MINICURSO

PERFURAÇÃO DIRECIONAL – CONCEITOS BÁSICOS E PROCESSOS MODERNOS DE OPERAÇÃO

JOÃO LUIZ VIEIRA

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Perfuração Direcional Conceitos Básicos e Processos Modernos de Operação

João Luiz VieiraBrazil Sales Leader – Halliburton/Sperry Drilling

Rio de Janeiro, Setembro de 2009

Perfuração Direcional - Aplicações• Controle de verticalidade• Dificuldade de acesso à locação• Domos salinos• Templates – perfuração offshore em águas

rasas• Poços de alívio• Poços de alívio• Poços direcionais naturais• Poços horizontais• Poços de longo alcance• Poços de projetista - Designer Wells• Multilaterais• Reentradas/Side Track

Projeto

Projeção Horizontal

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Conhecer o Perfil Geológico

• Uma vez definida a locação do poço e o objetivo, você pode ter definidas as características geológicas das formações a perfurarformações a perfurar

• Um melhor conhecimento do perfil geológico da locação é a primeira condição para um trabalho bem sucedido

KOP e BUR?Kick Off Point Build Up Rate

• Com as informações necesárias, já se pode iniciar o projeto do poço...

• Aonde iniciar o desvio? (KOP)

• Qual a intensidade da taxa de ganho de inclinação? (BUR /// DLS)

• Que experiência temos nessa área e o quanto dela podemos usar para o sucesso do nosso projeto?

Dog Leg Severity• Lubinski, nos anos 50 foi o primeiro a

analisar o efeito da curvatura do poço nos elementos da coluna de perfuração

• Qualquer mudança na trajetória de um poço gera o que chamamos de DOGpoço gera o que chamamos de DOG LEG.

• Para definir um padrao que indicasse a intensidade da mudança na trajetória, um padrão foi criado e chamado “DOG LEG SEVERITY” ou, simplesmente, “DLS”

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DLS• Normalmente se refere a uma alteração na

inclinação ou direção de um poço por 30 metros ou 100 pés

• A equação geral de Lubinski para o DLS é:

⎟⎟⎞

⎜⎜⎛

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ××

Δ=

2121222

222230 ααθα sensensenarcsen

MDLS

⎟⎠

⎜⎝

⎥⎦

⎢⎣ ⎠⎝⎠⎝⎠⎝Δ 222M

• DLS = Dog Leg Severity em graus/30 metros• ΔM = Distância, em metros, entre dois registros de inc. e direção• α1 = inclinação no primeiro registro• α2 = inclinação no segundo registro• Δα = α2 - α1

• θ1 = azimute do primeiro registro• θ2 = azimute do segundo registro• Δθ = θ2 - θ1

Escolha da Geometria

• Slant (Tipo 1)

• “S” (Tipo 2)

• Build (Tipo 3)

• Projetos Horizontais

Projeto da Trajetória

• Hoje em dia utiliza-se softwares para o cálculo de trajetórias

• Há uma infinidade de programas disponíveis no mercado

• Compass e WellPlan, da Landmark, são os mais usados

• Esses programas têm que disponibilizar opções de otimização considerando análises de torque e drag

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Casing PointsPontos de Descida de Revestimento

• Há várias razões para se revestir um trecho do poço:– Por segurança para prevenção de kicks e

blow-outs (erupções)– Razões geológicas

Estabilidade do poço– Estabilidade do poço– ETC...

• Pelo lado do projeto direcional, a principal razão deve ser:– Evitar prisões em áreas com alterações na

trajetória – trechos de build-up ou giro na direção do poço

Informações Importantes• Limites Geométricos:

• Revestimentos – limita suas opções de alterações na trajetória, KOP, DOP (Drop Off Point)

• Máximo DLS – limita BUR (Build Up Rate), DOR (Drop Off Rate), intensidade das alterações planejadas da trajetória

• Locação do poço – coordenadas, RKB (Rotary Kelly Bushing)

• Posição do objetivo – coordenadas TVDPosição do objetivo coordenadas, TVD• Profundidade final

• Ambiente do poço – refinar o projeto:• Poços de correlação• Tipo de fluido de perfuração

• Adicional:• Razões para a perfuração do poço• Outras operações planejadas – perfilagem, testes,

completação• Raio de tolerância

Motor de Fundo• Convertem energia hidráulica em

energia mecânica• Permitem perfurar sem girar a

coluna de perfuração• Usados na grande maioria de

TODAS as operações de perfuração

• Tecnologia madura

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Motores Steerable

• Motores steerable têm o corpo inclinado que permite perfurar orientado, para alterar a trajetória do poço, ou com rotação, para prosseguir perfurando apos a desejada

lt ã d t j tó i t id l dalteração da trajetória ter sido alcançada

• A inclinação do corpo pode ser ajustada para diferentes necessidades de DLS

– Maior inclinação = maior DLS

Motores de Alto TorqueEven Rubber Wall

MWD• Introduzidos no mercado no final dos anos 70, as

ferramentas de MWD - Measurement While Drilling –revolucionaram as operações de perfuração direcional

• As ferramentas de MWD tem 3 magnetômetros and 3 acelerômetros, em 3 eixos perpendiculares que permitem calcular, com mais precisão, o azimute e a inclinação do poçoinclinação do poço

• Assim como os equipamentos tradicionais com bussolas, o MWD está sujeito à interferência magnética

• Ferramentas de MWD fornecem também informações quanto à temperatura do poço, intensidade e direção do campo magnético terrestre e outros dados referentes às suas condições operacionais

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MWD• Chamamos de telemetria à forma como

os dados gerados no fundo do poço são transmitidos para a superfície

• Há no mercado os seguintes tipos de telemetria:telemetria:– Pulsos de pressão:

• Sirene• Pistão

– Eletromagnético (EM –sinais de rádio)– Tubulação com fio (Intelliserv®)

Conjunto Steerable• Chamamos de um conjunto “steerable”

à combinação de um motor steerable com um MWD

• Foram introduzidos no mercado na metade dos anos 70 do século passadometade dos anos 70 do século passado e são, hoje, usados na grande maioria dos trabalhos de perfuração direcional

• O uso de conjuntos steerable tornou possível a perfuração de poços horizontais

Rotary Steerable SystemsFerramentas Defletoras Rotativas

• É a última palavra em tecnologia para a perfuração direcional

• Permite que se perfure rotativo enquanto se corrige a trajetória do poço

• As ferramentas de rotary steerable podem ser classificadas como:ser classificadas como:

Push the bit – “Empurra” a brocaPoint the bit – “Aponta” a brocaDLS FixoDLS AjustávelManualmente controladoAutomaticamente controlado

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Raios Gama

Porosidade Neutrônica e Densidade

Resistividade

Distinguir entre reservatório e não reservatório

Determinar se há HCs nos poros e a sua %

SENSORES DE LWD

Determinar se há poros e a sua % (porosidade)

Resistividade

NMR Ressonância Magnética

Teste de Pressão

Sônico

Determinar se há HCs nos poros e a sua %

Determinar se a água presente com os HCs nos poros está livre para se mover

Determinar se os fluídos nos poros podem ser produzidos

Determinar as propriedades mecânicas das rochas

Rocha

Gas/Óleo

Óleo/Água

Resistividade/ Condutividade - Teoria

A Ferramenta de Resistividade responde à condutividade da formaçãoQuando os poros são cheios com água salgada a condutividade aumenta

Condutividade = Presença de Água Salgada

Resistividade

aumentaQuanto mais salgada a água maior a condutividade(Hidrocarbonetos são não condutivos e têm resposta igual à rocha)R aumenta quando a água salgada diminui

R = 1/C

Condutividade

Água Salgada

Óleo Água

Detetor Afastado

Neutrons são desacelerados principalmente pelo hidrogênio

na formação

Hidrogênio existe principalmente nos fluídos dos poros

Quanto mais

Neutron - Teoria

Fonte de Neutrons

Detetor PróximoQuanto mais neutrons sao

desacelerados, menor será o

count rate

Então, quanto maior a porosidade menor

o count rate nos detetores

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Rocha

Neutron - Teoria

A Ferramenta de Neutrão responde à presenca de hidrogênio (Hydrogen Index)

Se não há H na rocha reservatório = altos counts = baixa porosidade

Φ H2O

Φ Óleo

Φ GásGas tem baixo HI = menor cps

Óleo tem alto HI = menorr cps

H2O tem bem maior HI = menorrr cps

(Folhelho tem alto HI o que confunde na avaliacao da porosidade)

Φ Diminui quando CPS aumenta

HIDROGÊNIO

Rocha

Φ H2O

Densidade - Teoria

A ferramenta de densidade responde a densidade da formação

Quanto mais fluido/poros há na

Φ Óleo

Φ Gás

formação a quantidade de particulas que a atravessa é maior (maior count rate)

Quanto menor a densidade do fluido, maior o count rate

Φ aumenta quando CPS aumenta

Baixo Φ= Baixo CPS

H2O Φ= Maior CPS

Óleo Φ= Maiorr CPS

Respostas Densidade/Neutron

Densidade

Counts ↑P id d ↑

Rocha

Gás Φ= Maiorrr CPS

Baixo Φ= Alto CPS

Gás Φ=Menor CPS

Óleo Φ= Menorr CPS

H2O Φ= Menorrr CPS

Porosidade ↑

Neutron

Counts ↑Porosidade↓

Rocha

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Exemplo - Perfil Densidade / Neutron

Gamma Ray

0Density Porosity

Neutron Porosity

Resistivity0

0

200.2 60

60

150API Ohm-m p.u.

p.u.

?

???

Gás

Óleo

H2O

N S

N

SN

NMR - TeoriaINICIALMENTE A ORIENTAÇÃO DAS PARTÍCULAS É RANDÔMICA

N S

N

S

S

t = 0

Bo

NMR - Teoria

N

SN

SN

N

N

S

SN

S

t = 0.75 sec

M

Tempo (sec)

Bo

10

NMR - Teoria

N

N

S

N

N

S NN

N

S

S N

SN

S

N

SN

S

S N

SN

S

N

S

N

S

t = 6.0 sec

M

Tempo (sec)

Bo

NMR - Teoria

ão

Gás: T1 = 3s

Água: T1 = 0.33s

T1 = Tempo de Magnetização

0.8

1

t (s)

% P

olar

izaç

ã

Óleo Leve: T1 = 2s

0

0.2

0.4

0.6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Teste de Pressão Durante a Perfuração

11

Hydrostatic

Pres

sure

(psi

)

Time (sec)

Hydrostatic

Pres

sure

(psi

)

Time (sec)

Packer set

Hydrostatic

Pres

sure

(psi

)

Time (sec)

Packer set

DrawdownBuild up

12

Hydrostatic

Pres

sure

(psi

)

Time (sec)

Packer set

DrawdownBuild up

Release packer

Hydrostatic

Pres

sure

(psi

)

Time (sec)

Packer set

DrawdownBuild up

Release packer

FTWDCiclo de Medição de Pressão

psi)

Phydr1

Pstop

Pdd

Phydr2

Pres

sure

(p

Time (sec)

Pfu

tstoptfutdd

13

Ferramentas Azimutais

• São capazes de fazer leituras das características físicas da formação em diferentes seções da circunferência do poço.

116

Lado Alto

• Cada seção é 116

87

6

5

4

3215

14

13

12

1110 9

Lado Baixo

• Cada seção é chamada “bin”

• Normalmente, o poço é dividido em até 16 “bins”

Criação da Imagem

116

4

3215

14

13

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516

ρ

●●●●●● ●●● ●●● ●●●●Alta Densidade

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516ρ ●●

●●●●

●●●

●●● ●●●●Topo

do poço

Base do Poço

Topo do

poço

easu

red

D

ep

th

87

6

512

1110 9

Baixa Densidade

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516ρ ●●●●

●●

●●●●

●

● ●●

●●

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516ρ ●●●●●● ●●● ●●● ●●●●

Me D

Criação da Imagem

14

Controlando a Trajetória

• Geometricamente:– Sistema mais antigo– Baseia-se em manter a trajetória o mais próximo

possível do planejado– Permite algumas alterações do projeto durante a

execução– Baseia-se em previsões não em informações em

tempo real

• Geonavegação:– Baseia-se em perfurar acompanhando os resultados

de LWD em tempo real– A trajetória é continuamente alterada em função das

respostas do LWD– Garante melhor exposição do reservatório

GeonavegaçãoGEOSTEERING

• Se tornou possível em função do desenvolvimento de ferramentas de LWD azimutais e transmissão de dados em tempo real:

– Raios gamaResistividade– Resistividade

– Densidade

• Teste de pressão WD ajuda identificar reservatório

• É ferramenta fundamental na perfuração de poços horizontais e de grande inclinação

Perfis de Correlação

• Correlação– Perfil geológico do

poço de correlação serve de referência para poço a ser perfurado

Perfis Modelados• Modelagem– Cria-se um perfil

geológico para o poço a ser perfurado b d

Modelagem - Como Funciona?

Pseudolog

baseado na correlação e no perfil sísmico 3D

• Pseudolog– Cria-se uma

resposta esperada para os perfis LWD no novo poço

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Geonavegação - Operação

• O operador direcional acompanha juntamente com o pessoal de geonavegação (petrofísicos e geólogos) as respostas das ferramentas de LWD em Tempo Realem Tempo Real

• Alterações na trajetória do poço são constantemente feitas para garantir a máxima exposição da zona de interesse e maximizar a produtividade

É obrigação de qualquer profissional qualificado minimizar

o custo, maximizar o retorno financeiro garantindo umfinanceiro, garantindo um

trabalho seguro tanto para as pessoas como para o meio

ambiente e os ativos da empresa.

Obrigado!!!Obrigado!!!Perguntas?