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    INTRODUO A PERFURAO DIRECIONAL

    Robson Esdras Dantas de Arajo*

    Resumo: A perfurao de poos tem evoludo com o passar dos anos, a necessidade de extrair o petrleo de reservatrios que se encontram em guas profundas e ultraprofundas tem sido vencidas ao longo do tempo. A perfurao direcional tambm tem sido vista como um mtodo de aumentar a produtividade de um poo, ao mesmo tempo em que se reduz o impacto ambiental. Os poos direcionais com grandes inclinaes e os horizontais constituem hoje o padro usado na indstria para poos de desenvolvimento.

    Palavra-chaves: Poos. Direcional. Perfurao.

    1. INTRODUO

    A perfurao Direcional uma tcnica utilizada para manter o poo de

    explorao de petrleo em um rumo predeterminado, permitindo que o objetivo seja

    alcanado, j que essa tcnica utilizada quando o objetivo no se encontra na

    mesma direo vertical da cabea do poo, em muitos casos os reservatrios de

    Petrleo esto localizados em pontos de difcil acesso.

    A perfurao direcional comeou com uma operao reparadora de

    alguns problemas especiais da perfurao tais como desvios a partir de um poo j

    perfurado (Sidetrack), motivados por um peixe ou ferramenta deixada no poo.

    Vrios so os motivos para a aplicao desse tipo de perfurao, poos

    direcionais para explorao, a partir de uma plataforma nica, para explorao de

    novas reservas em reas urbanas e de proteo ambiental, em zonas fraturadas ou

    em reas de domos salinos, para controle de Blowout (poo de alvio) e poos

    multilaterais.

    ___________________________________________________________________

    Bacharel em Qumica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte

  • 9

    No Brasil essa tcnica tem sido utilizada em campos terrestres, como por

    exemplo, na Bahia, onde existem reas com muitas falhas geolgicas que afastam

    consideravelmente o objeto da verticalidade na superfcie onde inicia o poo. No Rio

    Grande do Norte tem histrico de poos direcionais na regio dos Poos de Salina

    Cristal.

    Figura 1. Perfurao Direcional em Domo Salino

    Fonte: Perfurao Direcional

    O objetivo deste trabalho de demonstrar as tcnicas, e a importncia

    dos poos direcionais, levando ao leitor uma metodologia fcil e explicando alguns

    modos e tcnicas para um melhor entendimento dessa tcnica que hoje a mais

    usada para perfurao de novos poos ou para o desenvolvimento dos mesmos.

    Os assuntos abordados aqui foram pesquisados na literatura existente,

    como livros que hoje so utilizados para o ensino da explorao do petrleo,

    apostilas e trabalhos.

  • 10

    Figura 2. Perfurao de poos direcionais

    Fonte: Perfurao Direcional

  • 11

    2. PLANEJAMENTO DE POOS

    O desvio intencional de um poo compreende vrios fatores, que devem

    ser levado em conta. Como o custo da operao de perfurao muito cara, um

    planejamento bem criterioso fundamental, pra selecionar as ferramentas corretas e

    os melhores mtodos, esse processo se bem planejado ir alcanar uma melhor

    eficincia operacional e melhores resultados econmicos (ROCHA,2008).

    O poo caracterizado direcional quando a linha vertical que passa pelo

    objetivo fica localizada a certa distncia da cabea do poo, essa distncia

    chamada de afastamento do objetivo e em cada profundidade ter um determinado

    afastamento da cabea do poo. O caminho percorrido pela broca partindo da

    cabea do poo at atingir o objetivo, e essa trajetria chamada de trajetria

    direcional.

    O objetivo o ponto no espao que a trajetria deve atingir e uma das

    principais razes da existncia do poo direcional, ele deve estar perfeitamente

    definido. Sua forma e tamanho dependem, geralmente, das caractersticas

    geolgicas e da localizao das zonas produtoras. Em se tratando de um campo em

    desenvolvimento, o raio de drenagem tambm deve ser levado em conta.

    Geralmente, definido pelo gelogo ou pelo Engenheiro de Reservatrio e pode ser

    um ponto em profundidade ou mesmo uma seo interna de formao. Na

    perfurao direcional um poo pode passar por mais de um objetivo dependendo da

    quantidade de ganho e perda de ngulo, e para isso o mesmo ter que atingir um ou

    mais alvos, esse termo conhecido como sendo a rea definida pelo raio de

    tolerncia, ou seja, a rea ao redor do objetivo onde considera-se que este ser

    atingido, essa tolerncia uma maneira de compensao das incertezas geolgicas

    e outras associadas a perfurao.

    Podemos dizer que o poo direcional se o mesmo tem ganho de ngulo

    proposital, esse ganho de ngulo entre o vetor local gravitacional e a tangente ao

    eixo do poo chamado de inclinao, por conveno temos que 0 o ngulo

    utilizado para um poo vertical e 90 para um poo horizontal.

    Como projeto do poo fundamental para que o tempo da sonda seja o

    mais econmico possvel, fazem-se projees horizontais e verticais, pois existem

  • 12

    fatores que tendem a desviar lateralmente a broca, a trajetria de um poo direcional

    uma curva no espao. Para obter uma representao grfica dessa curva, ela

    projetada em dois planos, um horizontal e outro vertical, que normalmente contm a

    locao e o objetivo. A projeo Horizontal possibilita uma viso do topo do poo

    direcional. Esta projeo geralmente usada para visualizar e corrigir a direo

    durante a perfurao, contudo no se pode saber qual a profundidade ou inclinao

    se encontra o poo. A projeo Vertical possibilita observar a projeo vertical desse

    poo, onde os seus eixos so a Profundidades Verticais (PV) e o Afastamento

    horizontal em relao a um determinado Azimute do plano de projeo. Essa

    projeo auxilia na correo da inclinao do poo caso o mesmo no esteja de

    acordo com o escopo do projeto.

    Na indstria do petrleo usa-se conceitos bsicos obtidos da projeo

    vertical e utilizado para o planejamento de um poo direcional como KOP (kickoff

    point), inclinao do poo, ngulo mximo do trecho reto, buildup, buldup rate, end-

    of-bildup, seo tangente (Slant) drop off, dog leg e dog leg severity e raio de

    curvatura. O KOP o ponto no qual a primeira ferramenta defletora descida e

    inicia o incremento de ngulo, o KOP deve ser cuidadosamente selecionado a fim de

    que, o mximo ngulo ao trmino do buildup, se situe dentro dos limites econmicos,

    menos problemas so encontrados, quando o ngulo do poo est entre 20 e 45.

    A formao onde o KOP feito, pode decidir qual o tipo de ferramenta defletora ser

    usada. Sempre que possvel, deve-se posicionar o KOP, de modo a se ter o final do

    buildup, um ngulo mximo de 30. Quando o poo comea a ganhar ngulo, a

    inclinao do poo o ganho ou perda real de ngulo do poo, que aps esse

    ganho real o poo ter um trecho reto constante que chamado de ngulo mximo

    do trecho reto, essa variao de ngulo com a profundidade do poo a cada seo

    chamado de Build up, e o final do Build up chamado de EOB (end-of-buid up). Em

    poos direcionais do tipo II, quando o poo comea perder ngulo, essa manobra

    chamada de Drop off, onde em poos convencionais os valores de perda de ngulo

    est entre 1 e 2 a cada 30 metros, e o ngulo no espao formado por dois vetores

    tangentes do poo em dois pontos em considerao chamado de Dog leg, ele a

    mudana total de ngulo existente entre duas estaes do poo, ou seja, a curvatura

    total efetuada pelo poo entre estas duas estaes, um dog leg pode ser portanto,

    resultado de uma mudana de direo, mudana de ngulo, ou ambos ao mesmo

    tempo. Todos os poos direcionais por sua prpria natureza tm do leg. O dog leg

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    por mais intenso que seja no causa problemas de imediato. So os Drill Pipes, que

    sob trao, se comprimem fortemente contra a parede do poo nos intervalos de

    maior dog leg, os drill pipes sofrem rpidos desgastes das juntas dos mesmos

    formando chavetas podendo prender os comandos, desgastes localizados na coluna

    de revestimento entre outros (ROCHA, 2008).

    Figura 3. Pontos Bsicos de uma perfurao direcional

    Fonte: Perfurao Direcional

    Os poos direcionais podem ser classificados pelo seu grau de

    severidade, e essa classificao pode ser feita quanto ao seu raio de curvatura, ao

    afastamento ou ao giro.

    Quanto ao Raio de Curvatura, os poos podem ser classificados em raio

    longo, mdio, intermedirio e curto. O BUR (Buildup rate) indica quantos metros de

    poo devero ser perfurados para que haja inclinao do poo. A taxa de Buildup,

    mais usadas de 2,5/30m que implica em um raio de curvatura de 688m e em geral

    no apresentam problemas. Dependendo do caso podem-se usar taxas mais suaves

  • 14

    como 2/30m ou 1/30m, que podero minimizar problemas como drag, torque e

    repasse. Taxas em torno de 4/30m ou maiores s deveram ser usadas quando for

    inevitvel um crescimento mais rpido da inclinao (ROCHA, 2008).

    Figura 4. Raios de curvatura

    Fonte: Perfurao Direcional

    Classificao Build Up Rate (BUR) em (/30 metros) Raio (m)

    Raio longo 2 - 8 859 - 215 Raio mdio 8 - 30 215 - 57 Raio Intermedirio 30 - 60 57 - 29 Raio Curto 60 - 200 29 - 9

    Quadro 1. Classificao da Trajetria quanto ao Raio

    Fonte: Perfurao Direcional

    Para o planejamento do poo direcional o raio de curvatura ser muito

    importante, principalmente para poos de desenvolvimento, pois com as informaes

    do solo, pode-se saber se o KOP ser mais fundo ou mais raso, se o raio de

  • 15

    curvatura ser longo, curto ou intermedirio, e a partir dessas informaes define-se

    que tipo de poo ser perfurado.

    O afastamento do objetivo os poos podem ser classificados em

    convencional, de grande afastamento ou afastamento severo. Essa classificao

    est relacionada com a razo entre o afastamento e a profundidade vertical, em

    poos martimos tem-se que descontar a metragem da lmina dagua.

    Figura 5. Esquema para explicar o afastamento

    Fonte: Perfurao Direcional

    O giro do poo pode ser classificado em 2D, ou 3D, este ltimo conhecido

    como Designer Wells, esse poos no se atentam em um nico plano vertical, os

    poos Designer Wells podem ter grande profundidades medidas e relativamente

    pequenos afastamentos.

    Um poo direcional pode ter um ou mais objetivos que podem ser

    estruturas geolgicas, marcos geolgicos como falhas, outros poos como nos

    casos de poos de alvio, ou a combinao de alguns desses, para isso tem-se que

    estabelecer o tipo de trajetria e que tipo de poo dever ser perfurado diante

    dessas informaes e vrios fatores podem afetar essa trajetria direcional, como:

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    limitaes do poo e afastamento, de limpeza do poo e presses do fundo do poo,

    aspectos geolgicos, formaes instveis dentre outros. Portanto as trajetrias

    direcionais planejadas podem estar compreendidas em um nico plano (2D) ou em

    mais de uma dimenso (3D).

    Figura 6. Vista de um poo 3D no espao.

    Fonte: Perfurao Direcional

    As trajetrias dos poos podem ser classificadas como do tipo I e tipo II,

    ou horizontais.

    Em poos do Tipo I o poo projetado de modo a se ter a deflexo inicial

    a pouca profundidade. Uma vez que o ngulo predeterminado alcanado, um

    revestimento de superfcie assentado e cimentado. A partir desse ponto, o poo

    perfurado em linha reta at o alvo. Este tipo de projeto usado principalmente em

    poos de profundidade moderada, em regies que a zona de interesse est em um

  • 17

    s intervalo e o revestimento intermedirio no se torna necessrio. usado

    tambm na perfurao de poos com grande afastamento lateral.

    A trajetria do Tipo I composta basicamente por trs sees, seo

    vertical finalizada pelo KOP, uma seo de ganho de ngulo e um trecho tangente

    (Slant) opcional. Em poos direcionais do tipo I pode-se ter com KOP raso, ou KOP

    profundo.

    Em poos do Tipo II, tambm conhecido de tipo S, nesses poos a sua

    deflexo inicial inicia-se prximo superfcie, aps ser alado o ngulo na direo

    pr-estabelecida, e o seu revestimento de superfcie descido e cimentado, e o

    poo segue em linha reta at quase todo o afastamento lateral ser alcanado, logo

    aps o mesmo ganha um novo ngulo novamente retornando a verticalidade, at

    chegar ao objetivo (reservatrio).

    Esse tipo de poo utilizado quando se necessita reduzir o ngulo final

    de entrada no reservatrio devido s limitaes do objetivo. Embora seja comum

    esse tipo de poo na indstria do Petrleo, eles possuem algumas desvantagens,

    como risco de priso por chavetas, aumento do torque e do arraste da coluna de

    perfurao, e ainda apresentar problemas em operaes de perfilagens devido

    mudana de inclinao.

    J em poos do Tipo III a deflexo inicial inicia-se em maiores

    profundidades, e o seu ganho de ngulo mantido at o poo atingir o alvo, e essa

    deflexo do poo no protegida por revestimento durante as operaes de

    perfurao, este tipo de configurao geralmente usado para perfurar falhas ou

    domos salinos, podendo ser usado tambm na perfurao exploratria a partir de um

    poo seco anterior (HALLIBURTON).

  • 18

    3. ASPECTOS DE UM PLANEJAMENTO DIRECIONAL

    Para a perfurao de poos dever ser dado inicialmente uma ateno especial

    para que tipo de sonda deva ser usado, essa escolha ser durante o planejamento

    do poo. Para poos exploratrios (quando no se conhece a formao a ser

    perfurada) existe uma tendncia a poos verticais ou direcionais relativamente

    simples, pois no se conhece a rea e a formao a ser perfurada. Portanto, a

    escolha da sonda pode no est relacionada utilizao de poo direcional. Porm

    para poos de desenvolvimento (quando a rea e a formao j so conhecidas)

    que muitas vezes utiliza trajetrias mais complexas, essas trajetrias determinam a

    especificao da sonda a ser usada.

    Devem-se levar em considerao vrios fatores para a seleo da sonda e

    seus equipamentos, que incluem: Capacidade de carga da sonda, capacidade do

    sistema de circulao de fluidos de perfurao, estado de conservao da coluna de

    perfurao, potncia dos geradores da sonda, manuteno da sonda para evitar

    paradas, acidentes, e espao para estocagem de material e pessoal. Perante esses

    pontos escolhe-se ou adapta-se uma sonda, para perfuraes direcionais.

    O planejamento para perfurao do poo deve ser muito bem elaborado, e

    trabalhado em cima dos detalhes e de possveis problemas que possam ocorrer para

    que possa ser sanados o quanto antes, pois os valores de locaes da sonda,

    equipamentos e pessoal, tem um custo elevado, caso ocorram problemas que

    danifique e pare a sonda, o custo de perfurao poder ficar muito caro, podendo

    at ficar invivel.

    O planejamento da trajetria do poo ir afetar todos os aspectos que sejam

    relevantes em um programa de perfurao direcional do poo. Esses aspectos

    passam pela escolha dos equipamentos que sero escolhidos para a perfurao,

    para o revestimento e completao do poo, na limpeza, torque e arraste dos

    cascalhos da perfurao, na perfilagem, dentre outras operaes que possa ser

    realizadas no poo. Contudo, antes de verificar todos esses aspectos, dever ser

    verificada nas fases de perfurao do poo a sua proximidade com outros poos

    para executar a anlise anticoliso, com base nessa anlise a trajetria do poo

    poder aumentar ou diminuir o KOP do poo, ou modificar a sua inclinao, suas

    taxas de ganho de ngulo, ou at mesmo o tipo do poo.

  • 19

    No planejamento da perfurao de poos o tipo do fluido a ser usado de

    grande importncia, pois o mesmo dever ter a funo de limpar, estabilizar a

    presso do poo, e esfriar os equipamentos, o seu uso no processo de perfurao

    rotativa remonta os primrdios desta tcnica removendo os cascalhos gerados pela

    perfurao, estabilizando as paredes do poo, no reagindo com as formaes

    atravessadas dentre outros. Os fluidos de perfurao mais modernos so misturas

    de slidos e lquidos com produtos qumicos ou gases, objetivando a otimizao do

    mesmo. Se o programa de fluido for adequado com o dimensionamento da broca ele

    permitir que a broca tenha uma maior penetrao na formao, prevenir

    problemas com as prises da broca, instabilidade do poo, elevados torques e drags

    (arraste). Os principais aditivos dos fluidos de perfurao so:

    Goma xantana, bentonita (viscosificante);

    Amido, bentonita, lignitos (controladores de filtrados);

    Cloreto de sdio, de potssio, polmeros catinicos (inibidores de hidratao

    de argilas);

    Aminas (emulsifcantes);

    Cal hidratada, soda caustica (alcalinizante);

    Baritina, carbonato de clcio (adensantes);

    Carbonatos de clcio, fibras e celulose (materiais de combate a perda de

    circulao);

    Triazina (bactericida);

    Antiespumantes, anticorrosivos, floculantes, dispersantes e outros.

    Ento para um bom desempenho do fluido de perfurao o mesmo deve

    ter como caractersticas suas, uma boa estabilidade qumica e aceitar tratamentos

    qumicos e fsicos, ser bombevel, no danificar a formao produtora, no ser

    corrosivo aos equipamentos de superfcie e de subsuperfcie, ter custos compatveis

    com a operao e no oferecer riscos a sade e ao meio ambiente (ROCHA, 2008).

    Para que o fluido de perfurao no ocasione nenhum problema durante

    a perfurao algumas propriedades devem ser controladas durante a operao,

    como a densidade, viscosidade, fora gel, filtrado, teor de slido, alcalinidade, pH,

    teor de cloretos ou salinidade, resistncia eltrica e teor de bentonita. Essas

  • 20

    propriedades influenciam na limpeza do poo, na estabilidade da formao, perdas

    de cargas (ECD) e na lubricidade do poo e dos equipamentos.

    Outro ponto importante na perfurao de poos so as informaes das

    Geopresses - presso dos poros, fraturamento e colapso do poo que so a base

    para a construo do poo, esse gradiente de presso ir influenciar diretamente na

    escolha do peso do fluido de perfurao a ser utilizado e no assentamento das

    sapatas de revestimento das fases do poo. Essa estimativa de geopresses de

    suma importncia que esteja correta, pois ela evitar influxos (kicks) do poo

    (ROBERT, 1987).

    Em poos direcionais a deteco de um kick e o seu controle ficam mais

    difceis com o aumento da inclinao e comprimento do poo. O risco de ocorrer um

    influxo (kick) devido a um swab durante a manobra de remoo da coluna aumenta

    significativamente com a inclinao do poo por diversas razes, como presena de

    cascalho na parte baixa do poo, e pela maior quantidade de manobras efetuadas

    em poos de grandes afastamentos.

    Os kicks so mais difceis de serem detectados em poos direcionais e

    horizontais do que em poos verticais, pois poos direcionais geralmente exigem o

    uso de fluidos no aquosos para melhorar a lubricidade, complicando a deteco de

    um kick de gs devido solubilidade do gs nesses tipos de fluidos e a dificuldade

    de combater um kick em poos direcionais aumenta com a inclinao e comprimento

    do poo devido vazo de lama usada para combater um kick em poos com altas

    inclinaes geralmente no consegue deslocar totalmente os fluidos dentro do poo,

    e as quantidades de lama e baritina aumenta com o comprimento do poo. Mesmo

    para um pequeno volume de kick, o tempo de preparo da lama longo, fazendo com

    que o controle de poo seja demorado.

    O torque, o arraste e a flambagem so resultados diretos de uma srie de

    fatores que incluem a trajetria do poo, coluna de perfurao, dimetro do poo,

    tipo de revestimento, limpeza do poo, fluidos de perfurao e completao.

    O limite de torque depende da operao e do equipamento a ser utilizado

    no poo e pode ser alcanado de diferentes maneiras. A cimentao um exemplo

    tpico onde esse limite pode ser atingido, devido necessidade de se girar a coluna

    de revestimento ou liner, para melhorar a qualidade da cimentao.

  • 21

    O arraste mais comumente referido com axial drag ou simplesmente drag,

    geralmente se torna um problema para poos com grandes profundidades medidas

    ou quando a sonda disponvel tem baixa capacidade de carga.

    A flambagem da coluna de perfurao, do revestimento da coluna de

    completao um fenmeno relativamente comum e normalmente controlvel em

    poos direcionais. No entanto, em poos de alta inclinao, a flambagem se torna

    um grande problema, fazendo com que, por exemplo, durante a etapa de

    perfurao, a coluna flambe dentro do poo, dificultando sua descida e

    principalmente a transmisso de peso sobre a broca. O planejamento direcional

    deve prever, ento, o uso de fluido de perfurao com lubricidade adequada, a

    rotao da coluna quando possvel ou at mesmo pesos adicionais (stab-in weight)

    na coluna, como, por exemplo, comandos de maiores dimetros ou tubos mais

    pesados (heavy-weight drillpipes), que sero vistos mais adiantes. A rotao e os

    pesos adicionais iro aumentar a rigidez da coluna, reduzindo, assim, a flambagem

    esperada (ROCHA, 2008).

    O revestimento constitui uma das parcelas mais expressivas do custo da

    perfurao de um poo de petrleo. O nmero de fases e o comprimento das

    colunas de revestimento so determinados em funo das presses dos poros e da

    fratura prevista, que indicam o risco de priso da coluna por diferencial de presso,

    ocorrncia de kicks, desmoronamento das paredes do poo ou perda do fluido de

    perfurao para as formaes.

    O revestimento previne o desmoronamento das paredes do poo, evita a

    contaminao da gua potvel dos lenis freticos mais prximos superfcie, o

    retorno do fluido de perfurao superfcie, impede a migrao de fluidos das

    formaes, sustenta os equipamentos de segurana de cabea de poo.

    Outra etapa da perfurao de poos de petrleo a cimentao, ele tem

    como objetivo propiciar o suporte mecnico ao revestimento e a vedao hidrulica

    entre intervalos de formaes permeveis, evitando que fluidos migrem por trs do

    revestimento. Dessa forma, tanto para poos verticais quanto para direcionais, o

    revestimento dever estar mais centralizado dentro do poo, fazendo com que a

    cimentao o envolva de forma uniforme, para isso o uso de centralizadores na

    coluna de revestimento, principalmente na parte que ficar em contato com o trecho

    de ganho de ngulo, ir auxiliar na sua descida e prevenir o seu aprisionamento.

  • 22

    A cimentao pode ser primria, ela a principal cimentao, pois

    realizada logo aps a descida de cada coluna de revestimento no poo. A qualidade

    da cimentao primria avaliada atravs de perfis acsticos corridos dentro do

    revestimento, aps a pega do cimento. Em casos que a cimentao primria no

    alcanar a altura prevista no escopo anular pode-se efetuar uma recimentao.

    Entretanto, a cimentao de poos horizontais e de grande afastamento

    ser mais complexa devido dificuldade de centralizao do revestimento, maior

    deposio de cascalho, maior dificuldade de remoo do reboco e grande

    dificuldade ou at mesmo impossibilidade de se girar a coluna.

    O bombeamento e o volume de cimento gerado para dentro do poo e a

    espera de tempo de pega do cimento demandaram muito tempo de sonda para os

    poos de grande afastamento. Devido s incertezas da temperatura de fundo de

    poo durante a circulao, comum projetar pastas de cimento com tempo de pega

    mais demorado.

    A perfilagem a cabo para medir as propriedades das formaes

    fundamentais para a caracterizao e avaliao econmica do reservatrio

    geralmente operao realizada depois que o poo perfurado. Hoje, a perfilagem

    em tempo real executada por equipamentos chamados LWD (Logging While

    Drilling) e tornou-se bastante popular, esses equipamentos fazem parte da coluna de

    perfurao e fornecem vrias informaes que incluem os perfis de raios gama

    densidade, neutro, snico e resistividade.

    A Substituio da operao de perfilagem a cabo pelo uso do LWD pode

    ser uma boa opo principalmente em poos de grande inclinao, com grande

    afastamento ou que enfrentem severos problemas de instabilidade das formaes.

    A Completao de poos consiste no conjunto de servios efetuados no

    poo desde o momento em que a broca atinge a base da zona produtora de

    produo. Este um conceito operacional da atividade, note que a cimentao do

    revestimento de produo, ou seja, o que entra em contato com a zona produtora ,

    por esta definio, uma atividade de Completao. Por outro lado a melhor definio

    seria: A de transformao do esforo de perfurao em uma unidade produtiva

    completamente equipada e com os requisitos de segurana atendidos, pronta para produzir

    leo e gs, gerando receitas.

  • 23

    O requisito mnimo para que possa haver algum sucesso na completao

    de um poo o estabelecimento de uma comunicao limpa e efetiva entre o poo e

    a formao. Dentre as tcnicas para a perfurao desse canal de comunicao

    poo/formao, a mais comumente utilizada conhecida como canhoneio, gun

    perforation ou Jet perforation1. Ela se refere perfurao do revestimento, do

    cimento e da formao atravs de cargas explosivas (THOMAS, 2004).

    O processo convencional de canhoneio baseado fundamentalmente no

    emprego de cargas explosivas montadas em srie em um suporte metlico e

    introduzidas em uma pea tubular (tambm conhecida como canho), responsvel

    pelo isolamento entre o explosivo e o poo. O canho ento descido no poo,

    tensionado por um cabo eltrico, que por sua vez conduz um pulso acionador das

    cargas.

    Figura 7. Corte de um canhoneio.

    Fonte: Fundamentos de Engenharia de Petrleo

    3.1 VANTAGENS DO CANHONEIO

    Dentre as vantagens oferecidas pelo mtodo de canhoneio, destacam-se:

    Capacidade de viabilizar a produo de fluido de formaes em poos que

    encontram-se j revestidos, agregando mais estabilidade completao;

  • 24

    Seletividade na produo, devido aos diversos nveis da formao onde

    ocorrem os disparos do canho (mais detalhado a seguir).

    Quadro 2. Mtodos Pioneiros de Canhoneio

    Fonte: Perfurao Direcional

    Quanto ao sistema de classificao do canhoneio, este se d em funo

    da presso exercida junto formao. O processo pode ser caracterizado como

    Overbalance, Underbalance ou ainda Extreme Overbalance.

    3.2 OVERBALANCE

    O mtodo de Overbalance baseia-se numa presso positiva do poo em

    relao formao, exercida pelo fluido presente no poo (fluido de completao).

    Devido a esse diferencial de presso, logo aps o canhoneio ocorre uma invaso do

    fluido de completao dentro da rea canhoneada, contaminando as imediaes do

    poo. Isto representa perigo para a completao, pois caso haja uma

    incompatibilidade entre o fluido e as argilas da formao, ento pode-se provocar um

    dano tal que s seja possvel a descontaminao atravs de tratamento qumico

    especfico, o que acarretaria mais gastos com o poo.

    Alm disso, outro problema que ocorre no processo de Overbalance a

    compactao dos detritos da exploso nos poros da formao. O fluxo que se inicia

    aps o disparo acaba por empurrar os resduos dos explosivos, do cimento e do

    revestimento, assim como outras partculas existentes na lama ou no fluido de

    completao, em direo aos poros da formao. Este fenmeno chamado

    tamponamento, e vem a dificultar o fluxo de fluido da formao em direo ao poo,

    implicando em queda de produtividade. O Overbalance lana mo das vlvulas de

    fechamento de emergncia do poo (BOP) durante o canhoneio, o que possibilita

    que os disparos ocorram antes que a completao do poo esteja totalmente

    finalizada (os fluxos dos fluidos so controlados de acordo com as sees do poo).

  • 25

    3.3 UNDERBALANCE

    O mtodo de Underbalance, como o prprio nome j sugere, tem como

    mecanismo principal o inverso do Overbalance. Isto significa que agora a presso

    exercida no sentido da formao para o poo.

    Este mtodo busca solucionar as deficincias apresentadas pelo

    Overbalance. O diferencial contrrio de presso passa a ser, neste novo caso,

    favorvel limpeza dos detritos do canhoneio imediatamente aps a exploso,

    prevenindo assim o tamponamento. Outra vantagem que, se o fluxo tende a ser da

    formao para o poo, ento tambm no deve haver contaminao da formao

    pelo fluido do poo. Para o canhoneio por Underbalance necessrio que o poo

    seja totalmente completado antes de se iniciar o processo, visto que a presso

    negativa no poo em relao formao indica que logo que os disparos ocorram, o

    poo dar incio produo do fluido da formao. Esta capacidade de incio

    imediato da produo uma das principais vantagens do Underbalance.

    O Underbalance mais seguro que o Overbalance no sentido de que o

    poo no fica exposto em momento algum, levando-se em conta que as maiores

    incidncias de blow outs ocorrem durante as operaes de completao.

    Em muitos casos, a tcnica de Underbalance considerada a mais

    adequada para a completao, entretanto no se pode generalizar tal adequao.

    Apesar de bastante conhecida, esta tcnica no pode ser tida como totalmente

    dominada. Inmeros problemas j foram constatados, envolvendo deformao nos

    revestimentos, instabilidade e colapso dos furos canhoneados com conseqente

    produo de areia.

    Portanto deve-se estudar cautelosamente os impactos deste tipo de

    canhoneio na formao. Em geral o Underbalance prefervel ao Overbalance,

    devido limpeza dos detritos da exploso, o que desobstrui as vias para

    escoamento do fluido da formao. Porm, algumas pesquisas indicam que, para

    reservatrios de gs altamente pressurizados, o canhoneio com Overbalance pode

    obter melhores resultados que aquele com Underbalance.

  • 26

    3.4 EXTREME OVERBALANCE (EOB)

    Este mtodo uma variao do primeiro apresentado (Overbalance), e se

    baseia numa altssima presso no sentido do poo para a formao. Os principais

    objetivos do EOB so basicamente limpar os tneis dos canhoneados dos resduos

    slidos ou depositados, resultantes do disparo das cargas, e criar fraturas de

    pequena penetrao e alta condutividade que ultrapassem a regio danificada pelo

    fluido de perfurao e pelo prprio canhoneio, ampliando o raio de drenagem do

    poo.

    Para a efetivao dessas metas, dois processos so combinados:

    O grande excesso de presso e a ao do fluxo de fluido e gs pelos

    canhoneados, no momento do disparo das cargas, asseguram a completa

    remoo de quaisquer resduos que possam bloquear a entrada dos

    canhoneados, forando-os para o fundo dos tneis (estudos mostram que

    apenas a poro intermediria do tnel de canhoneio est apta a contribuir

    com o fluxo de fluidos, no caso do canhoneio convencional);

    A alta presso no poo resulta em ruptura abrupta da formao, criando

    fraturas radiais, de pequena penetrao, a partir do tnel canhoneado, cuja

    extenso ultrapassa a zona danificada pelo fluido de perfurao e pelo prprio

    canhoneio do poo.

    A elevada presso no EOB produzida por aplicao direta na cabea do

    poo (como se pode observar na figura a seguir). Os fluidos utilizados no poo so o

    fluido de completao e N2 (gs).

    A completao a poo aberto freqentemente utilizada em espessas

    sees de reservatrios constitudos por tipos de rochas bem firmes. o mtodo

    mais antigo de completao de poos. As vantagens deste mtodo so as

    seguintes:

    A zona de interesse inteira aberta para a coluna;

    No h gasto com canhoneio do revestimento;

    Existe a intercomunicao de fluidos em todo o intervalo aberto para

    produo;

    O drawdown pode ser reduzido por causa da larga rea de fluxo;

  • 27

    H uma reduo no custo do revestimento;

    O poo pode ser facilmente aprofundado;

    A completao pode ser facilmente convertida para outro tipo de completao

    como o liner rasgado ou revestimento canhoneado;

    Pelo fato de no haver revestimento, no h risco de haver dano formao

    causada pelo cimento.

    A completao a poo aberto particularmente atrativa quando h

    dificuldade de identificao do retorno lquido financeiro durante o perodo de

    completao; ou onde perdas com uma filtragem ruim do fluido de perfurao pode

    levar a grandes prejuzos.

    Porm existem desvantagens e limitaes deste mtodo de completao,

    so elas:

    Formaes que apresentam grandes razes gs-leo / gua-leo

    normalmente no podem ser controladas porque todo o intervalo aberto

    para produo;

    O controle do poo durante a completao pode ser mais difcil;

    A tcnica no aceitvel para formaes constitudas por reservatrios

    separados que contm fluidos com propriedades incompatveis;

    As diversas zonas dentro do intervalo de completao no podem ser

    facilmente selecionadas;

    Este tipo de completao vai requerer freqentes limpezas se houver

    produo de areia ou se a formao no estiver estvel.

    Figura 8. interface entre a coluna e reservatrio: a) Completao a poo aberto; b) Liner

    rasgado ou canhoneado; c) Revestimento canhoneado. Fonte: Fundamentos de Engenharia de Petrleo

  • 28

    Figura 9. Nmero de zonas completadas: a) Simples; b) Seletiva; c) Mltiplas.

    Fonte: Fundamentos de Engenharia de Petrleo

    3.5 LINER RASGADO OU CANHONEADO

    Para controlar problemas de desmoronamento, os primeiros produtores

    de petrleo colocaram tubos com fendas ou telas na parte inferior do poo como um

    filtro de areia.

    O uso deste tipo de completao como mtodo para controle de areia

    vem se tornando muito popular hoje em dia em algumas reas. Este mtodo tem

    praticamente as mesmas vantagens e desvantagens da completao a poo aberto.

    Na maneira mais simples e antiga um tubo com fendas colocado dentro

    do poo. As fendas so pequenas o suficiente para que a areia fique retida. Para

    areias muito finas so colocadas telas de arame. Esta tcnica um mtodo de

    controle de areia razoavelmente eficaz.

    Algumas vezes este o nico mtodo de controle de areia que pode ser

    usado por causa da perda de presso e consideraes sobre a geometria do poo.

    Entretanto, este mtodo no muito recomendado por que:

    O movimento da areia para a coluna faz com que haja um impedimento da

    permeabilidade devido mistura de diferentes de tamanhos de gros.

    Gros de areia finos tendem a obstruir a tela.

    A tela pode sofrer desgaste devido movimentao da areia.

    Um suporte ineficaz da formao pode causar desabamento.

  • 29

    Para solucionar estes problemas, o anular entre o poo e a tela

    preenchido com gros de areias mais grossos. A areia ou cascalho serve como

    suporte para a parede do poo e para prevenir o movimento de areia. Este mtodo

    pode remover alguns dos estragos causados pelo fluido de perfurao.

    3.6 REVESTIMENTOS CANHONEADOS

    O mtodo mais comum de completao envolve cimentao do

    revestimento na rea de interesse, onde a comunicao com a formao feita

    atravs de buracos perfurados no revestimento e no cimento, denominados

    canhoneados.

    Este canhoneio feito para comunicar o interior do poo com a zona de

    interesse. Se o poo revestido e no perfurado durante os estgios iniciais da

    operao de perfurao, o controle do poo mais fcil e os custos de completao

    podem ser reduzidos.

    Usando vrias tcnicas de controle de profundidade, possvel decidir

    quais zonas sero perfuradas e abertas para produo, evitando assim, a

    comunicao de fluidos indesejveis como gs e gua, zonas fracas que podem

    produzir areia ou ainda, zonas improdutivas.

    Esta seletividade que completamente dependente de um bom trabalho

    de cimentao e canhoneio adequado tambm permite que um simples poo

    produza vrios reservatrios separados, sem que haja comunicao entre eles.

    Este canhoneio pode tambm ser usado para controlar o fluxo da zona de

    interesse, fechando o canhoneado ou injetando fluidos para transformar as zonas

    em menos permeveis.

    A deciso de colocao do revestimento pode ser adiada at que a

    avaliao do reservatrio seja concluda, reduzindo gastos com poos secos. Em

    suma, as vantagens desta completao incluem:

    Operaes mais seguras;

    Seleo mais segura das zonas a serem completadas;

    Reduo da relevncia de estragos causados pela perfurao;

  • 30

    Facilitao da estimulao seletiva;

    Possibilidade de completao em zonas mltiplas;

    Custos reduzidos com poos secos;

    Planejamento mais fcil de operaes de completao.

    Este tipo de completao geralmente usado, a menos que haja uma

    razo especfica para preferir outro tipo de completao.

    3.7 COMPLETAO PARA POOS COM BOMBAS

    A completao tambm classificada de acordo com o mtodo de

    produo e o nmero de zonas produzidas. Poos equipados com bombas de fundo

    so completados com anular aberto atravs do qual o gs vai para a superfcie.

    Todos os sistemas de bombeamento se tornam ineficientes na presena de gs.

    3.8 COMPLETAO DE MLTIPLAS ZONAS

    Para completao de mltiplas zonas o principal saber o que se deseja

    produzir. Quando um poo encontra mais de uma zona de interesse, a deciso deve

    ser tomada frente aos seguintes aspectos:

    Produzir as zonas individualmente, uma depois da outra, atravs de uma linha

    nica;

    Completar o poo com vrias linhas e produzir vrias zonas simultaneamente;

    Misturar vrias zonas numa nica completao; ou

    Produzir uma nica zona por esse poo, e perfurar poos adicionais para as

    outras acumulaes;

    Esta deciso deve ser baseada numa comparao econmica das

    alternativas, porm a completao de mltiplas zonas, com uma nica linha de

    produo, so freqentemente preferveis porque quando se trabalha com linhas

    duplas, o tamanho do revestimento limita o dimetro, que, por sua vez, limita o fluxo

    obtido atravs de cada linha. . Estas completaes podem tambm ser usadas para

    minimizar custos de completao, que freqentemente a razo para limitar o

    tamanho do revestimento de produo. Completaes com linhas duplas podem ser

    paralelas ou concntricas. Onde a elevao artificial pode ser requerida, linhas

  • 31

    paralelas so freqentemente usadas. Linhas concntricas requerem menos

    remoo de cascalhos e podem alcanar uma capacidade mais alta de fluxo.

    Completaes com linhas triplas tm sido tambm utilizadas em algumas

    reas, mas so muito limitadas em capacidade de poo para que sejam

    economicamente atrativas como completaes convencionais. Completaes com

    mltiplas linhas sem tubulao so, s vezes, usadas para completao de

    reservatrios empilhados que tm reservas individuais pequenas e presses

    normais. Estas completaes so particularmente atrativas para retirar pequenas

    acumulaes de leo abaixo de grandes reservatrios de gs e para baixo custo

    com o gs. A melhoria no design e qualidade dos equipamentos dos mais

    convencionais mtodos de completao tem resultado numa diminuio de

    popularidade deste ltimo tipo de instalao.

    Alm dessas etapas mais algumas outras esto presentes na perfurao

    de poos verticais e direcionais. De um modo geral, um poo direcional leva mais

    tempo para ser perfurado e custa mais que um poo vertical que tenha a mesma

    profundidade vertical. Alguns tipos de poos direcionais, como o ERW e desingner

    Wells, com sees de ganho de ngulo (buildup) rasas, altos ngulos e longas

    profundidades medidas, tm custos e discos ainda maiores. A previso do

    desempenho do poo, definido como a relao da profundidade versus tempo,

    feita com base em poos perfurados na rea ou em locais semelhantes. O custo por

    sua vez leva em considerao o desempenho do poo e os diversos custos de

    servios e material que sero gastos. O resultado da previso do custo geralmente

    leva em conta os seguintes itens:

    Custos dirios de sonda;

    Custos dirios de aluguel de equipamentos adicionais;

    Custos dirios de logstica (barcos, helicpteros, etc.)

    Comprimento da coluna de revestimento;

    Quantidade de materiais (cimento, fluido de perfurao, brocas, etc.)

    Custos de pescaria;

    Custos de controle de poos.

  • 32

    4. CONSIDERAES FINAIS

    Com o estudo apresentado neste trabalho, pode-se verificar as etapas da

    perfurao e completao de poos, alm de mostrar pontos da perfurao

    direcional.

    Em uma perfurao direcional, h vrios estudo e projetos, para

    verificao de qual tipo de poo mais adequado e mais econmico, para que o

    poo seja perfurado, visando melhor e mais rpida forma para execuo do

    mesmo.

    Hoje em dia a perfurao direcional muito utilizada, pois, alm do poder

    de alcance do reservatrio ser melhor, principalmente em relao a poos de difcil

    acesso.

    Os equipamentos que so utilizados hoje podem proporcionar uma melhor

    eficcia na perfurao, tentando minimizar o tempo no intuito de tambm minimizar

    os custos da mesma.

    Portanto, um planejamento bem elaborado e detalhado, fundamental,

    para a execuo de um poo direcional, principalmente na escolha da sonda e dos

    equipamentos a compe.

  • 33

    INTRODUCTION DIRECTIONAL DRILLING

    Abstract: The drilling has evolved over the years, the need to extract oil from

    reservoirs that are in deep and ultra deep waters have been won over time.

    Directional drilling has also been seen as a method of increasing the productivity of a

    well, while it reduces the environmental impact. The directional wells with large

    horizontal gradients and are now the standard used in industry to development wells.

    Keywords: Wells. Directional. Drilling.

  • 34

    REFERNCIAS

    MACHADO, Jorge Barreto. Curso bsico de perfurao direcional. Halliburton. Verso 2.0. ROCHA, Luiz Alberto Santos. Perfurao direcional. 2 edio. Rio de Janeiro: Intercincia. Petrobras. IBP.2008. THOMAS, Jos Eduardo. Fundamentos de engenharia de petrleo. 2 edio. Rio de Janeiro: Intercincia. Petrobras, 2004. WELL COMPLETION DESIGN AND PRACTICES, Pearson, Robert M., International human resources development corporation, 1987