Perfuração - Fluido de Perfuraçao - Prof Ana Catarina
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Profa Ana Catarina
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A descoberta de uma jazida de petróleo é uma tarefaque envolve um longo estudo e uma profunda análisedos dados geológicos e geofísicos para que se possapropor a perfuração de um poço.
Perfuração de poços
Poço de petróleo → estrutura que liga o reservatório àsuperfície
Visto que, não se pode prever a presença do petróleo esim os locais mais favoráveis para encontrá-lo.
Os mais antigos poços de petróleo foram perfuradospelo método percusivo. Esse método logo se tornoulimitado, pois não atingiam grandes profundidades.
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Perfuração de poços
Perfuração rotativa → as rochas são perfuradas pelaação da rotação e peso aplicados a uma broca existentena extremidade de uma coluna de perfuração.
Ao se perfurar um poço de petróleo, é produzida umainstabilidade em um sistema que se encontravaequilibrado. Conhecer os fenômenos envolvidos,quantificar sua intensidade e minimizar seus efeitos nasoperações realizadas, constitui-se em um grande desafiopara a engenharia de perfuração de poços de petróleo.
A partir de 1930 foi introduzido o método de perfuraçãogiratória, podendo-se então atingir profundidades bemmaiores.
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Tipos de Sondas SONDAS TERRESTRES
Sonda de Perfuração no Amazonas
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Tipos de Sondas SONDAS TERRESTRES
Sonda de Perfuração no Amazonas
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Tipos de Sondas SONDAS TERRESTRES
Sonda de Perfuração no Rio Grande do Norte
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SONDAS TERRESTRES
Sonda de Perfuração na Bolívia
Tipos de Sondas
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PERFURAÇÃO NO MAR
Tipos de Sondas
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Tipos de Sondas SONDA MODULADA (SM)
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Tipos de Sondas PLATAFORMA AUTO-ELEVÁVEL (PA)
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Tipos de Sondas
SONDA SEMI-SUBMERSÍVEL (SS)
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Tipos de Sondas NAVIO SONDA (NS)
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Os principais sistemas de uma sonda de perfuraçãosão:
Os equipamentos de uma sonda rotativa são agrupadosem sistemas, dependendo da utilização.
Perfuração
• Sistema de sustentação de cargas • Sistema de suspensão• Sistema de rotação• Sistema de circulação• Sistema de medição e controle• Sistema de segurança
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Fluidos de perfuração
• Definições• Características• Funções• Propriedades• Classificação
Fonte: Profa Luciana Amorim
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A tudo que escoa chamamos fluido independente dasua utilização e propriedades.
• Definições
Fluidos de perfuração
Fluido de perfuração é um fluido circulante usado paratornar viável uma operação de perfuração (API, AmericanPetroleum Institute,1991).
São dispersões complexas de sólidos, líquidos egases, usualmente constituídas de duas fases: umadispersante (aquosa ou orgânica) e outra dispersa, cujacomplexidade depende da natureza dos produtosdispersos, requisitos e funções necessárias.
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Fluidos de perfuração
“O fluido de perfuração é como o sangue: flui, transporta, cicatriza,
transmite força, estabiliza as pressões internas, enfim, perpassa todas as
etapas da sondagem como se fosse a extensão viva do ato de perfurar.”
Eugênio Pereira
Geológo
Fonte: Profa Luciana Amorim
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Fluidos de perfuração
• Características e funções
... historicamente, a primeira função dos fluidos deperfuração era agir como veículo para remover osdetritos gerados durante a perfuração de poços.
Controlar as pressões de sub-superfície, exercendopressão hidrostática suficiente contra zonas permeáveispara evitar influxo de fluidos da formação para o poço.Carrear os cascalhos gerados pela broca até asuperfície.Manter os sólidos em suspensão durante as paradasde circulação.Manter o poço aberto estável para permitir oprosseguimento das operações de perfuração .
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Fluidos de perfuração
• Características e funções
Transmitir potência hidráulica, resfriar e lubrificar abroca.Ser estável quimicamente. Aceitar qualquer tratamento físico ou químico.
Ser bombeável.Reduzir o atrito entre a coluna e as paredes dopoço.Propiciar a coleta de informações geológicas dopoço através das análises dos cascalhos,testemunhos e perfis.Possuir custos compatíveis com o empreendimento.
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Resfriar, limpar e lubrificar a broca
Fluidos de perfuração
Jatos de fluido que resfriam e limpam
a broca.
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Fluidos de perfuração
Remover os detritos de perfuração
O fluido ao ser injetado nopoço, exerce uma ação de jatoque conserva o fundo do poçoe a broca livres de detritos.
Pressão suficiente nos jatos ⇒boa limpeza.
Pressão suficiente nos jatos⇒ evita o enceramento.
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Fluidos de perfuração
Poço limpo, com detritos removidos
Fonte: Profa Luciana Amorim
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Fluidos de perfuração
Poço com detritos não removidos
Fonte: Profa Luciana Amorim
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Fluidos de perfuração
Transportar os detritos até a superfície
É também por meio do fluido em circulação (fundo do poço –superfície) que os detritos são transportados até a superfície.
Esse transportedepende davelocidadeanular e daviscosidade dofluido.
Espaço anular e
lama + detritos
Broca
Jato de lama
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Fluidos de perfuração
Transporte dos detritos até a superfície
Vr = Velocidade de retorno do detrito
Vq = Velocidade de queda do detrito
• Vr > Vq ⇒ Boa limpeza
• Vr < Vq ⇒ Má limpeza
Vr
Vq
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Fluidos de perfuração
Permitir a separação dos detritos na superfície
• O fluido não podeimpedir que os detritossejam descarregadoscom facilidade nasuperfície.
• Após ser limpo, o fluidovolta ao poço.
O fluido deve ser limpo regularmente.
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Fluidos de perfuração
Manter os detritos em suspensão
• Os fluidos possuem a função de sustentação estática dos detritosde perfuração.
TIXOTROPIA
• Em repouso o fluidogelifica e mantém osdetritos em suspensão.
• Ao iniciar obombeamento, o gel sequebra e começa a fluirtransportando os detritos àsuperfície.
Fonte: Profa Luciana Amorim
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Fluidos de perfuração
Permitir uma adequada avaliação da formação geológica
• O fluido não devecontaminar oucontaminar o mínimopossível os detritos
Fonte: Profa Luciana Amorim
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Fluidos de perfuração
Formar um filme de baixa permeabilidade (reboco ou filter-cake) nas paredes do poço
Fonte: Profa Luciana Amorim
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Fluidos de perfuração
Formar um filme de baixa permeabilidade (reboco ou filter-cake) nas paredes do poço
Reboco formado em papel de filtro após ensaio para determinação do volume de filtrado.
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Fluidos de perfuração
Manter a estabilidade do poço
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Fluidos de perfuraçãoManter a estabilidade do poço
Ph << Pf Ph >> Pf
• Ph = Pf ⇒ equilíbrio desejável, mas perigoso.
• Ph < Pf ⇒ podem ocorrer desmoronamentos, estreitamento do furo e kick.
• Ph > Pf ⇒ situação normal para estabilização do furo; o filtrado invade aformação e forma o reboco.
• Ph >> Pf ⇒ danos à formação pelo excesso de pressão do fluido; podemocorrer fraturamento da formação e fugas de fluido com perdas decirculação.
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Fluidos de perfuração
Manter a estabilidade do poço, evitando desmoronamento
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Fluidos de perfuração
Reduzir o atrito entre a coluna de perfuração e asparedes do poço
• Durante a perfuração, em virtude do constante contato da coluna deperfuração com a formação geológica é gerada uma grande quantidade decalor.
• O fluido ajuda a reduzir a temperatura da coluna de perfuração no fundo do poço.
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Fluidos de perfuração
NÃO deve .....
Ser danoso à equipe e ao meio ambienteInterferir no monitoramento do poço e avaliação dasformaçõesReduzir a produção do poço (Danificar oReservatório)Propiciar corrosão aos equipamentos
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• PropriedadesFluidos de perfuração
Densidade
Parâmetros reológicos
Parâmetros de filtração
Teor de sólidos
Alcalinidade
Teor de cloretos ou salinidade
Lubricidade
Toxicidade
Biodegradabilidade
A manutenção dessas propriedades é
constante nas sondas e contribui para o sucesso
da perfuração!!!!
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• Propriedades
Fluidos de perfuração
Densidade
Este parâmetro infere diretamente na coluna hidrostática exercidapelo fluido ao longo do poço. O peso específico, ou densidade édeterminado com a balança densimétrica
Balança de lama.
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• PropriedadesFluidos de perfuração
Parâmetros reológicos
Estas propriedades são medidas com o Reômetro, tambémconhecido por viscosímetro. O eficiente transporte dos cascalhos àsuperfície, bem como sua sustentação durante as paradas decirculação, fica por conta do controle reológico do fluido.
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Fluidos de perfuração
Viscosidade marsh – Mesmo não fazendo parte de qualquer cálculode reologia ou carreamento, a viscosidade marsh é utilizada como umpossível indicativo de alteração no comportamento do fluido.
Essa viscosidade é medida pelo funil marsh e leva em conta o tempogasto para 946 ml de fluido escoar pelo citado funil.
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Fluidos de perfuração
Parâmetros de filtração (API e HTHP)
Determinação do volume de água livre que por ação da pressãohidrostática, estática e dinâmica, forma um reboco ao longo das paredes dopoço. Essa determinação é efetuada em condições normais, a 100 psi, e emcondições especiais quando adotamos uma pressão de 500 psi associada auma temperatura de 250o F. Estas medidas são efetuadas pelosequipamentos de nome Filtro prensa.
Fonte: Profa Luciana Amorim
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Fluidos de perfuração
Teor de sólidosO fluido é composto de dois tipos de sólidos: Perfurados e Adicionados
Tem influência direta na densidade, viscosidade e forças géis.
↑ teor de sólidos
Desgaste dos equipamentos de
circulaçãoFratura das formações
Prisão da coluna de perfuração
Redução da taxa de penetração
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Fluidos de perfuração
Teor de sólidos
Tratamento
Preventivo
Corretivo
Inibição do fluido, física ou quimicamente, evitando a
dispersão dos sólidos perfurados.
Uso de equipamentos extratores de sólidos ou diluir o fluido.
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Fluidos de perfuração
Teor de sólidosEsta medida é efetuada pelo equipamento chamado de retorta a qualfornece os percentuais de água e sólidos existentes no fluido, lidosdiretamente numa proveta de 10 ml.
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Fluidos de perfuração
Alcalinidade
• Importante para inibir corrosão da coluna de perfuração.
Papel indicador de pH. Phmetro digital de bolso.
• Deve ser mantido entre 7 e 10.
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Fluidos de perfuração
Teor de cloretos ou salinidade
USADO PARA:
• identificar o teor salino da água depreparo do fluido de perfuração;
• controlar a salinidade de fluidosinibidos com sal;
• identificar influxos de água salgada
• identificar a perfuração de umarocha ou domo salino.
Kit de campo para análises químicas.
A determinação do teor de cloretos é efetuada pelo método volumétrico,onde a precipitação do mesmo na forma de AgCl, com uso de AgNO3 empresença de dicromato de sódio quantifica a presença do íon no fluido.
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Fluidos de perfuração
Lubricidade – Determina um melhor desempenho da broca comconseqüente melhora na taxa de penetração.
Toxicidade – Quantifica o grau de agressão, do fluido, ao meioambiente.
Biodegradabilidade – A quebra, fácil, das cadeias dos produtosutilizados determinará o impacto temporal ao meio ambiente.
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Fluidos de perfuração
Com o estudo e definição do cenário a ser perfurado, o fluido édevidamente projetado visando atender os diferentes tipos deformações que serão cortadas.
Busca-se minimizar a interação da rocha com o fluido, ao quechamamos inibição, preservando, assim, o integridade da formaçãoperfurada e os possíveis fluidos nelas contidos.
Assim sendo utiliza-se o fluido mais viável a fase a ser perfurada,levando-se em conta, também, o fator econômico.
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Fluidos de perfuração
Classificação
• BASE AGUA• EMULSÃO INVERSA
– BASE DE ÓLEO DIESEL– FLUIDOS SINTÉTICOS
• BASE AR
Os fluidos de perfuração são classificados de acordo com o seu constituinte principal.
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Fluidos de perfuraçãoFLUIDOS BASE ÁGUA• USADOS NAS FASES INICIAIS DE POÇO
– NATIVO Freqüentemente envolve formações de pouco ou nenhum
interesse.Baixíssima capacidade de inibição das formações expostas
• Água do mar + Argilas Nativas
– CONVENCIONAL• Água doce + Bentonita (20 a 30 lb/bbl)
Argila comercial mais usada nos fluidos de perfuração.A bentonita sódica é amplamente utilizada na formulaçãodos fluidos de perfuração, por sua característica de quandoem meio aquoso, adsorver uma quantidade elevada deágua, expandindo e aumentando de volume.
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Fluidos de perfuração
FLUIDOS DE EMULSÃO INVERSA• A BASE DE ÓLEO DIESEL
– FORA DE USO NA E & P -BC desde o final da década de 80 para atender aos critérios de proteção ao Meio Ambiente.
• FLUIDOS SINTÉTICOS• Nova geração em fluidos.
• São fluidos cuja fase líquida contínua é um líquidosintético.• Podem desempenhar as mesmas funções dos fluidos àbase de óleo, bem como serem utilizados em situações nasquais os fluidos à base de água sofrem limitações.
• São menos tóxicos que os fluidos base óleo.• Desvantagem: alto custo.
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Fluidos de perfuração
A BASE DE ÉSTER
A BASE DE ÉTER
A BASE DE OLEFINAS
ALDEIDOS
LINEAR ALQUIL BENZENO
PARAFINAS
Quando usar?• poços de longo alcance (erw)• poços de alta inclinação• poços horizontais• poços com hpht• perfuração de intervalos salinos.
Denominados:
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Fluidos de perfuração
FLUIDOS BASE AR
Alguns cenários de perfuração exigem a aplicação de fluidos debaixas densidades.
Estes fluidos são obtidos, com a adição de produtos que têm porobjetivo obter um fluido com a densidade final, inferior a da fasecontínua deste mesmo fluido.
Estes sistemas são obtidos a partir da adição de um líquido maisleve que a fase contínua do fluido, através da inserção de uma fasegasosa em sua composição original, ou através da perfuraçãodiretamente com gás.