PREFCIO

Este volume representa a primeira verso do Manual de Treinamento em Controle de Poo a ser utilizado nos cursos pertencentes ao Programa de Certificao da Petrobrs em Controle de Poo e ao programa WellCAP da International Association of Drilling Contractors IADC no nvel de superviso em ambas as opes: ESCP Superfcie e Submarino. Este manual incorpora os procedimentos operacionais e outros aspectos constantes no Manual de Controle de Poos em gua Profunda do Programa de Segurana em Posicionamento Dinmico (DP-PS) e do Manual de Procedimentos Operacionais em Segurana de Poo do antigo DEPER (PRODEPER). Ele tambm est estruturado de forma a satisfazer os requisitos do programa WellCAP no que concerne ao material didtico. Procurou-se observar no desenvolvimento deste manual de treinamento uma conceituao e uma nomenclatura coerente e em sintonia com os padres internos da Petrobrs e internacionais. Apesar deste manual ter como destaque o controle de poos em guas profundas, ele poder ser utilizado no treinamento deste assunto em qualquer ambiente de perfurao. Como esta verso ainda no sofreu um processo de reviso sistemtico, o autor solicita que os possveis erros encontrados nesta verso sejam comunicados para que possam ser corrigidos em verses futuras.

CAPTULO I

INTRODUO

Uma das mais importantes funes do fluido de perfurao gerar uma presso hidrosttica superior presso dos fluidos contidos no poros das formaes cortadas pela broca. Se por algum motivo esta presso hidrosttica se tornar menor que a presso de uma formao e se esta possuir permeabilidade suficiente, dever haver fluxo do fluido da formao para o interior do poo. A este fluxo dado o nome de kick e diz-se que o controle primrio do poo foi perdido. Um kick deve ser detectado o mais prontamente possvel e o fluido invasor (que tambm recebe o nome de kick) deve ser removido do poo. Se a equipe de perfurao falhar na deteco ou na remoo do kick para fora do poo, o fluxo de fluidos das formaes pode se tornar sem controle, incorrendo numa situao chamada de blowout. Como a operao de remoo do kick envolve riscos e perda de tempo produtivo, as equipes de perfurao devem estar treinadas para evit-los. Porm, se eles ocorrerem, estas equipes devem estar preparadas e as sondas equipadas para uma pronta deteco e uma segura remoo destes fluidos invasores para fora do poo. Quando operando em unidades flutuantes de perfurao, especialmente em guas profundas, o volume do fluido invasor deve ser o mnimo possvel devido s complicaes e particularidades inerentes ao controle de poos neste tipo de ambiente de perfurao. A pronta deteco do kick torna-se assim imperativa. Estas complicaes e particularidades so em sua maioria devidas ao tipo e a configurao dos equipamentos de segurana utilizados em unidades flutuantes. A Figura 1.1 mostra a configurao do sistema de equipamentos de controle de poo existente em unidades flutuantes. O BOP e a cabea do poo esto localizados no fundo do mar. O riser de perfurao faz a ligao entre o equipamento submarino e a embarcao, tendo assim as funes de conduzir o fluido de perfurao at a superfcie e guiar as colunas de perfurao e de revestimento ao poo. Acontecendo o kick, o BOP fechado e o acesso ao poo no pode ser feito mais atravs do riser e sim por duas linhas paralelas ligadas lateralmente ao riser chamadas de linhas do choke e de matar. As principais complicaes advindas da utilizao desta configurao e agravadas com o aumento da espessura da lmina de gua esto listadas abaixo e sero discutidas com mais detalhes ao longo desta apostila. Elas so as seguintes: - Ocorrncia de baixos gradientes de presso de fratura das formaes. - Existncia de perda de carga por frico excessiva na linha do choke.

- Necessidade de ajustes rpidos na abertura do choke, quando o gs entra na linha do choke e posteriormente quando ele a deixa, devido grande diferena entre a rea transversal do espao anular e da linha do choke. - Possibilidade de formao de hidratos no BOP. - Possibilidade de haver gs no riser aps fechamento do BOP. - Possibilidade de haver gs trapeado abaixo do BOP aps a circulao de um kick. - Uso de uma margem de segurana na massa especfica do fluido de perfurao (Margem do Riser), devido possibilidade de desconexo de emergncia. - Utilizao do procedimento conhecido como hang off no fechamento do poo.

Nvel do mar R i s e r

Choke

Linha de matar

Linha do choke Cabea de poo e BOP

Fundo do mar

Sapata

KickFigura 1.1 - Configurao do Sistema de Equipamentos de Controle de Poo Existente em Unidades Flutuantes

CAPTULO II

CONHECIMENTOS FUNDAMENTAIS DO CONTROLE DE POOS

- Fluidos de perfuraoO fluido de perfurao o responsvel pelo controle primrio do poo. Se a presso hidrosttica gerada por ele se tornar menor que a presso da formao, o controle primrio do poo poder ser perdido. Alm de controlar as presses no interior do poo, o fluido de perfurao tem as funes de remover os cascalhos debaixo da broca; carrear os cascalhos at a superfcie; manter os cascalhos em suspenso; evitar o fechamento do poo; e resfriar e lubrificar a broca e a coluna de perfurao. Os fluidos de perfurao podem ser lquidos, gasosos ou mistos (mistura de lquido e gs). Os fluidos de perfurao lquidos podem ser a base gua, que so os mais comuns, ou a base leo (diesel ou sinttico), que so utilizados em situaes especiais. Os gasosos podem ser o nitrognio, o ar ou o gs natural. Os mistos podem ser nvoas, espumas ou fluidos aerados, a depender da concentrao da fase gasosa na mistura. Outros tipos de fluidos podem estar presentes no poo durante as operaes de perfurao e completao. Os mais comuns so as pastas de cimento durante as operaes de cimentao primria e secundria e os fluidos de completao que no possuem slidos em suspenso. As propriedades mais importantes dos fluidos de perfurao do ponto de vista do controle de poos so as seguintes: 1. Massa especfica. definida como massa por unidade de volume sendo expressa neste texto em libra por gales (lb/gal) e simbolizada pela letra grega . Esta propriedade tambm conhecida com peso ou densidade do fluido de perfurao. A massa especfica medida atravs da balana densimtrica disponvel em todas as sondas de perfurao que mede esta propriedade na presso atmosfrica. Para leituras mais precisas, utiliza-se as balanas densimtricas pressurizadas onde o ar ou o gs incorporado ao fluido de perfurao comprimido (em torno de 30 psi) antes da medio. No contexto da segurana do poo, a massa especfica tem sua importncia evidenciada por:S

Ser responsvel pela gerao da presso hidrosttica que ir evitar o fluxo dos fluidos das formaes para o interior do poo. O seu valor ideal aquele igual a massa especfica equivalente da presso de formao esperada na fase do poo em perfurao acrescida de uma margem de segurana normalmente de 0,3 a 0,5 lb/gal. Valores de massa especfica elevados podem gerar problemas na perfurao como dano formao, reduo da taxa de penetrao, priso por presso diferencial e perda de circulao.

S

Influenciar na perda de carga por frico no regime turbulento e no fluxo atravs de orifcios (jatos da broca e no choke). Nestas duas situaes, a perda de carga diretamente proporcional massa especfica do fluido. Indicar uma possvel contaminao por fluidos da formao (corte de gs, leo ou gua salgada) quando ocorrer uma reduo desta propriedade no fluido que retorna do poo esta propriedade.

S

2. Parmetros reolgicos So propriedades que se referem ao fluxo dos fluidos no sistema de circulao sonda-poo. Os parmetros reolgicos mais comuns utilizados no campo so (1) a viscosidade plstica (p), que dependente da concentrao de slidos no fluido de perfurao e expressa em centipoise e (2) o limite de escoamento (l), que uma medida da interao eletro-qumica entre os slidos do fluido e expresso em lb/100 pe2. Estes parmetros referem-se ao modelo reolgico binghamiano e so responsveis pela perda de carga por frico no regime laminar. Assim, desempenham um papel importante na presso de bombeio e na presso num determinado ponto do poo durante a circulao, bem como no pistoneio hidrulico. Estas propriedades so medidas em viscosmetros rotativos. Alteraes nos seus valores podem indicar uma contaminao do fluido de perfurao por um influxo. Diluies e adies de materiais adensantes ao fluido de perfurao podem alterar estas propriedades necessitando em certos casos tratamento do fluido de perfurao para o restabelecimento dos seus valores adequados. 3. Fora gel Representa a resistncia em se movimentar o fluido de perfurao a partir do repouso e expressa em lb/100 pe2. Esta propriedade tambm medida em viscosmetros rotativos. Fora gel alta resulta em pistoneio elevado, dificuldade na separao do gs da lama na superfcie, reduo da velocidade de migrao do gs e dificuldade na transmisso de presso atravs do fluido de perfurao. 4. Salinidade Representa a concentrao de sais dissolvidos no fluido de perfurao. medida atravs de mtodos de titulao. Alteraes nesta propriedade podem indicar kicks de gua doce ou salgada. Outras propriedades como o teor de slidos, teor de bentonita, pH e filtrado, no so significativas do ponto de vista do controle do poo.

- Presso hidrosttica (Ph) a presso exercida por uma coluna de fluido. Para os lquidos, esta presso dada por: Ph = 0,17 . m . D Ph a presso hidrosttica do lquido; em psi m a massa especfica do fluido; em lb/gal D a altura de lquido; em metros.

Percebe-se pela frmula que a presso hidrosttica uma funo direta da massa especfica e da altura de fluido no poo. Assim, o abaixamento do nvel de fluido resulta numa diminuio da presso hidrosttica no poo. Quando existem mais de dois tipos de lquidos no poo, a equao acima pode ser aplicada para cada intervalo considerando a massa especfica e altura de fluido correspondente. A presso atuando no fundo do poo ser dada pelo somatrio das presses hidrostticas calculadas em cada intervalo. No caso de gases, a presso hidrosttica dada por: Ph = PB e,g . D

- PT

PB = PT . e 16,3 . Z . (T+460)

Ph a presso hidrosttica do gs; em psi PT e PB so respectivamente as presses absolutas no topo e na base do gs; em psia g a densidade do gs em relao ao ar D a altura da coluna de gs; em metros Z o fator de compressibilidade do gs T a temperatura do gs; o F Exemplo de Aplicao: Determine a presso hidrosttica atuando no fundo de um poo de 3000 metros de profundidade com fluido de perfurao de 10 lb/gal. Soluo: Ph = 0,17 . 10 . 3000 = 5100 psi Exemplo de Aplicao: Determine a presso que atua no fundo de um poo de 3000 metros de profundidade cheio de gs com densidade de 0,65 (em relao ao ar) e cuja presso na cabea de 3106 psi. A temperatura e o fator de compressibilidade mdios do gs so respectivamente 100o F e 0,85. Determine tambm a presso hidrosttica gerada por este gs. Soluo: PB = (3106 + 15) . e0, 65 . 3000 16,3 . 0.85 . (100+460)

PB = 4013 psia ou 3998 psi Ph

= 3998 - 3106 = 892 psi

- Gradiente de presso (Gp) a razo entre a presso agindo num determinado ponto e a profundidade deste ponto. Isto , Gp = P D

Gp o gradiente de presso; em psi/metro P a presso num determinado ponto; em psi D a profundidade do ponto em considerao; em metros O gradiente de presso est relacionado massa especfica do fluido de perfurao pela seguinte expresso: G = 0,17 . m

- Massa especfica ou densidade equivalente (e)Muitas vezes a presso P num determinado ponto D expressa em termos de massa especfica equivalente. O seu valor pode ser calculado atravs da seguinte expresso: e = P 0,17 . D

e a massa especfica equivalente em lb/gal. Exemplo de Aplicao: Num poo de 2500 metros de profundidade e fluido de perfurao de 9,3 lb/gal, registrou-se na superfcie, durante o seu fechamento, uma presso de 300 psi. Determine a massa especfica equivalente no fundo do poo. Soluo: Pp = 300 + 0,17 . 9,3 . 2500 = 4253 psi

e =

4253 = 10 lb / gal 0,17 . 2500

- Presso da formao (Pp) a presso dos fluidos contidos nos poros de uma determinada formao. Se a presso da formao est situada entre os valores de presses hidrostticas geradas por fluidos de 8.34 lb/gal e 9 lb/gal na profundidade desta formao, ela dita estar normalmente pressurizada. Acima desse range de massas especficas, a formao dita portadora de presso anormalmente alta. A origem da presso anormalmente alta normalmente est associada rpida deposio de sedimentos reduzindo assim a velocidade de expulso normal da gua dos seus poros durante este processo de deposio. Isto gera o fenmeno de sub-compactao causador da presso anormalmente alta. A perfurao em zonas de presso anormalmente alta deve ser bem monitorada para evitar que o valor da presso na formao perfurada pela broca no se torne maior que a presso agindo frente a essa formao. As formaes portadoras de presses anormalmente baixas (massa especfica equivalente menor que 8.34 lb/gal) esto associadas a fenmenos de depleo. Elas possuem baixas presses de fratura causando problemas de perda de circulao.

- Presses no sistema sonda-pooUma maneira eficaz de se entender o comportamento das presses existentes no interior de um poo em perfurao utilizar o conceito de tubo em U onde o interior da coluna de perfurao representa um ramo do tubo enquanto que o espao anular representa o outro. Em condies estticas, a presso a montante dos jatos da broca (interior da coluna) igual presso a jusante (espao anular) deles. Exemplo de Aplicao: O poo mostrado na Figura 1.1 com 2500 metros de profundidade e lmina de gua de 700 metros foi fechado aps a deteco de um kick de gs com um gradiente hidrosttico de 0,3 psi/m. As massas especficas do fluido de perfurao no poo e do fluido existente no interior da linha do choke so respectivamente de 9,0 e 8.5 lb/gal. Determine as presses de fechamento na superficie. Considere que a formao geradora do kick tem uma presso equivalente a 9,5 lb/gal e que a altura do kick no espao anular de 200 metros. Soluo: Pp = 0,17 . 2500 . 9,5 = 4037,5 psi A presso na superfcie o interior da coluna calculada por:

Psup-interior

=

4037,5 0,17 . 2500 . 9,0 = 212,5 psi

A presso na superfcie no choke calculada por: Psup-choke

=

4037,5 0,3 . 200 0,17 . 8,5 . 700 0,17 . (2500 700 200) . 9,0 = 518 psi

Quando o fluido de perfurao circulado pelo sistema sonda-poo, aparecem as presses dinmicas referidas como perdas de carga por frico (interior dos tubos e espaos anulares) e localizadas (orifcios como os jatos da broca e o choke). Os valores destas perdas de carga so diretamente proporcionais massa do fluido em circulao e aproximadamente proporcionais ao quadrado da vazo de circulao ou da velocidade da bomba. Exemplo de Aplicao: A presso de circulao durante a perfurao de 2500 psi para uma velocidade da bomba de 100 spm e massa especfica do fluido de perfurao de 9 lb/gal. Decidiu-se elevar a massa especfica do fluido de perfurao em 1 lb/gal e reduzir a velocidade da bomba para 90 spm. Estime a presso de bombeio nesta nova situao. Soluo: Correo devido massa especfica: Pbombeio = 2500 . ( 10 / 9 ) = 2778 psi Correo devido variao da velocidade da bomba Pbombeio = 2778 . ( 90 / 100 ) = 2250 psi2

A presso de bombeio numa sonda de perfurao dada pelo somatrio de trs parcelas: a) perdas de carga nas seguintes partes do sistema: equipamentos de superfcie, interior dos tubos de perfurao e dos comandos, broca e nos vrios espaos anulares (poo-comandos, poo-tubos de perfurao, etc.); b) contrapresso na superfcie (no caso da perfurao normal este valor zero); e c) de algum desbalanceamento hidrosttico entre o fluido do interior da coluna e o do espao anular (para um fluido homogneo, esta parcela nula). No caso de unidades flutuantes, durante a circulao do kick, as perdas de carga por frico que ocorrem no interior da linha do choke devem tambm ser acrescidas presso de bombeio e como conseqncia agiro na sapata do ltimo revestimento assentado. Em situaes de guas profundas, estas perdas de cargas podem ser expressivas devido ao longo comprimento da linha do choke, tornando

assim a operao de circulao do kick para fora do poo crtica por causa dos baixos gradientes de presso de fratura encontrados nestas situaes. Para minimizar o problema, durante a circulao do kick, as perdas de cargas por frico na linha do choke so compensadas por um aumento adicional na abertura do choke. A presso em qualquer ponto do sistema dada pela soma da presso hidrosttica com as perdas de carga por frico desde o ponto em considerao at a superfcie (ou alternativamente, com a presso de bombeio, subtrada das perdas de cargas da bomba at o ponto em considerao). Assim, durante a perfurao normal, a presso no fundo do poo dada pela soma da presso hidrosttica no fundo do poo com as perdas de carga por frico no espao anular. A massa especfica equivalente a esta presso conhecida pela sigla ECD (equivalent circulating density), ou seja, densidade equivalente de circulao no fundo do poo. Se a presso em frente a uma formao maior que a sua presso de poros, diz-se que o diferencial de presso aplicado sobre esta formao positivo. Caso contrrio, ele dito negativo. Exemplo de Aplicao: Determine a presso de bombeio e as presses atuando no fundo do poo e no topo dos comandos e as ECDs correspondentes para a seguinte condio de perfurao: Unidade de perfurao martima operando em guas profundas Poo fechado e circulando pela linha do choke Massa especfica da lama: 12 lb/gal Profundidade do poo: 2500 metros Lmina dgua: 700 metros Comprimento da coluna de comandos: 150 metros Perdas de carga: equipamentos de superfcie - 100 psi interior dos tubos - 500 psi interior dos comandos - 100 psi broca - 1000 psi anular-comandos - 100 psi anular-tubos - 100 psi anular riser-tubos - 0 psi linha do choke - 200 psi Soluo: Presso de Bombeio: Pbombeio = 100 + 100 + 500 + 1000 + 100 + 100 + 200 = 2100 psi Presso atuando no fundo do poo: Pfundo = 0.17 . 12 . 2500 + 100 + 100 + 200 = 5500 psi

Pfundo = 5100 + 100 + 100 + 200 = 5500 psi, ou alternativamente, Pfundo = 5100 + 2100 - 100 - 100 - 500 - 1000 = 5500 psi ECDfundo = 5500 / (0,17 . 2500) = 12,94 lb/gal Presso atuando no topo dos comandos: Ptopo-dc = 0,17 . 12 . ( 2500 - 150 ) + 100 + 200 Ptopo-dc = 4794 + 100 + 200 = 5094 psi, ou alternativamente, Ptopo-dc = 4794 + 2100 - 100 - 100 - 500 - 1000 - 100 = 5094 psi ECDtopo-dc = 5094 / (0,17 . 2350) = 12,75 lb/gal

- Presso de fratura (Pf) a presso que induz o fraturamento de uma formao com a resultante perda de fluido. O conhecimento da presso de fratura de fundamental importncia no projeto do poo na determinao das profundidades de assentamento das sapatas dos revestimentos descidos e durante as operaes de controle de poos onde o seu valor no deve ser excedido evitando assim a fratura da formao. Esta presso estimada atravs de procedimentos de clculo semi-empricos para a rea em considerao ou diretamente atravs dos testes de absoro. Do ponto de vista do controle de poos, determina-se ou mede-se a presso de fratura da formao mais prxima da sapata do ltimo revestimento assentado. Quando esta presso no for determinada diretamente ou no disponvel, a seguinte frmula poder ser usada para se obter uma estimativa do seu valor: Pf = K . ( Po - Pp) + Pp Pf a presso de fratura da formao; em psi Po presso de sobrecarga da formao; em psi Pp a presso de poros da formao; em psi K o coeficiente de tenses na matriz A presso de sobrecarga, que gerada pelo peso da coluna litosttica, deve ser estabelecida para a regio em considerao atravs de dados de perfis de densidade total das formaes obtidos durante a perfilagem dos poos. O coeficiente de tenses na matriz tambm deve ser determinado para a rea em considerao utilizando dados de testes de absoro ou de fraturamento hidrulico. Quando estes parmetros no so

conhecidos pode-se utilizar, com reservas, os grficos mostrados respectivamente nas Figuras 2.1 e 2.2.

0

1 000

2 000

P ro fu n d id ad e (m )

3 000

4 000

5 000

6 000 14.00

16.00

18.0 0

20.00

M assa Especfica Eq. de Sobrecarga (lb/gal)Figura 2.1 - Massa Especfica Equivalente de Sobrecarga em Funo da Profundidade para Sedimentos Relativamente Recentes

0

1 00 0

Profundidade (m)

2 00 0

3 00 0

4 00 0

5 00 0 0.2 0

0.4 0

0.6 0

0.8 0

1.0 0

C o e ficien te d e T en s e s d a M atriz - KFigura 2.2 - Coeficiente de Tenses da Matriz (K) Em locaes martimas, o gradiente de fratura menor para uma mesma profundidade de poo que o encontrado numa locao terrestre. A razo que a lmina de gua contribui para uma reduo da presso de sobrecarga. Assim, na perfurao em guas profundas, baixas presses de fratura so observadas, tornando as operaes de controle de poos mais crticas. Exemplo de Aplicao: Estimar a presso de fratura de um formao na profundidade de 3000 metros, numa perfurao em lmina de gua de 1000 metros. Utilizar as Figuras 2.1 e 2.2 na resoluo do exemplo. A presso de poros desta formao corresponde a um fluido de

perfurao com uma massa especfica de 9 lb/gal. Soluo: Comprimento da coluna litosttica: 3000 - 1000 = 2000 m Assim, o = 18 lb/gal (Figura 2.1) e K = 0,725 (Figura 2.2) Po= 0,17.(2000 . 18 + 1000 . 8.5) = 7565 psi; Pp = 0,17 . 3000 . 9 = 4590 psi Pf = 0,725 . ( 7565 - 4590) + 4590 = 6747 psi A presso de fratura pode ser medida diretamente atravs de um teste de absoro. O teste consiste em injetar fluido de perfurao baixa vazo no poo com o BOP fechado. O aumento de presso no poo registrado e traado num grfico de presso na superfcie em funo do volume de fluido injetado conforme mostrado na Figura 2.3. Num teste tpico, o trecho reto OA representa a compresso da lama no interior do poo. O trecho curvo comeando no ponto O devido existncia de ar nas linhas de injeo. No ponto A, a curva comea a perder a linearidade, indicando que a formao comea a aceitar ou absorver fluido. Este ponto conhecido como presso de absoro lida na superfcie. A rigor, o teste deve ser interrompido neste instante. Porm, para que o operador certifique-se de que a presso de absoro foi atingida, o teste pode ser prolongado sem contudo atingir o ponto B, que corresponde fratura plena da formao.

B A PRESSO NA SUPERFCIE (PSI) Perodo de Estabilizao

O VOLUME BOMBEADO (BBL)

Figura 2.3 - Curva Tpica de um Teste de Absoro O procedimento operacional para a realizao de um teste de absoro numa

unidade flutuante de perfurao pode ser resumido nos seguintes passos: 1. Testar o revestimento e perfurar aproximadamente 25 m abaixo da sapata. 2. Circular e acondicionar a lama. A massa especfica de entrada deve ser igual de sada e a fora gel a menor possvel. 3. Posicionar a broca acima da sapata; encher com lama e testar (2500 psi) as linhas de injeo que ligam a unidade de cimentao cabea de injeo conectada coluna de perfurao. 4. Fechar a gaveta vazada de tubos do BOP; fazer o hang off da coluna de perfurao e ajustar a presso no compensador de movimentos de modo a tracionar a coluna da superfcie ao BOP com 10000 lbs de overpull; manter fechada as vlvulas das linhas do choke e de matar. 5. Injetar pela coluna de perfurao fluido de perfurao numa vazo entre e bpm e plotar num grfico Presso na Superfcie X Volume Injetado as presses a cada de barril injetado. Quando o ponto de absoro ou um valor prdeterminado de presso atingido, parar imediatamente a injeo. Se a formao sendo testada plstica, injetar mais 0.5 bbl para confirmar a sada do comportamento linear antes da parada da bomba. 6. Aps a parada da bomba, aguardar aproximadamente 10 minutos e registrar a presso de estabilizao; aliviar lentamente a presso; e registre o volume de retorno comparando-o com o injetado. 7. Converter a presso de absoro lida na superfcie em massa especfica equivalente de absoro (ou de fratura) na sapata pela equao: abs = m + Pabs 0,17 . D cs

Em algumas situaes realizado o teste de integridade da formao. Ele consiste em pressurizar a formao at um limite pr-fixado correspondente a uma massa especfica de um fluido que poder ser utilizado no futuro. Se durante o teste a presso de absoro for atingida, o teste deve ser interrompido imediatamente.

- Exerccios2.1) Clculos sobre presso hidrosttica, gradiente de presso e massa especfica equivalente: a) Converta massa especfica em gradiente de presso em psi/m: 13.5 lb/gal: 8.3 lb/gal: 14 lb/gal:

b) Converta gradiente de presso em massa especfica em lb/gal: 2.46 psi/m: 1.64 psi/m: 1.42 psi/m:

c) Calcular a presso hidrosttica em psi no fundo do poo para as seguintes situaes: Fluido de 13.5 lb/gal num poo de 3000 m e TVD de 3000 m: Fluido de 9.5 lb/gal num poo de 2500 m e TVD de 2200 m: Fluido de 2.04 psi/m num poo de 1500 m e TVD de 1200 m:

d) Calcular a massa especfica equivalente: Formao com 3500 psi a 2150 m e TVD de 2150 m: Formao com 1.90 psi/m a 3000 m e TVD de 2900 m: Formao com 5500 psi a 4000 m e TVD de 2500 m:

e) Determinar o volume do colcho de lavagem que causa um diferencial de presso positivo no fundo do poo em condies estticas de 400 psi ao final do deslocamento da pasta de cimento. Utilize os seguintes dados: 1a pasta de cimento: massa especfica - 13.5 lb/gal; comprimento - 500 m. 2a pasta de cimento: massa especfica - 15.8 lb/gal; comprimento - 100 m. Colcho de lavagem: massa especfica - 8.5 lb/gal Fluido de perfurao: massa especfica - 11.0 lb/gal. Profundidade do poo: 3000 m Presso da formao no fundo do poo: 5300 psi Capacidade do espao anular a ser cimentado: 0.183 bbl/m

2.2) Sabendo-se que, Temperatura mdia do gs Massa especfica do fluido no poo Profundidade da sapata do ltimo revestimento Profundidade do poo Densidade do gs Presso da formao no fundo do poo 100 F 9 lb/gal 2000 m 3000 m 0,65 4000 psi

a) Determine a presso hidrosttica no fundo do poo e o gradiente de presso do fluido. Determine tambm o diferencial de presso agindo sobre a formao em termos de massa especfica equivalente.

b) Considere que o poo entrou em blowout e toda a lama foi expulsa do poo. O BOP foi fechado em seguida. Nesta situao determine a presso na superfcie considerando um fator de compressibilidade do gs de 0.85 e a presso hidrosttica do gs. Determine tambm o gradiente e o massa especfica mdios do gs.

2.3) Considerando que a presso da formao na sapata do revestimento a 2000 m de profundidade eqivale a uma lama de 8.5 lb/gal, determine a presso de fratura desta formao. Recalcule o problema, considerando a perfurao a partir de uma unidade flutuante em lmina d'gua de 500 m.

2.4) Durante o teste de absoro a 2500 m de profundidade efetuado aps a cimentao do ltimo revestimento e corte da sapata, registrou-se uma presso de 2400 psi na superfcie como correspondente ao ponto de absoro para um fluido de perfurao de 10 lb/gal . Determine ento: (a) a massa especfica equivalente de fratura da formao frente sapata deste revestimento

(b) caso a massa especfica do fluido de perfurao seja aumentada para 11 lb/gal, qual seria a mxima presso permissvel no choke para que no haja fratura do poo no instante do seu fechamento aps um kick?

2.5) Sabendo-se que, Profundidade do poo Massa especfica da lama Comprimento da seo de comandos Profundidade da sapata do ltimo revestimento Lmina d'gua Perdas de carga: Equipamento de superfcie Interior dos tubos de perfurao Interior dos comandos Broca Anular poo x comando Anular poo-revestimento x tubos Anular riser x tubos Linha do choke 3000 m 10 lb/gal 300 m 2000 m 500 m 100 psi 600 psi 100 psi 1600 psi 100 psi 100 psi 0 psi 300 psi

a) Determine as presses no tubo bengala, no choke, no fundo do poo e na sapata, nas seguintes condies: esttica, circulando pelo riser e circulando pelo choke com o BOP fechado, sem presso na superfcie. Calcule tambm as ECDs no fundo do poo e na sapata do ltimo revestimento.

b) Determine as presses no tubo bengala, no choke, no fundo do poo e na sapata, nas seguintes condies: esttica e circulando pelo choke com o BOP fechado, porm com 400 psi de presso na superfcie (choke). Calcule tambm as ECDs no fundo do poo e na sapata do ltimo revestimento.

c) O que poderia ser feito para evitar que perda de carga por frico na linha do choke no seja aplicada na sapata do ltimo revestimento descido ?

CAPTULO III CAUSAS DE KICKS

- IntroduoDurante as operaes normais de perfurao, a presso no poo deve ser maior que aquela das formaes permeveis expostas para se evitar kicks, isto , fluxo no intencional e indesejado de fluidos da formao para o interior do poo. As causas de kicks esto geralmente relacionadas com a reduo do nvel hidrosttico no interior poo e/ou com a reduo da massa especfica do fluido de perfurao. Qualquer ao ou acontecimento que implique na reduo dos valores destes dois parmetros que determinam a presso hidrosttica constitui-se num potencial causador de influxos. As principais causas de kicks so discutidas neste captulo. Existem, entretanto, operaes na perfurao do poo em que ele os fluidos das formaes so produzidos intencionalmente. So elas: testes de formao, perfurao sub-balanceada de uma determinada fase do poo e completao para por em produo um poo. Para estas operaes, existem procedimentos operacionais e equipamentos especficos de segurana para o controle seguro e adequado do poo de petrleo.

- Falta de ataque ao poo durante as manobrasPara se evitar que o nvel de fluido caia no poo durante as manobras, necessrio ench-lo com um volume de fluido de perfurao correspondente ao volume de ao retirado. Este enchimento do poo deve ser monitorado atravs do tanque de manobra cuja existncia obrigatria em unidades de perfurao que atuam em guas profundas e deve seguir o programa de ataque ao poo previamente elaborado. Se o volume de fluido de perfurao para completar o poo menor que o calculado, pode-se estar caminhando para uma situao de kick. Neste caso a manobra dever ser interrompida e o poo observado para ver se ele est fluindo. Caso haja fluxo, deve-se fechar o poo imediatamente. A perda de presso hidrosttica no fundo do poo pode ser estimada atravs do procedimento de clculo descrito a seguir. Deve-se primeiro determinar o volume de ao retirado do poo (que numericamente igual ao volume de fluido necessrio para completar o poo) atravs da seguinte equao: Vol = Lcol . DEScol Vol o volume de fluido para completar o poo; em barris Lcol o comprimento da tubulao retirada; em metros DEScol o deslocamento da tubulao retirada; em barris/metro O deslocamento da tubulao pode ser encontrado em tabelas disponveis na

literatura ou calculado atravs da equao: DEScol = 0,00318 . (det2

- dit2)

det e dit so respectivamente os dimetros externo e interno da tubulao expressos em polegadas. A reduo da presso no poo dada por: P = 0,17 . m . Vol (C r - DES col )

P a reduo de presso; em psi m a massa especfica do fluido de perfurao; em lb/gal Cr a capacidade do revestimento; bbl/m A capacidade do revestimento pode ser tambm encontrado em tabelas disponveis na literatura ou calculado atravs da equao: Cr = 0,00318 . dir2

dir o dimetro interno do revestimento expresso em polegadas. Quando a coluna de perfurao est sendo retirada com os jatos entupidos (coluna molhada), ou quando a coluna est sendo descendo com uma float valve, o deslocamento da coluna calculado por: DEScol = 0,00318 . det2

Em situaes onde a coluna est saindo molhada, deve-se utilizar um ba em boas condies para a perda de fluido seja mnima possibilitando assim um melhor acompanhamento do volume atravs do tanque de manobra. No incio da manobra, pode-se utilizar um tampo pesado para evitar que o fluido de perfurao retorne pelo interior da coluna. A queda de nvel de fluido de perfurao no interior da coluna (D) em metros pode ser estimada utilizando a seguinte equao: D = Vtampo Ccol m . - 1 tampo

Vtampo o volume do tampo; em bbl tampo a massa especfica do fluido de perfurao do tampo; em lb/gal

Exemplo de Aplicao: Determine a massa especfica equivalente nas profundidades de 300 e 3000 metros aps a retirada de uma seo de comandos de 6 3/4" x 2 13/16". Outros dados:

massa especfica do fluido de perfurao - 10 lb/gal; capacidade do revestimento 0,2402 bbl/m; deslocamento dos comandos - 0,1198 bbl/m; comprimento de uma seo de comandos - 28,5 metros. Soluo: Vol = 28,5 . 0,1198 = 3,41 bbl P = 0,17 . 10 . 3,41 = 48,2 psi (0,2402 - 0,1198)

A massa especfica equivalente na profundidade de 300 m dada por: e = (0,17 . 300 . 10 - 48,2)/(0,17 . 300) = 9,1 lb/gal

A massa especfica equivalente na profundidade de 3000 m dada por: e = (0,17 . 3000 . 10 - 48,2)/(0,17 . 3000) = 9,9 lb/gal Conforme pode ser constatado no exemplo acima, a reduo de presso hidrosttica mais crtica em pontos prximos superfcie.

- PistoneioPistoneio a reduo da presso no poo causada pela retirada da coluna de perfurao. Este efeito pode se manifestar de duas maneiras: 1. pistoneio mecnico - a reduo do nvel hidrosttico causada pela remoo mecnica do fluido de perfurao para fora do poo devido ao enceramento da broca ou dos estabilizadores. Este tipo de pistoneio manifesta-se pelo retorno de lama na superfcie e num possvel aumento do peso da coluna na sua retirada. 2. pistoneio hidrulico - a reduo da presso no poo devido induo de perdas de carga por frico atravs do movimento descendente do fluido de perfurao que ir ocupar o espao vazio deixado abaixo da broca na retirada da coluna de perfurao. A magnitude do pistoneio hidrulico funo das propriedades reolgicas do fluido de perfurao, da geometria do poo e da velocidade de retirada da coluna. A seguinte frmula de perda de carga por frico para o espao anular (fluxo laminar) adotando o modelo Binghamiano pode ser utilizada para uma estimativa do valor do pistoneio hidrulico: p . VRet. l + P = L col . 60,96 . (d E - d I ) 5574 . (d - d ) 2 E I

P a reduo de presso abaixo da broca; em psi Lcol o comprimento da coluna de perfurao; em metros l o limite de escoamento; em lbf/100 pe2 dE o dimetro do poo ou interno do revestimento; em pol. dI o dimetro externo do tubo de perfurao; em pol. p a viscosidade plstica; em centipoises VRet. a velocidade de retirada da coluna; em metro/minuto recomendvel o uso de uma margem de segurana na massa especfica do fluido de perfurao para minimizar os riscos de kicks devido ao pistoneio. Esta margem avaliada no incio da manobra (instante mais desfavorvel) e definida pela seguinte expresso: M .S.M . = 2 . P 0,17 . D

M.S.M. a margem de segurana para manobra; em lb/gal D a profundidade do poo; em metros Exemplo de Aplicao: Determine a queda de presso no fundo do poo e margem de segurana para manobra recomendada para a seguinte situao de perfurao: comprimento da coluna - 3000 metros; limite de escoamento - 5 lbf/100 pe2; viscosidade plstica - 15 cp.; velocidade de manobra - 37 m/min; dimetro do poo - 8,5"; e dimetro do tubo de perfurao - 5". Determine tambm qual seria a massa especfica ideal do fluido de perfurao se a mxima presso de poros esperada nessa fase 10 lb/gal. Soluo: P = 3000 . 5 3000 . 15 . 37 + = 94,7 psi 60,96 . (8,5 - 5) 5574 . (8,5 - 5) 2 2 . 94,7 = 0,4 lb/gal 0,17 . 3000

M .S.M . =

m = 10 + 0,4 = 10,4 lb/gal O pistoneio hidralico pode ser minimizado reduzindo-se a viscosidade do fluido de perfurao a valores mnimos possveis antes da manobra e/ou controlandose a velocidade de retirada da coluna de perfurao. importante notar que se o pistoneio detectado durante a retirada da coluna, o poo deve ser observado. Se houver fluxo, o poo dever ser fechado de imediato. Se no houver fluxo, a coluna dever ser descida at o fundo e um volume mnimo igual ao do espao anular do poo

dever ser circulado (bottoms-up). Em certas situaes, por exemplo em poos de alta presso e alta temperatura (HPHT), recomendvel fazer uma manobra curta (10 sees) e circular um bottoms-up aps retorno ao fundo do poo para avaliar a possibilidade de pistoneio durante a manobra. A anlise da contaminao do fluido de perfurao por fluidos produzidos poder indicar a necessidade de alterao nas propriedades do fluido de perfurao, na velocidade de retirada da coluna ou mesmo um aumento do peso especfico. A descida da coluna de perfurao ou de revestimento produz um aumento da presso no fundo do poo devido ao mesmo fenmeno gerador do pistoneio hidrulico. Este aumento de presso conhecido como surgncia de presso (surge pressure) podendo resultar na fratura da formao e perda de circulao.

- Perda de circulaoUma perda de circulao resulta num abaixamento do nvel de fluido de perfurao no poo com a conseqente reduo da presso hidrosttica. Se houver no poo uma formao permevel cuja presso se torne maior que presso hidrosttica na sua frente, ela pode fluir ocasionando um kick. Uma situao potencialmente perigosa ocorre quando a circulao perdida numa formao profunda pois formaes mais rasas podero entrar em kick. A perda de circulao poder ser (a) natural em formaes fraturadas, vulgulares, cavernosas, com presso anormalmente baixa ou depletadas ou (b) induzida atravs da massa especfica excessiva do fluido de perfurao, da presso de circulao excessiva no espao anular, do surgimento de presso devido a descida da coluna de perfurao ou de revestimento e de outras causas que conduzam ao aumento de presso no interior do poo.

- Massa especfica de fluido de perfurao insuficienteEsta causa de kicks est normalmente associada perfurao em reas com formaes com presso anormalmente alta. Em perfuraes efetuadas nestas reas, os indicadores e as tcnicas de deteco e medio de presses anormalmente altas devem ser empregados para se elevar adequadamente a massa especfica do fluido de perfurao de forma a se evitar influxos. importante tambm lembrar que a massa especfica do fluido de perfurao pode ter o seu valor reduzido pelo descarte de baritina no sistema de remoo de slidos (centrfuga), sedimentao da baritina no poo ou nos tanques de lama, nas diluies e no aumento de temperatura do fluido especialmente em poos HPHT. Assim, para minimizar esta causa de kicks, necessrio sempre comparar a massa especfica do fluido de perfurao com a equivalente de presso de poros da formao. Uma soluo bvia para se evitar o kick causado por peso de lama insuficiente seria elevar o valor dessa propriedade. Entretanto, este aumento sendo excessivo, pode resultar em fratura de formaes frgeis, reduo da taxa de penetrao e

aumento das chances de priso por presso diferencial.

- Corte da lama por gsA incorporao de fluidos da formao no fluido de perfurao conhecida com o nome de corte da lama. O corte de lama por gs o que de longe causa mais problemas segurana do poo pois o gs se expande quando trazido superfcie, causando uma diminuio na massa especfica da lama e um conseqente decrscimo da presso no poo que pode ser suficiente para gerar um kick. Pequenas quantidades de gs no fluido de perfurao que retornam superfcie so registradas pelos detetores de gs. A quantidade de gs registrada por estes instrumentos expressa em termos de Unidades de Gs (UG) que uma medida puramente arbitrria e no padronizada entre os vrios fabricantes de detetores de gs. Quando quantidades maiores de gs esto presentes no fluido de perfurao, o corte se manifesta por uma reduo da massa especfica do fluido na superfcie quando medida com uma balana densimtrica no pressurizada. Embora a massa especfica do fluido de perfurao muitas vezes esteja bastante reduzida na superfcie, a presso hidrosttica no poo no decresce significativamente, pois a maior expanso do gs ocorre prximo superfcie. Esta reduo na presso hidrosttica pode ser estimada pelo uso da seguinte frmula: P P = 34,5 . m - 1,0 . log 10 h 15 mc P a reduo de presso no ponto em considerao; em psi m a massa especfica do fluido de perfurao mc a massa especfica do fluido cortado na superfcie Ph a presso hidrosttica no ponto em considerao; em psia Exemplo de Aplicao: Determine a reduo de presso no fundo do poo devido a um corte de gs que reduziu a massa especfica da lama na superfcie de 13 para 6.5 lb/gal. A profundidade do poo de 2500 metros. Soluo: Ph = 0,17 . 2500 . 13 + 15 = 5540 psia 13 5540 P = 34,5 . - 1,0 . log 10 = 88,6 psi 15 6, 5 Assim, na maioria dos casos, o corte do fluido de perfurao por gs no provoca a ocorrncia que um kick. Entretanto, importante que o gs j incorporado lama seja removido pelo uso de desgaseificadores e que a causa da contaminao seja identificada e eliminada.

Existem vrias maneiras nas quais o gs se incorpora lama. As mais comuns designam o tipo de contaminao como: 1. Gs de fundo ou background o gs na lama oriundo das formaes pouco permeveis. A leitura do detetor de gs permanece constante ao longo da perfurao. Variaes para mais nesta leitura devem ser investigadas. 2. Gs de manobra o gs que aparece na superfcie aps o tempo necessrio circulao do espao anular (bottoms-up) aps uma manobra. Pode indicar que houve pistoneio e um ajuste na margem de manobra pode ser recomendvel. 3. Gs de conexo - o gs que aparece na superfcie aps a circulao de um bottoms-up aps a conexo de um tubo durante a perfurao. Ele gerado pela reduo da presso no fundo do poo devido cessao das perdas de carga por frico no espao anular quando a bomba de lama desligada para a conexo. Um aumento da massa especfica do fluido de perfurao recomendado. 4. Gs dos cascalhos cortados gs proveniente de formao com alta porosidade e portadora de gs que perfurada numa alta taxa de penetrao. O gs contido nos poros desta formao se expande quando trazido superfcie, causando um decrscimo de presso no poo que pode ser suficiente para gerar um kick. Quando esta condio existe, deve-se tomar uma ou algumas das seguintes aes: a) reduo da taxa de penetrao; b) aumento da vazo de bombeio; e c) parada da perfurao e circulao em intervalos de tempo regulares.

- Outras causas de kicksAlm das causas mais comuns acima descritas, existem operaes e situaes potencialmente causadoras de kicks. Trs destas situaes so discutidas a seguir: 1. Fluxo de gs aps a cimentao. Aps o deslocamento da pasta de cimento, haver o desenvolvimento de uma estrutura gel na pasta antes do seu endurecimento. Isto dificulta a transmisso da presso hidrosttica para o fundo do poo. Simultaneamente, haver uma reduo de volume de pasta por perda de filtrado. Estes dois fenmenos associados podero gerar uma reduo de presso hidrosttica capaz de provocar fluxo de gs atravs do cimento ainda no endurecido. Algumas aes preventivas para minimizar o problema seriam: (a) manter anular pressurizado; (b) usar pastas com tempo de pega diferenciado; (c) usar de mltiplos estgios; (d) usar de aditivos bloqueadores de gs; e (e) uso de external casing packer (ECP). 2. Teste de formao. A operao de teste de formao a poo aberto no recomendada em perfuraes em unidades de perfurao flutuantes. Esta operao possui riscos que so agravados quando existem formaes portadoras de gs no trecho de poo aberto. Os riscos mais comuns so: (a) fratura da formao durante a circulao reversa; (b) existncia de gs acumulado abaixo do packer aps a circulao reversa; (c) queda de nvel no anular na abertura da vlvula de circulao reversa; e (d) pistoneio causado pelo packer durante a retirada da coluna testadora.

3. Coliso de poos. Se um poo que est sendo perfurado cortar as colunas de revestimento e de produo de um poo produtor, poder ocorre um kick naquele poo. Existe uma norma de segurana operacional que determina a interrupo da produo de poos numa plataforma durante a perfurao de um poo nesta mesma plataforma.

- Exerccios3.1) Sabendo-se que, Profundidade do poo Revestimento Comandos Tubos de perfurao Massa especfica da lama Comprimento de uma seo Capacidade do revestimento Deslocamento dos comandos Deslocamento dos tubos Capacidade dos tubos 2500 m 9 5/8 " ; 47 1b/p 6 3/4" x 2 13/16" 5" OD ; 19.5 1b/p 10 1b/gal 28.5 m 0,2402 bbl/m 0,1198 bbl/m 0,0247 bbl/m 0,0581 bbl/m

a) Determine a queda de presso hidrosttica no poo aps a retirada de 5 sees de tubos de perfurao. Determine a massa especfica equivalente de lama para o fundo do poo e para um ponto a 200 m de profundidade aps a movimentao da coluna de perfurao.

b) Repita o problema para a retirada de uma seo de comandos.

c) Repita o problema para a retirada das cinco sees de tubos de perfurao porm considerando os jatos da broca entupidos

3.2) Sabendo-se que, Profundidade do poo Limite de escoamento Viscosidade plstica Velocidade de retirada da coluna Dimetro do poo Dimetro dos tubos Dimetro dos comandos Comprimento dos comandos Massa especfica da lama 3000 m 5 lbf/100 pe2 15 cp 46 m/min 8.5 " 5" 6" 200 m 12 lb/gal

estime a queda de presso causada pelo pistoneio no fundo do poo no incio da manobra e a massa especfica equivalente considerando esta queda. Determine tambm a margem de manobra recomendada.

3.3) Determine a queda de presso e a massa especfica equivalente no fundo do poo e a uma profundidade de 500 m para um corte de gs que reduziu a massa especfica da lama na superfcie de 12 para 6.5 lb/gal. A profundidade do poo de 2800 m.

CAPTULO IV

INDCIOS E DETECO DE KICKS

O tempo gasto no controle e a magnitude da presso gerada durante uma operao de controle de poo so funes do volume de kick tomado. Assim, este volume deve ser o mnimo possvel, principalmente em perfuraes em lminas de gua profunda onde tem-se respectivamente altas taxas dirias de sonda e baixos gradientes de presso de fratura. O volume de um kick minimizado quando a sonda possui equipamentos de deteco precisos e a equipe est treinada para detectar prontamente o kick e fechar o poo o mais rapidamente possvel. evidenciada assim a importncia da rpida deteco do kick para minimizar os riscos de blowouts com todas as suas possveis conseqncias (perdas de vidas humanas, da sonda, e de reservas, poluio e liberao de gases venenosos para a atmosfera). Os equipamentos de preveno e deteco de kicks so abordados neste captulo e discutidos com mais detalhes na parte do curso referente a equipamentos de segurana. O treinamento e os testes prticos em controle de poos (drills) esto discutidos respectivamente nas Sees XII e XIII do Manual do DP-PS.

- Deteco do aumento da presso de porosConforme discutido previamente, h sempre o risco da ocorrncia de um kick quando perfurando em reas onde so encontradas presses anormalmente altas (PAAs). Quando a presso anormalmente alta causada pelo fenmeno da subcompactao, existe uma zona de transio na qual a presso de poros aumenta gradativamente com a profundidade. Nestas zonas, certas propriedades das formaes e do fluido de perfurao so alteradas indicando (em alguns casos quantificando) o aumento da presso de poros. A observao e anlise destes indicadores durante a perfurao so necessrias pois exigem a tomada de aes preventivas para evitar a ocorrncia do kick como o aumento da massa especfica do fluido de perfurao. Os indicadores mais importantes que ocorrem durante a perfurao so os seguintes: 1. Tamanho, aspecto e densidade dos cascalhos Os cascalhos provenientes de zonas de PAAs so maiores e alongados, apresentando extremidades angulares e superfcie brilhante. A quantidade de cascalhos aumenta quando se est perfurando zonas altamente pressurizadas resultando em problemas de aumento de troque e arraste e enchimento do fundo do poo com cascalhos aps as conexes e manobras. As formaes com presso anormalmente alta possuem um teor de gua maior que as com presso normal devido ao fenmeno da subcompactao. Assim, os cascalhos proveniente da formaes anormalmente pressurizadas possuem densidades menores que os das formaes normalmente compactadas. 2. Temperatura do fluido de perfurao A temperatura do fluido de perfurao que retorna do poo normalmente aumenta bastante na zona de transio indicando a existncia de uma zona de presso anormalmente alta. 3. Teor de gs no fluido de perfurao. Conforme discutido no captulo anterior,

aumento na concentrao de gs de manobra e conexo medidos no detetor de gs pode ser um indicativo que a presso de poros est aumentando. 4. Alteraes nas propriedades do fluido de perfurao. Alteraes na salinidade da lama e conseqentes variaes nas propriedades reolgicas podem indicar contaminao do fluido de perfurao por gua da formao com presso anormalmente alta. 5. Aumento da taxa de penetrao. Quando todos os fatores que afetam a taxa de penetrao so mantidos constantes e um aumento consistente neste parmetro observado, provvel que uma zona de transio esteja sendo perfurada. Assim, o aumento da taxa de penetrao causado pela reduo do diferencial de presso sobre a formao pode ser usado como um indicador de zonas de PAAs. Alm disso, a normalizao da taxa de penetrao em relao rotao da broca, peso sobre broca, dimetro da broca e densidade da lama utilizada na indstria do petrleo para se estimar a magnitude da presso de poros da formaes. O expoente dc um dos mtodos de normalizao da taxa de penetrao mais empregados no campo para a deteco e estimativa de presses anormalmente altas. Ele definido como: R log 60 . N . n dc = 12 . W m log 6 10 . D

R a taxa de penetrao; em p/hora N a velocidade de rotao da broca; em RPM W o peso sobre broca; em libras D o dimetro da broca; em polegadas n a massa especfica equivalente presso normal da rea; em lb/gal m a massa especfica do fluido de perfurao em uso; em lb/gal Os valores de dc calculados em zonas de folhelhos normalmente pressurizados so lanados num grfico cartesiano em funo da profundidade para definir uma linha reta chamada de tendncia de presso normal onde os valores do expoente dc calculados aumentam linearmente com a profundidade. Quando uma zona de transio encontrada, os valores calculados para dc comeam a diminuir indicando o incio da presso anormalmente alta. O desvio entre o valor calculado desse expoente numa certa profundidade e valor lido na reta de tendncia de presso normal usado na estimativa da presso de poros naquela profundidade. Existem indicadores ou avaliadores de presso anormalmente alta antes da perfurao que utilizam dados do levantamento ssmico (aumento do tempo de trnsito em zonas de PAA) e aps a perfurao atravs de perfis snicos e de resistividade (reduo da resistividade em zonas de PAA) e testes de formao.

- Indicadores primrios de kicks1. Aumento do volume de lama nos tanques. O aumento do nvel de lama nos tanques um dos mais positivos indicadores de kicks pois indicam que o fluido da formao est entrando no poo caso no haja adio de lama nos tanques utilizados na circulao do fluido de perfurao. As unidade que operam em guas profundas devem possuir sensores de nvel e registrador grfico de volume nos tanques com sensibilidade para acusar ganhos de at 10 bbl e possuir alarme para acusar tal ganho. Os sensores de nvel podem ser tipo bia ou ultra-snicos (mais recomendados) e devem ser posicionados no centro do tanque para minimizar os efeitos dos movimentos da embarcao. Opcionalmente, um tanque poder ter mais de um sensor ligados a um totalizador de volume do tanque (PVT). Diminuies no nvel dos tanques podem ser atribudas a perda de circulao, utilizao de equipamentos extratores de slidos ou descarte de lama do sistema de circulao. 2. Aumento da vazo de retorno. Se a vazo de perfurao mantida constante, um aumento da vazo de retorno um indicador positivo de que um kick est acontecendo ou que o gs j presente no poo est se expandindo. Um indicador da vazo de retorno deve ser instalado na sada de lama nas unidades de perfurao que operam em guas profundas. O tipo mais comum constitudo de uma p instalada na sada de lama e ligada a uma mola. Quando o fluxo de retorno varia, a tenso na mola modificada indicando uma alterao no fluxo de retorno do poo. O sistema de alarme ligado ao sistema acionado caso esta alterao exceda um intervalo de variao da vazo de retorno previamente estipulado. Um parmetro conhecido com o nome de delta flow (ou diferencial de vazo) citado na literatura com o mtodo de deteco de kicks mais confivel e direto. Ele representa a diferena entre a vazo de entrada no poo e a de retorno medida na sada de lama. Existem no mercado vrios sistemas comerciais de deteco de kicks baseados no delta flow que utilizam mtodos computacionais onde certas correes so feitas como as flutuaes instantneas na vazo de retorno devido aos movimentos verticais da embarcao (heave). 3. Fluxo com as bombas desligadas. Este comportamento um indicador primrio de que um kick est ocorrendo. Neste caso o poo deve ser fechado de imediato. Porm, em algumas situaes, o fluxo pode ter a sua origem num desbalanceamento hidrosttico (peso do fluido no interior da coluna maior que o peso no espao anular, como no caso dos tampes de manobra) ou na devoluo do fluido que foi injetado por algum motivo nas formaes. 4. Poo aceitando volumes imprprios de fluido durante as manobras Constitui-se num indicador positivo de kick um comportamento no qual o poo aceita um volume de fluido menor que o volume de ao retirado ou que na descida da coluna o poo devolve mais fluido que o volume de ao introduzido no poo. Para detectar este comportamento, a manobra deve ser acompanhada utilizando-se programas de enchimento de poo com o uso do tanque de manobra. De acordo com o Manual do DP-PS, as sondas que operam em lminas dgua profundas devem possuir um tanque de manobra com volume maior que 40 bbl, ter uma

capacidade volumtrica mnima de 6 bbl/p e estar equipado com sensor de nvel. A equipe de perfurao deve est preparada para detectar um ganho mximo de 5 bbl nas manobras.

- Indicadores de que um kick est ocorrendo ou est para ocorrer1. Aumento da taxa de penetrao Um aumento na taxa de penetrao um indicador secundrio de influxo pois alteraes na taxa de penetrao podem tambm ser causadas por variaes do peso sobre broca, da rotao e da vazo e por mudana da formao cortada pela broca. No caso de kicks, o aumento da taxa de penetrao decorrente da existncia de um diferencial de presso negativo atuando na formao que est sendo perfurada. Em alguns casos, principalmente quando ocorre um kick durante a perfurao de formaes moles, o aumento verificado na taxa de penetrao pode ser bastante significativo. Na ocorrncia do aumento da taxa de penetrao, a equipe de perfurao deve estar atenta aos outros sinais de kicks. Muitas companhias recomendam a realizao de flow checks um aumento da taxa de penetrao ter sido observado em situaes ou reas com risco da ocorrncia de kicks. 2. Reduo da presso de circulao e aumento da velocidade da bomba So indicadores secundrios de kicks. A reduo da presso hidrosttica no espao anular devido a entrada no poo de um fluido mais leve causa uma reduo da presso de bombeio e um conseqente aumento da velocidade da bomba. 3. Alteraes nas leituras do gs de fundo, conexo ou manobra. Um aumento nas medies do detetor de gs pode indicar que a massa especfica do fluido de perfurao est inadequada s presses das formaes no poo. Assim, a ocorrncia de um influxo pode ser iminente. 4. Fluido de perfurao cortado por gs e/ou leo. Um corte de gs e/ou leo pode indicar que um kick est ocorrendo. Neste caso, a vazo do fluido invasor para o interior do poo pequena e ele est sendo disperso no fluido de perfurao em circulao. Corte de gs causado pelos cascalhos cortados pela broca pode tambm indicar que a ocorrncia de um influxo iminente. 5. Fluido de perfurao cortado por gua salgada. Corte de gua salgada e alteraes na salinidade da lama indicam kick de gua das formaes. Estes indicadores ocorrem associados e quando um cenrio de ocorrncia de kick reconhecido, o poo deve ser fechado de imediato para minimizar a entrada de fluido invasor para o interior do poo. Em guas profundas, o poo deve ser fechado de imediato sem a realizao do flow check para verificao da ocorrncia do influxo.

- Deteco de kicks em lmina de gua profunda:Em perfuraes em guas profundas, a utilizao de unidades de mud logging requerida para a deteco de zonas de presses anormalmente altas. A utilizao dessas unidades possibilita tambm um melhor acompanhamento das operaes de

perfurao e de manobra no que diz respeito preveno e deteco do kick, minimizando assim o seu volume no caso da sua ocorrncia. Alm dos sensores existentes nas unidades de mud logging, a sonda deve possuir dois mtodos distintos de deteco de influxos: a) atravs da medio dos volumes dos tanques de lama com o sensor de nvel dos tanques e com o registrador grfico do volume dos tanques; e b) atravs medio do diferencial de vazo (delta flow).

CAPTULO V

PROCEDIMENTOS OPERACIONAIS DE SEGURANA DE POO

Neste captulo sero mostrados os mais importantes procedimentos preventivos de segurana de poo compilados do Manual do DP-PS, do Manual de Procedimentos Operacionais em Segurana de Poo do DEPER - PRODEPER e da norma API RP59.

- Procedimentos de carter geral1. Elaborar um programa do poo contendo informaes sobre as formaes geolgicas a serem perfuradas, as curvas de presso de poros e de fratura, as propriedades recomendadas do fluido de perfurao e possibilidade de formao de hidratos. O conceito de tolerncia de kicks dever ser considerado no projeto do poo. 2. Exigir que os integrantes das equipes de perfurao das sondas que operam em guas profundas possuam certificao vlida em controle de poo emitida pelo programa WellCAP do IADC ou IWCF. Submeter periodicamente esses profissionais a testes prticos para deteco de um kick e fechamento do poo (drills). 3. Inspecionar e testar os equipamentos de segurana de poo segundo o programa de testes constante no Manual do DP-PS bem como o bom funcionamento da unidade acumuladora/acionadora. Colocar em local de fcil observao um quadro contendo instrues sobre o fechamento do poo e mximas presses permissveis no choke e outro contendo a configurao e as dimenses do conjunto BOP. 4. Preparar e divulgar um plano de aes a serem executadas no caso da ocorrncia de um kick. Certificar-se que os elementos envolvidos nas operaes de controle de poo esto cientes de suas funes e responsabilidades e que os equipamentos de segurana do poo esto operando satisfatoriamente.

- Na perfurao1. Manter a planilha de informaes prvias atualizada. Conforme ser visto no Captulo VII, isto inclui os clculos e/ou registros da presso reduzida de circulao, das perdas de carga na linha do choke e nas linha do choke e de matar em paralelo, das presses mximas no choke, do volume de lama total no sistema, do deslocamento volumtrico e eficincia das bombas e da configurao do poo. 2. Manter a linha verde sempre na sua condio de operao, isto , todas as vlvulas abertas exceto a HCR (ESCP de superfcie) e as vlvulas submarinas (unidades flutuantes) e o choke.

3. Ajustar os alarmes do indicadores do nvel dos tanques e do fluxo de retorno do poo. 4. Manter um plataformista junto s peneiras monitorando as principais propriedades do fluido (massa especfica e viscosidade) e comunicando de imediato ao sondador anormalidades verificadas tais como o aumento do fluxo de retorno e corte de gs ou leo do fluido de perfurao. 5. Circular uma vez por dia as linhas de choke e de matar para evitar o entupimento das mesmas. Utilizar nesta circulao o mesmo fluido que est no poo. 6. Fazer flow check preventivo em todas as conexes, quando se estiver perfurando uma zona potencialmente produtora. Fechar o BOP e registrar presses de fechamento quando o flow check no for conclusivo devido aos movimentos da embarcao.

- Na manobra1. Manter na plataforma da sonda o inside-BOP e a vlvula de segurana da coluna de perfurao com as roscas lubrificadas. Manter tambm na plataformas os substitutos que podero ser usados durante a manobra da coluna. 2. Acondicionar o fluido de perfurao para minimizar os riscos de pistoneio durante a retirada da coluna. 3. Encher o tanque de manobra e verificar a adequao da escala. Acompanhar a retirada da coluna atravs do programa de enchimento do poo e utilizando o tanque de manobra. Utilizar para este fim a planilha de manobra (trip sheet) onde cada manobra comparada com a anterior com o objetivo de detectar comportamento anmalo. Atentar para o enchimento do tanque de manobra. 4. Verificar atravs da realizao de um flow check preventivo se o poo est estvel antes de iniciar a manobra. Em situaes em que h duvidas sobre a presso de poros, fazer uma manobra curta (10 sees) e circular um bottoms-up. 5. Retirar a coluna com velocidade compatvel com a margem de segurana de manobra adotada. Caso seja observado pistoneio, descer a coluna at o fundo do poo e circular um bottoms-up para remoo de uma possvel lama contaminada. 6. Efetuar um flow check preventivo antes dos comandos passarem pelo BOP. Exercer cautela quando o BHA passar em frente ao BOP. 7. Em sondas flutuantes, manter aberta a gaveta cisalhante aps a passagem da broca pelo BOP pois existe a possibilidade de dano a esta gaveta no caso da queda da coluna de perfurao. Assim, deve-se observar atentamente o retorno de fluido pelo riser e s se deve fechar a gaveta cisalhante no caso da comprovao de que o poo est em kick. Em sondas com ESCP de superfcie, aps a broca passar pela mesa rotativa, fechar o poo pela gaveta cega ou cisalhante e observar se h crescimento de presso no manmetro do choke.

8. Antes de iniciar a descida da coluna de perfurao, esvaziar o tanque de manobra e observar a adequao da escala. Acompanhar a descida da coluna utilizando a escala do tanque de manobra.

- Na descida de coluna de revestimento1. Inserir na planilha de informaes prvias os dados relativos coluna de revestimento que est sendo descida no poo. 2. Em sondas com ESCP de superfcie, antes da descida da coluna de revestimento, deve-se trocar a gaveta cega ou cisalhante por gaveta vazada compatvel com o tubo de revestimento a ser descido. 3. Descer a coluna de revestimento com velocidade compatvel com a presso de fratura da formao mais fraca exposta no poo para evitar problemas com o surgimento de presses. 4. Fazer um flow check preventivo antes da coluna de revestimento passar pelo BOP. Permanecer o menor tempo possvel com a coluna de revestimento frente ao BOP.

CAPTULO VI

FECHAMENTO DO POO

- Tipos de fechamentoO procedimento para fechamento do poo iniciado imediatamente aps o kick ter sido detectado. Existem dois mtodos atravs dos quais o poo pode ser fechado: 1. Fechamento lento (soft)- O choke permanece aberto durante as operaes normais de perfurao e o BOP fechado com a linha do choke aberta. Este mtodo tem a vantagem de permitir um melhor acompanhamento do crescimento da presso e de implementar rapidamente o mtodo de baixa presso no choke (low choke pressure method), onde a presso no choke mantida na ou abaixo da mxima presso permissvel no choke. 2. Fechamento rpido (hard) - O choke permanece fechado durante as operaes normais de perfurao e o BOP fechado com a linha do choke fechada. O mtodo permite o fechamento do poo num tempo menor, reduzindo assim o volume do influxo, e sua implementao mais simples pois possui um passo a menos que no outro mtodo. Devido a maior simplicidade do mtodo rpido e ao menor volume de influxo gerado, o DP-PS recomendou que esse mtodo seja usado no fechamento de poo quando operando em guas profundas. Estudos tericos e experimentais recentemente publicados tambm mostraram que o aumento de presso devido ao golpe de ariete gerado durante o fechamento rpido no muito significativo quando comparado ao aumento da presso de fechamento no choke devido ao volume adicional de gs obtido caso o mtodo lento tivesse sido implementado.

- Uso de flow checkComo o tempo gasto na realizao do flow check possibilita um acrscimo em certos casos significativo do volume do kick, situao esta inadequada num cenrio de guas profundas, o DP-PS recomenda fechar de imediato o poo aps a deteco do influxo sem a realizao de flow checks de confirmao. Porm, quando os aumentos da vazo de retorno e do nvel de lama nos tanques so difceis de serem detectados, ento um flow check pode ser realizado para confirmar se o poo est fluindo. Se os movimentos da embarcao dificultam a confirmao do influxo, o seguinte procedimento poder ser utilizado: 1. Parar a mesa rotativa e elevar a coluna deixando a haste quadrada totalmente acima da mesa rotativa. 2. Desligar a bomba de lama. 3. Divergir o fluxo para o tanque de manobra (que dever estar cheio pela metade). 4. Realizar o flow check.

A durao do flow check dever ser a necessria para se ter a confirmao ou no do influxo. Em situaes nas quais esta durao muito longa, recomendvel manter a coluna de perfurao girando como nos casos dos poos HPHT onde o tempo de durao mnimo para o flow check de 15 minutos. Este procedimento minimiza os riscos de priso por presso diferencial e reduz o desenvolvimento da fora gel no fluido de perfurao.

- Procedimentos para o fechamento do poo em sondas com ESCP de superfcieNos procedimentos para o fechamento do poo mostrados abaixo, fica subentendido que o choke estar fechado quando a HCR aberta uma vez que ser utilizado o mtodo rpido para fechamento do poo. Perfurando ou circulado no fundo do poo 1. Parar a mesa rotativa. 2. Elevar a haste quadrada posicionando um tool joint acima da mesa rotativa. Evitar que um conector fique na frente da gaveta vazada. 3. Abrir a HCR. 4. Parar a bomba de lama. 5. Fechar o preventor anular. 6. Observar a presso mxima permissvel no manmetro do choke. 7. Ler as presses estabilizadas de fechamento no tubo bengala (SIDPP) e no choke (SICP). 8. Aplicar o mtodo do sondador para a circulao do kick. Manobrando (tubos de perfurao) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Posicionar um tool joint acima da mesa rotativa e acunhar a coluna de perfurao. Abrir a HCR. Instalar a vlvula de segurana da coluna. Retirar as cunhas e posicionar o corpo do tubo frente ao preventor de gaveta. Fechar a vlvula de segurana da coluna. Fechar o preventor anular. Observar a presso mxima permissvel no manmetro do choke. Ler SICP (presso de fechamento no choke). Aplicar um mtodo de controle de kick. Caso seja escolhida a operao de stripping deve-se fechar a vlvula de segurana da coluna, retirar a haste quadrada, instalar o inside-BOP, abrir a vlvula de segurana e proceder com o stripping.

Manobrando (comandos) 1. 2. 3. 4. Posicionar uma conexo acima da mesa rotativa e acunhar a coluna de perfurao. Abrir a HCR. Instalar a vlvula de segurana da coluna. Fechar a vlvula de segurana da coluna.

5. 6. 7. 8.

Fechar o preventor anular. Observar a presso mxima permissvel no manmetro do choke. Ler SICP (presso de fechamento no choke). Aplicar um mtodo de controle de kick. Caso seja escolhida a operao de stripping deve-se fechar a vlvula de segurana da coluna, retirar a haste quadrada, instalar o inside-BOP, abrir a vlvula de segurana e proceder com o stripping.

Coluna fora do poo 1. 2. 3. 4. 5. Abrir HCR. Fechar gaveta cega ou cisalhante. Observar a presso mxima permissvel no manmetro do choke. Ler SICP (presso de fechamento no choke). Aplicar um mtodo de controle de kick.

Descendo a coluna de revestimento 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Posicionar uma conexo acima da mesa rotativa. Abrir a HCR. Fechar a gaveta de revestimento. Observar a presso mxima permissvel no manmetro do choke. Ler SICP (presso de fechamento no choke). Completar o revestimento com lama. Conectar a cabea de circulao no revestimento

- Procedimentos para o fechamento do poo em unidades flutuantesNos procedimentos para o fechamento do poo mostrados abaixo, fica subentendido que o choke estar fechado quando as vlvulas submarinas forem abertas uma vez que ser utilizado o mtodo rpido para fechamento do poo. Perfurando ou circulado no fundo do poo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Parar a mesa rotativa. Elevar a coluna deixando a haste quadrada totalmente acima da mesa rotativa. Desligar a bomba de lama. Fechar o BOP anular superior e abrir as vlvulas submarinas da linha do choke com sada imediatamente abaixo da gaveta vazada superior. Registrar o crescimento das presses de fechamento a cada minuto. Ajustar a presso de fechamento do BOP anular para permitir stripping dos tool joints. Registrar as presses de fechamento estabilizadas no tubo bengala (SIDPP) e no choke (SICP) e o volume de fluido ganho. Executar o hang off . Efetuar os clculos da planilha de controle e iniciar a circulao utilizando o mtodo do sondador.

Observaes:S

O procedimento bsico para o hang off compe-se dos seguintes passos: Posicionar um tool joint acima da gaveta de tubos superior de forma que a vlvula inferior da haste quadrada (kelly cock) sempre fique acima da mesa rotativa considerando o mximo heave e mar. Fechar a gaveta de tubos superior (ou intermediria caso no haja espaamento adequado no BOP entre as gavetas cisalhante e a de tubos superior) com presso reduzida de fechamento. Drenar a presso entre o anular superior e a gaveta fechada, atravs do choke. Abaixar cuidadosamente a coluna de perfurao at o ombro do tool joint se apoiar na gaveta superior (ou intermediria). Drenar a presso entre o anular superior e a gaveta de tubos fechada. Elevar a presso de fechamento da gaveta de tubos para 1500 psi e abrir o BOP anular superior. Ajustar a presso do compensador de movimento de forma a tracionar a coluna com uma carga igual ao peso da coluna do BOP at a superfcie mais um overpull de 10000 lbs. Aps o fechamento, manter observao constante na sada de lama para verificar se h gs no riser. Caso seja constatada a presena de gs, fechar o diverter e se possvel circular o riser utilizando a linha do choke ou a de matar, ou pela booster line quando disponvel.

S

Manobrando 1. 2. 3. 4. Interromper a manobra e acunhar a coluna. Instalar a vlvula de segurana da coluna na posio aberta. Fechar a vlvula de segurana. Fechar o BOP anular superior e abrir as vlvulas submarinas da linha do choke com sada imediatamente abaixo da gaveta vazada superior. 5. Instalar a haste quadrada acima da vlvula de segurana. 6. Abrir a vlvula de segurana. 7. Registrar o crescimento das presses de fechamento a cada minuto. 8. Ajustar a presso de fechamento do BOP anular para permitir stripping dos tool joints. 9. Registrar as presses de fechamento estabilizadas no tubo bengala e no choke e o volume de fluido ganho. 10. Executar o hang off . 11. Efetuar os clculos da planilha de controle e aplicar o mtodo volumtrico at o gs passar da broca. Em seguida, utilizar o mtodo do sondador.

Observaes:S

Utilizar o mesmo procedimento bsico para o hang off acima descrito.

S S

Manter observao constante na sada de lama conforme foi discutido acima. Se o influxo detectado quando os estabilizadores esto na frente do BOP, devese elevar a coluna at que a broca esteja acima do BOP e executar o procedimento de fechamento com a coluna fora do poo. Caso seja decidido realizar o stripping da coluna, deve-se fechar a vlvula de segurana da coluna, retirar a haste quadrada, instalar o inside-BOP, abrir a vlvula de segurana e proceder com o stripping.

S

Coluna fora do poo 1. Fechar a gaveta cisalhante e abrir as vlvulas submarinas da linha do choke com sada imediatamente abaixo da gaveta vazada superior. 2. Registrar o crescimento da presso de fechamento a cada minuto. 3. Registrar a presso de fechamento estabilizada no choke (SICP) e o volume de fluido ganho. 4. Efetuar os clculos da planilha de controle e aplicar o mtodo volumtrico dinmico. Observaes:S S

Manter observao constante na sada de lama conforme foi discutido acima. Alternativamente, o stripping da coluna poder ser utilizado para o controle do poo.

Poo com ferramenta a cabo 1. Fechar o BOP anular superior e abrir as vlvulas submarinas da linha do choke com sada imediatamente abaixo da gaveta vazada superior. 2. Registrar o crescimento da presso de fechamento a cada minuto. 3. Registrar a presso de fechamento estabilizada no choke (SICP) e o volume de fluido ganho. 4. Efetuar os clculos da planilha de controle e aplicar o mtodo volumtrico dinmico. Observaes:S S

Manter observao constante na sada de lama conforme foi discutido acima. Fechar o BOP anular inferior caso o fluxo continue aps o fechamento do BOP superior. Como ltimo recurso, fechar a gaveta cisalhante.

Revestimento frente ao BOP 1. Acunhar a coluna de revestimento ou de assentamento na mesa rotativa.

2. Fechar o BOP anular superior com presso de fechamento compatvel com a coluna de revestimento que est sendo descida. 3. Encher o revestimento com fluido de perfurao caso a coluna de assentamento ainda no estiver sendo descida e conectar a running tool, o casing hanger, um pup joint e a haste quadrada. 4. Abrir as vlvulas submarinas da linha do choke com sada imediatamente abaixo da gaveta vazada superior. 5. Registrar o crescimento da presso de fechamento a cada minuto. 6. Registrar a presso de fechamento estabilizada no choke (SICP) e o volume de fluido ganho. 7. Efetuar os clculos da planilha de controle e aplicar um mtodo de controle de poo. Observaes:S S

Manter observao constante na sada de lama conforme foi discutido acima. Caso a coluna de revestimento esteja acima do BOP, utilizar o procedimento para fechamento com a coluna fora do poo. Se ocorrer o estado degradado no sistema de posicionamento dinmico durante as operaes de controle de poo, a coluna dever ser jogada no poo antes do alarme amarelo ser acionado.

S

- Verificao do fechamento do pooAps o fechamento do poo, a equipe de perfurao deve certificar-se de que o poo est realmente fechado e no h vazamentos pelo espao anular (atravs do BOP ou pela sada de lama), pela coluna de perfurao (manifold de injeo e vlvulas de alvio das bombas), pela cabea do poo (fluxo externo ao revestimento) ou pelo choke manifold (choke ou atravs das linhas de descarga).

- Acompanhamento das presses no poo aps o seu fechamentoAps o fechamento do poo, as presses lidas nos manmetros do tubo bengala e do choke subiro e atingiro os seus valores estabilizados conhecidos respectivamente como SIDPP (presso de fechamento no tubo bengala) e SICP (presso de fechamento no choke), conforme est mostrado na Figura 6.1. Se no existir fluido invasor no interior da coluna, o valor estabilizado de SIDPP representa o desbalanceamento hidrosttico existente no poo, ou seja, a diferena entre a presso da formao geradora do influxo e a coluna hidrosttica no interior da coluna de perfurao. Este valor independe do volume de influxo no espao anular. Por outro lado, o valor de SICP dependente do volume do influxo. Quanto maior for o volume do influxo, maior ser o valor de SICP. A Figura 9.1 mostra que as curvas das presses de fechamento apresentam trechos de crescimento rpido logo aps o fechamento e com as taxas de crescimento reduzindo com o passar do tempo at atingirem valores estabilizados. Neste instante,

cessa-se o fluxo da formao para o poo pois a presso de fundo iguala-se presso da formao geradora do kick. A durao deste perodo funo de vrias variveis como tipo de fluido, permeabilidade e porosidade da formao e grau de desbalanceamento hidrosttico no instante do kick. Desta forma, no existe um valor arbitrrio para a durao deste perodo. O procedimento recomendado traar um grfico semelhante ao da Figura 9.1 e determinar visualmente a durao deste perodo. Em formaes fechadas este perodo durar mais de uma hora.

Presses de Fechamento

SICP ESTABILIZADA

CHOKE

SIDPP ESTABILIZADA

TUBO BENGALA

PERODO DE ESTABILIZAO

Tempo de Fechamento

Figura 9.1 Comportamento das Presses de Fechamento Aps o perodo de estabilizao, as presses de fechamento tendero a subir devido migrao do gs. Caso no seja possvel circular o kick logo aps este perodo, estas presses devero ser monitoradas e no caso delas excederem um determinado valor, por exemplo 50 psi acima do valor estabilizado, o poo deve ser drenado presso constante no choke at que o valor da presso no tubo bengala volte a ser SIPPP. O valor de SIDPP normalmente menor que o de SICP pois na maioria dos influxos s existe fluido invasor no espao anular. Entretanto, existem situaes nas quais o contrrio observado. As possveis causas para este comportamento anmalo so: a) excesso de cascalhos no espao anular; b) manmetros defeituosos; c) massa especfica do fluido invasor maior que a do influxo; d) gs no interior da coluna; e e) bloqueio do espao anular. Se existir uma float valve na coluna de perfurao, deve-se utiliza o seguinte procedimento para se determinar o valor de SIDPP: 1. Alinhar a bomba da unidade de cimentao e utiliz-la numa vazo baixa para injetar fluido de perfurao no interior da coluna. 2. Observar o crescimento de presso no manmetro do tubo bengala que dever ser linearmente proporcional ao volume total injetado.

3. Parar a bomba e registrar o valor da presso no manmetro do tubo bengala quando a taxa de crescimento desta presso reduzir bruscamente e a presso no choke comear a subir. O valor registrado o SIDPP. Presses trapeadas podero ocorrer se o poo for fechado antes da bomba estar totalmente parada. Assim, os valores de SIDPP e SICP registrados sero incorretos o que dificultar as operaes de controle de poo. Presses trapeadas tambm ocorrem devido a movimentaes da coluna com o poo fechado e migrao do gs no poo. Quando elas ocorrem, o seguinte procedimento para alvio de presso deve ser utilizado: 1. Drenar atravs do choke um volume pequeno de fluido de perfurao ( a bbl). 2. Fechar o choke e observar a queda da presso registrada no manmetro do tubo bengala. 3. Continuar este procedimento alternando perodos de drenagem e observao de presso no tubo bengala at que esta pare de decrescer. 4. Parar o processo e registrar as presses no choke e no tubo bengala como sendo respectivamente SICP e SIDPP.

CAPTULO VII

COMPORTAMENTO DO FLUIDO INVASOR

Um kick pode ser constitudo de gua salgada, leo, gs ou uma combinao deles. Se o influxo de gs, este pode ser natural, H2S ou CO2. Os dois ltimos so txicos e requerem equipamentos de segurana de poo e procedimentos preventivos e de controle especficos. Quando existe gs livre no poo, o seu controle torna-se mais difcil devido s propriedades de expanso do gs e grande diferena entre as massas especficas do gs e do fluido de perfurao. Os efeitos da expanso podem ser avaliados pela lei dos gases reais pela equao mostrada abaixo: P1 . V1 P . V2 = 2 Z 1 . T1 Z 2 . T2 onde P, V, Z e T so respectivamente a presso absoluta, o volume, o fator de compressibilidade e a temperatura absoluta do gs nas condies 1 e 2. Considerando um gs ideal (Z = 1) e um processo isotrmico (T1 = T2), a equao torna-se: P1 . V1 = P2 . V2 Exemplo de Aplicao: Utilizando a lei dos gases ideais para um processo isotrmico e assumindo que a lama e o poo so incompressveis, determinar os valores de presso agindo no fundo do poo, na sapata do ltimo revestimento descido e na superfcie aps um kick de gs com volume inicial de 1 bbl ter migrado 1000 m num poo mantido fechado. A profundidade do poo de 2500 m, a sapata do ltimo revestimento assentado est a 2000 m, a massa especfica do fluido de perfurao no poo de 9 lb/gal e a presso de fechamento no choke de 400 psi. Soluo: Presses no instante do fechamento: Pfundo = 0,17 . 2500 . 9,5 + 400 = 4437,5 psi Psap = 4437,5 - 0,17 . 9,5 . 500 = 3630 psi Presses aps o gs ter migrado 1000 metros:

Como no h variao de volume durante a migrao do gs, pois o poo est fechado, a presso do gs a 1500 metros de profundidade 4437,5 psi. Assim, Pfundo = 4437,5 + 0,17 . 1000 . 9,5 = 6052,5 psi e-fundo = 6052,5 / (0,17 . 2500) = 14,2 lb/gal Psap = 4437,5 + 0,17 . 500 . 9,5 = 5245 psi e-sap = 5245 / (0,17 . 2000) = 15,4 lb/gal Psup = 4437,5 - 0,17 . 1500 . 9,5 = 2015 psi Do exemplo mostrado acima, depreende-se que ocorrendo um kick de gs o poo no pode ser deixado fechado indefinidamente pois as presses no seu interior aumentaro at valores insuportveis durante a migrao do gs para a superfcie. Neste mesmo exemplo, nota-se que a presso em todos os pontos do poo aumentou de 1615 psi o que corresponde presso hidrosttica calculada com a distncia de migrao do gs (1000 m) e com a massa especfica da lama existente no poo (9,5 lb/gal), ou seja: Ph = 0,17 . 1000 . 9,5 = 1615 psi. Exemplo de Aplicao: Utilizando novamente a lei dos gases ideais para um processo isotrmico, determinar o volume de gs quando o kick do exemplo anterior chegar na superfcie no caso do poo ser deixado aberto. Soluo: P1 = 4437,5 + 14,7 = 4452,2 psia; V1 = 1 bbl; P2 = 0 + 14,7 = 14,7 psia 4452,2 . 1 = 14,7 . V2 V2 = 303 bbl Por outro lado, conforme mostrado no Exemplo 7.2, se aps a ocorrncia do kick de gs o poo mantido aberto, durante a migrao a presso hidrosttica sobre o gs ser aliviada. Haver ento um conseqente aumento de volume do gs. Este

aumento de volume provoca a expulso do fluido de perfurao para fora do poo na superfcie, reduzindo assim o estado de presso no interior do poo. Com a continuao da migrao, esta diminuio torna-se cada vez mais intensa at o instante em que uma situao de blowout ocorre. Do exposto, conclui-se que o poo no pode permanecer fechado ou totalmente aberto aps a ocorrncia de um kick de gs. A soluo para o problema permitir uma expanso controlada do gs enquanto ele migra ou circulado para fora do poo. Em termos prticos, esta expanso controlada feita atravs de ajustes do choke de forma a manter a presso no fundo do poo constante durante o processo de remoo do gs. A grande diferena de densidade entre o gs e o fluido de perfurao implica em ajustes rpidos na abertura do choke, quando o gs entra na linha do choke e posteriormente quando ele a deixa em combates a kicks em unidades flutuantes. A partir do instante em que o gs comea a fluir pelo interior da linha do choke, a rpida perda das presses hidrosttica e dinmica (perdas de carga por frico) existentes nessa linha demandar do operador do choke uma ao rpida no sentido de promover o seu fechamento para evitar uma reduo da presso no fundo do poo capaz de provocar um influxo adicional. Mais tarde, quando o fluido de perfurao volta a encher esta linha prximo do final da produo de gs, o operador dever estar pronto para abr-lo para no causar um aumento exagerado nas presses no interior do poo a ponto de fraturar a formao mais fraca exposta. Exemplo de Aplicao: No instante em que o topo de um kick de gs atingiu o BOP submarino, a presso no choke indicava 1200 psi. Oito minutos depois, o topo do gs atingiu a superfcie. Calcular a presso no choke para este ltimo evento e a sua taxa mdia de crescimento durante esses dois instantes. A lmina de gua de 1000 m, a massa especfica do fluido de perfurao de 10 lb/gal, o gradiente de perda de carga por frico no interior da linha do choke de 0,3 psi/m para a lama e desprezvel para o gs. O gradiente de presso hidrosttica do gs de 0,1 psi/m. Soluo: Perda de presso hidrosttica e dinmica na linha do choke: Pcl = (0,17 . 10 - 0,1) . 1000 + 1000 . 0,3 = 1900 psi Pchoke = 1200 + Pcl = 1200 + 1900 = 3100 psi

Taxa de aumento de presso = 1900/8 = 237,5 psi/min Outro problema relacionado com a diferena de densidade entre o gs e o fluido de perfurao o fenmeno de migrao. Conforme visto acima, quando um kick de gs ocorre num poo de petrleo ele migrar devido segregao gravitacional. A velocidade de migrao depende de vrios fatores entre os quais se destacam tamanho e a distribuio das bolhas de gs no fluido de perfurao,

propriedades reolgicas e gelificantes da lama e ngulo de inclinao do poo. Assim, a sua estimativa um assunto bastante polmico na indstria da perfurao de poos e assumir o valor de 300 m/hr normalmente aceito para a velocidade de migrao do gs pode conduzir a grandes erros. Em linha gerais, pode-se esperar velocidades de migrao menores para kicks ocorridos durante a circulao onde o gs est disperso e as bolhas so pequenas ou em sistemas de fluidos de perfurao viscosos. Por outro lado, velocidades maiores de migrao so esperadas em kicks tomados quando no existe circulao no poo, manobra por exemplo, ou quando a reologia do fluido de perfurao baixa. A velocidade de migrao do gs pode ser estimada num poo fechado medindo-se a taxa de crescimento de presso no manmetro do choke. O exemplo abaixo mostra com feita esta estimativa. Exemplo de Aplicao: Um poo contendo um fluido de perfurao com massa especfica de 9 lb/gal foi fechado aps um kick de gs ter sido detectado. A presso de fechamento no choke aumentou de 400 psi para 550 psi em 120 minutos. Estime a velocidade de migrao do gs em m/hr. Soluo: Em duas horas o gs migrou de: 550 - 400 = 0,17 . 9 . H ou H = 98 m

Assim, vgs = 98 / 2 = 49 m/hr

Se o influxo lquido nas condies existentes no interior do poo o seu controle ser mais fcil pois os problemas devido expanso e segregao gravitacional so mnimos. importante notar que o gs pode entrar no poo tanto no estado lquido como no gasoso a depender das condies de temperatura e presso encontradas no poo. Se ele entrar na forma lquida (como condensado ou em soluo no leo), obviamente ele no migrar permanecendo assim na forma lquida. Porm, se durante a circulao do kick para a superfcie a presso nele atuante cair abaixo da presso correspondente ao ponto de bolha do hidrocarboneto antes dele atingir o choke, haver liberao de gs dentro do poo. Este fenmeno ser discutido posteriormente. Assim, importante frisar que qualquer influxo deve ser assumido como gs at que se mostre o contrrio.

- Exerccio7.1) Determine os volumes de gs e as presses agindo no fundo do poo, na sapata do revestimento e na superfcie para os instantes em que um kick de gs estiver no fundo do poo, frente da sapata do revestimento e na superfcie para as duas

situaes: a) poo fechado e b) poo totalmente aberto. Utilize os seguintes dados: Massa especfica da lama Profundidade do poo Profundidade da sapata Volume inicial do kick Presso da formao no fundo do poo 10 lb/gal 3000 m 2000 m 1 Bbl 5400 psi

CAPTULO VIII

INFORMAES E CLCULOS NECESSRIOS AO CONTROLE DO POO

- Informaes prviasAs informaes prvias devem estar sempre atualizadas e registradas na planilha de controle independente ou no da ocorrncia de um kick. Elas so mostradas a seguir: 1. Mxima presso permissvel no choke no instante do fechamento do poo (esttica). Corresponde ao menor dos trs valores de presso mostradas abaixo:S

presso de teste do BOP. Em sondas flutuantes, deste nmero dever ser subtrado o valor da presso hidrosttica do fluido na linha do choke (Pmax,st,BOP). 80% da resistncia presso interna do revestimento. Tambm em sondas flutuantes, deste nmero dever ser subtrado o valor da presso hidrosttica do fluido na linha do choke (Pmax,st,csg). presso de fratura da formao frente sapata do ltimo revestimento descido subtrada da presso hidrosttica do fluido de perfurao no poo desde a sapata do revestimento at a superfcie (Pmax,st,f).

S

S

O menor valor calculado entre Pmax,st,BOP e Pmax,st,csg designado Pmax,st,eq. Normalmente Pmax,st,f o menor valor calculado para as trs presses. 2. Capacidade, comprimento e volumes das vrias sees de tubulaes, espaos anulares, linhas do choke e de matar e do riser. 3. Dados das bombas de lama: deslocamento e eficincia volumtrica. 4. Presso reduzida de circulao (PRC). Em sondas com ESCP de superfcie ela medida com a velocidade da bomba a 30 ou 40 spm. Em guas profundas, as presses reduzidas de circulao so determinadas nas vazes reduzidas de circulao de 100 e 150 gpm atravs do riser (PRCr) segundo orientao do DP-PS. Uma vazo reduzida de circulao utilizada por:S S S

causar menor eroso dos equipamentos gerar menores presses de bombeio possibilitar maior tempo para a manipulao do choke

S

permitir maior tempo para a separao do gs da lama no separador atmosfrico

A presso reduzida de circulao deve ser determinada no incio de cada turno de trabalho ou se ocorrer dentro do turno mudana da composio da coluna ou da lama ou perfurao de mais de 200 m. Em unidade flutuantes, as perdas de carga por frico no interior da linha do choke e nas linhas do choke e de matar em paralelo devem ser determinadas diariamente, nas circulaes para se evitar o entupimento dessas linhas. Devem ser tambm medidas nas vazes de 100 e 150 gpm. Caso a presso reduzida de circulao no tenha sido registrada, pode-se utilizar as duas maneiras apresentadas a seguir para se estimar o seu valor:S S

atravs da relao: Pbombeio = K . Q2 atravs de medio direta na sonda: Sonda com ESCP de superfcie 1) levar a velocidade da bomba at a velocidade reduzida de circulao 2) manter a presso no choke em SICP 3) observar no tubo bengala a presso subir de SIDPP para PIC 4) estimar PRC pela relao: PRC = PIC - SIDPP Sonda com ESCP submarino 1) levar a velocidade da bomba at a vazo reduzida de circulao 2) permitir que a presso no choke caia de SICP para SICP-Pcl 3) observar no tubo bengala a presso subir de SIDPP para PIC 4) estimar PRCr pela relao: PRCr = PIC - SIDPP

5. Volume total de fluido de perfurao no sistema e nmeros de ciclos ou strokes de bombeio da superfcie at a broca (interior da coluna de perfurao) e da broca at a superfcie (espao anular e linha do choke). So calculados dividindo-se os volumes correspondentes pelo deslocamento real da bomba. O nmero de ciclos da broca at a sapata do ltimo revestimento descido tambm deve ser calculado. Os tempos necessrios circulao desses trechos so calculados dividindo-se os volumes correspondentes pela vazo reduzida de circulao.

- Informaes sobre o kick1. Presses estabilizadas de fechamento no tubo bengala (SIDPP) e no choke (SICP). 2. Volume ganho nos tanques. 3. Profundidades medida e vertical de perfurao no instante da ocorrncia do kick.

4. Instante no qual o influxo ocorreu e o poo foi fechado.

- Clculos e consideraesCom as informae