 115 100 - 50

4 3/4" 64 - 143 90 - 40

3 3/4" 72 - 191 80 - 30


Classificação Quanto ao Afastamento

Tipo de Poço TVD / Afast.

Convencional 2

ERW 2-3

S-ERW >3

TVD = Total Vertical DepthERW = Extended Reach WellS-ERW = Severe Extended Reach WellAfast. = Afastamento (Departure)


Aplicações de Poços Direcionais para a

Exploração

• Objetivos afastados– Algumas vezes o posicionamento da plataforma sobre o objetivo não

é possível ou a falta de uma plataforma apropriada requer a utilização

de poços direcionais.

• Retorno a um poço por razões geológicas– Muitas vezes um objetivo não foi atingido durante a perfuração de

uma poço devido a presença de uma falha ou erro de interpretação da

estrutura geológica. Neste caso, uma parte do poço original é aproveitada se utilizando poços direcionais para se atingir o novo

objetivo.

• Exploração Complementar– Algumas vezes um plataforma existente é utilizada para explorar

novos horizontes através do uso de poços direcionais.


Poços Direcionais para a Exploração

Dificuldade para instalação da

sonda diretamente sobre o Alvo (Target)



O poço original foi abandonado e um Side Track foi realizado de

modo a se atingir o novo objetivo



Exemplos de utilização de poços direcionais em campanha exploratória

complementar. Acima é mostrado um poço

direcional perfurado de uma estrutura

(plataforma) existente. Abaixo um poço

direcional é usado para delimitar a fronteira de

um reservatório.


Poços Direcionais para a Explotação

Utilização de Clusters• Redução de investimentos pela

utilização de sondas de perfuração colocadas em plataformas fixas mais baratas.

Cluster


Poços Direcionais para a Explotação

Utilização de Clusters• Otimização do

cronograma

pela possibilidade se perfurar poços direcionais enquanto a plataforma final é construída.



Explotação

Utilização de Clusters• A diminuição da

poluição e do barulho pode ser obtida pela utilização de poços direcionais agrupados em clusters.



Explotação

Poços Direcionais para Resolver Problemas

Específicos• Perfuração no topo de

reservatórios altamente fraturados

como uma alternativa para retardar a

produção de água.


Aplicações Especiais de Poços Direcionais

Poços Geotérmicos• Perfuração direcionais

para injeção de água frio em reservatórios geotérmicos.



Combate à Blowouts• Perfuração de alívio

para controlar blowouts. Esta aplicação tende a crescer pois é praticamente o único método de combate a blowouts em poços offshore.


Poços

Direcionais para Otimizar

Layouts



Calculo da Trajetória Direcional Prevista


Trajetória Tipo Slant


Trajetória Tipo “S”


Recomendações para Projetos de

Poços Direcionais


Recomendações para Projetos de Poços

Direcionais

• Dados Básicos para Poços Exploratórios

– Dados relativos a poços exploratórios: seção geológica, pressões esperadas, objetivos, fluidos, etc.

– Dados relativos a trajetória direcional: afastamento, profundidade vertical do objetivo, azimute.

– Dados relativos ao programa exploratório: testemunhagem, testes, perfilagem, etc.


Recomendações para Projetos de Poços

Direcionais

• Dados Básicos para Poços de Desenvolvimento

– Espaçamento entre os poços.

– Seção geológica, tipos de fluidos a serem produzidos, pressões esperadas, contato óleo-água.

– Tipo de completação (tubo rasgado, tela, gravel, etc.)

– Número total de poços, possibilidade de se perfurar e produzir simultaneamente, etc.


Recomendações Relativas a Trajetória

• Poços Exploratórios

– Observações gerais: Procurar simplificar o projeto reduzindo perfilagens e testes. Procurar perfurar e revestir o poço o mais rápido possível.

– Objetivo: Tentar maximizar o raio de tolerância.

– Perfil da Trajetória: Simplificar e evitar o uso de trajetória do tipo “S”.

– KOP: Evitar colocar o KOP em zonas difíceis de se perfurar.

– BUR: Tentar limitar em 3 graus/100 ft.

– Máxima inclinação: Tentar não exceder 45 graus.



• Poços Explotatórios (Desenvolvimento)

– Observações gerais: A trajetória deve levar em conta tipo de completação e equipamentos a serem descidos.

– Objetivo: Tentar maximizar o raio de tolerância.

– Perfil da Trajetória: Simplificar quando possível,

porém será função de vários fatores que incluem posicionamento da cabeça do poço e direção dos objetivos.

– BUR: Tentar limitar em 3 graus/100 ft, porém valores mais altas poderão ser necessários.



Algumas vezes operações mais complexas tipo gravel

pack exigem que a inclinação do poço junto ao objetivo seja limitada a um certo ângulo. Neste caso, a utilização de trajetória tipo

“S” pode ser necessária.


Algumas Recomendações Relativas a Coluna de Perfuração• Coluna deve estar sempre em excelente

condições para que se evite pescarias. Lembrar que em poços direcionais o desgaste da coluna tende a ser grande.

• Heavyweight Drill Pipes são recomendados entre Drill Collars e Drill Pipes de modo a reduzir a rigidez da coluna. Além disso eles podem ser utilizados para dar peso sobre a broca.


Algumas Recomendações Relativas a Coluna de Perfuração• A composição do BHA (Bottom Hole

Assembly) deve levar em consideração vários fatores que incluem: peso sobre a broca, tendências de ganho de ângulo da formação, desgaste dos estabilizadores, ângulo do poço, diâmetros dos componentes da coluna, função da coluna, etc.


Algumas Recomendações Relativas a Coluna de Perfuração• Exemplos da Composições de Fundo


Algumas Recomendações Relativas a Coluna de Perfuração• Exemplos de Composições de Fundo


Algumas Recomendações Relativas a Coluna de Perfuração

• Geosteering

Conjunto de sensores e

instrumentos localizados na coluna e perto da broca que permitem um controle muito maior do poço. Neste caso, não se trata sómente de cumprir uma trajetória mas sim estar dentro da melhor parte do reservatório. O termo usado é “navegar” dentro do reservatório.


Recomendações para Aumentar o Afastamento

Condutor Inclinado: Utilizado para poços offshore com

objetivos rasos (400 a 2000 metros de profundidade) e

laminas d’água pequena (30 a 50 metros). Neste método o condutor é inclinado (30 graus) através de uma sonda inclinada (Slant Rig). O KOP portanto é posicionado

em um trecho já inclinado, permitindo um aumento

substancial do afastamento do poço.


Recomendações para Aumentar o Afastamento

Condutor Inclinado: Utilizado para poços offshore com objetivos

rasos (400 a 2000 metros de profundidade) e laminas d’água

maiores (acima de 50 metros). Neste método o condutor é curvado

atingindo um ângulo de 20 graus no fundo do mar e 30 graus na sapata.

A sonda e cabeça utilizadas são convencionais. A experiência tem mostrado que as dificuldades de

cravação deste condutor são semelhantes a de um condutor reto.


Calculo da Trajetória Direcional Realizada


Equipamentos de Registros Direcionais

• Single Shot

• Giroscópio Single Shot

• Multishot Magnético

• Steerable

• MWD



• Equipamento Magnético de Medição Simples (Single Shot)

- Composto de uma bússola magnética, clinômetro e uma

câmara fotográfica.

- Fotos tomadas dentro de um comando (drill collar) não magnético (monel)

- A direção dos registros deverá ser corrigida da declinação do local.



• Equipamento Giroscópico de Registro Simples (Giroscópio Single Shot)

- Composto de uma bússola giroscópica, clinômetro e uma

câmara fotográfica.

- Não é afetado pelo campo magnético ou materiais metálicos



• Equipamento Giroscópico e Magnéticos de Registro Múltiplo (Multi Giro e Magnético Multishot)

- Composto de uma bússola giroscópica ou magnética,

clinômetro e uma câmara fotográfica descida com filme de rolo que permite vários registros direcionais a cada corrida.

- Utilizados após o término da perfuração de cada fase com a finalidade se obter a trajetória com maior precisão.



• Equipamento de Medição Contínua a Cabo (Steering Toll)

- Composto de um sensor magnético (ou giroscópico) de

direção e um sensor gravitacional de inclinação (PROBE), cujos dados são transmitidos para a superfície através de um

cabo elétrico.

- Específico para ser utilizado com motor de fundo, fornecendo a cada instante a direção e inclinação do poço.



• Equipamento de Medição Contínua Sem Cabo (Measure While Drilling - MWD)

- Similar ao Steering Tool, com a diferença que a

transmissão de dados é feita de forma de pulsos de pressão emitidos através da lama no interior da coluna, captados e

transmitidos na superfície.

- Pode ser utilizado com motor de fundo ou perfuração rotativa.

- Registros bastante acurados.


Calculo da Trajetória Real

Alguns Métodos Utilizados


Métodos de Calculo da Trajetória

• Tangente

• Ângulo Médio

• Raio de Curvatura

• Curvatura Mínima (não será comentado)

Hipótese: O segmento AB é calculado assumindo que o ponto A (inclinação I1 e azimute A1) é conhecido e o ponto

“B” deve ser posicionado.



• Método da Tangente– “L” distancia perfurada.

– Segmento AB é aproximada por AB` paralelo a tangente no

ponto B.

– O ponto “B” é calculado com

base na inclinação e no azimute

medidos no ponto “B”.

– Erro é muito grande.

– Método pouco usado.



• Método da Ângulo Médio

– “L” distancia perfurada

– Inclinação e azimute no ponto “B” é igual a média da

inclinações e azimutes em “A” e “B”.

– As projeções dos pontos “A” e “B” são calculadas como as

projeções obtidas dos ângulos

médios das inclinações e dos azimutes.



• Raio de Curvatura– “L” distancia perfurada.

– A distância perfurada é tratada como como uma curva inscrita sobre uma

superfície cilíndrica com eixo vertical.

– A projeção vertical e horizontal de cada ponto são assumidas como sendo

arcos de círculos cujos raios serão

função da taxa de ganho de ângulo e da taxa de varianção do azimute.

– Este método, os dois apresentados e o

Mínimo Raio de Curvatura fornecem

valores muito próximos.


Poços Direcionais Especiais


Poços Direcionais Especiais

• Design Wells

– São poços

que não ficam contidos em um único plano vertical


Extended-Reach Well(Caso Histórico de Wytch Farm)


Topicos

• Objetivo do ERW Wytch Farm

– Meio Ambiente

– Concepções de Desenvolvimento

• Analises Prévias

• Equipe de Trabalho

• Perfil do Poço

• Fatores Importantes


Objetivos do ERW de Wytch Farm

• Local Turístico de Proteção Ambiental


Concepções de Desenvolvimento


Analises Prévias


Step by Step Extended Reach Drilling


Time de Trabalho

• Engenheiros

– Reservatório

– Poço

• Geólogos

• Companhias de Serviço

• Turma da Sonda

• Outros

Cooperação


Aspectos Relacionados ao Projeto Técnico

• Perfil do Poço (Trajetória Direcional)

Side Track



Fatores que Afetam a Trajetória Direcional

Fluido de PerfuraçãoHidráulica

Torque e Drag


Aspectos Relacionados ao Projeto TécnicoCarga no Gancho (Drag)


Aspectos Relacionados ao Projeto TécnicoAnalise do Torque


Aspectos Relacionados ao Projeto Técnico• GeoSteering Assembly

Side Track



• Descida do Revestimento

Direc Ional

Documents

Transcript of Direc Ional