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PERFURAÇÃO DE POÇOS: UMA

ANÁLISE COMPARATIVA DO

DESEMPENHO ENTRE SONDAS

AUTOMÁTICAS E CONVENCIONAIS NA

BACIA POTIGUAR

Kermany Douglas Fernandes Ge (UFERSA)

[email protected]

Felipe Mendonca Gurgel Bandeira (UFERSA)

[email protected]

andre pedro fernandes neto (UFERSA)

[email protected]

Pablo Antonio Silveira de Melo (UFERSA)

[email protected]

Os investimentos globais em pesquisa e desenvolvimento na indústria

do petróleo e gás cresceram aceleradamente. A automação passou a

demonstrar um papel estratégico para as indústrias e a

competitividade a exigir soluções inovadoras. Os paííses tiveram que

investir fortemente em tecnologia para potencializar o suprimento da

commodity. Os meios de exploração e produção foram os grandes

contemplados com os avanços tecnológicos do setor. As sondas de

perfuração passaram de convencionais para diesel-elétricas, e hoje

para sondas automáticas. O mercado encontra-se numa fase de

transição, as sondas convencionais passaram a dividir espaço com as

sondas automáticas, que ainda são vistas com certo grau de

desconfiança. É objetivo dessa pesquisa, realizar uma avaliação

comparativa do desempenho de sondas de perfuração de poços

terrestre, convencionais e automáticas, buscando identificar seus

respectivos fatores de competitividade. Para tanto, se realizou

observações de sondas convencionais e automáticas operando na

Bacia Potiguar, sob abordagens quantitativas. Selecionou-se

parâmetros de operação para realização do comparativo de

desempenho entre as sondas. Fizeram parte da amostra duas sondas de

perfuração terrestre com capacidade para poços de até 4.000 metros,

sendo uma convencional e outra, automática. O comparativo foi

realizado em oito poços semelhantes. Esse artigo permitiu o

rompimento dos paradigmas que associam sondas automáticas a baixa

eficiência, demonstrando seu elevado grau de competitividade. Os

benefícios das operações com sondas automáticas se estendem a

fatores qualitativos que as sondas convencionais não proporcionam na

mesma escala. Tais benefícios por si só são suficientes para justificar o

pleno investimento em sondas automáticas.

XXXI ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Inovação Tecnológica e Propriedade Intelectual: Desafios da Engenharia de Produção na Consolidação do Brasil no

Cenário Econômico Mundial Belo Horizonte, MG, Brasil, 04 a 07 de outubro de 2011.



2

Palavras-chaves: Automação, Análise de desempenho operacional,

Perfuração de poços de petróleo, Sondas de perfuração



3

1. Introdução

Os investimentos globais em Exploração e Produção (E&P) na indústria do petróleo e gás

cresceram de forma acelerada nas últimas décadas. À alta na demanda do mercado mundial

por esse combustível não-renovável associam-se dois fatores principais: os países não

possuem reservas suficientes e a escassa tipificação do óleo destes países para a produção de

derivados. Tendo em vista a necessidade de se atender a demanda mundial, os países

detentores de petróleo ao longo dos anos tiveram que investir fortemente em tecnologia,

pesquisa e desenvolvimento para potencializar o suprimento da commodity e seus derivados.

Os meios de exploração e produção de óleo e gás foram uns dos grandes contemplados com

os avanços tecnológicos que aconteceram nesse setor, permitindo a redução de custos médios

de prospecção e produção, e promovendo ainda mais a imponência do petróleo sobre outras

fontes energéticas. O segmento de exploração e produção de petróleo e gás natural, upstream,

pode ser considerado como o que possui os riscos e custos mais elevados envolvidos devido à

necessidade de vultosos investimentos em tecnologia e equipamentos dedicados. Esses custos

estão relacionados ao processo de prospecção que envolve métodos geológicos, potenciais e

sísmicos, e o processo de sondagem e perfuração de poços.

Segundo J.J. Azar (2004), o processo de sondagem de petróleo teve início 1859 com a

perfuração do poço do Coronel Drake. A exploração desse poço foi realizada através da

técnica de perfuração por percussão, onde se utiliza uma sonda percussiva. Nesse método, um

peso ou broca, é movimentado alternadamente para cima e para baixo, golpeando as rochas e

avançando na perfuração. Esse sistema apresentava baixas taxas de penetração, bem como

possuía limitações quanto às profundidades alcançadas.

A partir de 1920, passou a ser utilizado o método de perfuração rotativo com injeção de

fluido, que é o método de perfuração de poços de petróleo largamente utilizado até hoje.

Consiste em rotacionar uma coluna de perfuração e aplicar peso sobre uma broca em sua

extremidade para permitir o avanço dessa coluna de perfuração. Tal broca possui jatos através

dos quais um fluido de perfuração é projetado para transportar os fragmentos das rochas

cortadas até a superfície (BOMMER, 2008).

Paralelo à evolução da indústria do petróleo, o mundo também testemunhava uma enorme

expansão tecnológica. Assim, juntamente com a cadeia produtiva do petróleo, a automação

teve uma evolução considerável e passou a demonstrar um papel estratégico no que tange a

provisão de vantagens competitivas em todos os setores da economia. Com o avanço da

globalização, tecnologia da informação e automação, as indústrias passaram a competir por

custos, confiabilidade, velocidade, qualidade, flexibilidade e sustentabilidade. Esses

parâmetros de competitividade passaram a exigir das organizações desafios como a inovação

de suas técnicas e processos produtivos, fundamentadas em automação.

Foi nesse cenário que as sondas de perfuração rotativa passaram de sondas convencionais para

sondas diesel-elétricas, e hoje para sondas automáticas, onde se encontram associados os

conceitos de robótica e controle lógico programável. Contudo, a decisão de automatizar ou

não automatizar não é uma decisão simples. Apesar da automação e a robotização serem,

habitualmente tratados como sinônimos de produtividade, algumas empresas acabam se

equivocando ao optarem por automatizar seus processos produtivos, pois, muitas vezes, a

decisão de automatizar não é embasada por informações consistentes dos benefícios que a

automação venha a oferecer para a determinada empresa.



4

Assim, pode-se dizer que o mercado de perfuração de poços de petróleo encontra-se numa

fase de transição, onde as sondas convencionais passaram cada vez mais a dividir espaço com

as sondas automáticas, que ainda são vistas pelo mercado com certo grau de desconfiança,

muito em função dos elevados custos de investimento e de manutenção, bem como da

necessidade de mão de obra especializada. A favor das sondas convencionais está seu baixo

custo de aquisição, principalmente com a entrada da indústria chinesa no mercado, bem como

os baixos custos de manutenção e a dispensa de mão de obra especializada.

Atualmente, há um notável reconhecimento da relevância da etapa de perfuração de poços

para as companhias. Conforme Khan e Islam (2007), a perfuração é uma etapa de complexa

execução que gera os mais altos custos de operações dentro da cadeia produtiva do petróleo

por mobilizar grandes quantidades de capital e oferecer riscos consideráveis à saúde dos

operários. Há de se destacar ainda, o desenvolvimento da automação nos últimos anos como

fator chave para estimular índices de qualidade, segurança do trabalho, confiabilidade,

produtividade, custos operacionais, velocidade de suprimento, e atenuação de riscos para o

meio ambiente e sociedade. Portanto, é objetivo dessa pesquisa, realizar uma avaliação

comparativa do desempenho de sondas de perfuração de poços terrestre, convencionais e

automáticas, buscando identificar seus respectivos fatores de competitividade. Entretanto,

essa pesquisa não se propõe a realizar avaliação de custos a fim de analisar as relações

econômicas e financeiras do negócio.

2. Sondagem terrestre e automação

Exploração e desenvolvimento são os principais tipos de poços de petróleo. A exploração de

poços de petróleo é realizada para localizar e avaliar o potencial de reservatórios de

hidrocarbonetos. A perfuração de desenvolvimento é realizada para desenvolver um campo

com reservas provadas ao máximo da produção total (J.J. AZAR, 2004).

Conforme Bommer (2007), a perfuração de um poço é realizada por meio de uma sonda, que

é um equipamento de grande porte, ruidoso e que opera diversos outros equipamentos. A

perfuração de um poço é um evento complexo: exige mão de obra de diferentes

especializações, é realizada em locais remotos (deserto, selvas, montanhas, etc.), ocorre de

forma contínua (24 horas por dia, sete dias por semana) e em qualquer tipo de clima.

Sondas de perfuração rotativa são largamente utilizadas nas operações de construção de poços

de petróleo realizadas hoje em dia. O poço é perfurado aplicando-se um movimente de

rotação a uma broca e uma força descendente. Geralmente, a broca é rotacionada pela coluna

de perfuração que recebe o movimento de rotação da mesa rotativa ou Top Drive. A força

descendente é aplicada à broca usando-se seções de tubos pesados de paredes espessas,

chamados de comandos de perfuração, posicionados na coluna acima da broca. As rochas

cortadas são trazidas à superfície através da circulação de um fluido que é injetado pelo

interior da coluna até a broca e retorna pelo espaço anular entre o poço e a coluna. As sondas

de perfuração podem ser classificadas como terrestres ou marítimas, convencionais, diesel-

elétricas e/ou automáticas. (BOURGOYNE, 1991).

J.J. Azar (2004) afirma que sondas de perfuração são classificadas em on shore (terrestres) ou

of shore (marítimas). A principal diferença que distingue uma sonda marítima é o sistema

adicional chamado de riser (uma extensão tubular posicionada entre o piso da sonda e o leito

marinho), bem como seu sistema de posicionamento dinâmico que a mantém posicionada no

lugar da perfuração.

2.1 Sondas convencionais de perfuração terrestre



5

Sondas convencionais são tipicamente constituídas de três seções principais: carro sonda,

subestrutura e mastro. Sendo cada uma dessas seções compostas de diversos outros

equipamentos e partes (PALADIS, 2004).

Segundo Triggia (2001), no carro sonda encontram-se os motores que permitem o movimento

vertical da coluna de perfuração, bem como a ação de rotação. Esses motores alimentam o

guincho de perfuração e a mesa rotativa. A subestrutura suporta equipamentos de sustentação

de cargas: a plataforma, o mastro e a mesa rotativa. Já o mastro comporta os equipamentos de

movimentação de cargas: Catarina, Kelly, swivel, estaleiro e chaves flutuantes.

Uma sonda de perfuração é composta dos seguintes sistemas: sustentação de cargas,

movimentação de cargas, rotação, circulação de fluidos, geração de energia, controle de poço

e monitoração. Em uma sonda convencional o acionamento de cada um desses sistemas e

equipamentos é realizado de forma manual, exigindo uma ação individual. Assim, é

necessário que um operador acione manualmente os motores para a geração de energia e que

ajuste o sinal; é necessário o acionamento manual das bombas de lama, bem como dos demais

motores da sonda; o sondador aciona uma alavanca para controlar o avanço da perfuração; os

plataformistas utilizam as chaves flutuantes para conectar e desconectar os tubos de

perfuração; enquanto o torrista alinha os tubos no estaleiro vertical e controla a injeção de

fluido de perfuração através das bombas de lama e válvulas (adaptado de BOOMER, 2007).

2.2 Automação

Automação pode ser definida como um conceito e um conjunto de técnicas por meio das quais

se constroem sistemas ativos capazes de atuar com uma eficiência ótima pelo uso de

informações recebidas do meio sobre o qual atuam. Como caracteristica principal de um

sistema de malha fechada, tem-se a realimentação de dados com base em informações que

permite o sistema calcular a ação corretiva mais apropriada a ser executada. Essa relação

entrada/saída serve para corrigir eventuais divergências entre os valores da saída e os valores

desejados. Para tanto, utiliza-se controladores que, por meio da execução algorítmica de um

programa ou circuito eletrônico, comparam o valor atual com o valor almejado, efetuando o

calculo para ajuste e correção (SILVEIRA & SANTOS, 1998).

Um sistema automatizado, no âmbito industrial, é uma coleção de dispositivos que trabalham

de forma integrada para realizar tarefas e/ou produzirem produtos. Esses sistemas podem ser

máquinas que contam com dispositivos básicos que produzem realmente o produto e que

fornecem suporte, controle, e realimentação do sistema. Dentre os principais dispositivos de

produção, a robótica tem sido essencial em processos produtivos de alta complexidade. A

robótica está inserida à automação programável que possui características de adaptabilidade

ao produto, ou seja, torna o processo capaz de ser reprogramado quando as especificações

técnicas de fabricação de um artefato sofrem qualquer tipo de alteração.

Segundo a análise de Ribeiro (2001), um robô é um dispositivo controlado por computador

capaz de se movimentar em uma ou mais direções, fazendo um sequência de operações.

Usualmente, o termo robô tem se restringindo a dispositivos que tem movimentos parecidos

com os dos humanos. Quando uma tarefa é relativamente simples, repetitiva ou perigosa para

um humano, um robô pode ser uma escolha apropriada sejam robores elétricos, pneumaticos

ou hidráulicos. Cada tipo tem suas vantagens dependendo da operação.

Conforme Romano e Dutra (2002), robô pode ser definido como uma máquina manipuladora,

com vários graus de liberdade, controlada automaticamente, reprogramavel, multifuncional, e

pode ter base fixa ou móvel para utilização em aplicações de automação industrial.



6

Ao dispositivo de controle, tem-se o Controlador Lógico Programável, ou simplesmente PLC

(Programmable Logic Controller), como seu componente de maior relevância, pois permitiu

um maior grau de integração dos dispositivos dentro do sistema industrial. Seus principais

blocos são: CPU (Central Processing Unit), Circuitos/Módulos de I/O (Input/Output ), Fontes

de alimentação e Base ou Rack. Pode ser definido como um dispositivo de estado sólido, um

computador industrial, capaz de armazenar instruções para a implementação de funções de

controle (sequência lógica, temporização e contagem, por exemplo), além de realizar

operações lógicas aritméticas, manipulação de dados e comunicação em rede, sendo utilizado

no controle de Sistemas Automatizados (GIORGINI, 2007).

2.3 Sondas automáticas de perfuração de poços terrestres

Nas operações com sondas automáticas o acionamento dos comandos parte de uma cabine de

operação e é realizado através de comandos computadorizados. Dessa cabine de comando,

chamada de Cyber base, é possível controlar e monitorar todas as funções e operações dos

sistemas de perfuração. Seu design permite uma visão panorâmica da plataforma de trabalho,

um melhor ambiente de laboral para os operadores, bem como soluções ergonômicas. Dessa

cabine de comando é possível dar partida, parada ou ajuste de parâmetros de qualquer um dos

motores que compõe a sonda (STENA, 2011).

Para J.J. Azar (2004), o movimento de rotação durante a perfuração é viabilizado por meio de

um motor de topo chamado de Top Drive. Esse motor oferece melhor precisão de parâmetros

de perfuração, bem como permite rotação e circulação de fluido não apenas durante a

operação de perfuração, mas também durante as demais operações necessárias à conclusão do

poço. Além disso, é possível a realização de conexões estando à coluna de perfuração cheia de

fluido, adicionando maior segurança e eficiência durante a perfuração.

As operações de conexão de tubos são realizadas com o auxílio de robôs (Iron Roughneck ou

Powertongs), possibilitando maior segurança, velocidade e capacidade de realizar funções

simultâneas, significando maior eficiência em cada conexão. São disponíveis em várias

capacidades, podendo ser acionados por meio de controles remotos ou ainda executar suas

funções automaticamente através de controles integrados com a cyber base (VARCO, 2011).

O estaleiramento de tubos também é realizado com o auxílio de robôs manipuladores,

dispensando o trabalho do homem em altura e minimizando riscos físicos. As sondas

automáticas da série HH possuem um estaleiro vertical de tubos, também chamado de

“carrossel de tubos”, que é rotacionado durante a manipulação dos tubos e conexões. A

operação desse equipamento pode ser realizada por meio de controles remotos ou ainda de

forma automática através de sistemas de integração com a cyber base.

Segunda o fabricante Canrig (2011), para o manuseio de tubos pode ainda ser usado um

catwalk, que consiste em uma rampa hidráulica que eleva os tubos da posição horizontal, ao

nível do solo, à posição vertical na altura da plataforma. Existem diversos modelos de

catwalks com características semelhantes. Esses equipamentos eliminam a necessidade de

buracos auxiliares para a conexão de tubos como realizado em sondas convencionais com

Kelly, simplificam as operações de estaleiramento de tubos, tornando-as mais práticas, ágeis e

seguras. Podem ser usados tanto para o manuseio da coluna quanto para a manipulação de

tubos de revestimento. São normalmente acionados por meio de controles remotos. Na figura

1 podem ser visualizados os principais equipamentos de sondas automáticas.

Os sistemas digitais de monitoração de parâmetros permitem a visualização e controle de um

maior número de variáveis de poço e dos diversos sistemas e equipamentos que compõe a

sonda, bem como torna esse trabalho facilitado através de interfaces gráficas customizadas.



7

Incluem sistemas de aquisição de dados, softwares de relatórios, comunicação remota e

ferramentas de gerenciamento de informações por meio da internet. Permite ainda que os

dados possam ser visualizados em tempo real e em qualquer lugar do mundo através da

internet, melhorando a capacidade e o tempo de resposta de equipes de engenharia de poços

de petróleo, por exemplo. Podem incluir sistemas como sondadores automáticos que

maximizam a eficiência da perfuração do poço através da monitoração e ajuste automático

dos parâmetros de perfuração com maior precisão (PASON, 2011).

Conforme observado por J.J. Azar (2004), diversas operações de montagem e desmontagem

são realizadas com o auxílio de sistemas elétricos, pneumáticos e hidráulicos, melhorando a

eficiência desse processo e reduzindo riscos. As sondas modernas são fabricadas em módulos

ou montadas sobre skid, isso facilita seu transporte e montagem (rigging up).

Fonte: Bandeira e Gê, 2011

Figura 1: Equipamentos de sondas automáticas

3. Metodologia

Inicialmente, se realizou observações diretas de sondas convencionais e sondas automáticas

operando na Bacia Potiguar. Durante o estudo pôde-se observar os modos operacionais de

ambas as sondas e buscar analisar as sondas em condições de operação equiparadas.

A pesquisa tem abordagens quantitativas e qualitativa, envolvendo a obtenção de dados

descritivos pelo contato direto do pesquisador com a situação em estudo. Quanto aos fins, é

classificada como descritiva e exploratória, e quanto aos meios é bibliográfica, de campo e

estudo de caso, pois objetivou o examinou detalhado de um caso particular (LAKATOS &

MARCONI, 2007).

Foram extraídos da literatura existente conceitos associados à descrição dos termos utilizados

no desenvolvimento da pesquisa, bem como conceitos acerca da temática em tela. A coleta de

dados foi realizada através de acompanhamento de campo, análise documental, de relatórios

de desempenho e análise de dados históricos de desempenho operacional. Em seguida, se

selecionou os parâmetros de operação com os quais seria realizado o comparativo de

desempenho entre a sonda convencional e a sonda automática. Assim, seguem abaixo os

parâmetros de desempenho escolhidos:



8

a) Tempo no Poço: é a soma do tempo de preparação de uma máquina com o tempo de

execução de um produto (CHASE, JACOBS & AQUILANO, 2006). Na perfuração,

refere-se ao tempo necessário para concluir todas as operações na etapa de execução de

poços. Engloba todas as demais atividades. Vai desde a Desmontagem no poço anterior

até a conclusão da fixação do revestimento de produção (ultimo revestimento). Também

pode ser conhecido como tempo de poço a poço, é medido em fração de dias;

b) DTM – Desmontagem, Transporte e Montagem: segundo Paladis (2004), nas operações de

perfuração de poços terrestre é necessário transportar a sonda da locação em que se

concluiu a perfuração de um poço, para a locação em que se pretende perfurar o poço

seguinte. Esse processo é chamado de DTM e é medido em fração de dias;

c) Taxa de penetração média: refere-se à velocidade com que a se avançou na perfuração.

Através da razão entre o intervalo perfurado e o tempo necessário para se perfurar esse

intervalo é que se obtêm a taxa de penetração. A partir das médias da taxa de penetração

da sonda durante a execução de cada poço, obtêm-se a taxa de penetração média, também

conhecida como Rate of Penetration – ROP. Sua unidade de medida é o metro por hora

que é convertida para o metro por dia. Pode ser representada pela seguinte fórmula:

rfuraçãoTemposDePe

PerfuradosIntervalostraçãoTaxaDePene

d) Disponibilidade: capacidade de um equipamento, mediante manutenção apropriada, de

desempenhar sua função requerida em um determinado instante de tempo ou em um

período de tempo predeterminado (FOGLIATTO & RIBEIRO 2009). Refere-se ao

percentual de tempo em que a sonda esteve disponível para operar com todos os seus

equipamentos à plena capacidade. É obtida através da seguinte formula:

100*)(1(DeOperaçãoTempoTotal

ilidadesIndisponibidadeDisponibil

e) Manobra: Costa (2008) afirma tratar-se da operação composta pela retirada de tubos, por

seção, de dentro do poço, para se realizar determinada tarefa e posterior retorno das seções

de tubos ao poço. Podem ainda serem realizadas manobras curtas, que consistem na

retirada da coluna até uma determinada profundidade do poço. Por exemplo, para se

substituir a broca de perfuração é necessário remover por toda a coluna de perfuração de

dentro do poço. É também necessária outra manobra para descer a coluna com a nova

broca até o fundo do poço e dar-se prosseguimento à perfuração. Também ocorrem

manobras de coluna antes das descidas de revestimentos e de operações de perfilagem.

Para medir a manobra, realizamos uma razão do comprimento da coluna manobrada com

o tempo da manobra, através da seguinte fórmula, é medida em metros por hora:

nobraTemposDeMa

asasManobradosDasColunComprimentManobra

f) Taxa de descida de revestimento: após a perfuração do poço, é necessário revesti-lo para o

controle da produção e isolamento das zonas com diferentes fluidos. Assim, são

introduzidos no poço, tubos de revestimento, podendo ser da superfície até o fundo do

poço ou em fases isoladas (COSTA, 2008). A operação realizada para introduzir esses

tubos de revestimento dentro do poço denomina-se “descida de revestimento”. Já a

velocidade com que a sonda é capaz de manobrar tubos de revestimento para dentro do

poço no intervalo de tempo de uma hora, chama-se “taxa de descida de revestimento”.

Pode ser calculado através da seguinte fórmula e é medido em metros por hora:



9

vestimentocidaDeTempoDeDes

vestimentoColunaDevestimento

Re

ReRe

g) Manuseio de BOP: a função do Blow Out Preventer stack, BOP, é controlar o influxo de

fluidos da formação para dentro do poço durante a perfuração. É composto por um

conjunto de válvulas especiais para alta pressão, usadas para fechar o poço e controlar

vazão de fluidos durante kicks ou blowouts (fluxos descontrolados) (J.J. AZAR, 2004). Ao

tempo de montagem do equipamento de BOP chama-se de “manuseio de BOP”. É medido

em horas e não inclui o tempo de teste do equipamento;

Fizeram parte da amostra dessa pesquisa, o comparativo de duas sondas de perfuração

terrestre de mesmo porte, ambas com capacidade para poços de até 4.000 metros de

profundidade, sendo uma dessas sondas convencional e outra, automática. A amostra desse

estudo também foi composta de oito poços de características semelhantes, sendo quatro

perfurados por cada sonda respectivamente. É importante frisar que, mais do que operando na

mesma bacia, a Bacia Potiguar, essa pesquisa teve a preocupação de comparar as sondas

quando operando no mesmo campo, ou seja, perfurando poços em mesmas condições de

formações geológicas e com profundidades e recursos compatíveis.

Tais dados foram incrementados com a produção de vídeos e fotos que foram examinados e

debatidos, levando a um maior entendimento acerca das operações e possibilitando uma

abordagem qualitativa do ambiente de trabalho de sondas convencionais e automáticas.

Utilizaram-se pseudônimos para descrever o nome dos campos e poços em que as sondas

operaram, a fim de manter alinhamento com as políticas de segurança da informação das

fontes consultadas. Da mesma forma, foram consultados números arredondados e

normalizados, de forma que se mantivessem as relações de proporcionalidade e não se

prejudicasse a análise comparativa.

4. Análise dos resultados

Essa análise confrontou o desempenho da sonda automática HH-300 com a sonda

convencional SC-4000. A sonda HH-300 (figura 2) é uma sonda fabricada pela Drillmec no

ano de 2007. Veio para o Brasil como uma sonda nova e iniciou suas operações na Bacia

Potiguar no ano de 2008. Trata-se de uma sonda automática com capacidade de perfuração de

poços de até 4.000 metros de profundidade, mastro simplificado com acionamento hidráulico

e capacidade de estaleiro de seção de um tubo. Todos os comandos e controles podem ser

acionados a partir de uma cabine de controle, nessa cabine, o operador possui computadores

onde consegue visualizar o comportamento de todos os parâmetros de perfuração, bem como

controlar os equipamentos de superfícies para a realização das atividades necessárias à

execução do poço. A sonda possui os seguintes equipamentos automáticos: Mastro, Top

Drive, Grua (estaleiro), Chave de Enroscar e Apertar Tubos de Perfuração e Cunha. A partir

da cabine de controle pode-se acionar todos os motores da sonda, incluindo geradores e

bombas de lama. É possível operar a sonda no modo semi-automático por meio de um

controle sem fio. A sonda pode realizar automaticamente as operações de perfuração,

manobra de coluna e descida de revestimento. Segundo a Drillmec INC (2010), “As

vantagens das sondas de elevação hidráulica em relação às sondas convencionais têm sido

demonstradas em diferentes áreas e aplicações, permitindo aos contratadores de sonda obter

um rápido retorno de seus investimentos. A série de sondas HH foi projetada para reduzir em

até 35% o custo de perfuração”.

A SC-4000 (figura 3) é uma sonda convencional fabricado pela National Oilwell Varco Inc.

em 1984, opera no Brasil desde 1986. Possui acionamento Diesel-Elétrico, mastro tipo torre

desmontável e capacidade de perfuração de poços de até 4.000 metros de profundidade. É

capaz de estaleirar seções de três tubos, lhe permitindo maiores taxas de manobra, uma vez

que são manobrados de três em três tubos. Tendo passado por um processo de instrumentação

já possui equipamentos que lhe permitem um melhor desempenho, sendo considerada

benchmarking na operação com sondas na Bacia Potiguar. Possui Top Drive que lhe permite

avanço nas taxas de penetração e uma Iron Roughneck que possibilita a realização de

conexões de tubos de perfuração de forma mais segura, sem a utilização das chaves flutuantes

e dos molinetes.

Fonte: Banco de imagens, DRILLMEC INC

Figura 2: Sonda automática – HH-300

Fonte: Banco de imagens, PETROBRAS

Figura 3: Sonda convencional – SC-4000

As sondas foram comparadas em função de possuírem a mesma capacidade de perfuração e

por estarem ambas operando na bacia potiguar. A primeira amostra comparativa foi realizada

com as sondas operando no campo de Mossoró e perfurando poços da ordem de 1.900 metros

de profundidade, conforme pode ser visto na tabela 1. A HH-300 perfurou um poço de 1.900

metros de profundidade em 28 dias, enquanto a SC-4000 perfurou um poço de 1.850 metros

de profundidade em 34 dias. Logo, o desempenho global da HH-300 foi 19% superior ao

desempenho da SC-4000. Observamos que dois fatores foram fundamentais para que a HH-

300 apresentasse melhor desempenho global: melhor DTM (desempenho 31% melhor) e

Descida de Revestimento (desempenho 40% melhor).

Poço Critérios HH-300 Desempenho SC-4000 Critérios Poço

3-M

OS

-XX

-RN

1.9

00

m

Tempo de Poço (dias) 28 18% 34 Tempo de Poço (dias)

3-M

OS

-YY

-RN

1.8

50

m

DTM (dias) 9 31% 13 DTM (dias)

Tx Penetração (m/d) 175 12% 200 Tx Penetração (m/d)

Disponibilidade 99% 8% 91% Disponibilidade

Manobra (m/h) 215 51% 440 Manobra (m/h)

Revestimento (m/h) 170 38% 105 Revestimento (m/h)

BOP (horas) 15 27% 11 BOP (horas)


Tabela 1: Performance comparativa entre HH-300 e SC-4000 no campo de Mossoró

Quando a comparação foi realizada com as sondas operando no campo de Governador Dix-

sept Rosado (tabela 2), poços de profundidade da ordem de 2.100 metros observaram que a

HH-300 também apresentou desempenho superior à SC-4000, perfurando um poço de 2.150

metros de profundidade em 40 dias contra 49 dias da SC-4000. O desempenho da HH-300 foi

20% melhor que o desempenho da SC-4000. Novamente observamos como vantagem

competitiva da HH-300 o melhor desempenho na execução de DTMs e de Descida de

Revestimento, 40% e 57% melhor respectivamente. Observamos ainda uma melhora no

tempo de montagem de BOP, que reduziu de 15 horas para 10 horas, tornando o tempo de

montagem de BOP da HH-300 33% melhor que o tempo de montagem da SC-4000.


3-G

DR

-XD

-RN

2.1

50

m


7-G

DR

-YD

-RN

2.1

00

m







TFCA TFCA


Tabela 2: Performance comparativa entre HH-300 e SC-4000 no campo de Governador Dix-sept Rosado



13

Por último, observou-se a operação das sondas no campo de Apodi. Foram quatro poços

observados, sendo dois executados por cada sonda respectivamente (tabelas 3 e 4). Nos poços

executados nesse campo, verificou-se melhor desempenho global da SC-4000. Com as sondas

perfurando poços da ordem de 2.100 metros de profundidade e 2.400 respectivamente, pode-

se constatar um desempenho melhor para a SC-4000 da ordem de 19% e 14%. Com os poços

um pouco mais profundos as melhores taxas de penetração e de manobra de coluna da SC-

4000 se sobressaíram frente às vantagens competitivas da HH-300 e lhe permitiram um

melhor desempenho.


7-A

PO

-X-R

N

2.0

50

m


7-A

PO

-Y-R

N

2.2

50

m








Figura 3: Performance comparativa entre HH-300 e SC-4000 no campo de Apodi poços X e Y


3-A

PO

-Z-R

N

2.2

50

m


4-A

PO

-WD

-RN

2.5

50

m








Figura 4: Performance comparativa entre HH-300 e SC-4000 no campo de Apodi poços Z e W

A análise comparativa do desempenho das sondas pôde demonstrar que as sondas possuem

um grau de competitividade bem semelhante. As sondas competem de forma equilibrada nos

seguintes critérios: Tempo no Poço, Taxa de Penetração, Disponibilidade e Montagem de

BOP. A sonda automática (HH-300) se destaca por possuir maior agilidade na realização de

DTMs e operações de Descida de Revestimento, por sua vez, a sonda convencional apresenta

melhor desempenho nas operações Manobra de Coluna, conforme podem ser vistos nos

gráficos abaixo (figura 4 e figura 5).



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Figura 4: Gráficos de análise comparativa das médias de desempenho da HH-300 versus SC-4000


Figura 5: Gráficos de análise comparativa das médias de desempenho da HH-300 versus SC-4000

É importate observar que as sondas estão operando poços abaixo de sua capacidade nominal

de projeto. Esses equipamentos oferecem seu melhor desempenho quando dispendendo 75%

de potência instalada, abaixo disso, considera-se sobre dimensionamento do equipamento. No

período em estudo, as sondas operaram poços de até 2.500 m, e quando da operação de poços

mais profundos, observou-se o crescimento de vantagens competitivas da sonda convencional

em relação a sonda automática, em função do maior comprimento da coluna a ser manobrada

e do maior número de manobras necessárias no poço.

5. Conclusão

O mercado brasileiro foi pioneiro na utilização de sondas automáticas para a perfuração de

poços. Logo que os primeiros projetos de sondas automáticas foram lançados, o Brasil

adquiriu duas dessas sondas para a exploração de suas reservas. Contudo, é provável que não



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se tenha incorrido em erros durante a preparação para administrar a mudança tecnológica.

Não havia mão de obra capacitada para operar esse novo equipamento, faltavam peças de

reposição no mercado local, e ainda era difícil encontrá-las no mercado internacional. O

Brasil pagou caro o preço do aprendizado incorrendo em altos custos pelos elevados índices

de indisponibilidade, bem como baixo desempenho. As sondas passavam muito tempo

indisponíveis e era comum que elas operassem com deficiências em alguns de seus sistemas,

provocando baixa eficiência. Esse fato fez com que o empresariado nacional passasse a

enxergar sondas automáticas com certo grau de desconfiança, bem como associá-las à baixa

eficiência, alta indisponibilidade e dificuldade de manutenção.

Nesse sentido, esse artigo foi feliz ao permitir o rompimento desses paradigmas, que

associavam sondas automáticas a baixa eficiência e baixa disponibilidade, ao demonstrar o

elevado grau de competitividade entre as sondas. A sonda automática possui um projeto mais

atual, que leva em consideração questões como layout simplificado, Make to Assemble

(Fabricado para montagem), ergonomia e segurança do trabalho. Suas utilidades de projeto

lhe oferecem vantagens competitivas claras como menor tempo setup (DTM) e de montagem

de BOP. Da mesma forma, essa pesquisa também permitiu identificar que a sonda automática

possui alto nível de competitividade, uma vez que apresentou números e resultados absolutos

compatíveis com o da sonda considerada benchmarking na região.

Os benefícios das operações com sondas automáticas não são restritos apenas ao alto nível de

competitividade dos equipamentos, mas também a fatores qualitativos que as sondas

convencionais não proporcionam na mesma escala, tais como: melhor qualidade de vida no

trabalho, melhores índices de motivação da força de trabalho, redução dos níveis de esforços

físicos, redução dos riscos de acidentes físicos, maior confiabilidade na execução das

operações, etc. Tais benefícios por si só são suficientes para justificar o pleno investimento

em sondas automáticas. A tabela 5 apresenta um quadro que resume as principais vantagens

competitivas de cada sonda.

HH-300 SC-4000

Melhor desempenho em DTMs Melhor taxa de penetração

Melhor desempenho em descida de revestimento Melhor manobra de coluna

Melhor confiabilidade das operações Manutenção facilitada

Melhor prevenção a acidentes de trabalho Mão de obra pouco especializada

Melhor qualidade de vida Baixo custo de aquisição


Tabela 5: Quadro resumo das vantagens competitivas da sondas HH-300 e SC-4000

Dessa forma, tendo essa pesquisa demonstrado um nível equilibrado de competitividade e

desempenho entre as sondas, acredita-se que se pôde contribuir para o rompimento de

paradigmas e o fortalecimento da mudança de conceitos do mercado atual, com a ênfase na

sustentabilidade, no meio ambiente e nas pessoas, privilegiando a adoção de novos projetos.

Dois fatores não puderam ser mensurados durante essa pesquisa. O primeiro relacionado ao

nível de competência das equipes de trabalho das sondas. Não foi possível quantificar a

influência do nível de experiência da mão de obra e quantidade de treinamento nas operações

das respectivas sondas. O outro fator que não pôde ser medido foi a influência do tempo

(depreciação) na disponibilidade dos equipamentos, uma vez que a pesquisa abordou uma

sonda nova e outra com 27 anos de fabricação.



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Essa pesquisa contribuiu com a avaliação de parâmetros operacionais, contudo, crê-se ainda

que esse estudo também deve servir como elemento motivador para a geração de novas

pesquisas na área, enfatizando a relevância de uma análise considerando aspectos econômicos

quanto operacionais, sociais e ambientais.

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