CIMENTAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO

Universidade Federal do Sergipe- UFSDepartamento de Engenharia Química

Marcelo Lima Michel Franklin

A CIMENTAÇÃO CONSISTE BASICAMENTE DO PREENCHIMENTO DO ESPAÇO ANULAR ENTRE OS TUBOS DE REVESTIMENTO E A PAREDE DO POÇO COM CIMENTO ,QUE POSSUI COMO PRINCIPAL OBJETIVO FIXAR A TUBULAÇÃO E EVITAR QUE ACHA MIGRAÇÃO DE FLUIDOS, ENTRE AS DIVERSAS ZONAS PERMEÁVEIS ATRAVESSADAS PELO POÇO.

REALIZADA BASICAMENTE PELO BOMBEIO DE PASTA DE CIMENTO E ÁGUA ATRAVÉS DOS TUBOS DE REVESTIMENTO.

ALÉM DO OBJETIVO DE FORMAR UM TAMPÃO DE SELO NO FUNDO DO POÇO OU PARA CORRIGIR DESVIOS DO POÇO DURANTE A PERFURAÇÃO.

O que é Cimentação ?

O CIMENTO DEVE ESTAR FORTEMENTO ADERIDO A SUPERFICIE EXTERNA E AS PAREDES DO POÇO PARA EVITAR QUE OCORRA A COMUNICAÇÃO NÃO DESEJADA DAS DIVERSAS ZONAS PERMEÁVEIS DO POÇO, QUE EM ALGUNS CASOS PODE RESULTAR EM DANOS ECOLOGICOS INDESEJÁVEIS COMO A COMUNICAÇÃO DE UMA ZONA DE HIDROCARBONETOS COM UMA ZONA DE ÁGUA.

1883- O primeiro uso de cimento em poços de petróleo(Califórnia)

1902- Uso do cimento Portland em processo

manual de mistura.

1910- Perkins patenteou o processo de bombeamento ,

onde a pasta é deslocada por vapor, água ou fluido de

perfuração.

1922- Halliburton patenteou o Jet Mixer , fato que

incentivou as companhias a cimentar seus revestimentos.

1923- Indústrias americanas e Européias passaram a

fabricar cimentos especiais para a indústria do petróleo

Histórico- Cronologia da Cimentação de poços

Tipos de CimentaçãoCimentação primaria:

É A CIMENTAÇÃO PRINCIPAL REALIZADA LOGO APÓS A DECIDA DE CADA COLUNA DE REVESTIMANTO NO POÇO. SEU OBJETIVO É BASICAMENTE PREENCHER O ESPAÇO ANULAR DE MODO A SE OBTER FIXAÇÃO E VEDAÇÃO EFICIENTE E PERMANENTE DESTE ESPAÇO.

Cimentação Secundária:É O NOME DADO AS OPERAÇÕES QUE SE DESTINAM A

CORREÇÃO DA CIMENTAÇÃO PRIMÁRIA .DESSE MODO QUANDO O TOPO DO CIMENTO NÃO ALCANÇAR A ALTURA PREVISTA PODE-SE EFETUAR UMA RECIMENTAÇÃO(FAZENDO CIRCULAR PASTA DE CIMENTO POR TRÁS DO REVESTIMENTO ATRAVÉS DE CANHONEIOS), QUANDO ESTA NÃO É POSSÍVEL REALIZA-SE A COMPRESSÃO DE CIMENTO OU SQUEEZE(PARA CORRIGIR OS DEFEITOS DA CIMENTAÇÃO PRIMÁRIA OU SANAR VAZAMENTOS NA COLUNA DE REVESTIMENTO).E O CIMENTO AINDA PODE SER USADO PARA EXECUÇÃO DE TAMPÕES PARA ABANDONO DE POÇO OU PARA ISOLAMENTO SE ZONAS PER$IFÉRICAS, POR EXEMPLO.

Cimentação Secundária:

Tipos de pasta formulação básica

Superfície: Água + Acel. de pega + Cimento.

Produção / Intermediário: Água + Retar. de Pega +Dispersante + Control. de Filtrado + Cimento.Zonas de Sal: Água + Sal + Retar. de Pega +Disper. + Control. de Filtrado + Cimento.Zonas de Gás: Água + Dispersante + Látex + Control. de Filtrado + Retar. de Pega + CimentoHPHT: Água + Retar. de Pega + Dispersante +Control. de Pega + Sílica + Cimento

TAMPÃO DE ABANDONO

TAMPÃO PARA PERDA DE CIRCULAÇÃO

COMPRESSÃO DE CIMENTO OU SQUEEZERECIMENTAÇÃO

OS CIMENTO PORTLAND USADO NA CIMENTAÇÃO É ESSENCIALMENTE PRODUZIDO A PARTIR DE UMA MISTURA DE CALCÁRIO E ARGILA ONDE OS COMPONENTES QUÍMICOS PRINCIPAIS SÃO:

Componentes e Classificação do Cimento

DESSES QUATRO COMPONENTES PRINCIPAIS DERIVAMOS OMPOSTOS FUNTAMENTAS QUE DETERMINAM AS PROPRIEDADES DO CIMENTO:ALUMINATO TRICÁLCICO (C3A): CONTROLA A PEGA INICIAL E O TEMPO DE ENDURECIMENTO DA PASTA, MAS É O RESPONSÁVEL E A BAIXA RESISTÊNCIA A OS SULFATOS.FERRO-ALUMINATO TETRACÁLCICO(C4AF): É O COMPOSTO QUE DÁ A COR ACIZENTADA A O CIMENTO , DEVIDO A PRESENTA DE FERRO E CONTROLA A RESISTÊNCIA A CORROSÃO QUÍMICA DO CIMENTO.

QUANTO A CLASSIFICAÇÃO A API DESIGNOU O CIMENTO POR LETRAS DE A ATE J , EM FUNÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA, QUE DEVE ESTAR ADEQUADA AS CONDIÇÕES DE USO, COMO A PROFUNDIDADE A TEMPERATURA E A PRESSÃO DOS POÇOS.

SILICATO TRICÁLCICO(C3S):É O PRINCIPAL COMPONENTE DO CIMENTO EO QUE RESPONDE PELA SUA RESISTÊNCIA MECÂNICA INICIAL.SILICATO DICÁLCICO(C2S):APRESENTA BAIXA RESISTÊNCIA MECÂNICA INICIAL, MAS CONTRIBUI PARA O AUMENTO DA RESISTÊNCIA DO CIMENTO A LONGO PRAZO.

Principais Aditivos da CimentaçãoACELERADORES DE PEGA (NaCl e CaCl2 ): VISAM DIMINUIR O TEMPO DE ESPESSAMENTO E AUMENTAR A RESISTÊNCIA COMPRESSIVA INICIAL DA PASTA.RETARDADORES DE PEGA (Organometálicos):SERVEM PARA RETARDAR O INICIO DA PEGA DA PASTA, MANTENDO SUA FLUIDEZ QUANDO A TEMPERATURA E A SÃO MUITO ALTAS PARA O USO DE CIMENTO SEM ADITIVOS.ESTENDEDORES :UTILISADOS PARA AUMENTAR O RENDIMENTO DA PASTA OU REDUZIR A SUA DENSIDADE.A ADIÇÃO DE AGREGADOS DE BAIXA DENSIDADE (POZOLANA, PERLUITA,GILSONITA) REDUZ A DENSIDADE DA PASTA.DISPERSANTES (Lignossulfonatos):POR REDUZIRAM A VISCISIDADE APARENTE DAS PASTA, POSSIBILITAM O BOMBEIO COM MAIOR VAZÃO E MENOR PERDA DE CARGA.CONTROLADORES DE FILTRADO (Carboxi-Metil-Celulose.):ATUAM REDUZINDO A PERMEABILIDADE DO REBOCO DE CIMENTO, FORMADO EM FRENTE A ZONAS PERMEÁVEIS OU AUMENTANDO A VISCOSIDADE DO FILTRADO. AS PASTAS DE CIMENTO DEVEM APRESENTAR BAIXA PERDA DE FILTRADO, DE MODO A EVITAR A DESIDRATAÇÃO PREMATURA.

OUTROS:PODEM TAMBÉM SER USADOS OUTROS ADITIVOS COMO OS ANTIESPUMANTES, PARA EVITAR AERAÇÃO DA PASTA, OS ADENSANTES, OS CONTROLADORES DE PERDA DE CIRCULAÇÃO OS DESCONTAMINANTES, OS TRAÇADORES RADIOATIVOS E CORANTES PARA SE DETECTAR A PRESENÇA DO CIMENTO E AS AREIAS DE GRANULOMETRIA CONTROLADA PARA EVITAR A DEGRADAÇÃO DO CIMENTO A ALTAS TEMPERATURAS.

»PREPARAÇÃO DA PASTA DE CIMENTO

«DESLOCANDO PARA O POÇO

»HOMOGENEIZANDO NA SUPERFÍCIE

AS PASTAS DE CIMENTO UTILIZADAS PELA INDUSTRIA DO PETROLEO DEVEM PASSAR POR DIVERSOS TESTES PADRONIZADOS, QUE SIMULAM O COMPORTAMENTO DA PASTA EM FUNÇÃO DAS CONDIÇÕES PREVISTAS DENTRO DO POÇO, TAIS COMO: PRESSÃO, TEMPERTAURA, O TEMPO DE OPERAÇÃO E O REGIME DE FLUXO DURANTE O DESLOCAMENTO.

OS PRINCIPAIS TESTES REALIZADOS SÃO FINURA, ÁGUA LIVRE, RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO, PERDA DE ÁGUA, REOLOGIA, DENSIDADE E CONSISTOMETRIA(TEMPO DE ESPESSAMENTO).

Laboratório de Cimentação

O TESTE DE CONSISTOMETRIA É O MAIS IMPORTANTE POR INDICAR O TEMPO DE FLUIDEZ DA PASTA DE CIMENTO PARA SER BOMBEADA NAS CONDIÇÕES DE PRESSÃO E TEMPERATURA DO POÇO.

CONSISTÔMETRO HPHT

ALTA PRESSÃO E TEMPERATURA

UCA-MEDIDOR ULTRASSÔNICO

DIVERSOS ACESSÓRIOS SÃO CONECTADOS OU AFIXADOS A COLUNA DE REVESTIMENTO, VISANDO GARANTIR O MELHOR RESULTADO NA CIMENTAÇÃO.

Acessórios de Cimentação

OS PRINCIPAIS ACESSÓRIOS SÃO:SAPATA:COLOCADA NA EXTREMIDADE DA COLUNA, A SAPATA SERVI DE GUIA PARA A INTRODUÇÃO NO POÇO PODENDO RECEBER EM SEU INTERIOR UM MECANISMO DE VEDAÇÃO, PARA EVITAR QUE A PASTA POR SER MAIS PESADA QUE O FLUIDO RETORNE A O INTERIOR DO REVESTIMENTO APÓS SEU DESLOCAMENTO.

COLAR: POSICIONADO 2 A 3 TUBOS ACIMA DA SAPATAO COLAR SERVE PARA RETER OS TAMPÕES DE CIMENTAÇÃO, ALÉM DE CONTER UM MECÂNISMO DE VEDAÇÃO.

TAMPÕES: SÃO FEITOS DE BORRACHA QUE AUXILIAM NA CIMENTAÇÃO. NORMALMENTE SÃO LANÇADOS UM DE TOPO E UM DE FUNDO, COM O OBJETIVO DE EVITAR A CONTAMINAÇÃO DA PASTA DE CIMENTO. O TAMPÃO DE FUNDO POSSUI UMA MEMBRANA QUE É A O TOCAR O COLAR SE ROMPE PERMITINDO A PASSAGEM DA PASTA, A SUA FUNÇÃO É LIMPAR A O INTERIOR DO REVESTIMENTO. O TAMPÃO DE TOPO É RÍGIDO SENDO LANÇADO APÓS A PASTA PARA EVITAR O CONTATO COM O FLUIDO QUE O DESLOCA, AO COMPLETAR O BOMBEIO ELE É RETIRADO , VERIFICANDO-SE O AUMENTO DE PRESSÃO QUE INDICA O FINAL DA OPERAÇÃO.

CENTRALIZADORES: SÃO PEÇAS COMPOSTAS POR UM JOGO DE LÂMINAS CURVAS DE AÇO, FIXADAS EXTERNAMENTE A COLUNA DE REVESTIMENTO, VISANDO CENTRALIZA-LÁ E CAUSAR UM AFASTAMENTO MÍNINO DA PAREDE DO POÇO, PARA GARANTIR A DISTRIBUIÇÃO DO CIMENTO ANULAR.

ARRANHADORES: POSSUI A FUNÇÃO DE REMOVER MECANICAMENTE O REBOCO QUE SE FORMA NA PAREDE DO POÇO.TAL REMOÇÃO É FEITA ATRAVES DOS MOVIMENTOS VERTICAIS OU DE ROTAÇÃO DA COLUNA, EMPREGANDO-SE PARA CADA CASO O TIPO DE ARRANHADOR APROPRIADO.

COLAR DE ESTÁGIO: POSICIONADO EM ALGUM PONTO INTERMEDIÁRIO DA COLUNA, O COLAR DE ESTÁGIO PERMITE QUE A CIMENTAÇÃO SEJA FEITA EM MAIS E UMA ETAPA OU “ESTÁGIO”, QUANTO O TRECHO A CIMENTAR É MUITO EXTENSO OU QUANDO EXISTEM ZONAS CRÍTICAS MUITO ACIMA DA SAPATA.

Sequência Operacional da Cimentação Primária típica

ReferenciasTHOMAS, J. E. , “Fundamentos da engenharia do petroleo”. Ed

Interciência, Rio de Janeiro, 2001.COUTO, Julio Cesar. ,”Monografia Cimentação de poços de

petróleo”.Macaé, 2004.• Trabalho de pós-graduação em petróleo e gás realizado pela Onac

Solutions.