xxiii congresso científico da unp - perfuração direcional_eng. ygor alexandre

7/28/2019 XXIII Congresso cientfico da UNP - Perfurao Direcional_Eng. Ygor Alexandre

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Perfurao Direcional

Tpicos a serem abordados

O que so poos direcionais; Porqu perfurar poos direcionais; Como perfurar poos direcionais; Quais as principais dificuldades;

Quais as ferramentas disponveis atualmente.


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O que so poos direcionais

Um poo consideradovertical quando seu objetivoest sob a sonda e no hDOG-LEG (Mudana dedireo) elevados.

Qualquer poo onde sejanecessrio o controle de

direo ou inclinao umpoo direcional

Direo e Inclinao


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Porqu perfurar poos direcionais

Locaes Algumas vezes barreiras naturais ou artificiais impedem a instalao da

sonda diretamente acima do alvo para se fazer um poo vertical, ou melhor concentrar a perfurao de vrios poos numa mesma locao:

Rio Montanha Perfurao onshore para o mar Cidade Perfurao offshore Perfurao em floresta rea inspita rea turstica Zona de proteo ambiental


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Geolgicos

Algumas vezes as formaes a serem atravessadas e seusmergulhos podem tornar um poo direcional mais econmicodo que um poo vertical:

Domos salinos; Perfurao atravs de falhas geolgicas; Direcional naturais;

Controle de verticalidade; Tenses principais (estabilidade do poo).

Produo

Algumas vezes o desenvolvimento de um campo pode tornarmais atrativo um poo direcional:

Reaproveitamento de poos; Perfurao interceptando falhas geolgicas;

Poos gmeos; Poos horizontais; Reservatrio com pouca espessura; leo viscoso; Reservatrio com baixa permeabilidade; Rede de drenagem.


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Outros Algumas vezes se faz um poo direcional que o objetivo no

produzir leo, ou s vezes produzir mais. Combate a Blowouts; Desvio de peixe;

Tipos de Poos Direcionais

Tipo 1, 2 e 3; Horizontais; ERW; Lateral Drilling.


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Tipo 1

O tipo 1 se caracterizapor ter o KOP (Pontoonde se inicia o ganhode inclinao) a poucaprofundidade, depois umtrecho SLANT (Trecho

com inclinaoconstante) quandoatinge o alvo.

Tipo 2

O tipo 2 se caracteriza por terum trecho de BUILD-UP(Trecho com ganho dengulo) e um trecho de

DROP-OFF (Trecho comperda de ngulo), o poopode atingir o alvo na verticalou no.


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Tipo 3

O tipo 3 se caracterizapor ter o KOP a grandeprofundidade, e umtrecho de ganho dengulo para atingir oalvo. muito utilizado

para aproveitamento depoos j perfurados.

Horizontais

O tipo horizontal secaracteriza por terinclinao final perto denoventa graus. Suavantagem ter uma

maior rea exposta noreservatrio.


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ERW O poo ERW (extended

reach well) tem comocaractertica um grandeafastamento entre alocao

da sonda e o alvo.

Normalmente um poo considerado ERWquando a relao entreo comprimentoperfurado e aprofundidade vertical maior que 3

Lateral Drilling

O lateral drilling temcomo caracterstica terum poo principal e pelomenos uma ramificao.Caso tenha mais de

uma ramificao chamado de multilateral.Eles so subdivididos adepender do tipo dejuno entre o pooprincipal e asramificaes.


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Multilateral

Sistemas de Coordenadas

Como localizar um poo no espao.


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Coordenadas UTM

Exemplo

Sonda

Objetivo


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Exemplo N

EObjetivo:

X 7.860.745.38 mY 655.247.23 m

Prof. 2.801,45 mSonda est abaixo do objetivo e esquerda.

= Azi = arctang (Y/X)

222ZYXD ++=

D

Y

X

Inc

Azi

Projeto de Poo Direcional

O projeto direcional deve ser o mais barato possvel levandoem considerao as limitaes operacionais e os diversosequipamentos que sero instalados no poo durante sua vidatil. Fatores a considerar:

Inclinao Mxima; Profundidade e Formao do KOP; Taxas de Ganho e Perda de ngulo; Dimetro da Fase do Build Up; Dog_Leg Mximo.


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Inclinaes mximas

KOP X Formaes

Formaes Muito Moles Desmoronamento Dificuldade de Ganho

Formaes Muito Duras Taxa de Penetrao

Vida til

Formaes Plasticas Encerramento Dificuldade de Orientao


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Dog-leg e Dog-leg Severity

Dog-Leg Variao da Trajetria do Poo Medido em Graus

Dog-Leg Severity Taxa de Variao

Medido em graus/100 ps Medido em graus/ 30 metros

Taxa de ganho de ngulo: BUR (Build Up Rate)BUR = K (Inc1Inc2/ Prof1Prof2)Onde K = 30 para a unidade ser /30 m.

Exemplo de clculo de DLS

Inc = 20Prof. = 1250 m

Inc = 45Prof. = 1380 m

KOP = 1000 m( )

mDLS 30/4,23010001250

201 =

=

( )mDLS 30/8,530

12501380

252 =

=


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Porque e como o poo muda de direo

Causas de desvio: Fatores naturais e mecnicos;

Composies-de-fundo (BHA); Ferramentas defletoras e tcnicas; Orientao da ferramenta defletora.

Causas de desvio do poo

Estratigrafia e Geologia Estrutural (anisotropia, dureza,mergulho, falhas)

Fatores Mecnicos:

Ponto de tangncia Peso sobre a broca e rotao Fora-pndulo


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Fatores Naturais

A variao na dureza daformao e comoconseqncia a variao nocalibre do poo acabafazendo com que a colunano fique reta e provocandoassim um desvio na trajetriado poo.

Fatores Naturais


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Fatores Mecnicos

Os fatores mecnicos que influem no desvio do poo so: Fora axial na broca (peso sobre a broca)

Rotao da coluna Fora-pndulo (fora lateral provocada pelo ponto de tangncia)

Foras na Broca


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Influncia do BHA

A posio dosestabilizadoresdeterminam ocomportamento da coluna.De maneira geral umestabilizadores perto dabroca tendem a fazer acoluna ganhar ngulo(coluna alavanca), j umestabilizadores longetendem a fazer a coluna

perder inclinao (colunapndulo), mas colunascom muitosestabilizadores tendem amanter a inclinao(coluna empacada)

Parmetros de perfurao

PSB (WOB),

RPM e

GPM.

Nesta ordem, afetam o comportamento do

BHA quanto ao ganho de inclinao.

BHA PARA GANHAR INCLINAO (FULCRUM ALAVANCA)

Influncia do BHA


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BHA PARA PERDER INCLINAO (PNDULO)

O BHA em pndulo mais eficiente com baixo

PSB, alta rotao e alta vazo.

Influncia do BHA

BHA PARA MANTER INCLINAO (COLUNA EMPACADA)

O BHA para manter inclinao dever possuir nmero

suficiente de estabilizadores para tornar a coluna mais

rgida e, por conseqncia, menos sensvel a variao de

parmetros.

Influncia do BHA


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Ferramentas Defletoras Whipstock

Ferramentas defletoras

Jateamento: Fora hidrulicado fluido lava a formaona direo em que a vazo maior, permitindo a deflexodo mesmo


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Motor de FundoDefinio

Motores de Fundo tambm chamados de PDM (Positive DisplacementMotor) uma unidade motora hidrulica de Deslocamento Positivo,trabalham como uma bomba de cavidade progressiva.

Converso de energia hidrulica e velocidade de fluxo do fluido deperfurao em energia motora rotativa;

So classificados de acordo com a velocidade de rotao x vazo detrabalho:

- High Speed- Medium Speed- Low Speed

1.2 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO

So constitudos basicamente de trs partes: Power Section, Transmisso eSeo de Rolamentos;

A caracterstica do desenho da unidade de fora (Power Section) permitir a

transformao da energia de presso e velocidade de vrios tipos de fluidos de

perfurao como lama a base de gua/leo, gua e ar em energia de movimento

rotativo para acionar um eixo e transmitir rotao e torque broca;

Rotor/ Estator so lbulos macho e fmea (respectivamente) sendo que o rotor

possui um lbulo a menos do que o estator;


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Top Subwith floatvalve /OptionalStabilizer

Power Module

(motor)

TransmissionElement

(Flex Shaft)

DriveSub

Bearing Assembly

DeflectionDevice(AKO)

Motor Components: OverviewMotor Components: OverviewOptional Stabilizer

Rotor

StatorOptional Stabilizer

Rolamentos


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Titaniu

mFlex

Shaft

Componentes de Motor de Fundo

HousingSurface Adjustable Bent Housing0-2 graus0-3 graus0-4 graus (perfurao de poos de raio curto).

Housing Ajustvel na Superfcie


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ROTOR : active component

STATOR: passivecomponent

LOBES

Estator e RotorEstator e Rotor

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Influncia do nInfluncia do nmero de lmero de lbulosbulos


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Rotary DrillingRotary Drilling (withstring rotation) fordrilling of straight/tangents sections

Oriented DrillingOriented Drilling(without stringrotation) for drillingof curves

Orientar 8m @ 7gr/30m = 1.87gr

Rodar 8m

Operao com Motor de FundoResultado3.5gr/30m

Orientar 7m @ 7gr/30m = 1.63gr

Rodar 7m


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Operao com motor de fundo -dificuldades

Painel Mostrando orientao daferramenta.

Norte


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Painel Mostrando orientao daferramenta.

HIGH SIDE

Rotary Steerable System - RSS

Permite o controle direcional durante a perfurao no modorotativo (oposto a perfurao convencional com motor defundo).

Push the Bit: uma fora aplicada contra o poo para se

conseguir levar a broca para a inclinao e direo desejados.Ex: PowerDrive Xtra (SLB)

Point the Bit: a broca deslocada com relao ao resto dacoluna atravs de anis excntricos para atingir a trajetriadesejada. Ex: GeoPilot (HLB), AutoTrak (Baker), PowerDriveXceed (SLB)


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Rotary Steerable

Push the Bit (Ex: PowerDrive)

PowerDrive 1100

PowerDrive 900

PowerDrive 825

PowerDrive 675

PowerDrive 475

Rotary Steerable

Push the Bit (Ex: PowerDrive)

Steeringsection


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Rotary SteerablePush the Bit (Ex: PowerDrive)

Bias Unit Consiste internamente de uma vlvula giratria, cuja funo controlarhidraulicamene a atuao dos trs PADS externos, estes por sua vez, empurram abroca na direo desejada.

Control Unit Consiste basicamente de um mdulo de survey com duas turbinasgirando em sentido oposto em cada extremidade, com a finalidade de controlar ataxa de rotao do sistema. A Control unit livre para girar sobre seu eixo, deforma independente da rotao da coluna.

Stabiliser Tem a funo de prover o terceiro ponto de contato para permitir aresposta do BHA direcional.

Flex joint Junta flexvel com a finalidade de facilitar a mudana de trajetria daferramenta.

String Stabilizer Control Unit Bias unitFlex Joint


Control Shaft

Disk Valve


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Rotary SteerablePoint the Bit (Ex: GeoPilot)


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Eixo

Mancal derolamento

esfrico permiteque a broca seja

direcionada

Anisexcntricos

flexionam o eixo

A broca se inclina nadireo oposta inclinaodo eixo gerando uma Tool

Face

Mancal derolamento plano

previne adescentralizao do

eixo acima desteponto

2. Rotary Steerable2.1 Point the Bit (Ex: GeoPilot)

O Eixo fletido entre osrolamentos pelo mancal deanis excntricos

Resulta na inclinao dabroca na direo oposta


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Rotary Steerable2.1 Point the Bit (Ex: GeoPilot)

ESTABILIZADORES DE REFERNCIA ATUADOS POR MOLA


Compact Bias Unit: Dois anis excntricos, um encaixado dentro do outro, permitem aflambagem do eixo que gira no interior do anel interior, resultando na inclinao dabroca em relao ao housing

Direo da Toolface

Suportes

Eixo

Housing

Passagem do fluido

de perfurao

Anel excntrico externo


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Rotary Steerable

Point the Bit (Ex: GeoPilot)

Posio

Neutra

Deflexo

Mxima

Deflexo

Intermediria

Rotary Steerable

2.1 Point the Bit (Ex: GeoPilot)

Compatvel com atelemetria do LWD /MWD (pulso bi-direcional simultneo)

Cria pulsos negativosno stand pipe

Permite alterar a ToolFace e o DLS semparar a perfurao


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For External Distribution. 2004Halliburton. All Rights Reserved.

Geo-Pilot - Exemplo no Mar do Norte

Poo mais complexoperfurado por esteclientePoo de 12-1/4perfurado comSlickBore e TRACS(estabilizadorvarivel)

SlickBore12 1/4Interval29-48 m/hr

GeoPilot8 1/2Interval1 run 1336m

Rotary Steerable

Point the Bit (Ex: PowerDrive Xceed)

PowerDrive Xceed

Composto de 4 sees:

Mdulo de Gerao de Energia Mdulo de Sensores Eletrnica de Controle Seo de Direcionamento


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Rotary Steerable


MDULO DE GERAO DE ENERGIA O fluxo de fluido de

perfurao convertido em energiapela turbina doalternador.

2 kwatts usado paraas unidades decontrole e steering.

No requer o uso debaterias, portanto noh limitao de tempode perfurao.

Rotary Steerable


CONJUNTO DE SENSORES

Os sensores medem arotao do colar,inclinao e azimute.

Os survey tem qualidadeequivalente aossensores de PowerPulsedo MWD e sotransmitidos via MWDpara a superfcie.


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Rotary Steerable


SISTEMA DE CONTROLE ELETRNICO

Controla ativamente omotor eltrico.

Demodula e interpretaas variaes derotao da turbinadurante os comandosde downlink.

Rotary Steerable


Controla a toolface atravs docontrole da velocidade do motoreltrico)

Eixo da broca conectado

excentricamente ao motor a umngulo 0.6 Torque e peso so transmitidos

atravs do colar ao eixo dabroca por uma junta universal

Dogleg ajustado atravs docontrole da taxa dedirecionamento em um ciclo

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO


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Rotary SteerablePoint the Bit (Ex: PowerDrive Xceed)

MDULO DE DIRECIONAMENTO

Toolface mantida constanteigualando-se as velocidadesdo motor eltrico e do colar,de forma que as duas seanulem

Um downlink para modificar atoolface altera a velocidadedo motor, permitindo o offsetdo eixo da broca rotacionarem relao Terra.

A nova toolface mantidavoltando-se a igualar asvelocidades do motor e docolar

Rotary Steerable

High Side

Steering Vector

Direction

Magnitude

High Side

Steering Vector

Direction

Magnitude

PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DO AUTOTRAK


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Rotary SteerableRCLS: Rotary Closed Loop System

By PassActuator

Surface

Control

Signal viaDrilling Fluid

Signal viaDrillingFluid

Stand Pipe PressureTransducer

RCLS

Rotary SteerableRotary Steerable x Motor de Fundo

MOTOR DE FUNDO

SEES INICIAIS DO POO (TOP SECTION)

LONGOS TRECHOS DE SEO RETA (TRECHO SLANT)

ROTARY STEERABLE

GEODIRECIONAMENTO

POOS ERW, DESIGNER WELLS, PILOTO ALTA INC.

VERTICALIZAO EM FORMAES SALINAS


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MWD (Measurement While Drilling)

Registro de propriedades fsicas do poo durante aperfurao, (p. ex.: presso, temperatura eposicionamento em trs dimenses no espao).Ferramentas de MWD que medem parmetros daformao so conhecidas como ferramentas de LWD.

SURVEY

O survey e usado para definir umponto no espaco, que no caso daindustria petroleira, e usado paradefinir um ponto ao longa datrajetoria de um poco

O survey e definido por:

ProfundidadeMedida

Inclinacao Azimute


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Inclinacao

Inclinacao e o angulo entre avertical e o poco naquele ponto.

To determine the inclination of asurvey point the MWD toolmeasures its orientation to the

gravitational vector.

AzimuteAzimute o angulo entre ao angulo entre areferencia Norte (Geografico oureferencia Norte (Geografico ouMagnetico) e a projecaoMagnetico) e a projecaohorizontal da posico do Surveyhorizontal da posico do Surveyatualizada.atualizada.

Azimute


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Importancia dos Surveys While planning (Planejamento)

Evitar Colisao entre Pocos Assegurar que Objetivo Geologico

pode ser obtido com confianca

While drilling (Perfuracao) Evitar Colisao entre Pocos Steer (Posicionar) o poco no

Objetivo Geologico desejado Post drilling (Apos Perfuracao)

Amarrar os dados do Poco aGeologia / Modelos de Reservatorio

MWD - SurveyUma foto leva aproximadamente 3 minutos para ser processada. As informaesda posio da tool face so transmitidas a cada 18 segundos. Na superfcieexiste um mostrador (readout) que apresenta os valores da inclinao e direoda ltima foto tirada e a posio da tool facee como ela foi obtida (magnticaou gravitacional).

G

B

N

X

X

Y

Y

Z

A

3

A

2

A

1

M

1

M

3

M

2


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Sistema de telemetria de pulso de lama

A hydraulic poppetvalve momentarilyrestricts the flow ofmud to generatean increase inpressure

Controlled valvevents mud briefly tothe annulus,decreasing thepressure

Rotary valve(siren) restricts themud flow to createa modulatingpositive pressurewave


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Anti-coliso

Anti-coliso


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LWDMedida de propriedades da formao (raios gama, resistividade,densidade, neutro e snico) durante ou logo aps a perfurao (LAD) dopoo, atravs de ferramentas integradas ao BHA.

O BHA pode conter um ou mais sensores de LWD (Logging While Drilling),cujos tipos so:

Raios Gama Resistividade Snico Densidade Neutro Ressonncia Magntica Testes de Presso Perfis de Imagem

LWD Raios Gama para identificar a argilosidade das formaes Resistividade para identificar o tipo de fluido contido nos poros das rochas Snicos para identificar a Porosidade das rochas

Densidade para identificar a Densidade das rochas e o caliper do poo Neutro para identificar a porosidade das rochas

Ressonncia Magntica identificam e tipificam os fluidos contidos na rocha (gua,gs, leo) e quanto deste fluido poder ser extrado

Testes de Presso faz tomadas de presso em pontos de interesse para identificartrechos do reservatrio que esto com presso original ou depletados.

Perfis de Imagem so imagens geradas a partir dos perfis de resistividade, raiosgame e de densidade. Podem ter 4, 8, 16, 32 ou 64 setores.


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LWDAplicaes bsicas:

1) Perfis em memria para avaliao de poos cujas condiesmecnicas so desfavorveis perfilagem a cabo;

2) Perfis em tempo real para a aterrissagem e navegao de poos

horizontais ou de alto ngulo no reservatrio ou, maisespecificamente, na camada-alvo (vide aplicaes especiais);

3) Perfis em tempo real para constatao das previses ouidentificao de zonas para parada e descida de revestimento outestemunhagem (vide aplicaes especiais).

LWDAplicaes especiais:

1. Geosteering(geodirecionamento):Controle direcional intencional do poo baseado nos resultados das

medices/interpretaes de perfis ao invs de seguir simples alvosposicionados no espao, usualmente com a inteno de manter o poo

dentro da pay zone.2. Geostopping:Utilizao dos dados de LWD para determinar a parada do poo em

funo de uma necessidade especfica.


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Obrigado pela ateno!

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