controle de areia_apostila

8/19/2019 Controle de Areia_Apostila

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Cont r ol e de

Ar ei a

Atualizada em janeiro de 2004.

Agostinho CalderonJosé Fernando Bastos Figueira

E&P-SERV / US-PO / SF


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SUMÁRIO

Capí t ul o 1 – INTRODUÇÃO

1.1. Principais problemas causados pela produção de areia ....................................... 91.2. Caracterização e identificação de arenitos friáveis................................................ 9

1.3. Técnicas de predição de produção de areia.......................................................... 10

1.4. Técnicas para monitoramento e detecção de produção de areia.......................... 11

Capí t ul o 2 – MÉTODOS PARA CONTROLE DA PRODUÇÃO DE AREIA

2.1. Tubos Rasgados (Slotted liners) / Sinterpack / Poroplous / Excluder.................... 13

2.2. Telas Expansíveis ................................................................................................. 14

2.3. Tela Pré-Empacotada............................................................................................ 16

2.4. Areia Resinada...................................................................................................... 17

2.5. Gravel Pack........................................................................................................... 17

Capí t ul o 3 – GRAVEL PACK EM POÇOS REVESTIDOS

3.1. Descrição ..............................................................................................................19

3.2. Water pack ............................................................................................................20

3.3. Slurry pack.............................................................................................................20

3.4. High Rate Water Pack (HRWP).............................................................................23

3.5. Dimensionamento de uma Operação de Gravel Pack...........................................24

3.6. Preparação do Poço..............................................................................................28

3.7. Filtração.................................................................................................................29

3.8. Canhoneio .............................................................................................................33

3.9. Dimensionamento da Pasta ..................................................................................38

3.10. Vazões e Pressões de Bombeio............................................................................40

3.11. Prevenção de Dano...............................................................................................40

3.12. Roteiro para Execução de um Gravel Pack...........................................................43


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Capí t ul o 4 – FRACPACK

4.1. Introdução .............................................................................................................55

4.2. Poços candidatos a técnica de Fracpack ..............................................................56

4.3. Vantagens e Desvantagens na utilização da Técnica de Fracpack.......................56

4.4. Características de projeto de execução de um Fracpack......................................56

4.5. Desenvolvimentos Recentes em Fracpack ...........................................................64

Capí t ul o 5 – GRAVEL PACK A POÇO ABERTO (POÇOS VERTICAIS OUDIRECIONAIS)

5.1. Introdução .............................................................................................................675.2. Reservatórios candidatos a técnica de Gravel Pack a Poço Aberto (GPPA) ........67

5.3. Vantagens e desvantagens do GPPA ...................................................................68

5.4. Áreas candidatas a aplicação da técnica de GPPA...............................................68

5.5. Seqüência operacional para execução de um GPPA............................................68

Capí t ul o 6 – GRAVEL PACK EM POÇOS HORIZONTAIS OU DE ALTA

INCLINAÇÃO

6.1. Histórico na Bacia de Campos ..............................................................................73

6.2. Desenvolvimento das Técnicas de Gravel Pack Horizontal ..................................73

6.2.1. GRAVEL PACK HORIZONTAL POR CIRCULAÇÃO (ONDAS ALFA E BETA)............74

6.2.2. GRAVEL PACK HORIZONTAL POR INJEÇÃO....................................................79

Referência Bibliográfica..............................................................................................80


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Esta apostila foi composta, basicamente, commaterial extraído do "Sand Control Manual" de Derry D.Sparlin e Raymond W. Hagen Jr., e do Manual “CompletionTechnology for Unconsolidated Formations” da Cia. BakerHughes, complementado com fragmentos de outrostrabalhos e com os conhecimentos obtidos e técnicasdesenvolvidas nas operações de contenção de areia naBacia de Campos.

Colaboradores:

• José Luiz de Paula;• José Otávio Soares Gonçalves;• Luis Fernando Neumann.


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Capítulo 1

INTRODUÇÃO


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INTRODUÇÃO

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A extração de óleo em arenitos friáveis tem apresentado constantes desafios àindústria do petróleo, nem tanto pela necessidade da contenção da produção deareia propriamente dita, mas pelas altas perdas de carga impostas pelo processo,que podem abreviar em alguns anos, a vida produtiva de um poço.

1.1. PRINCIPAIS PROBLEMAS CAUSADOS PELA PRODUÇÃO DE AREIA

Podemos afirmar para os arenitos, que onde há produção de óleo,encontraremos, em maior ou menor escala, problemas com produção de areia. Osprincipais contratempos desta produção são:

- deposição de areia no interior do poço, encobrindo os canhoneados, ouformação de "bridge" na coluna de produção, reduzindo ou até mesmocausando a interrupção do fluxo;

- erosão de equipamentos de superfície (linhas, chokes, etc.) e desubsuperfície (DHSV, mandris de gás lift, etc.);- acumulação de areia nos equipamentos de superfície;- criação de grandes vazios por trás do revestimento, onde desmoronamentos

poderão causar redução drástica da permeabilidade nas imediações dopoço ou colapso do próprio revestimento;

- perda do isolamento.

Atualmente na Bacia de Campos, temos registrado, em níveis que merecematenção, a produção de areia nos campos de:

- Marlim - Fm Campos / Arn Carapebus Oligoceno (Arn Marlim);- Marlim Sul - Fm Campos / Arn Carapebus Oligoceno (Arn Marlim);- Albacora/Albacora Leste - Fm Campos / Arn Carapebus Oligoceno (Arn

Albacora);- Pampo - Fm Campos /Arn Carapebus Eoceno;- Barracuda / Caratinga - Fm Campos / Arn Carapebus;- Malhado - Fm Campos / Arn Carapebus Oligoceno;- Roncador – Fm Campos / Arn Santoniano, Maastrichiano;- Marimbá – Fm Campos Carapebus Eoceno

1.2. CARACTERIZAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE ARENITOS FRIÁVEIS

A condição primordial para identificação de formações friáveis é a definição deseu modelo de deposição geológico. Este conhecimento auxiliará posteriormente naescolha da melhor técnica de contenção de areia a ser adotada para o reservatórioem análise.

Geologicamente, areia pode ser definida como sendo um material granular comdiâmetro variando de 2 a 0,0625 mm, composto basicamente de quartzo (SiO2).

A "friabilidade" de um arenito está diretamente relacionada às forças de

compactação, ao tipo de cimentação e à dissolução dos grãos nos pontos decontato.


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INTRODUÇÃO

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A cimentação é o fator preponderante na determinação da consolidação deum arenito. Os agentes cimentantes mais comuns são o quartzo, a calcita(carbonato de calcio) e a dolomita (carbonato de magnésio). Se considerarmos queo agente cimentante reduz a porosidade e a permeabilidade pelo preenchimento dosporos da rocha, podemos deduzir que formações confinadas em ambientes com

baixa geração de minerais cimentantes, comumente resultarão em reservatórios dealta permeabilidade, que se por um lado possuem grande potencial para produçãode óleo, também o têm para a produção de areia.

Sparlin et ali agrupam os arenitos friáveis em três classes distintas:

a) Quicksand - formação extremamente inconsolidada. Não possui qualquer tipode agente cimentante. Fluidos produzidos de tais arenitos são caracterizadospor apresentarem uma concentração alta e constante de areia;

b) Parcialmente consolidado - caracterizado pela presença de algum agentecimentante, entretanto de fraca atuação. Os testemunhos deste tipo de

formação se desagregam com grande facilidade. A presença de areia nosfluidos se dá de forma intensa e intermitente;c) Friável - apresenta testemunho aparentemente consolidado, no entanto areia

é prontamente produzida quando ocorre fluxo para o poço. Este tipo deformação suporta completação a poço aberto, na medida em que a áreaaberta ao fluxo é consideravelmente maior, reduzindo as forças de arrastegeradas pelo deslocamento do fluido. É comum, em completações a poçorevestido, o teor de areia se reduzir a traços após horas ou dias de produção.Isto ocorre devido à formação de cavernas atrás do revestimento, aumentadoa área aberta ao fluxo, reduzindo assim a ocorrência de erosão; entretanto,alterações como a redução da pressão de poro, incremento de vazão,

produção de água etc., poderão fazer com que a produção de areia atinjaníveis intoleráveis.

1.3. TÉCNICAS DE PREDIÇÃO DE PRODUÇÃO DE AREIA

Em áreas desconhecidas, com as técnicas hoje disponíveis, é extremamentedifícil avaliar com precisão o potencial de produção de areia de um campo. Existemquatro fontes principais de informação com as quais trabalhamos para estreitar amargem de erro de uma previsão de produção de areia:

1) Testes de formação;2) Análise de testemunho;3) Perfilagem;4) Dados de produção.

Os testes de formação em arenitos potencialmente produtores de areiadevem ser cuidadosamente planejados, tendo-se a preocupação de simular tãopróximo quanto possível das situações que serão encontradas durante a vidaprodutiva do intervalo.

A predição de produção de areia pela análise de testemunhos é um trabalho

muito subjetivo, onde "experiência" é um fator primordial. Se por um lado umtestemunho de uma formação Quicksand é facilmente identificado, os arenitos


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INTRODUÇÃO

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Parcialmente Consolidados e os Friáveis necessitam de uma análise maiscuidadosa. Além da identificação do agente cimentante, a simulação do fluxo defluidos através destes testemunhos poderá dar uma resposta definitiva a respeito docomportamento da formação durante a produção.

A corrida de perfis gera dados importantes que auxiliam na determinação dointervalo a ser canhoneado e do drawdown máximo a que determinada formaçãopode ser submetida.

Embora que a maioria dos dados sobre a produção de areia possam serextraídos do teste de formação, é fundamental que haja um acompanhamento davida produtiva do intervalo, complementando o banco de dados com os tipos equantidades de fluidos e sólidos produzidos.

1.4. TÉCNICAS PARA MONITORAMENTO E DETECÇÃO DE PRODUÇÃO DE

AREIA

Quanto maior a antecipação da ação para a contenção de produção de areiaem um poço, maior é a chance de sucesso do método. O monitoramento daprodução de areia neste caso é vital.

Amostragem de Superf ície - é a maneira mais simples e econômica dedetecção de produção de areia. Consiste na coleta de amostra dos fluidosproduzidos e análise do resíduo, após centrifugação ou peneiramento.

Sand Trap - de maior eficiência em poços de gás. Permite a deposição da

areia em um recipiente (por diferença da velocidade de fluxo), que é periodicamenterecolhido para medição.

Corpos de Prova - colocados em contato direto com o fluxo, possuemsensores que indicam o momento de seu rompimento, causado pela erosão.Permitem avaliar simplesmente os efeitos da produção de areia, não quantificando ovolume produzido.

Detectores Sônicos - captam o som gerado pelas partículas de areia que sechocam contra um sensor, instalado na linha de produção. Diferentemente daamostragem de superfície, possibilita uma avaliação contínua da quantidade deareia produzida.

Monitoração no Poço - desenvolvido pela Shell, permite monitorar qual pontodo intervalo canhoneado é o responsável pela produção de areia, auxiliando nadeterminação do método de contenção a ser adotado.


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Capítulo 2

MÉTODOS PARA CONTROLE DA PRODUÇÃO DE AREIA


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2.1. TUBOS RASGADOS (SLOTTED LINER) / POROPLUS / POROMAX /EXCLUDER / STRATAPACK / EXCELFLOW

A necessidade de contenção de areia surgiu com os primeiros poços para a

captação de água. A evolução destas técnicas culminou com a utilização dos slottedliners (Figura 1). Estes tubos foram adaptados para a indústria do petróleo e aindahoje são usados em poços com baixa produtividade ou em longos intervalosprodutores, incluindo-se aí os poços horizontais.

Figura 1 - Slotted Liners

As grandes profundidades e o mau selecionamento dos grãos dos arenitosprodutores de óleo, em oposição aos poços de água, podem causar erosão ou oplugueamento dos slots, o que reduz o Campo de aplicação do método.

Atualmente, foram desenvolvidos novos tipos de equipamentos com maior

área aberta ao fluxo e aplicação específica para poços horizontais (Telas Premium),dentre os quais podemos destacar:

• Poroplus / Poromax – Halliburton;

Figura 2 - Poroplus

• Excluder - Baker;


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Figura 3 - Poroplus

• Stratapack – B.J. /Osca;

Figura 4 - Stratapack

• Excelflow - Schlumberger.

Figura 5 - Excelflow

OBS.: As aplicações destas telas em Gravel Pack Horizontal, serão mais detalhadas no item 6.

2.2. TELAS EXPANSÍVEIS

Este tipo de tela é muito utilizada pela SHELL e BP e na Petrobras, ainda estáem fase inicial de aplicação no Campo.

2.2.1. TELA EXPANSÍVEL WEATHERFORD: Este tipo de tela foi utilizada pelaprimeira vez na PETROBRAS em 2000, em um poço injetor de Marlim e em 2002em um poço produtor. Nestas 2 aplicações utilizou-se tela Expansível daWeatherford (Projeto original da Petroline) (Figura 6). Esta tela é composta de umtubo base com slots e 4 telas superpostas que, durante a expansão, deslizam umassobre as outras, proporcionando o aumento de diâmetro. Este sistema se apresentacomo uma opção, para completação a poço aberto, podendo trazer algunsbenefícios: proporciona uma vantagem adicional de diâmetro interno no poço aberto(7 1/8" neste caso), superior as demais telas em poços de 8 ½" (5 ½"). Este é um tipode tela que pode ser descida no poço aberto com diâmetro reduzido (5,5”), sendoque em outra manobra de coluna com comandos e um mandril de expansão (Figura

7), conecta-se a um cone de expansão, previamente descido no topo das telas(Figura 8). As aletas laterais são descidas recolhidas e após a completa expansão


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das telas, as aletas se abrem no Expandable Botton Conector, ficando alojado nesteequipamento, pemitindo a retirada do mandril Expansor. Este tipo de tela permiteexpansão até próximo a 8”, o que gera um anular extremamente reduzido (< 0,5”). Éimportante, para o planejamento desta operação, a corrida de um perfil cáliper quedefinirá qual o cone de expansão mais apropriado a ser utilizado. Este sistema já foi

testado em 2 poços da Bacia de Campos: 8-MRL-132D-RJS e 7-MRL-152H-RJS.

2.2.2. TELA EXPANSÍVEL HALLIBURTON: Este tipo de tela (Figura 9) tem umprocesso de Expansão diferente do sistema da Weatherford. Após descida das telasexpansíveis com liner hanger (expansível), é realizada uma manobra para descidada ferramenta de Expansão. Esta ferramenta possui um sistema de cunhas (Figura10), acionado por pressão que tem a função de cravar no interior das telasexpansíveis, servindo de ponto de apoio para expansão das telas seguintes. Possuitambém um pistão hidráulico acionado por pressão superior a pressão deacionamento das cunhas, cuja extremidade aciona o mandril expansor (Figura 11)realizando a expansão das telas em um comprimento equivalente ao curso dopistão. O primeiro teste deste equipamento realizado no Brasil foi na UN-RN/CE, nopoço 7-CIO-3 (Campo de Cioba) e utilizou-se um curso do pistão de 10 pés, quegera um tempo de expansão elevado a depender da extensão do poço. A Halliburtondeve aumentar este curso para tentar reduzir este tempo.

Figura 6 - Tela Expansível Weatherfo rd Figura 7 - Mandril deExpansão

Figura 8 - Excelflow


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2.2.3. TELAS EXPANSÍVEIS BAKER E SCHLUMBERGER: A tela da Schlumbergerainda está em fase de desenvolvimento e a tela Expansível da Baker foi utilizadapela primeira vez no poço 7-VD-10H (Campo de Voador, Bacia de Campos), porémpor problemas durante a descida, não pode ser expandida e por este motivo não foiincluída nesta revisão.

2.2.4. SEQÜÊNCIA OPERACIONAL PARA DESCIDA DE TELAS EXPANSÍVEIS: Aseqüência operacional para descida destas telas consta basicamente de:

- Perfuração do reservatório com Drill in Fluid (D.I.F.) com característicasadequadas de carreamento e geração de um reboco de fácil remoção (mínimounderbalance);

- Substituição de todo o D.I.F por fluido de completação filtrado de mesmopeso do D.I.F. para evitar problemas de estabilidade do poço aberto;

- Montagem e descida das telas e assentamento do packer ou linerExpansível e liberação da setting tool (Esta ferramenta deve manter durante todo oprocesso de assentamento do packer e liberação da setting tool a manutenção dapressão hidrostática sobre a formação, para evitar pistoneio do poço aberto, que

poderia remover o reboco do D.I.F gerando uma perda de circulação).

2.3. TELA PRÉ EMPACOTADA

Outro tipo de tela utilizado inicialmente em poços verticais e posteriormente emHorizontais é a tela pré empacotada ou pre-packed screen (Figura 12). Trata-se deuma tela composta por 2 camadas de tela wire wrapped, sendo o espaço entre elaspreenchido com um gravel de granulometria selecionada. Tem a desvantagem dereduzir o diâmetro interno do poço devido a sua espessura e possibilidade de ummaior tamponamento por finos, conforme já reportado por algumas operadoras

(Chevron / Texaco)

Figura 9 – Tela ExpansívelHalliburton

Figura 10 – Sistema deCunhas

Figura 11 – MandrilExpansor


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Figura 12 - Tela Pré Empacotada

2.4. AREIA RESINADA

Consiste no preenchimento dos espaços criados atrás do revestimento, devidoà produção de areia com gravel pré-resinado. Após a pega da resina (a cura se dácom tempo e temperatura) é descida broca para remoção do excesso de graveldentro do poço. A aplicabilidade desta técnica se restringe a poços com pequenaextensão canhoneada e poços terrestres, devido ao baixo custo da intervenção deworkover. Também é recomendada para poços antigos que já produziram grandesvolumes de areia.

2.5. GRAVEL PACK

É a prática mundialmente mais difundida. Consiste do preenchimento doscanhoneados e anular tubo telado/revestimento com uma areia (gravel) degranulometria bem selecionada formando um pacote compacto, que impede amovimentação da areia da formação. Para este tipo de operação utiliza-senormalmente a tela Wire Wrapped (Figura 13), de mais simples confecção, tem oobjetivo principal de conter a areia do Gravel que por sua vez é dimensionado parasustentar a areia da formação.

Figura 13 – Tela Wire Wrapped


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Capítulo 3

GRAVEL PACK EMPOÇOS REVESTIDOS


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GRAVEL PACK EM POÇOS REVESTIDOS

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3.1. DESCRIÇÃO

Esta técnica, empregada em poço revestido, pode variar desde a simplesutilização de um único tubo telado à uma complexa completação múltipla.

Discutiremos apenas os tipos de operações e técnicas mais usuais, onde apóso condicionamento do revestimento, é descido um sump packer, formando o fundonecessário para a ancoragem da coluna de gravel pack; em seguida o poço écanhoneado e o conjunto de gravel pack, composto de tubos telados, tubos cegos,wash pipes, crossover tool e packer é instalado. Após conclusão da instalação doconjunto é feito o bombeio e deslocamento do gravel, que conterá a produção daareia de formação.

Vantagens (em comparação com métodos alternativos):

- mais efetivo no controle de areia em longos intervalos, em intervalos compequenas intercalações de folhelhos, e em zonas com alto teor de argila e silt;

- suporta a maioria das reações desenvolvidas em um tratamento químico, e nãose deteriora com o tempo;

- apresenta melhores resultados nas aplicações em poços antigos com histórico degrande produção de areia;

- é menos afetado pelas variações de permeabilidade da formação;

Desvantagens :

- redução do diâmetro interno do poço, pela utilização de tubos telados;- reparos ou recompletações requerem a remoção do conjunto;- as telas estão sujeitas à corrosão e/ou erosão devido às altas velocidades de

fluxo ou à produção de fluidos corrosivos;- apresenta maior dificuldade no isolamento de futuros intervalos produtores deágua;

As três máximas para obtenção de uma boa performance numa operação deGravel Pack são:

1. Dimensione o gravel para conter completamente a movimentação de areiada formação;

2. Forme um pacote compacto de gravel, com o maior raio possível;3. Maximize a produtividade minimizando o dano à formação.

É possível seguir vários procedimentos para o dimensionamento doscomponentes mecânicos do conjunto, mas a utilização de uma técnica nãoadequada para a colocação (placement) do gravel poderá trazer sérios prejuízos aosucesso da operação.

Slurry Pack, Water Pack e, atualmente, High Rate Water Pack (HRWP), são osmétodos mais utilizados. Enquanto o primeiro trabalha com alta concentração degravel e fluido viscoso, os demais utilizam fluidos de baixa viscosidade (água ousolução salina) e baixas concentrações de gravel. No HRWP utilizamos vazõeselevadas (acima da pressão de fratura) com o objetivo de “by-passar” a região

danificada, reduzindo o skin.


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3.2. WATER PACK

Esta técnica se torna mais atrativa na medida em que seus custos sãoinferiores quando comparados às operações que utilizam fluido viscosificado. Eainda:

- em poços verticais, o gravel tende a ir para o fundo, por gravidade, e suacompactação não sofre interferência de seções cegas na tela, intercalação defolhelhos, intervalos não canhoneados, etc.

- a preparação e filtração dos fluidos envolvidos na operação é mais simples erápida.

Em contrapartida, devido à baixa eficiência de carreamento da água, o waterpack não promove um bom carreamento do gravel para o interior do túnelcanhoneado; não ameniza os choques dos grãos com o interior do sistema debombeio, gerando finos e alterando as características do gravel (arredondamento,esfericidade e granulometria). E mais, a necessidade de injeção de grandes volumes

de água contribui para facilitar a formação de emulsões, hidratação de argilas,alteração da molhabilidade da rocha, etc.

Para poços com desvio > 60° a deposição de areia se dá em forma de dunas,inicialmente, no sentido do topo para a base do intervalo a ser completado (ondaalfa). Em seguida ocorre no sentido inverso (base - topo), onda beta. Para que istoocorra é necessário que a razão OD Wash pipe/ ID tubo telado, esteja entre 0,75 e0,80. Esta razão cria uma restrição ao fluxo entre o Washpipe e a tela, favorecendoo fluxo preferencialmente entre a tela e o revestimento. É indispensável também quenão haja perda de fluido elevada para a formação, pois isto impediria o retorno defluido, fator este determinante para a criação das dunas.

Quando fluido não viscosificado é usado, recomendam-se cuidados com asvazões e concentrações de gravel durante a operação, para minimizar o risco deformação de bridge no interior da coluna e no anular do tubo telado. As vazõescomumente adotadas variam de 1 a 5 BPM e as concentrações de 0,5 a 2 lb degravel por gal de fluido água.

Um "tell tale" (pup joint de tubo telado) é instalado no tubo cego 10 metrosacima do topo da tela principal, ou utiliza-se um tubo telado extra, permitindo que ofluxo de água retorne pelo washpipe em direção ao anular, acima do packer deprodução, após o empacotamento da tela principal. No momento em que o volume

de gravel cobre também o tell tale (ou topo da tela superior) ocorre o "screen out".No caso do Water Pack o screen out é mais lento do que no slurry pack, devido àmaior facilidade da filtração da água no pacote de areia.

3.3. SLURRY PACK

As primeiras operações de gravel packing com fluido viscosificado ocorreramno final da década de 60, utilizava-se uma concentração de 15 lb de gravel paracada galão de óleo viscosificado, bombeado a baixas vazões.

A evolução desta técnica permite, hoje, o bombeamento de pastas comconcentrações de até 20 lb/gal, utilizando gel à base de HEC a 80 lb/Mgal.


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Este método era muito utilizado na Bacia de Campos, no início da década de90 e foi gradualmente substituído pelo Fracpack e pelo water pack.

Neste método, é desejável que o gel esteja, ao chegar ao fundo, com umaviscosidade entre 50 e 100 centipoise. Quanto maior a viscosidade menor será o

leak off (crítico para poços com baixa injetividade) reduzindo a eficiência doempacotamento e dificultando a limpeza do poço.

Um ponto importante a se considerar a respeito da concentração da pasta é aquantidade de gravel que decantará após o screen out e parada das bombas.Normalmente, quando o screen out ocorre, todo o anular tela/revestimento ecanhoneados estão devidamente preenchidos com gravel bem compactado,entretanto, no anular acima dos tubos telados até a crossover tool teremos pastacom gravel ainda em suspensão. Assim, a quantidade de reserva de gravel que seformará após sua decantação está diretamente relacionada com a concentração dapasta.

São estes os procedimentos mais comuns utilizados para bombeio ecolocação do gravel:

a) Squeeze - técnica inicialmente adotada na Bacia de Campos, não deve seraplicada em intervalos superiores a 10 metros. Como o próprio nome diz, ogravel é squeezado para a formação preenchendo também o anular da tela,com a ferramenta em uma só posição. Todo o volume de fluido bombeado érecalcado para a formação. É possível a utilização de um crossover packer que permite a execução de circulação reversa após o término da operação;

b) Circulação - recomendada para qualquer extensão canhoneada. O bombeioda pasta é realizado pelo interior da coluna até atingir o by-pass daferramenta, passando para o anular abaixo do packer. Em seguida, a pastadesce pelo anular até a parte inferior das telas, sendo que o fluido passaatravés das telas, retornando pela extremidade dos wash pipes, passandonovamente através da ferramenta para o anular acima do packer (Figura14). A areia vai sendo depositada progressivamente, no sentido da base dastelas para o seu topo, quando ocorre o screen out, quando então aferramenta é colocada na posição de reversa e o excesso de pasta écirculado para a superfície.

Abaixo da tela principal, está instalado um “o’ring seal sub”, que veda contra owash pipe, forçando que o fluxo ocorra pela parte inferior das telas. Pode-se nãoutilizar o o’ring seal sub, quando usa-se a relação OD Wash Pipe / ID tubo teladoentre 0,75 e 0,8 , conforme já citado no item 3.1.

Entre o packer e as telas estão os tubos cegos, que vão fornecer espaçoanular para armazenamento da pasta contendo o volume de reserva de gravel, queirá decantar após o término da operação, acima da extremidade superior do tubotelado. Terminado o deslocamento, a crossover tool, juntamente com o wash pipe, éretirada para a descida da coluna de produção.


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Figura 14 – Esquema de Circu lação

Como vantagens do sistema de fluidos com alta densidade podemos enumerar:- melhor colocação (placement) do gravel no túnel canhoneado e nos

espaços vazios atrás do revestimento;- a utilização de menores volumes de fluido reduz o risco de dano à

formação, ou plugueamento das telas;- redução de "intermixing" do gravel com areia de formação, por permitir o

bombeio da pasta a menores vazões.

Como desvantagens temos:- diminuição do "leak off " (filtração) em formações de baixas taxas de

injetividade;


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- dificuldade de limpeza do poço devido à utilização do fluido viscoso,necessitando em alguns casos, tratamento ácido para a quebra do gel;

- maior complexidade na preparação e filtração dos fluidos.

As companhias que prestam este serviço no Brasil (Dowell, Halliburton, B.J.)tem equipamentos adequados para as operações de water pack: Dowell (Wasp ouPOD Blender), Halliburton (Clam), B.J. (Sand Injector ).

3.4. HIGH RATE WATER PACK (HRWP)

Um dos maiores problemas associados à execução do pré-pack ou gravel pack é que o gravel somente pode ser posicionado nos espaços criados pelo canhoneioou pelo fluxo do poço que antecede a estas operações. Este procedimento nãogarante uma comunicação do gravel com a formação virgem ou não danificada emuitas vezes as operações de acidificação não garantem a remoção adequadadeste dano que pode restringir a produtividade do poço. Cabe salientar que a maior

fonte de perda de carga de um poço revestido equipado com gravel pack é ocanhoneio. Com o objetivo de diminuir ou eliminar os efeitos desta zona danificada atécnica denominada HRWP foi desenvolvida. Trata-se do bombeio de fluido(normalmente fluido de completação ou ácido) a alta vazão com pressão de fundosuperior a pressão de propagação, com o objetivo de criar uma fratura sustentada depequena penetração, porém suficiente para ultrapassar a zona danificada. Parareservatórios de alta permeabilidade, comprimentos de apenas 5 pés são aceitáveis,podendo-se atingir até 10 pés para baixos valores de permeabilidade. As vazõespodem variar de 8 a 25 bpm com concentrações de agente de sustentação de 1 a 2lb/gal.

Esta técnica tem sido ultimamente utilizada na Bacia de Campos nosreservatórios onde a técnica de Fracpack não pode ser aplicada devido a existênciade contato O/A ou O/G próximo aos canhoneados. Outro aspecto a ser consideradoé que este método só pode ser utilizado em pequenas extensões canhoneadas (naBacia de Campos é utilizada em até 12 m), já que devido à baixa viscosidade daágua e a alta permeabilidade das formações, são necessárias grandes vazões paraelevar a pressão de fundo acima da pressão de propagação da formação.Normalmente procura-se manter uma taxa de bombeio equivalente a 2 bbl/min /metro canhoneado.

Para o dimensionamento destas operações, deve-se levar em conta que além

do volume de gravel no interior do revestimento (a ser calculado como no waterpack), o volume de gravel atrás do revestimento (equivalente ao pré-pack + onecessário para preencher as fraturas geradas): Obs.: Este volume é dependente deuma série de fatores, como: Permeabilidade da formação, Propriedades mecânicasda rocha, etc.

Apenas a título de exemplo, quanto maior for a permeabilidade da formação,para uma determinada vazão de fluido de completação e extensão canhoneada,maior será a dificuldade de propagação destas fraturas, que poderá causar umembuchamento prematuro e por conseqüência irão demandar um menor volume deagente de sustentação.


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Sugere-se para o dimensionamento destas operações uma quantidade degravel entre 100 a 200 lb/pé de canhoneado para a formação. Para o restante dogravel no interior do revestimento pode-se adotar o mesmo volume definido no itema seguir para water pack. É recomendável o uso de simuladores de fraturamentopara servir como referência no dimensionamento.

Para operações de HRWP deve-se utilizar ferramentas equivalentes asutilizadas em Fracpack´s, devido as vazões e pressões elevadas (ver item 4).

3.5. DIMENSIONAMENTO DE UMA OPERAÇÃO DE GRAVEL PACK

3.5.1. DEFINIÇÃO DA GRANULOMETRIA DO GRAVEL: Um ponto importante noprojeto de um gravel pack é a definição da granulometria do agente de contenção,uma vez que este deverá reter a areia de formação com a menor interferênciapossível na produtividade do poço.

Um critério utilizado é baseado nas recomendações de Saucier , constatadasem experimento onde uma célula contendo gravel e areia da formação (Figura 15)foi submetida a um fluxo linear, medindo-se a perda de carga para várias vazões ediversas relações de granulometria entre gravel e areia. Nos casos em que houveinvasão de areia no pacote de gravel, foi constatada a redução da permeabilidadecom conseqüente aumento da perda de carga (Tabela 1).

Figura 15 - Saucier

Efeito da Relação Size do Gravel/Size da Areia

Size Gravel/Size Areia Vazão (bpm) Perda de Carga (psi )

8.2 16

14.0 306.08.2 167.7 54

13.0 1808.5

7.7 948.3 160

11.2 39712.8

8.2 270

Tabela 1 - Experimento de Saucier

As conclusões de Saucier são mostradas na Figura 16. Para uma relaçãogravel/areia maior que 6 observa-se uma queda significativa na permeabilidade do


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pacote, numa relação maior que 14 a areia da formação não é mais contida. Saucierrecomenda que "o tamanho médio do grão de gravel seja até 6 vezes maior que otamanho médio do grão de areia da formação".

Figura 16 – Experimento de Saucier

Na prática, a granulometria recomendável para o gravel é determinadamultiplicando-se o diâmetro de partícula correspondente aos 50% acumulados empeso (D50) (obtidos na análise de peneira, que abordaremos mais adiante) por 4 e 8,adotando o gravel comercialmente disponível com diâmetro imediatamente inferior

ao calculado.Exemplificando: A análise de peneira indicou que o diâmetro médio (D50) de

uma areia de formação é 0,0045", então:

0,0045 x 4 = 0,018"0,0045 x 8 = 0,036"

De acordo com a Tabela 2, teremos:

0,018" ⇒ 38 mesh0,036" ⇒ 19 mesh


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Tabela 2 - U S MESH1

Concluímos que o gravel recomendado é então o 20-40 mesh (Tabela 3). Atítulo de verificação, podemos fazer:

- diâmetro médio do gravel 20-40 = (0,033 + 0,017) / 2 = 0,025;- diâmetro médio do gravel / diâmetro médio da areia = 0,025 / 0,0045 = 5,56.

Tabela 3 - Gauge das Telas para os Vários Sizes de Gravel

O resultado indica, de acordo com Saucier, que não haverá invasão de areiaque possa afetar a permeabilidade do pacote.

É recomendável que a seleção do gravel seja baseada na menor"granulometria média" obtida do testemunho do intervalo a ser canhoneado. Atentarpara amostras que apresentem granulometria média tão pequena (< 0,002") que nãocontribuiriam com a produção, estas deverão ser ignoradas. Desta forma, o gravel40/60 mesh (0,017" - 0,0098") é o de menor granulometria comumente usado. Este é

1 CARVER, Robert E. "Procedures in Sedimentary Petrology". Wiley Interscience, 1971.

US Mesh Diâmetro Partícula (mm) Diâmetro Partícu la (pol)4 4,760 0,18705 4,000 0,15706 3,360 0,13207 2,830 0,11108 2,380 0,0940

10 2,000 0,079012 1,680 0,066014 1,410 0,056016 1,190 0,047018 1,000 0,039020 0,841 0,033025 0,707 0,028030 0,595 0,023035 0,500 0,020040 0,420 0,017045 0,354 0,014050 0,297 0,012060 0,250 0,009870 0,210 0,008380 0,177 0,0070100 0,149 0,0059120 0,125 0,0049140 0,105 0,0041170 0,088 0,0035200 0,074 0,0029230 0,063 0,0025270 0,053 0,0021325 0,044 0,0017400 0,037 0,0015

Size do Gravel (US mesh) Size do Gravel (pol) Gauge da Tela (pol) Gauge da Tela40-60 0,0165-0,0098 0,008 830-50 0,0230-0,0120 0,010 1020-40 0,0330-0,0165 0,012 1216-30 0,0470-0,0230 0,016 1612-20 0,0660-0,0330 0,020 208-16 0,0940-0,0470 0,028 28


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o default recomendado quando não se dispõem de informações sobre agranulometria da areia de formação.

A questão que fica é: Se um pacote de gravel 40/60 mesh possui umapermeabilidade (Tabela 4) muito maior do que qualquer arenito produtor, por quênão utilizá-lo sempre? O motivo é que quanto menor a granulometria do gravel,maior é a sua capacidade de reter sólidos da formação e sujeira incorporada aofluido de completação, que causam aumento excessivo da perda de carga nopacote.

Size do Gravel(US Mesh)

Porosidade Média(%)

Permeabil idade Média(Darcy)

40-60 39,8 6920-40 40,9 17010-20 40,5 6528-12 41,5 19696-10 42,0 2703

Tabela 4 - Permeabilidade do Gravel

3.5.1.1. Análise de Peneira (Sieve Analysis): Após a amostra dotestemunho estar completamente limpa e seca, é então cuidadosamente "socada"com um pilão de forma a ter seus grãos separados individualmente. A amostra épesada e colocada em um conjunto de peneiras, que são agitadas mecanicamente,permitindo o selecionamento dos grãos. O material retido em cada peneira énovamente pesado, e o peso retido acumulado (%) é plotado contra abertura daspeneiras em um gráfico semi-log, onde mesh das peneiras ou o diâmetro daspartículas é plotado no eixo em escala logarítmica. (Figura 17). A curva obtida tem oformato de um "S", onde o ponto tomado a 50% (D50) significa que metade da areia(em peso) é maior e a outra metade menor do que o size indicado.

A N ÁLI SE GR A N UL OM ÉT R IC A

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,001 0,01 0,1

Diâmet ro d a A re ia (p o l )

Figura 17 - Curva Granulométrica

Uma vez obtido o D50, basta aplicar o procedimento recomendado porSaucier.

3.5.2. ESPECIFICAÇÃO DA TELA: O tubo telado tem por função básica manter o

pacote de gravel na posição adequada. O espaçamento da tela (gauge) deve sermenor do que o menor diâmetro do gravel usado (Tabela 3). Importante: o OD do


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tubo telado deve permitir uma folga de, no mínimo, 1" entre a tela e o revestimentoem poços revestidos e 2" em poços abertos, isto porque:

- um grande espaço anular evita a formação de bridges durante oposicionamento do gravel;

- o gravel desliza e é posicionado com maior facilidade, formando um pacote

compacto;- um anular de 1", ou mais, permite a remoção do gravel com mais facilidade se

houver necessidade da retirada do conjunto;- em poços abertos, 2" ou mais reduzem o risco de erosão da areia da

formação no momento em que a pasta do gravel estiver sendo posicionada. ATabela 5 apresenta os diâmetros máximos e os recomendados para os tubostelados em relação aos revestimentos.

Tabela 5 – Diâmetros Recomendados para Tubos Telados

Os tubos telados devem ainda:- conter centralizadores no meio e em cada extremidade;- ter um mínimo de 1,5 m de excesso acima e abaixo do intervalo canhoneado,

para compensar a imprecisão das medidas do sondador;- ter as descontinuidades nunca maiores do que 1,5m em poços de até 45° de

inclinação. Descontinuidades no tubo telado se tornam mais críticas à medidaque o ângulo de inclinação tende para 90°.

3.5.3. DETERMINAÇÃO DO VOLUME DE GRAVEL: A quantidade de gravel édeterminada adicionando-se ao volume do anular tubo telado/revestimento o volumeprevisto para preencher os canhoneados e os espaços atrás do revestimento,acrescentando-se, como fator de segurança, 10% sobre este total.

Nas completações a poço revestido de uma zona nova, onde o canhoneio e alimpeza dos canhoneados foram feitos de forma criteriosa, podemos assumir valoresde 0,25 a 0,50 pés cúbicos de gravel para cada pé de canhoneado. Em poços ondehouve elevada produção de areia, adotar como valor básico 3 pe3/pe decanhoneado. É imprescindível, em qualquer caso a execução de pré-pack.

3.6. PREPARAÇÃO DO POÇO

A remoção de sujeira, lama e restos de cimento no revestimento deve ser comraspador e circulação intermitente de colchões lavadores e fluido gelificado (paracarreamento dos detritos) até que a turbidez do fluido retornado do poço seja < 30

RevestimentoMáximo Diâmetro

da TelaDiâmetro Recomendado

da TelaOD

(pol)

Peso

(lb/pe)

ID

(pol)

OD Tubo

Base (pol)

OD da

Tela (pol)

OD Tubo

Base (pol)

OD da

Tela (pol)4 9,5 3,548 1 1,815 1 1,8154 ½ 11,6 4,000 1 ¼ 2,160 1 ¼ 2,1605 18,0 4,276 1 ½ 2,400 1 ½ 2,400

5 ½ 17,0 4,892 2 3/8 2,875 23/8 2,875

6 5/8 24,0 5,921 3 ½ 4,000 27/8 3,375

7 29,0 6,184 3 ½ 4,000 2 7/8 3,3757 5/8 33,7 6,765 4 4,500 2

7/8 3,3758 5/8 36,0 7,825 5 5,500 2

7/8 3,3759 5/8 47,0 8,681 5 ½ 6,000 2

7/8 3,375


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NTU (Nefelometric Turbidity Unit). Recomenda-se a utilização de uma coluna com omaior diâmetro possível, com o objetivo de aumentar a velocidade no espaço anular,maximizando o arraste e o carreamento.

O grande poder abrasivo da pasta de gravel exige exclusividade dosequipamentos e linhas, e uma cuidadosa manutenção, principalmente dassuperfícies que estarão em contato com a pasta, no que diz respeito à presença deferrugem, descolamento de pintura, revestimentos protetores etc.

O sistema de fluidos (tanques e linhas) deve também merecer uma atençãoespecial, principalmente se o fluido anteriormente usado for fluido de perfuração.Como exemplo, podemos citar o fluido de perfuração à base de poliacrilamida queadere às paredes do sistema, formando uma camada insolúvel e de difícil remoção.O contato prolongado com o fluido de completação, de caráter levemente alcalino,hidroliza a poliacrilamida que lentamente vai sendo incorporada ao fluido decompletação, contaminando-o.

A limpeza da coluna de trabalho é fundamental. Recomenda-se a utilizaçãode um revestimento interno de epóxi (IPC), que elimina os problemas de corrosão; ena parte externa tratamento com jato de areia úmida. A coluna de trabalho deve terseu uso restrito às operações de gravel pack.

O manifold utilizado deve permitir uma rápida manobra de válvulas parareversão do fluxo de direto para reverso, antes que o excesso de gravel se depositesobre o packer.

Um dado normalmente negligenciado, mas que é de extrema importância, é aquantidade de gravel que retorna na reversa, após o screen out. Assim, é necessário

preparar o sistema de forma que seja possível a medição deste volume. Estevolume, se bem determinado pode servir de base para definição do volume de gravelque ficou no poço (formação e anular tela x revestimento).

Uma vez equipamentos prontos faz-se necessário, antes do início daoperação, uma reunião com todos os envolvidos para apresentação e discussão dosdetalhes e definição da função de cada elemento da equipe.

3.7. FILTRAÇÃO

Como afirma J. Rike, "se 50 bbl de um fluido de completação contendoapenas 0,5% (5000 ppm) de sólidos forem perdidos para a formação durante umaoperação, o volume total de sólidos seria de 2.419 pol cúbicas (1,4 pe3). Se oscanhoneados tiverem 10" de comprimento e 0,5" de diâmetro, cada canhoneado

necessitará de 1,96 pol3 para ser preenchido. Assim, existem nestes 50 bbl de fluidode completação sólidos suficientes para preencher completamente 1.234canhoneados.

Mesmo que este fluido contivesse somente 500 ppm de sólidos, ainda assimpoderia preencher 123 canhoneados ..."!

A Figura 18 mostra com clareza quão sensível é uma formação aos fluidosque contêm sólidos. A injeção correspondente a 10 volumes porosos de um fluido

com 485 ppm de sólidos em suspensão (menos que 0,05%) causou uma redução napermeabilidade de 400 mD para 10 mD.


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Figura 18 – Porosidade x Permeabilidade

Os sólidos podem ser divididos em três categorias distintas:

a) Partículas que invadem: são aquelas menores que 1/6 do diâmetro médio da

garganta de poro. Estas partículas fluem livremente pela formação seguindoo sentido do fluxo;

b) Partículas que formam bridge: são as cujo tamanho varia entre 1/6 e metadedo diâmetro médio da garganta de poro. Estas partículas ficarão trapeadaspróximas ao poço causando um dano severo, que uma vez instalado nãoserá facilmente removido;

c) Partículas que plugueiam: são as que possuem diâmetro maior que metadedo tamanho médio da garganta de poro. Ficarão retidas na face docanhoneado, formando um reboco, e serão facilmente produzidas quando opoço entrar em fluxo. Poderão, entretanto, ficar trapeadas se um tratamentode contenção de areia for realizado.


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O nível de filtração necessário é dependente das características da formação epode ser determinado por diversos métodos. O desenvolvido por Blick and Civan nos fornece resultados bastante aproximados:

32

2ϕ ⋅

= d

K onde

k = permeabilidade (mD);d = diâmetro médio do poro (micron);ϕ = porosidade.

Para Marlim e Albacora, teríamos:2/1

32⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅=

ϕ

K d ⇒

2/1

27

32700.1⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ ⋅=d = 45 micra

Então:

partículas que invadirão: < 7,7 micra;partículas que formarão bridge: > 7,5 e < 22,5 micra;partículas que pluguearão: > 22,5 micra.

Ou seja:

A filtração absoluta mínima requerida é de 7 micra. Os procedimentos defiltração atualmente adotados na UN-BC, em operações de gravel packing, sãocapazes de reter partículas superiores a 2 micra. A Figura 19 mostra uma unidadede filtração absoluta e uma de terra diatomácia.

Figura 19 - UF DE (Unidade de Filtração de Terra Diatomácea)

Unidade de filtraçãocom terra diatomácea

Unidade de filtraçãoabsoluta com cartuchode 2 micra

Unidade de re-coatin


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3.7.1. SISTEMAS DE FILTRAÇÃO

3.7.1.1. Cartucho:

Uma das mais comuns e mais utilizadas técnicas de filtração é a que emprega

cartuchos como elementos de filtro. Quando se trabalha com cartucho é importanteter bem definida a diferença entre filtração nominal e filtração absoluta:

- nominal: é aquela onde um valor arbitrário é dado pelo fabricante, baseadonuma percentagem de remoção em peso de todas as partículas maiores que umdeterminado tamanho. Normalmente significa que 90% em peso de umcontaminante acima do diâmetro especificado é removido do fluido. Este tipo defiltração está caindo em desuso.

- absoluta: é a que remove quase a totalidade das partículas maiores que odiâmetro especificado. Não faz sentido falarmos em filtração absoluta semassociarmos a ela o Fator Beta, que é a razão entre a quantidade de partículas

presentes em um fluido antes e depois da filtração. Exemplificando: um Fator Betade 5000, para um filtro absoluto de 2 micra, significa que somente uma partículamaior que 2 micra passará pelo cartucho para cada 5000 partículas presentes nofluido a ser filtrado (Tabela 6).

Fator Beta Eficiência (%)10 90,0

100 99,01000 99,95000 99,9810000 99,99

Tabela 6 - Eficiênc ia na Filtração Abso luta

A diferença entre os dois tipos de cartuchos está na forma e na matéria primacom que são fabricados (Tabela 7). Algumas outras características:

Tabela 7- Característi cas de Cartuchos

3.7.1.2. Terra Diatomácea (DE)

É um elemento filtrante (pó) composto por "esqueletos" de plantas aquáticasmicroscópicas que foram depositados no fundo dos oceanos no período mioceno.Forma um reboco altamente permeável, incompressível e insolúvel em presença defluido de completação.

O filtro prensa de terra diatomácea é composto basicamente de um skid ondeplacas metálicas são dispostas verticalmente, apoiadas em suportes horizontais.Quando estas placas são prensadas formam-se câmaras entre elas, na superfície

das quais o reboco de DE se formará. À medida que o fluido é filtrado, os sólidosremovidos passam a integrar o meio filtrante aumentando a eficiência da filtração.

Nominal Absoluto Grande range de tamanho de poro Pequena variação de tamanho de poroSuperfície lisa Superfície plissadaPequena área de filtração Grande área de filtraçãoFiltração profunda Filtração de superfícieBaixo custo Custo elevado


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A filtração em terra diatomácea é mais efetiva e fornece maior área de filtraçãodo que os cartuchos.

Os sistemas padrão de filtração utilizam uma unidade de filtração absoluta,como back up, a jusante da filtração com DE (diatomaceous earth) para prevenir que

as partículas que passarem pelo filtro prensa, e até mesmo partículas de DE, sejambombeadas para o poço. Na E&P-BC adotamos este padrão, utilizando filtroabsoluto de 2 micra.

Qualquer que seja o sistema de filtração adotado, a qualidade do fluido deveser monitorada continuamente a montante e a jusante dos filtros, através dacontagem de partículas (método muito complexo) ou pela medição da turbidez.

Para se obter a máxima eficiência numa filtração, a vazão não deve exceder aolimite de 0,5 galões por minuto por polegada quadrada de superfície de filtro. Daí avantagem de se trabalhar com sistemas com grandes áreas de filtração.

Os cuidados com a limpeza de um fluido devem começar na sua preparação etransporte. Ratificando o que já foi dito, os tanques de transporte e armazenamentodevem sofrer uma rigorosa inspeção antes de receber o fluido, e se necessário,deverão ser raspados, limpos e pintados novamente. São recomendáveis osmesmos cuidados com as linhas, mangueiras e demais componentes do sistema.

Outra preocupação que se deve ter é com a utilização de graxa durante adescida da coluna. Por ser insolúvel a ácido ou solventes e ser um materialextremamente danificante, a graxa deve ser aplicada com muito cuidado, somentenos pinos utilizando-se um pincel. Jamais use graxa nas caixas durante a manobrada coluna em um poço que será equipado com gravel pack.

3.8. CANHONEIO

Surpreendentemente, pesquisas em laboratório, e estudos realizados nocampo indicam que os canhoneados são a maior fonte de problemas que impedema boa performance de produção de um poço. Como não poderia deixar de ser, estesproblemas se agravam em poços equipados com gravel pack. Dos dadosapresentados na Tabela 8 podemos tirar duas conclusões importantes:

Comprimento do túnel canhoneado: 2 pol. Fluido utilizado: água (1 cp)

Tabela 8 - Perda da Carga no Tunel Canhoneado Preenchido com Areia

Vazão (bpd/canhoneado) Areia de Formação

Perda de Carga (psi)Diâmetro do Canhoneado (pol)

1 Darcy 3/8 ½ ¾

1 450 190 6410 27760 9280 2091

Gravel 20-40 170 Darcies1 2 1 0,410 55 21 625 272 99 2550 983 357 81

100 4037 1298 282


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1 - É fundamental o preenchimento e a compactação do túnel canhoneado (epossíveis vazios atrás do revestimento) com o gravel apropriado para evitar ainvasão da areia de formação;

2 - O intervalo canhoneado deve ser composto de furos com grande diâmetro(>0,75") e ter alta densidade de jatos (12/pe), para reduzir a velocidade de fluxo porcada canhoneado e a perda de carga.

Considerando-se que a melhor técnica disponível tenha sido utilizada,devemos admitir para qualquer cálculo de eficiência que somente 60% doscanhoneados em um poço estarão efetivamente abertos e preenchidos com gravel.

Para minimizar esta "ineficiência" na comunicação entre formação e poço, sefaz necessária uma boa limpeza do canhoneado para a remoção do debris e dazona compactada que se forma ao redor do túnel do canhoneado.

As técnicas mais utilizadas são:

a) Backsurging - consiste em submeter o intervalo a um diferencial depressão, instantaneamente, permitindo que apenas um volume reduzido sejaproduzido. Isto promoverá a "quebra" da zona compactada e retirará o debris docanhoneado. Tem a vantagem de poder ser aplicada em poços offshore, onde oscustos do canhoneio, TCP é elevado, pela necessidade de utilização da AST (ÁrvoreSubmarina de Teste)

A ferramenta (Figura 20) é composta de um packer de operação, umacâmara com pressão atmosférica, e duas válvulas de abertura rápida. O volume dacâmara deverá ser de 1 galão/canhoneado para poços de óleo e 2galões/canhoneado para poços de gás.

Esta técnica é recomendada para poços com intervalos inferiores a 10metros, ou onde o underbalance não for possível. Apresenta maior eficiência emarenitos parcialmente consolidados e friáveis.

b) Underbalance - É uma das técnicas mais adotadas em poços que serãoequipados com gravel pack (Figura 21). O método permite o fluxo peloscanhoneados imediatamente após o canhoneio. Como no método anterior, limpa otúnel e remove a zona compactada nas imediações do canhoneado.

Diâmetro(pol)

SPF Tipo de CargaGramas deExplosivos

CasingEntrance

HolePenetração

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/8 6 41 B HJ II RDX 22 4 ½" 11,6#/ft 0.36 22.123 3/8 6 41 B HJ II HMX 22 4 ½" 11,6# ft 0.40 23.503 3/8 6 41 B UP RDX 22 4 ½" 11,6# /ft 0.63 7.75

5 12 41 B HJ II RDX 22 7" 23#/ft 0.41 16.075 12 41 B HJ II HMX 22 7"5 12 41 B UP RDX 22 7" 0.68 8.805 5 51 B HJ II HMX 37 7" 0.56 26.137 12 51 B HJ II RDX 37 9 5/8" 47#/ft 0.45 31.227 12 51 B HJ II HMX 37 9 5/8" 47#/ft 0.47 32.027 12 58 C UP RDX 61 9 5/8" 0.95 12.167 12 64 C UP RDX 66 9 5/8" 47#/ft 1.12 8.947 14 51 B HJ II RDX 37 9 5/8" 0.45 31.227 14 58 C UP RDX 61 9 5/8" 47#/ft 0.95 12.16

Tabela 9 – Canhões HSD para TCP


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O canhoneio em underbalance é afetado pelos seguintes fatores:- diferencial de pressão;- propriedades da rocha;- características da carga e do canhão;- propriedades dos fluidos da formação;

- volume de fluido produzido na limpeza;- espessura do revestimento e do anel de cimento.

Figura 20 – Performation Surge Tool

Figura 21 – Esquema do sistema de Canhoneio tipo TCP


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Apesar de ser reconhecidamente a técnica que oferece os melhoresresultados, algumas questões são freqüentemente levantadas, e ainda não háconsenso nas respostas obtidas.

1-Qual o diferencial de pressão ideal a ser aplicado?

2-A que vazão deve-se fluir o poço para uma efetiva limpeza doscanhoneados, sem causar o desmoronamento do túnel?3-Qual o volume de fluido que deve ser produzido para condicionar ocanhoneado sem permitir a movimentação de finos?4-Qual é o limite da extensão canhoneada para obtenção de uma boalimpeza dos canhoneados?

Sparlin tem a seguinte visão sobre as questões formuladas acima:Enquanto um arenito do tipo Quicksand quebrará mediante a diferenciais muito

baixos, uma formação do tipo Friável poderá requerer diferenciais superiores a 1000psi.

À medida que as técnicas de medição das propriedades mecânicas das rochasforem evoluindo, maior será a precisão na determinação do diferencial ideal a seraplicado. Por enquanto, o diferencial mais utilizado pela indústria do petróleo é de500 psi para poços de óleo e 1000 psi para poços de gás, ajustado àsparticularidades de cada campo. Este parâmetro não deverá ser considerado paraQuicksands, adotando-se neste caso diferenciais bem inferiores, da ordem de 100psi.

Figura 22 – Máxima Pressão de Underbalance xVelocidade dos Folhelhos Adjacentes

A Figura 22 mostra algumas correlações que podem ser usadas paradefinição dos diferenciais de pressão a serem aplicados em função decaracterísticas dos folhelhos adjacentes, avaliadas através de perfis. São elas:


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- Vazão mínima: A adequada limpeza dos canhoneados só será obtida se a"velocidade crítica de fluidização" for excedida imediatamente após ocanhoneio. Velocidade crítica de fluidização é a que fornece a quantidademínima de energia para o grão superar as forças de coesão e adesão einiciar o movimento. A Tabela 10 apresenta velocidades mínimas para a

água deslocar vários sizes de areia.Size do Gravel

(US mesh)Diâmetro Partícula

(pol)Velocidade Crítica

(pe/min)10 0,0790 4,2012 0,0660 3,3014 0,0560 2,7016 0,0470 2,1018 0,0390 1,5020 0,0330 1,1030 0,0230 0,6040 0,0170 0,3050 0,0120 0,2060 0,0098 0,1070 0,0083 0,1080 0,0070 0,05100 0,0059 0,05120 0,0049 0,03170 0,0035 0,01200 0,0029 0,01

Tabela 10 - Velocidades Críticas

- Volume produzido: Teoricamente, a quantidade de óleo produzida necessáriapara a limpeza deveria ser igual ao volume do túnel canhoneado.

Entretanto, resultados de laboratório e a experiência de campo indicam quevolumes bem maiores do que este devem ser produzidos. Não se podeperder de vista, no entanto, os riscos envolvidos com a produção devolumes excessivos em formações pouco consolidadas. Os fluidosproduzidos devem ser limitados a 1 galão e 2 galões por canhoneado empoços de óleo e gás, respectivamente.

- Intervalo canhoneado: O comprimento máximo não deve exceder a 15metros. A ação do TCP em intervalos superiores a este é prejudicada pelopróprio fluido produzido. A turbulência e a coluna hidrostática agindo sobreos canhoneados reduzem a influência do diferencial de pressão sobre oscanhoneados inferiores. Outro agravante em longas extensõescanhoneadas é a baixa vazão obtida por canhoneado.

Em poços candidatos a gravel packing, cujos intervalos excedam a 20m, érecomendável que o canhoneio TCP seja feito em duas etapas. Ou seja, canhoneara metade inferior do intervalo, fazer um pré packing e preencher o revestimento comgravel. Descer novo canhão e canhonear a metade superior, fazer pré packing,combater perda se necessário, remover o gravel que protegia o intervalo inferior eprosseguir operação.


38/80


38

3.9. DIMENSIONAMENTO DA PASTA

Pasta como já foi dito anteriormente, é a mistura do gravel com o fluidocarreador. Optaremos por uma operação com fluido viscoso, utilizando como

carreador um gel a base de HEC a 80 lb/Mgal.

3.9.1. VOLUME DE GRAVEL

O volume de gravel deve ser o suficiente para preencher os espaçosvazios atrás do revestimento, túneis de canhoneados, anulares tubotelado/revestimento e tubo cego/revestimento (reserva).

a) Volume de gravel para o pré-packing

cgra pp H V V ⋅= onde:

Vpp - volume de gravel no pré-packing (pe3)Vgra - volume de gravel (pe3) por metro de canhoneado para preen-

chimento dos túneis e espaço atrás do revestimento. Para poços ondeocorreu apenas fluxo para limpeza dos canhoneados, adotar 0,7 pe3/me poços onde foi realizado TP (Teste de Produção) 3 pe3/m.

Hc - altura dos canhoneados em metros

Exclusivamente no pré-packing, utilizar gel a 60 lb/1000 gal e concentraçãode gravel de 2 lb/gal.

b) Volume de gravel nos tubos telados

∗+⋅⋅= pptt rtt tt V H AV 6146,5 Vtt - volume de gravel para cobrir tubos telados (pe3) Artt - volume anular revestimento/tubo telado (bbl/m)Htt - altura do topo do tubo telado até o sump packer (m)* Vpp - adotado como fator de segurança

c) Volume de gravel nos tubos cegos

O volume total de gravel em frente aos tubos cegos (Vtc) deve atender a duascondições:

1- ser maior que 10% do volume total de gravel depositado nos tubos telados(não considerar o fator de segurança);

2- o topo do pacote de gravel deve situar-se no mínimo 15 metros acima dotopo do tubo telado.

Se alguma das condições não for atendida, aumentar o número de tuboscegos ou a concentração de gravel na pasta.


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39

tcrtc ptc H AV ××= 6146,5

Vptc - volume total do anular tubo cego/revestimento (pe3) Artc - volume anular revestimento/tubo cego (bbl/m)Htc - comprimento total dos tubos cegos. Deverão ser utilizados no mínimo 4

tubos cegos. O comprimento total está limitado a 60 m em poços desviados e 120 mem poços verticais.

Volume bulk de gravel (Vtc)

ap

abs

abs

ptc

tcC

C V V

ρ

ρ

ρ ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+= onde:

C - concentração de gravel no gel (lb/gal)

ρabs - peso específico absoluto (lb/gal)

ρap - peso específico aparente (lb/gal)

Altura do gravel decantado em frente aos tubos cegos:

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ =

rtc

tctcd

A

V H

6146,5 Htcd > 15 m

d) Volume total de gravel

pptctt t V V V V ++=

3.9.2. VOLUME DE GEL

a) Volume de gel para o pré pack

C

V V

ap pp

gpp

ρ 48,7= onde:

Vgpp - volume de gel utilizado no pré pack (gal)Vpp - volume de gravel no pré pack (pe3)C - 2 lb/gal de gel

b) Volume de gel no gravel pack

( )C

V V V

aptctt

ggp

ρ +=

48,7

gallbC /10=

c) Volume de gel para os colchões antes e após a pasta (Vgcol)


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40

- colchão à frente (pré pad): 20 bbl- colchão atrás (pos pad): 5 bbl

d) Volume total de gel:

gppV WF =60

bblV WF gpp 2580 +=

O volume de pasta para o gravel pack é assim obtido:

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +×=

abs

gpp p

C V V

ρ 1

3.10. VAZÕES E PRESSÕES DE BOMBEIO

A vazão de bombeio e deslocamento de todos os fluidos envolvidos notratamento deve ser, no mínimo, de 5 bpm em coluna de trabalho de 3 ½" para evitarque o gravel saia do seio do fluido carreador. No momento em que a pasta atingir acrossover tool, reduzir a vazão para 2 bpm e prosseguir a operação.

Antes do bombeio da pasta, testar as posições da ferramenta e registrar aspressões de circulação direta e reversa para 2 e 5 bpm. Efetuar um teste deinjetividade a vazão constante de 2 bpm e registrar a pressão. Cuidar para que a

pressão de fratura não seja atingida.

A pressão de screen out será determinada pelo acréscimo de 1000 psi àpressão de bombeio, no momento do embuchamento.

Caso ocorra qualquer tipo de anormalidade que não permita a conclusão daoperação, levar a ferramenta para a posição de reversa e circular toda a pasta queainda estiver na coluna.

3.11. PREVENÇÃO DE DANO

Um gravel pack que não cause perda de carga ao fluxo não é factível.Entretanto, as técnicas e equipamentos utilizados na operação devem buscarsempre ficar tão próximos quanto possível deste ideal. As áreas mais críticas para aprevenção ou minimização de dano em operação de gravel pack são:

a) Canhoneados - tema já abordado anteriormente. É o maior responsávelpelas perdas de carga geradas no fluxo.

b) Imediações do poço - é a região potencialmente mais sujeita a dano. Aárea próxima ao poço sofre grandes impactos antes (na preparação) edurante uma operação de gravel pack. Partículas de lama, areia e argilapodem se misturar, reduzindo a permeabilidade na área que fazexatamente a comunicação do reservatório com o poço.


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41

Se em poços onde não são utilizados mecanismos para contenção de areia, odano pode ser minimizado ou até eliminado pela própria produção, o mesmo não sepode dizer a respeito de poços equipados com gravel pack, onde teremos osagentes geradores de dano trapeados permanentemente. Por isso, todos os

esforços deverão ser feitos para prevenir o dano antes que o pacote seja instalado.

c) Interface gravel-areia - se o gravel em contato com a formação nestaregião se misturar com a areia, formará um bloco de permeabilidadeinferior à original. Este dano poderá ser reduzido com a utilização degravel no size correto, emprego de fluido viscoso para seu carreamento, epelo estabelecimento da interface de contato o mais afastada possível dopoço (de preferência mais que 1 pé), para, pelo aumento da área reduziras forças de arraste que provocam o intermixing.

A Tabela 11 e a Figura 23 traduzem com clareza os efeitos danosos na

permeabilidade do pacote de gravel gerados pela invasão da areia de formação.

Size do Gravel (US mesh) % Gravel na MsturaPermeabilidade

(darcies)Porosidade (%)

Okla. # 1 0 11,11 39,815 9,77 37,525 10,16 36,940 12,86 34,850 17,21 37,375 32,42 39,9

40-60

100 69,00 39,85 9,95 39,3

15 9,99 36,425 10,98 36,540 15,28 32,375 36,62 35,0

20-40

100 170,85 40,95 11,07 38,710 11,34 37,515 12,69 37,525 16,34 36,533 17,82 33,040 12,84 31,160 28,13 31,675 66,97 36,3

10-20

100 652,00 40,55 12,14 39,815 10,10 36,825 14,35 35,830 14,46 32,335 17,25 34,350 14,01 28,5

8-12

100 1969,00 41,5

Tabela 11 - Permeabilidade de Misturas Gravel-Areia


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42

Figura 23 – Permeabil idade da areia do g ravel 40 – 60 meshmisturada com areia Oklahoma

d) Gravel - de nada adiantará uma cuidadosa escolha da granulometria dogravel, se este for de baixa qualidade. Um gravel de qualidade inferior gerafinos, solubiliza-se facilmente e comumente apresenta size fora do rangeaceitável.

São as seguintes recomendações do API (RP 58):

- sizes comercialmente disponíveis: 8-16, 12-20, 16-30, 20-40, 30-50, e 40-60 US mesh;

- tolerância para os sizes: no mínimo, 96% das amostras analisadasdeverão estar dentro do size especificado. Não mais do que 2% poderãoestar maior que o valor máximo ou menor que o mínimo. Ou seja, em umgravel 20-40 não é permitido que mais de 2% dos grãos sejam maioresque 20 nem menores do que 40 mesh;

- clusters: em uma análise microscópica não poderá haver mais que 1% declusters de dois ou mais grãos;

- arredondamento e esfericidade devem ser maiores ou iguais a 0,6 (Figura24);


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43

Arredondamento

E s f e r i c i d a d e

0.9

0.7

0.5

0.3

0.1 0.3 0.5 0.7 0.9

Figura 24 – Escala de Krumbein e Sloss

- solubilidade: a máxima quantidade de material solúvel em ácido (12%HCl/3% HF) não deve ultrapassar a 1% após banho de 60 min àtemperatura ambiente;

- turbidez: deve ser inferior a 250 FTU (Formazin Turbity Unit);- argila: a presença de areia e demais impurezas não deve exceder a 1%;- resistência à abrasão: a geração de finos após uma carga mecânica de

2000 psi sobre uma amostra não deve exceder a 2% para sizes 16-30 a40-60, 4% para 12-20 e 8% para 8-16.

e) Tubo telado: em uma tela limpa as perdas de carga, mesmo a altasvazões, são insignificantes. O problema ocorre durante a descida, onde asaberturas poderão ser plugueadas com lama, ferrugem do revestimento,ou sujeira presente no fluido.

Um teste de circulação pelos tubos telados poderá dar um bom indicativosobre um eventual plugueamento da tela, que se for constatado, obrigará a retiradade todo o conjunto, para inspeção e limpeza.

3.12. ROTEIRO PARA EXECUÇÃO DE UM GRAVEL PACK

Desenvolveremos a seguir o projeto de uma operação de gravel packing, comos 2 métodos usuais: Slurry pack e Water pack.

Obs: Para High Rate Water Pack, pode-se assumir cálculo equivalente para os volumes de pasta epropante no interior do revestimento, adotando as premissas do item 3.2 para os volumes a seremposicionados na formação.

Para tal nos basearemos em um poço hipotético com característicassemelhantes aos de Marlim e Albacora.

3.12.1. DADOS GERAIS:


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44

- produtor de óleo- permeabilidade: 2000 mD- porosidade: 35%- composição mineralógica do intervalo produtor:

85% quartzo10% feldspato com K/Cl5% feldspato com Na/Casolubilidade em ácido: 2%

- revestimento: liner 7"- 26 lb/pe (topo @ 2800 m)ID: 6,276" capacidade: 0,1255 bbl/m

- intervalo canhoneado: 2980 / 3000 m (12 jatos/pe)- peso do fluido: 9,3 lb/gal- temperatura de fundo: 180 °F

3.12.1.1. Dos testemunhos da zona de interesse, obter:

- permeabilidade- porosidade- composição mineralógica- areia para análise granulométrica

3.12.1.2. Determinar a granulometria do gravel

Lembrar que amostras de areia coletadas no fundo do poço ou na superfícienão têm boa representatividade. As primeiras não contêm as frações mais finas deareia enquanto que as últimas tendem a perder as frações mais grossas no percurso

até o ponto de coleta. Portanto, é de suma importância que as amostras analisadassejam obtidas de testemunhos.

3.12.1.2.1. Efetuar análise granulométrica da areia de formação

Em nosso projeto vamos admitir que os dados que se seguem referem-se àregião de menor granulometria no intervalo produtor, obtidos pela análise dediversos pontos do testemunho.

Tabela 12 – Análise Granulométrica

US mesh (Tab 2) Size do grão (pol) Peso (%) Peso Acumulado (%)16 0,0470 1,20 1,2020 0,0330 1,55 2,7530 0,0230 2,61 5,3640 0,0170 5,58 10,9450 0,0120 11,08 22,0270 0,0083 17,21 39,23100 0,0059 25,70 64,93140 0,0041 22,12 87,05200 0,0029 6,21 93,26270 0,0021 5,88 99,14

Fundo - 0,86 100,00


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45

3.12.1.2.2. Traçar o gráfico de probabilidade granulométrica (semilog)

Da curva obter o D50 (diâmetro de partícula correspondente a 50% acumuladoem peso) e selecionar o gravel segundo as diretrizes de Saucier.

D50 = 0,007"

0,007” x 4 = 0,028" ⇒ 25 mesh0,007” x 8 = 0,056" ⇒ 14 mesh

Assim, deveremos utilizar o gravel 16/30, que é o de diâmetroimediatamente inferior, oferecido no mercado.

Verificando:

- diâmetro médio do gravel 16-30 = (0,047 + 0,023) / 2 = 0,035- diâmetro médio do gravel / diâmetro médio da areia = 0,035 / 0,007 = 5

A relação atende às recomendações de Saucier.

Caso haja dúvida na representatividade da amostra coletada, utilizar ogravel 40/60, que é o de menor size disponível. As areias que exigem sizes menoresdo que estes são consideradas não produtivas.

3.12.2. SLURRY PACK

3.12.2.1. Dimensionar tubos telados e tubos cegos

Utilizaremos um packer permanente como fundo de poço para apoio dostubos telados. Este deve ser posicionado, no máximo, 5m abaixo da base doscanhoneados.

Em nossa operação assentaremos o packer @ 3003m (3m abaixo doscanhoneados).

3.12.2.2. Extensão de tubos telados e tubos cegos

20m + 1,5m (acima) + 3,0 m (abaixo) = 24,5 m24,5 / 9,5 = 2,6 tubos

Utilizaremos 3 tubos telados.

Como recomendado, usaremos 4 tubos cegos (quantidade mínima). Estestubos deverão ter, preferencialmente, o mesmo OD dos tubos base. Portanto, ocomprimento dos tubos cegos será: 9,5 x 4 = 38 m, com centralizadores no meio enas extremidades.

3.12.2.3. Gauge do tubo telado


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A Tabela 3 apresenta o espaçamento entre os fios da tela. 16 é o gaugerecomendado para o projeto.

Na E&P-BC utilizamos tela com gauge 12, que retém tanto o gravel 16-30 (Marlim) quanto o 20-40 (Albacora), atendendo às nossas atuais necessidades.

3.12.2.4. Diâmetro dos tubos

Utilizaremos tubos telados e cegos com as seguintes características(disponível em nossos estoques):

OD da tela: 3,975" OD do tubo base: 3,500" OD do tubo cego: 3,500" ID da tela: 3,737" ID do tubo base: 2,992" ID do tubo cego: 2,992"

3.12.2.5. Cálculo da pasta

a) Volume de gravel para o pré-pack

cgra pp H V V ×= = 1,5 x 20 = 30 pe3 = 30 sacos

b) Volume de gravel nos tubos telados

pptt rtt tt V H AV +××= 6146,5

Artt - 0,0709 bbl/mHtt - 3 x 9,5 = 28,5 m

Vtt = (5,6146 x 0,0709 x 28,5) + 30 = 11,3 + 30 = 41,3 pe3 ≈ 42 sacos

c) Volume de gravel nos tubos cegos

tcrtc pc H AV ××= 6146,5 Vptc = 5,6146 x Artc x Htc

Artc - 0,0866 bbl/m

Htc - 4 x 9,5 = 38 m

Vptc = 5,6146 x 0,0866 x 38 = 18,5 pe3

Volume bulk

ap

abs

abs

ptc

tcC

C V V

ρ

ρ

ρ ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+=

C = 10 lb/galρabs = 22,10 lb/gal ⇒ (Tabela 13)


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47

ρap = 13,30 lb/gal ⇒ (Tabela 13)

Vtc = ((18,5 x 10) / (22,10 + 10)) x (22,10/13,30)Vtc = 9,6 pe

3 ⇒ Vtc > 0,1 Vtt

Altura do gravel decantado:

Htcd = Vtc / (5,6146 x Artc)Htcd = 9,6 / (5,6146 x 0,0866) = 19,7 m ⇒ > 15 m


pptctt tt V V V V ++= = 42 + 10 + 30 ≈ 82 sacos

Propriedades 8-16 12-20 16-30 20-40Solubilidade em Mud Acid regular (3-12) 150 °F 30 min 1,2 % 1,2 % 1,2 % 1,0 %Turbidez (FTU) 110 100 104 105Arredondamento 0,6 0,6 0,6 0,6Esfericidade 0,6 0,6 0,6 0,7

Peso Específico Aparente (ρap) (lb/gal) 13,56 13,42 13,30 12,89Peso Específico Absoluto (ρabs) (lb/gal) 22,10 22,10 22,10 22,10

Resistência ao Esmagamento (% de finos)15% @2000 psi

14% @3000 psi

12% @3000 psi

9% @4000 psi

Tabela 13 - Características da Areia Texas Brown

É recomendável ter disponível na sonda um volume 2,5 vezes maior que oconsumo previsto.

f) Volume de ácido para o pré pack (35 gal / pé de canhoneado)

HCl 10 % = Hc x 115 (gal)

f) Volume de gel

Gel para o pré-pack (60 lb/1000 gal)

C

V V

ap pp

gpp

ρ 48,7= = (7,48 x 30 x 13,30) / 2

Vgpp ≈ 1500 gal = 35,7 bbl

Gel para o gravel pack (80 lb/1000 gal)

( )C

V V V

aptctt

ggp

ρ +=

48,7

Vggp = (7,48 x (42 + 9,6) x 13,30) / 10Vggp = 513 gal = 12,2 bbl


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Colchão à frente: 840 gal (20 bbl)Colchão atrás: 210 gal (5 bbl)

Total : WF 60 = 36 bblWF 80 = 38 bbl

g) Volume de pasta

( )absgpp ppp C V V ρ +×= 1 = 1500 x (1 + 2/22,10) = 1636 gal = 39 bbl

( )absggp pgp C V V ρ +×= 1 = 513 x (1 + 10/22,10) = 745 gal = 18 bbl

onde:

Vppp - volume de pasta para o pré-packVpgp - volume de pasta para o gravel pack

Procedimentos operacionais

1- Condicionar revestimento com broca e raspadores, circulando água do marintercalada por colchões lavadores (50 bbl) até que a turbidez do retorno seja< 30 NTU. Utilizar raspador e colchões lavadores tipo Hogwash ou RX-602 /RX-08.

2- Substituir a água do mar por FC e correr o perfil CBL/VDL

3- Assentar, a cabo, sump packer a 3003 m.

4- Descer packer de operação, canhão TCP 5" HSD 12 SPF Big Hole (Tabela 9),OMNI valve (Halliburton) ou IRDV (Schlumberger) e válvula de reversa, comcoluna de trabalho 3 ½" IF, com IPC (abastecer a coluna com FC e diesel deforma a se obter um underbalance de 500 psi no momento do disparo docanhão).

5- Posicionar e assentar packer. Checar profundidade com CCL fino.

6- Canhonear o revestimento e fluir um volume de 60 bbl (3 bbl/m decanhoneado).

7- Fechar OMNI ou IRDV e circular reverso.

8- Deslocar 20 bbl de Kmax ou Protectozone (gel reticulado), pela coluna,posicionando-o acima do packer. Aguardar 1 hora para reticulação.

9- Desassentar packer e avaliar perda. Repetir item 8 se necessário

10- Retirar coluna com packer e canhão.

11- Descer conjunto de gravel pack :


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12- Encaixar snap latch no sump packer. Assentar gravel pack packer e liberarsqueezing tool.

13- Testar as posições de circulação reversa e pelos tubos telados, marcando aposição na coluna.

14- Com a ferramenta na posição de circulação pela tela, retirar tampão de gel dafrente dos canhoneados com circulação direta, a 1 bpm, posicionando-o acimado packer. Colocar na posição de reversa e remover o tampão de gel porcirculação reversa.

15- Posicionar em frente aos canhoneados 420 gal (630 gal para revestimento9 5/8) de HCl 15%, e aguardar 30 min para ação do ácido sobre o gel utilizadono tampão.

Externo Interno

Snap latch Ponteira polida3 tubos telados Wash pipes4 tubos cegos Retrieving toolExtensão inferior Squeezing toolSeal bore extension DP’s 3 ½ IF c/ IPCExtensão perfurada DP’s de 3 ½” IF c/ IPCFlapper valve (de cerâmica)Gravel pack packer (SC-1)

Tabela 14 – Tipos de Conjun tos de Gravel Pack

16- Realizar pré-pack ácido:

Bombear o volume de pasta calculado (39 bbl), intercalado por colchões de800 gal de Hcl a 7,5 % (em 3 etapas), que contribuirão para a melhoria dainjetividade, sendo que a pasta funcionará como divergente do ácido.

17- Realizar Gravel Pack (Slurry Pack) com a ferramenta na posição de reversa,bombear:- 840 gal de pré pad;- 750 gal de pasta (517 gal de gel 80 lb/Mgal + 52 sacos de areia 16-30 com

concentração de 10 lb/gal de gel);

- 210 gal de pos pad;- deslocamento.

Obs: 1) Efetuar o bombeio dos fluidos com, no mínimo, 5 bpm até o pré pad atingir o by pass dasqueezing tool. Reduzir a vazão para 2 bpm e ciclar a ferramenta para circulação através dostubos telados.2) Manter sempre uma pessoa junto às peneiras para observar o retorno durante todas asfases de bombeio da pasta.

Circular pelos tubos telados, a 2 bpm até a obtenção do screen out (1000 psiacima da pressão de bombeio). Após o screen out, interromper o bombeio, aguardar1 min observando o leak off e voltar a injetar, para confirmar o empacotamento.


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18- Colocar a ferramenta na posição de reversa e circular a 5 bpm, até retornolimpo. Nesta fase é imprescindível a verificação do volume de areia que retornanas peneiras.

19- Retirar a coluna de trabalho

A seqüência descrita é o resumo dos procedimentos adotados em umaoperação padrão de gravel pack. A constante evolução das técnicas tem tornadonecessárias freqüentes modificações nos mesmos.

Dentre os ajustes ultimamente realizados, podemos destacar:

- cancelamento da lavagem ácida da coluna de trabalho em decorrência dautilização do revestimento interno a base de epoxi, que evita a formaçãode ferrugem no interior do tubo.

- uso de flapper valve, eliminando o gel de combate a perda após o gravel-

pack.

3.12.3. WATER PACK

3.12.3.1. Dimensionar tubos telados e tubos cegos

Assentamento do packer permanente : 3003m

Para a operação de water pack, devido à baixa viscosidade da água, énecessária a redução da concentração de areia por volume de fluido. Enquanto com

gel utilizamos 10 lb/gal, com água, utilizamos uma média de 1 lb/gal. Comoconseqüência, após o screen out, o volume decantado de areia no anular do tubocego fica bastante reduzido. Compensamos este efeito com a utilização de mais umtubo telado acima do topo dos canhoneados:

Para o exemplo : 20m + 3,0m (abaixo) + 9,5 (um tubo telado acima) = 32,5m.

32,5m / 9,5 = 3.4 tubos

Utilizaremos 3 tubos telados + 2 tubos telados curtos de 1,8m cada.

3.12.3.2. Gauge do tubo telado e Diâmetro dos tubos

Idem slurry pack

3.12.3.3. Cálculo da pasta

a) Volume de gravel para o pré pack (como o pré-pack é realizado com acoluna de gravel instalada, adotamos o valor de 1,5 pé3/m de canhoneado,

evitando-se a possibilidade de realização do gravel principal durante o prépack)


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cgra pp H V V ×= = 1,5 x 20 = 30 sacos

b) Volume de gravel nos tubos telados:

pptt rtt ttt

V H AV +××= 6146,5 Vtt = (5,6146 x 0,0709 x 32,1) + 30 = 43 sacos

c) Volume de gravel nos tubos cegos:

Vptc = idem slurry pack = 18,5 pé3

Volume bulk

ap

abs

abs

ptc

tc

C

C V V

ρ

ρ

ρ

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛

+

=

C = 2lb/gal

Vtc = ((18,5 x 2)/(22,1 + 2)) x (22,1/13,3) = 3 pé3

Altura do gravel decantado : Htcd = Vtc / (5,6146 x Artc)

Htcd = 3 / (5,6146 x 0,0866) = 6m


Vt = Vtt + Vtc + Vpp = 43 + 3 + 30 = 76 sacos

e) Volume de gel

Gel para o pré pack (60 lb/1000 gal)

Vgpp : para 30 sacos (3000 lb) e concentração de 2 lb / gal de gelteremos : Vgpp = 3000 x 1 / 2 = 1500 gal = 36 bbl

Procedimentos operacionais :

Itens 1 a 10 => Idem ao Slurry Pack1- Montar e descer conjunto de gravel pack com coluna 3 ½ IF com IPC

Externo InternoSnap latch Ponteira polida3 tubos telados + 2 curtos Wash pipes4 tubos cegos Retrieving toolExtensão inferior Squeezing toolSeal bore extension DP’s 3 ½ IF c/ IPCExtensão perfuradaFlapper valve (de cerâmica)Gravel pack packer (SC-1)

Itens 12,13,14,15,16 => Idem Slurry Pack


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2- Realizar Gravel Pack (Water pack)

a) Ciclar a ferramenta para a posição de circulação pelos tubos telados, comretorno alinhado pelo choke manifold, para monitorar pressão e vazão deretorno.

b) Fechar BOP. Abrir totalmente o choke manifold e circular fluido decompletação a 0,5 / 1,0 / 2,0 / 7,5 bpm. Monitorar a pressão de injeção nacoluna e a pressão no anular.

c) Ajustar o choke manifold para garantir uma vazão de 7,5 bpm e um retornode 3,2 bpm.

d) Bombear, com vazão de 7,5 bpm, 92 bbl de pasta a 2 lb/gal, até ocorrerelevação de pressão Neste momento, reduzir a vazão para 1 bpm eprosseguir o bombeio até obter o screen out de 1500 psi acima da pressãode circulação.

Após o screen out, ciclar a ferramenta para a posição de circulação reversa e

circular a 5 bpm até retorno limpo. Avaliar o total de areia retornado.

Retirar a coluna de trabalho.


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Capítulo 4

FRACPACK


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GRAVEL PACK A POÇO ABERTO

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4.1. INTRODUÇÃO

Como já comentado anteriormente, a simples instalação do Conjunto deGravel, implica em uma elevada redução da produtividade do poço, que pode emalguns casos inviabilizar a técn

controle de areia_apostila

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