controle de poço

5/12/2018 Controle de po o - slidepdf.com

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Controle de Poço

João Carlos R. Plá[email protected]



Bibliografia

Bourgoyne, A.T., Millheim, K.K., Chenevert,M.E., and Young, F.S.: “Applied Drilling

Engineering”, SPE Textbook Series, Vol. 2,Richardson, Texas, USA, 1986. – Capítulos 4.4 e 4.14



Causas de um Kick Fluido de Perfuração com massa específica

insuficiente para conter a produção de formaçõesexpostas

Técnicas de detecção de zonas de pressão anormal

Após perfurarPressão na coluna de testeMedida Direta de Pressão

Após perfurarPerfis elétricos, acústicos edensidade

Perfilagem

Durante a perfuraçãoMassa específica, volume, forma,tamanho ou quantidade

Cascalho

Durante a perfuraçãoCorte de água ou gás, resistividadee tempo de retorno

Fluido de Perfuração

Durante a perfuraçãoTaxa de penetração, expoente d edc, torque e arraste

Parâmetros de Perfuração

Antes de perfurarReflexão sísmica, gravimetriaMétodos Geofísicos

Época do RegistroIndicador de PressãoFonte de Dados



Causas de um Kick

Falta de Ataque ao Poço – Retirada da Coluna – Cálculo do Volume de Aço Retirado

Pistoneio – Hidráulico - redução do BHP pelo movimento

da coluna – Mecânico – enceramento de broca

Perda de Circulação – Queda do nível do fluido no anular

Cimentação inadequada – Influxo de gás durante a pega da pasta

Estrutura auto-sustentável Redução da hidrostática

Estatística

Manobrando (48 %)

Perfurando (42 %)

Outros



Sinais de Alerta

Aumento brusco da taxa de penetração – Mudança de litologia

– Pressão de poros > pressão no poço Corte do fluido de perfuração

– Água Salinidade

Aumento do teor de cloretos Zona de sal (halita)

– Óleo – Gás

Expansão na superfície

Redução da pressão de circulação e aumento da vazão de bombeio – Tubo em “U” – Fluido mais leve no anular – Furo na coluna (checar carga no gancho)



Indícios de um Kick

Aumento do volume do fluido de perfuração nos tanques Aumento da vazão do fluido de perfuração no retorno

– Vazão de retorno > Injeção Poço escoando mesmo com bombas desligadas

Poço aceitando menos volume de fluido de perfuração queo volume de aço retirado – Retirada da coluna – Tanque de manobra

Poço devolvendo mais volume de fluido de perfuração que ovolume de aço descido – Descida da coluna – Tanque de manobra



Detecção de um Kick

Constatação de algumindício

Fechamento do Poço Leitura das Pressões Método para remoção

do fluido invasor e

adensamento do fluidode perfuração

Reservatório

SapataRevestimento

Fluido dePerfuração

Aumento deVolumeRetorno

P o ç o A b

e r t o

FormaçãoExposta deMínimaCompetência

Fluido Invasor



Segurança e Cabeça de Poço

BOP Gavetas Choke Manifold Acumuladores Linhas e Válvulas

BOP




BOP ANULARBOP ANULAR




GAVETA CORTADORA

(SHEAR RAMS)

GAVETA CORTADORA

(SHEAR RAMS)

BOP GAVETAS DE TUBO

(PIPE RAMS)

BOP GAVETAS DE TUBO

(PIPE RAMS)




Acionamento Remoto do BOP



Choke Manifold



Fechamento do Poço

Procedimento Operacional – Perfuração

– Manobra nos Tubos – Manobra nos Comandos – Sem Coluna no Poço

Fechamento do BOP – Cima para Baixo – Annular Preventer

– Hard ou Soft Shut-in

S I D P P

( S h u t - i n D r i l l P

i p e

P r e s s u r e )

t (tempo)



Fechamento do Poço

Estabilização das pressões Determinação das pressões relevantes

– SIDPP – Shut-in Drill Pipe Pressure – SICP – Shut-in Casing Pressure

Identificação do tipo de fluido – Composição em geral desconhecida – Estimativa da massa especifica – Hipóteses adotadas

O Kick constitui um volume único econtínuo no fundo do poço

Não há deslizamento entre as faseslíquido e gás

Reservatório

SapataRevestimento

ChokeAjustável

BOP

P o ç o A b

e r t o


Fluido Invasor

pc

pdp



Altura do Kick no Anular

G = Ganho de Volume nos Tanques (pit gain)

– Hipótese: G=Vk (Volume de Influxo)

– Nomenclatura C3 – Capacidade do Anular Poço-DC

C2 – Capacidade do Anular Poço-DP

C1 – Capacidade do Anular Rev.-DP

L3 – Comprimento de DC`s – Caso o volume do Kick seja menor que o

volume do anular Poço-DC

– Caso o volume do Kick seja maior que ovolume do anular Poço-DC

Reservatório

SapataRevestimento

ChokeAjustável

BOP

P o ç o A b

e r t o


Fluido Invasor

pc

pdp

33k k GCCVL ==

⎟

⎠

⎞⎜

⎝

⎛ −+=3

3k 23k

C

LVCLL



Exemplo (4.6)

Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 pés com umfluido de 9,6 ppg que era bombeado a vazão de 8,5 bbl/min, quando foidetectado um kick. Ganhou-se 20 bbl em 3 min e o BOP foi fechado. Após

estabilização, foram lidas as seguintes pressões SIDPP=520 psi eSICP=720 psi. A capacidade do anular poço-DP é de 12,9 ft/bbl e a poço-DC é de 28,6 ft/bbl para os 900 pés de DC’s na coluna. Calcule a massaespecífica do kick. A capacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapataanterior está a 3500 pés de profundidade.(1) Assumindo que o influxo entre como um slug, sem se misturar:

– O volume total do anular poço-DC é de

– Logo

– Cálculo da Massa específica do kick (Tubo em “U”)

5,1328,6

900V3 ==

57220(28,6)Lk ==

bbl

pés

( ) k k mdpc gLpp ρ ρ −+=( )

9,2572052,0

5207206,9

gL

pp

k

dpc

mk =−

−=−

−= ρ ρ ppg



Exemplo (4.6)

(2) Supondo que o influxo se misture homogeneamente com o fluidode perfuração.

– Neste caso

– Assim, a massa especifica da mistura influxo-lama

– Supondo que a variação de pressão não faça a massa específicado gás variar tanto

5,45)3(5,820V =+=k

08119,12)5,315,45(009Lk =−+=

bbl

pés

( )04,6

1081052,0

5207206,9

gL

pp

k

dpc

mmix =−

−=−

−= ρ ρ ppg

( )[ ]5,45

5,256,9)20(6,04 k +

=ρ

Com ρk=1,5 ppg Conclusão: o

influxo é de gás



Informações Prévias para

Controle de Poço Máxima Pressão no Revestimento e BOP

Máxima Pressão Admissível na Rocha de Resistência Mínima

– Teste de Absorção (Leak Off Test) Capacidades inerentes à Geometria do Poço

Capacidades de deslocamento e Eficiência Volumétrica das Bombas

Pressão Reduzida de Circulação (PRC)

– Controle de Pressão no Fundo – Monitoramento na Superfície

– Conhecimento das Pressões de Circulação – Vazão reduzida de Circulação

Melhor Controle das Pressões no Choke Menor Erosão do Choke e Linhas

Volume Total de Fluido de Perfuração no Sistema

Planilha de Controle



Métodos de Controle

Objetivos

– Expulsar o fluido invasor – Substituir o fluido por outro de peso

adequado

Condições de Operação – Pressão no Fundo ≥ Pressão do

Reservatório – Fundamento

Pressão no Fundo Constante – Pressão na Sapata ≤ Fratura (Leak OffTest)

Reservatório

Sapata

Revestimento

ChokeAjustável

BOP

P o ç o A b e r

t o


Fluido Invasor

pc

pdp




Método do Engenheiro (Wait and Weight Method) – Fluido de perfuração que amortece o poço

– Iniciar Injeção do Fluido de Amortecimento – Pressão de Injeção reduz-se

– One Circulation Method

gDSIDPP

mkm += ρ ρ Pdp = SIDPP

Vinj

pdp

PIC–Pressão Inicial

de Circulação

PFC–Pressão Final deCirculação

Fluido de Amortecimento

na broca




Método do Sondador (Circulate-and-Weight Method) – Circular com o fluido original no poço

Expulsar fluido invasor – Preparar simultaneamente o fluido de amortecimento – Efetuar a substituição do fluido após a remoção do

fluido invasor – Two Circulations Method

Vinj

pdp

PIC–Pressão Inicial

de Circulação

PFC–Pressão Final deCirculação

Fluido de Amortecimento

na broca



Pressões na Circulação

Pressão Inicial de Circulação (PIC)

Pressão Final de Circulação (PFC)

PRCSIDPPPIC +=

Vinj

pc

Gás passando para oanular poço-DP Gás totalmente expulso

Topo do Gás na superfície

m

kmPRCPFC ρ

ρ =



Exemplo (4.33)

Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 péscom um fluido de 9,6 ppg que era bombeado a vazão de 8,5bbl/min, quando foi detectado um kick. Ganhou-se 20 bbl em 3min e o BOP foi fechado. Após estabilização, foram lidas asseguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=720 psi. A capacidadeinterna dos 9100 pés de DP’s é 0,01422 bbl/pé, e dos 900 pés deDC’s é 0,0073 bbl/pé. Uma pressão na bomba de 800 psig foi

registrada previamente a uma vazão reduzida de 20 strokes/min. Ofator de bomba é 0,2 bbl/stroke. Calcule as pressões no topo dosDP’s requeridas para manter a pressão no fundo constanteenquanto o peso da lama aumenta da densidade original até adensidade final (kill mud).



Exemplo (4.33) Pressão inicial requerida após a bomba

atingir a velocidade de 20 bbl/min:

Densidade do fluido final (kill mud):

Pressão final de circulação:

Relação entre densidade da lama e pressão de circulação é linear.

Método do sondador (circulate-and-weight method): Assume que adensidade média da lama é medida no ponto médio da coluna deperfuração. Metade do volume dentro da coluna de perfuração:

Número de strokes requerido para bombear 68 bbl:

Fator da bomba é 20 strokes/min, logo este processo levará17 min para a lama se mover da superfície até este ponto.

Portanto, as pressões nos DP’s podem ser obtidas a qq momento a partirda relação linear entre Pdp (circulando) x Densidade do fluido (Fig 4.39A)para a densidade medida na sucção 17 minutos antes.

psig1320800520PRCSIDPPPIC =+=+=

ppg6,10)10000(052,0

5206,9

gD

SIDPPmkm =+=+= ρ ρ

psig8836,9

6,10800PRCPFC

m

km === ρ

ρ

( ) ( )[ ] bbl680073,090001422,091002

1=+

strokes340okes0,2bbl/str

68bbl

=

min17min20strokes/

340strokes=



Exemplo (4.33)

Método do engenheiro (wait-and-weight method):

Strokes para a lama com a densidade final (kill mud) chegar na

broca:

Logo, a densidade da lama aumentará de 9,6 ppg para 10,6 ppgapós 680 strokes da bomba (Fig. 4.39B).

[ ]strokes

bbl680

okes0,2bbl/str

)900(0,007322)9100(0,014=

+



Pressões no Anular

BHP é mantida constante pela

operação do choke ajustável Partindo-se desta pressão (BHP)

conhecida, pode-se determinar apressão em cada ponto do anular

Cálculo da densidade dos fluidos e dovolume que cada um ocupa no poço

Para gás considera-se a lei dos gasesperfeitos e são adotadas as seguintes

hipóteses: (1) o kick constitui umaregião homogênea e contínua, e (2) nãohá deslizamento entre fases

Reservatório

Sapata

Revestimento

ChokeAjustável

BOP

P o ç o A b e r t o


Fluido Invasor

pc

pdp



Exemplo (4.7)

Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 pés com um fluido de 9,6ppg que era bombeado a vazão de 8,5 bbl/min, quando foi detectado um kick.Ganhou-se 20 bbl em 3 min e o BOP foi fechado. Após estabilização, foram lidas asseguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=720 psi. A capacidade do anular poço-DPé de 12,9 ft/bbl e a poço-DC é de 28,6 ft/bbl para os 900 pés de DC’s na coluna. Acapacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapata anterior está a 3500 pés deprofundidade. Calcule a m.e.e (massa específica equivalente) na sapata quando dofechamento do poço. Calcule também a m.e.e. na sapata após o bombeio de 300 bblde fluido de amortecimento supondo que tenha sido empregada a margem de50 psiacima da pressão do reservatório para circulação. Considere que o kick é de gásmetano, a uma temperatura constante de 140 °F, e que segue o comportamento degás ideal. – No fechamento

– M.e.e. do fluido de matar

– M.e.e na sapata no fechamento

55120)9,60,052(1000520gDSIDPPBHP m =+=+= ρ psi

( )6,10

100000,052

5512

gD

BHPkm === ρ ppg

( ) 56,133500052,0

720

6,9gD

SICP

csmcs =+=+= ρ ρ

ppg



Exemplo (4.7)

– Após o bombeio de 300 bbl de fluido deamortecimento, o volume de fluido de

amortecimento no anular é de 300-130=170bbl. – Como V3=31,5 bbl (900 pés/28,6 pés/bbl):

– A pressão na base do gás (10000-2687-1677=5636 pés) é obtida por

– Para gás ideal

( ) pés26879,125,31170900Lkm =−+=

437pés)9,12(9,33LL gk ===

Lk

ppg M

08,1)140460(3,80

16)7,143244(

RT

pg

g =+

+== ρ

bbl9,337,143244

)7,145512(20Vg =

++

=

Reservatório

Sapata

Revestimento

ChokeAjustável

BOP


pc

pdp

Lm

Lkm

( )mmkmkmmarging LLg-pBHPp ρ ρ +Δ+=

[ ] psig32449,6(1677)10,6(2687)0,052-505512pg =++=

pés16779,12)130(Lm ==



Exemplo (4.7)

– Para Calcular a m.e.e a 3500 pés

Lk

Reservatório

Sapata

Revestimento

ChokeAjustável

BOP


pc

pdp

Lm

Lkm

k gcsk gmgcs LDL-Dgpp ρ ρ +−−=

( )ppg13

3500052,0

2371

gD

p

cs

cscs === ρ

( )( ) ( )( )[ ] psig237143708,1350043756366,9052,03244pcs =+−−−=



Tolerância ao Kick Objetivo

– Na ocorrência de um kick, deseja-se fechar o poço e circular o kickcom segurança, sem que haja fraturamento da formação mais

fraca (considerada na sapata) A solução requer o conhecimento das:

– Pressões características das formações – Pressões atuantes ao longo do poço durante:

Ocorrência do influxo Fechamento do poço Circulação do Kick

Tolerância – É um limite para uma dada variável (valor máximo ou mínimo)

Margem – É o que falta para a variável atingir a tolerância ou o limite, ou seja,

é a diferença entre o valor da variável e o seu limite (máximo oumínimo)



Equacionamento Básico

– Para resultados precisos, requer modelagemcomplexa do escoamento multifásico.

– Uma modelagem simplificada permite: Resultados conservativos, satisfatórios em

cenários convencionais. Maior facilidade para compreensão do problema

– Características do modelo simplificado Bolha única Quase estático

– Nomenclatura

ρm – m.e. do fluido de perfuração

ρp – m.e.e. da pressão de poros

ρcs – m.e.e. atuante na sapata do rev. ρk – m.e.e. do kick

Reservatório

Sapata

Revestimento

ChokeAjustável

BOP


pc

pdp

Lk



Equacionamento Básico

– Premissas Condição estática no fechamento do poço Lk menor que o comprimento do poço aberto

ρm < ρfrat (m.e.e. de fratura na sapata)

– Supondo ρcs = ρfrat

– Calcula-se ρp = ρkt (máxima pressão de poros,em m.e.e. admissível no cenário proposto)

– Tolerância ao kick: É a máxima pressão deporos, expressa em m.e.e., de modo que,ocorrendo um kick com um determinadovolume a uma certa profundidade com a lama

existente, o poço poderá ser fechado semfratura da sapata.Reservatório

Sapata

Revestimento

ChokeAjustável

BOP


pc

pdp

Lk

( )k csmk k pcscs L-D-DL-DD ρ ρ ρ ρ −=

( ) ( )D

-L-D mk k mfratcsmkt

ρ ρ ρ ρ ρ ρ

++=

Aplicações do Kick




Tolerance Elaboração de projeto de poço de baixo

para cima Elaboração de projeto de poço de cima

para baixo Verificação da viabilidade de um programa

de assentamento de sapatas de

revestimento Acompanhamento da execução de poços





Tolerance Projeto de Cima

para Baixo – Poço

exploratório – Maximiza

comprimentodosrevestimentos

– Podeeconomizar

umrevestimento





Tolerance Projeto de Baixo

para Cima

– Poço“Slim” – Minimiza

comprimentodosrevestimentos

controle de poço

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