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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Ana Cláudia Bento Melchíades
Disciplina: Fundamentos do Setor de Petróleo e Gás
Prof. Dr. Antônio Gilson Barbosa de Lima
OPERAÇÕES DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE
PETRÓLEO
Campina Grande - Paraíba
06/2011
ROTEIRO DE APRESENTAÇÃO
1. Introdução
2. Poços de Petróleo
2.1 Definição
2.2 Classificação
2.3 Custos e Fatores que mais oneram a perfuração
3. Perfuração de Poços de Petróleo
4. Métodos de Perfuração
5. Unidades de Perfuração Marítimas
6. Coluna de Perfuração
7. Fluidos de Perfuração
8. Operações de Perfuração
8.1 Operações de Rotina
8.2 Operações Específicas
9. Considerações Finais
10. Bibliografias Pesquisadas
11. Agradecimentos
1. Introdução
As atividades de
perfuração de poços de
petróleo são do
seguimento upstream, que
consiste em métodos que
visam a segurança e a
produtividade do poço.
Para tais operações se faz
necessário um conjunto de
procedimentos anteriores à
perfuração.
2. Poços de Petróleo
Definição:
O poço de petróleo é o elo
de ligação entre a rocha e
a superfície, assim as
atividades de perfuração
de poços se revestem de
certa complexidade a
medida que são
desdobradas em sub-
atividades.
2.1 Classificação
Em terra (onshore) No mar (offshore)
 Quanto ao Sistema de Produção
 Direcionais
 Horizontais
 Multilaterais
 Verticais
 Quanto a sua trajetória
 Quanto a Finalidade
 Estratigráfico: para obter informações sobre a Bacia.
 Pioneiro: para verificar uma estrutura mapeada.
 De Extensão ou Delimitação: para delimitar os limites
de um Campo.
 De Produção: para produzir os hidrocarbonetos.
 De Injeção: para injetar água ou gás no reservatório.
 Outros fins menos comuns: apagar incêndio em poço
em erupção.
Os custos com a perfuração de poços são
significativos, sendo bem mais elevados em se
tratando de poços offshore.
Fatores que mais oneram:
 Tipo de terreno e localização do poço;
 Formação geológica;
 Ocorrência de gás sulfídrico;
 Fluido de perfuração e equipamentos inadequados.
2.2 Custos e Fatores que mais
oneram a perfuração
A perfuração de poços tem diversas finalidades e
pode ocorrer em várias fases da exploração e
produção do petróleo. Os poços estratigráficos são
utilizados na fase de produção; a avaliação de
descobertas é feita através dos poços de extensão e de
delimitação; os poços de produção e injeção podem
ser perfurados tanto na fase de desenvolvimento como
na de produção de um campo.
3. Perfuração de Poços de Petróleo
Tecnicamente, a perfuração consiste no conjunto
de várias operações e atividades necessárias para
atravessar as formações geológicas que formam a
porção superficial da crosta terrestre, com objetivos
predeterminados, até atingir-se o objetivo principal,
que é a prospecção de hidrocarbonetos.
Nas atividades de
perfuração de poços de
petróleo utiliza-se sondas de
perfuração, que consistem em
um conjunto de equipamentos
bastante complexos, existindo
grande variedades de tipos.
Onde destaca-se: torre de
perfuração ou derrick.
Método Percussivo: a perfuração é feita golpeando a
rocha com uma broca, causando a sua fragmentação
por esmagamento. Os cascalhos gerados no interior do
poço, após vários golpes, são retirados posteriormente
através de uma ferramenta chamada de caçamba.
 Método Rotativo: a
perfuração é realizada através
do movimento de rotação de
uma broca, comprimindo a
rocha e causando seu
esmagamento. A retirada dos
cascalhos gerados é realizada
através dos tubos de
perfuração que retorna pelo
espaço entre o anular da
coluna de perfuração e o poço
perfurado.
As plataformas têm sua utilização condicionada
a alguns aspectos relevantes, como a profundidade da
lâmina d’água, relevo do solo submarino, finalidade
do poço e a melhor relação custo-benefício. Assim,
temos os seguintes tipos:
 Plataformas Fixas
São estruturas
apoiadas no fundo
do mar por meios
de estacas
cravadas no solo
com objetivo de
permanecer no
local de operação
por longo tempo.
 Plataformas Submersíveis
Nesse tipo de
plataforma, a
estrutura e todos os
equipamentos estão
sobre um flutuador,
que se desloca com o
auxílio de
rebocadores.
 Plataformas Auto-elevatórias
Constituem-se de uma
estrutura montada sobre uma
balsa flutuadora com
“pernas” extensíveis. Estas
“pernas” são acionadas de
modo mecânico ou
hidráulico, movimentando-
se para baixo até atingir o
fundo do mar, dando apoio a
estrutura e permitindo que a
balsa se auto-eleve a uma
altura segura para operação.
Plataformas Flutuantes (Semi-Submersíveis)
São estruturas apoiadas
por colunas sustentadas
por flutuadores
submersos, podendo ou
não ter propulsão própria,
sendo bastante requeridas
para perfuração de poços
exploratórios.
Plataformas Flutuantes (FPSO-Navios
Flutuantes de Produção, Processamento,
Estocagem e Distribuição)
São navios sonda que
possuem um sistema de
ancoragem especial, além
de um sistema de
posicionamento dinâmico
que lhe permite manter a
posição e deste modo não
danificar equipamentos e
prejudicar as operações, em
função da ação dos ventos,
ondas e correntes marinhas.
Plataformas Tension Leg
Apresentam estruturas
semelhantes às Semi-
submersíveis, com a
diferença de que as
colunas ficam ancoradas
no fundo do mar.
Comumente empregadas
para o desenvolvimento de
campos, devido à boa
estabilidade auferida, o
que permite operações
similares às realizadas em
plataformas fixas.
Para realizar a perfuração se utiliza um conjunto-
ferramenta que constitui a coluna de perfuração. São elas:
 a broca instalada na extremidade inferior da coluna;
 tubos de comando, também conhecidos por drill collars,
que exercem peso sobre a broca e dão rigidez à coluna;
 tubos pesados, de material duro e resistente à fadiga, que
transmite parte da rigidez dos comandos para os tubos de
perfuração;
 tubo de perfuração drill pipes.
6. Coluna de Perfuração
Esquema da coluna de perfuração
7. Fluidos de Perfuração
Também conhecido por lama de perfuração, são
misturas complexas de produtos químicos, líquidos, sólidos e
as vezes até gases, cujo objetivo principal é lubrificar a broca
e garantir uma perfuração ágil e segura. Basicamente, são
estas funções que o fluido deve ter:
 limpar o fundo do poço, removendo e transportando à
superfície os cascalhos cortados pela broca;
 lubrificar e refrigerar a coluna de perfuração;
 exercer uma pressão hidrostática de controle à pressão dos
fluidos das formações atravessadas, estabilizando as paredes
do poço.
Fluidos de perfuração de poços
8. Operações de Perfuração
8.1 Operações de Rotina
As operações normais que envolvem a
atividade de perfuração são ditas de rotina:
 a conexão de tubos de perfuração – acréscimo de
seções de três tubos à coluna de perfuração, deste
modo penetrando aos poucos as formações;
 manobra da coluna – operação que consiste em se
retirar toda coluna do poço, a fim de que uma broca
nova seja instalada;
8.2 Operações Específicas
São operações diferenciadas, indispensáveis
em caso específicos. Apresentam-se a seguir
alguns exemplos:
Perfilagem - a operação consiste no
levantamento de características e propriedades
das rochas perfuradas, mediante o deslocamento
de um sensor dentro do poço. As principais
características registradas são resistividade
elétrica, radioatividade, potencial eletroquímico,
velocidade sísmica, etc.
Exemplo de perfil a poço aberto
 Revestimento de Poço
A principal necessidade de se
revestir um poço total ou parcialmente é
devido a proteção de suas paredes.
Além da proteção das paredes, são
estas as principais funções da coluna de
revestimento:
 Não permitir a perda de fluido de
perfuração para as formações;
 Permitir o retorno do fluido de
perfuração à superfície, para o devido
tratamento;
Evitar a contaminação da
água de possíveis lençóis
freáticos;
 Dar suporte para os
equipamentos de cabeça do
poço, etc.
Invólucro
Cimento
Perfuração
 Cimentação de Revestimento
Uma vez instalada a coluna de revestimento do
poço, o espaço anular entre ela e a parede do poço é
cimentado (preenchido com uma mistura
cimento/água), visando uma melhor fixação da coluna
e isolando as zonas porosas e permeáveis atravessadas
pelo poço.
Esta operação é feita por tubos condutores
auxiliares, sendo que no revestimento de superfície
toda a extensão é cimentada e, nos demais,
normalmente só a parte inferior, ou intervalos
predefinidos.
 Testemunhagem de Poço
A testemunhagem
consiste na obtenção de uma
amostra da formação
rochosa de superfície, o
testemunho, cuja finalidade
é analisar informações úteis
e pertinentes à avaliação do
poço, à equipe de engenharia
de reservatórios, aos
geólogos, etc.
Amostras de testemunho
 Completação de Poços de Petróleo
Após a perfuração
de um poço vem a fase
de completação, que
consiste numa série de
operações que têm por
objetivo permitir a
produção econômica e
segura de
hidrocarbonetos, bem
como injetar fluidos no
reservatório quando
necessário.
Entre as operações destacam-se:
 Canhoneio – A última coluna de
revestimento, da produção, é
canhoneada, isto é, perfurada
horizontalmente, por certo tipo de
cargas explosivas, bem em frente a
formação produtora, de modo a
permitir que o petróleo possa
atravessar a pasta de cimento
existente em volta do revestimento,
assim como as suas paredes
metálicas, e chegar ao interior do
poço para ser produzido.
 Coluna de Produção
Um tubo de pequeno
diâmetro, da ordem de três
polegadas, por onde se
produz o petróleo. A
produção pode ser natural
ou artificial, isto é,
bombeio ou injeção de gás
no poço.
 Equipamento de Cabeça de Poço
Em sua parte superior,
o poço recebe equipamento
chamado cabeça de poço, com
configurações diferentes,
conforme se esteja perfurando
ou produzindo através do poço.
Tem como função primordial a
vedação das colunas de
revestimento, bem como servir
de ancoragem para as mesmas.
Durante a produção, instala-se sobre a cabeça de poço
um conjunto de válvulas chamado de árvore de natal, com
dispositivos de segurança e controle de produção, além de
vários outros itens possíveis.
Elas podem ser:
De superfície – unicamente secas Submarinas – secas ou molhadas
Merece destaque
Blowout Preventer
(BOP), que é um
conjunto de válvulas
que possibilita o
fechamento do poço.
Blowout na Plataforma - Golfo do México
9. Considerações Finais
As operações de perfuração de poços de
petróleo são bastantes complexas, onerosas e
dividem-se em: de rotina e específicas. Tais
operações possuem características e detalhes que
valorizam as diversas áreas do conhecimento.
10. Bibliografias Pesquisadas
Petróleo: do Poço ao Posto/ Luiz Cláudio Cardoso, 1ª Ed. Rio de Janeiro-
RJ: Qualitymark Ed.,2005.
Consultoria Mgerhardt. Acessado em 31/05/2011, às 14h no endereço
eletrônico:
www.mgerhardt-consultorias.com.br/.../LCRN-ATT00288.doc
Petróleo e etc. Acessado em 01/06/2011, às 10h, no endereço eletrônico:
www.petroleoetc.com.br/fique-sabendo/perfuracao/
Tecnologia do Petróleo. Acessado em 01/06/2011, às 08h, no endereço
eletrônico: www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/...do_petroleo/perfuracoes.PDF
11. Agradecimentos
Obrigada!
Ana Cláudia Bento Melchíades
anamelchiades@gmail.com

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Operações de perfuração de poços de petróleo

  • 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA Ana Cláudia Bento Melchíades Disciplina: Fundamentos do Setor de Petróleo e Gás Prof. Dr. Antônio Gilson Barbosa de Lima OPERAÇÕES DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO Campina Grande - Paraíba 06/2011
  • 2. ROTEIRO DE APRESENTAÇÃO 1. Introdução 2. Poços de Petróleo 2.1 Definição 2.2 Classificação 2.3 Custos e Fatores que mais oneram a perfuração 3. Perfuração de Poços de Petróleo 4. Métodos de Perfuração 5. Unidades de Perfuração Marítimas 6. Coluna de Perfuração
  • 3. 7. Fluidos de Perfuração 8. Operações de Perfuração 8.1 Operações de Rotina 8.2 Operações Específicas 9. Considerações Finais 10. Bibliografias Pesquisadas 11. Agradecimentos
  • 4. 1. Introdução As atividades de perfuração de poços de petróleo são do seguimento upstream, que consiste em métodos que visam a segurança e a produtividade do poço. Para tais operações se faz necessário um conjunto de procedimentos anteriores à perfuração.
  • 5. 2. Poços de Petróleo Definição: O poço de petróleo é o elo de ligação entre a rocha e a superfície, assim as atividades de perfuração de poços se revestem de certa complexidade a medida que são desdobradas em sub- atividades.
  • 6. 2.1 Classificação Em terra (onshore) No mar (offshore)  Quanto ao Sistema de Produção
  • 7.  Direcionais  Horizontais  Multilaterais  Verticais  Quanto a sua trajetória
  • 8.  Quanto a Finalidade  Estratigráfico: para obter informações sobre a Bacia.  Pioneiro: para verificar uma estrutura mapeada.  De Extensão ou Delimitação: para delimitar os limites de um Campo.  De Produção: para produzir os hidrocarbonetos.  De Injeção: para injetar água ou gás no reservatório.  Outros fins menos comuns: apagar incêndio em poço em erupção.
  • 9. Os custos com a perfuração de poços são significativos, sendo bem mais elevados em se tratando de poços offshore. Fatores que mais oneram:  Tipo de terreno e localização do poço;  Formação geológica;  Ocorrência de gás sulfídrico;  Fluido de perfuração e equipamentos inadequados. 2.2 Custos e Fatores que mais oneram a perfuração
  • 10. A perfuração de poços tem diversas finalidades e pode ocorrer em várias fases da exploração e produção do petróleo. Os poços estratigráficos são utilizados na fase de produção; a avaliação de descobertas é feita através dos poços de extensão e de delimitação; os poços de produção e injeção podem ser perfurados tanto na fase de desenvolvimento como na de produção de um campo. 3. Perfuração de Poços de Petróleo
  • 11. Tecnicamente, a perfuração consiste no conjunto de várias operações e atividades necessárias para atravessar as formações geológicas que formam a porção superficial da crosta terrestre, com objetivos predeterminados, até atingir-se o objetivo principal, que é a prospecção de hidrocarbonetos.
  • 12. Nas atividades de perfuração de poços de petróleo utiliza-se sondas de perfuração, que consistem em um conjunto de equipamentos bastante complexos, existindo grande variedades de tipos. Onde destaca-se: torre de perfuração ou derrick.
  • 13. Método Percussivo: a perfuração é feita golpeando a rocha com uma broca, causando a sua fragmentação por esmagamento. Os cascalhos gerados no interior do poço, após vários golpes, são retirados posteriormente através de uma ferramenta chamada de caçamba.
  • 14.  Método Rotativo: a perfuração é realizada através do movimento de rotação de uma broca, comprimindo a rocha e causando seu esmagamento. A retirada dos cascalhos gerados é realizada através dos tubos de perfuração que retorna pelo espaço entre o anular da coluna de perfuração e o poço perfurado.
  • 15. As plataformas têm sua utilização condicionada a alguns aspectos relevantes, como a profundidade da lâmina d’água, relevo do solo submarino, finalidade do poço e a melhor relação custo-benefício. Assim, temos os seguintes tipos:
  • 16.  Plataformas Fixas São estruturas apoiadas no fundo do mar por meios de estacas cravadas no solo com objetivo de permanecer no local de operação por longo tempo.
  • 17.  Plataformas Submersíveis Nesse tipo de plataforma, a estrutura e todos os equipamentos estão sobre um flutuador, que se desloca com o auxílio de rebocadores.
  • 18.  Plataformas Auto-elevatórias Constituem-se de uma estrutura montada sobre uma balsa flutuadora com “pernas” extensíveis. Estas “pernas” são acionadas de modo mecânico ou hidráulico, movimentando- se para baixo até atingir o fundo do mar, dando apoio a estrutura e permitindo que a balsa se auto-eleve a uma altura segura para operação.
  • 19. Plataformas Flutuantes (Semi-Submersíveis) São estruturas apoiadas por colunas sustentadas por flutuadores submersos, podendo ou não ter propulsão própria, sendo bastante requeridas para perfuração de poços exploratórios.
  • 20. Plataformas Flutuantes (FPSO-Navios Flutuantes de Produção, Processamento, Estocagem e Distribuição) São navios sonda que possuem um sistema de ancoragem especial, além de um sistema de posicionamento dinâmico que lhe permite manter a posição e deste modo não danificar equipamentos e prejudicar as operações, em função da ação dos ventos, ondas e correntes marinhas.
  • 21. Plataformas Tension Leg Apresentam estruturas semelhantes às Semi- submersíveis, com a diferença de que as colunas ficam ancoradas no fundo do mar. Comumente empregadas para o desenvolvimento de campos, devido à boa estabilidade auferida, o que permite operações similares às realizadas em plataformas fixas.
  • 22. Para realizar a perfuração se utiliza um conjunto- ferramenta que constitui a coluna de perfuração. São elas:  a broca instalada na extremidade inferior da coluna;  tubos de comando, também conhecidos por drill collars, que exercem peso sobre a broca e dão rigidez à coluna;  tubos pesados, de material duro e resistente à fadiga, que transmite parte da rigidez dos comandos para os tubos de perfuração;  tubo de perfuração drill pipes. 6. Coluna de Perfuração
  • 23. Esquema da coluna de perfuração
  • 24. 7. Fluidos de Perfuração Também conhecido por lama de perfuração, são misturas complexas de produtos químicos, líquidos, sólidos e as vezes até gases, cujo objetivo principal é lubrificar a broca e garantir uma perfuração ágil e segura. Basicamente, são estas funções que o fluido deve ter:  limpar o fundo do poço, removendo e transportando à superfície os cascalhos cortados pela broca;  lubrificar e refrigerar a coluna de perfuração;  exercer uma pressão hidrostática de controle à pressão dos fluidos das formações atravessadas, estabilizando as paredes do poço.
  • 26. 8. Operações de Perfuração
  • 27. 8.1 Operações de Rotina As operações normais que envolvem a atividade de perfuração são ditas de rotina:  a conexão de tubos de perfuração – acréscimo de seções de três tubos à coluna de perfuração, deste modo penetrando aos poucos as formações;  manobra da coluna – operação que consiste em se retirar toda coluna do poço, a fim de que uma broca nova seja instalada;
  • 28. 8.2 Operações Específicas São operações diferenciadas, indispensáveis em caso específicos. Apresentam-se a seguir alguns exemplos: Perfilagem - a operação consiste no levantamento de características e propriedades das rochas perfuradas, mediante o deslocamento de um sensor dentro do poço. As principais características registradas são resistividade elétrica, radioatividade, potencial eletroquímico, velocidade sísmica, etc.
  • 29. Exemplo de perfil a poço aberto
  • 30.  Revestimento de Poço A principal necessidade de se revestir um poço total ou parcialmente é devido a proteção de suas paredes. Além da proteção das paredes, são estas as principais funções da coluna de revestimento:  Não permitir a perda de fluido de perfuração para as formações;  Permitir o retorno do fluido de perfuração à superfície, para o devido tratamento;
  • 31. Evitar a contaminação da água de possíveis lençóis freáticos;  Dar suporte para os equipamentos de cabeça do poço, etc. Invólucro Cimento Perfuração
  • 32.  Cimentação de Revestimento Uma vez instalada a coluna de revestimento do poço, o espaço anular entre ela e a parede do poço é cimentado (preenchido com uma mistura cimento/água), visando uma melhor fixação da coluna e isolando as zonas porosas e permeáveis atravessadas pelo poço. Esta operação é feita por tubos condutores auxiliares, sendo que no revestimento de superfície toda a extensão é cimentada e, nos demais, normalmente só a parte inferior, ou intervalos predefinidos.
  • 33.  Testemunhagem de Poço A testemunhagem consiste na obtenção de uma amostra da formação rochosa de superfície, o testemunho, cuja finalidade é analisar informações úteis e pertinentes à avaliação do poço, à equipe de engenharia de reservatórios, aos geólogos, etc.
  • 35.  Completação de Poços de Petróleo Após a perfuração de um poço vem a fase de completação, que consiste numa série de operações que têm por objetivo permitir a produção econômica e segura de hidrocarbonetos, bem como injetar fluidos no reservatório quando necessário.
  • 36. Entre as operações destacam-se:  Canhoneio – A última coluna de revestimento, da produção, é canhoneada, isto é, perfurada horizontalmente, por certo tipo de cargas explosivas, bem em frente a formação produtora, de modo a permitir que o petróleo possa atravessar a pasta de cimento existente em volta do revestimento, assim como as suas paredes metálicas, e chegar ao interior do poço para ser produzido.
  • 37.  Coluna de Produção Um tubo de pequeno diâmetro, da ordem de três polegadas, por onde se produz o petróleo. A produção pode ser natural ou artificial, isto é, bombeio ou injeção de gás no poço.
  • 38.  Equipamento de Cabeça de Poço Em sua parte superior, o poço recebe equipamento chamado cabeça de poço, com configurações diferentes, conforme se esteja perfurando ou produzindo através do poço. Tem como função primordial a vedação das colunas de revestimento, bem como servir de ancoragem para as mesmas.
  • 39. Durante a produção, instala-se sobre a cabeça de poço um conjunto de válvulas chamado de árvore de natal, com dispositivos de segurança e controle de produção, além de vários outros itens possíveis. Elas podem ser: De superfície – unicamente secas Submarinas – secas ou molhadas
  • 40. Merece destaque Blowout Preventer (BOP), que é um conjunto de válvulas que possibilita o fechamento do poço.
  • 41. Blowout na Plataforma - Golfo do México
  • 42.
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  • 45. 9. Considerações Finais As operações de perfuração de poços de petróleo são bastantes complexas, onerosas e dividem-se em: de rotina e específicas. Tais operações possuem características e detalhes que valorizam as diversas áreas do conhecimento.
  • 46. 10. Bibliografias Pesquisadas Petróleo: do Poço ao Posto/ Luiz Cláudio Cardoso, 1ª Ed. Rio de Janeiro- RJ: Qualitymark Ed.,2005. Consultoria Mgerhardt. Acessado em 31/05/2011, às 14h no endereço eletrônico: www.mgerhardt-consultorias.com.br/.../LCRN-ATT00288.doc Petróleo e etc. Acessado em 01/06/2011, às 10h, no endereço eletrônico: www.petroleoetc.com.br/fique-sabendo/perfuracao/ Tecnologia do Petróleo. Acessado em 01/06/2011, às 08h, no endereço eletrônico: www.tecnicodepetroleo.ufpr.br/...do_petroleo/perfuracoes.PDF
  • 47. 11. Agradecimentos Obrigada! Ana Cláudia Bento Melchíades anamelchiades@gmail.com