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  1. 1. REVESTIMENTO E CIMENTAÇÃO
  2. 2. REVESTIMENTO• Cada coluna de revestimento é composta de tubos com aproximadamente 12 metros de comprimento.• O revestimento e a cimentação constituem parcelas das mais expressivas do custo total da perfuração de um poço de petróleo, variando de 15 a 20%.• As características desses tubos (resistência à tração, pressão interna e colapso) dependem do seu diâmetro, da composição do aço empregado e da espessura de sua parede.
  3. 3. COLUNA DE REVESTIMENTO• A composição de cada coluna é decidida em função das solicitações que esta sofrerá durante sua instalação e seu uso.• As operações de revestimento são ditas operações especiais, pois, embora normais na vida do poço, não são contínuas, mas executadas somente em determinados momentos da perfuração.
  4. 4. Coluna de revestimento• Uma coluna de revestimento é constituída de diversos tubos de aço unidos por conectores ou luvas especiais, descidos num poço de petróleo com a função básica de sustentar as formações perfuradas pela broca. Tubos de revestimento 9 5/8 pol Tubos de revestimento de 7 pol
  5. 5. Funções• Prevenir desmoronamento das paredes do poço;• Evitar contaminação dos aquíferos;• Permitir retorno do fluido de perfuração à superfície;• Prover meios para controle de pressão;• Permitir adoção de sistemas de fluidos diferentes;• Impedir migração de fluidos das formações;• Sustentar os equipamentos de cabeça de poço;• Sustentar outras colunas de revestimento.
  6. 6. Características essenciais• Ser estanque;• Ter resistência compatível com as solicitações;• Ser resistente à corrosão e à abrasão;• Ter dimensões compatíveis com as atividades;• Apresentar facilidade de conexão.
  7. 7. Classificação de revestimentos• Quanto à finalidade • Condutor; • Revestimento de superfície; • Revestimento intermediário; • Revestimento de produção; • Liner
  8. 8. Condutor : Finalidades e Características• Finalidades: • Permitir o retorno de fluido ao tanque ao iniciar a perfuração; • • Suportar formações não-consolidadas; • Isolar zonas de água doce.• Características: • É o revestimento de maior diâmetro; • Pode ser cravado, jateado ou cimentado; • É cimentado em toda sua extensão.• Diâmetros usuais: • 30 pol (mar); • 20 pol (terra).
  9. 9. Revestimento de superfície• Finalidades: – Servir de base para instalação dos equipamentos de superfície; – Isolar zonas de água doce; – Suportar outras colunas de revestimento.• Características: – É cimentado em toda sua extensão; – Tem função estrutural.• Diâmetros usuais: – 20 pol (mar); – 13/8 pol - poço com 03 fases (terra); – 9 5/8 pol - poço com 02 fases (terra).
  10. 10. Revestimento de produção• Finalidades: • Confinar a produção no interior do poço; • Isolar zonas de água da zona produtora; • Isolar reservatórios com fluidos ou pressões diferentes.• Características: • Alta resistência aos esforços; • Exigência de boa qualidade da cimentação; • Último revestimento a ser descido no poço; • A cimentação pode ser feita em um ou dois estágios.• Diâmetros usuais: • 7 pol; • 5 1/2 pol.
  11. 11. Coluna integral
  12. 12. Liner• Definição: • É uma coluna de revestimento que não chega até a superfície. • Fica suspensa no último revestimento descido.• Finalidades: • Contornar limitações da cabeça do poço; • Evitar coluna de perfuração muito fina para a fase seguinte.• Características: • Pode ser intermediário ou de produção; • Pode ser, posteriormente, prolongado até a superfície (• tie back); • Tem baixo custo.• Diâmetros usuais: • 5 ½ pol; • 7 pol (produção); • 9 5/8 pol (intermediário).
  13. 13. Coluna com liner
  14. 14. ESPECIFICAÇÕES• Especificação de uma coluna • Diâmetro externo; • Peso nominal; • Grau do aço; • Tipo de rosca; • Range.Exemplo: 7 pol - 23 lb/pé - N80 - BT - R3
  15. 15. Esforços atuantes• Existem três tipos de esforços que atuam sobre uma coluna de revestimento: • Tração; • Pressão; • Colapso.• Fatores de segurança • Pressão interna: 1,1; • Colapso: 1,125; • Tração: 1,3 a 1,75.
  16. 16. Fatores que geram pressão interna no revestimento:• Batida de • plug;• Teste do revestimento;• Fechamento de colar de estágio;• Ocorrência de kick;• Acionamento de E.C.P.
  17. 17. Fatores que geram esforço de colapso e tração no revestimento:• Fatores que geram esforço de colapso • Teste da vedação secundária (• pack off); • Perda de circulação; • Circulação reversa; • Falta de abastecimento do revestimento durante sua descida. •• Fatores que geram esforço de tração no revestimento: • Pressão interna gerada na batida do plug; • Elevação da coluna para retirada da cunha; • Ameaça de prisão do revestimento; • Prisão do revestimento.
  18. 18. Tipos de conexão• O API estabeleceu especificações para os seguintes tipos de conexão: • Luva curta oito fios; • Luva longa oito fios; • Buttress ; • Extreme line.
  19. 19. Principais características dos tipos de conexões:• Oito fios por polegada: • Baixa resistência à tração. •• Buttress: • Resistência à tração maior do que o corpo do tubo. •• Extreme line: • Alta resistência da conexão; • • Ótima resistência quanto a vazamentos (mesmo sob altas • pressões ou em poços com injeção de vapor).• Hydrill: • Semelhante à • extreme line, diferenciando-se pelo perfil.
  20. 20. Torque recomendado• Próximo ao pino do revestimento, existe um pequeno triângulo que é marcado no tubo. Uma faixa vertical branca, pintada no corpo do tubo, indica a localização dele. O torque recomendado deve alcançar a base desse triângulo.
  21. 21. Torque Recomendado• No campo, deve-se anotar o torque obtido em pelo menos 03 juntas e tomar a média como sendo o torque para as demais conexões.
  22. 22. Range• Comprimento dos tubos • As normas API estabelecem três comprimentos de tubos. • No Brasil, empregam-se tubos de range 3 conforme tabela. Listas de identificação dos tubos de revestimento Listas
  23. 23. Grau do aço• Os tubos de revestimento podem ser identificados através de listas coloridas localizadas próximo à luva
  24. 24. Acessórios• Sapata guia • Função principal: – Guiar o revestimento durante sua descida. • • Características: – Possui uma abertura central; • – Permite a passagem de fluido do interior do tubo para o anular • e vice-versa;• Fica posicionada na extremidade inferior de revestimento. • (a) Sapata guia (b) Sapata guia colada no tubo de revestimento
  25. 25. Sapata flutuante• Função principal: • Guiar o revestimento durante sua descida.• Características: • Permite a passagem de fluido do interior do revestimento para • o anular, não permitindo o fluxo inverso; • Reduz o peso da coluna de revestimento devido à flutuação; • Há necessidade de abastecimento do revestimento.• Classificação: • Tipo bola; • Tipo mola. (a) Sapata flutuante, (b) Sapata flutuante para ser conectada ao tubo, (c) funcionamento da sapata e do colar flutuante
  26. 26. Sapata diferencial• Princípio de funcionamento: • Abertura de uma válvula regulada por mola sempre que a diferença de pressão hidrostática entre o interior da coluna e o espaço anular atingir 150 psi.• Vantagens: • Permite a entrada de fluido para o interior do revestimento durante a descida no poço; • Reduz o tempo de descida da coluna de revestimento; • É convertida para flutuante por intermédio do lançamento de uma esfera no final da descida do revestimento. Colar diferencial
  27. 27. Colar e sapata diferencialfuncionamento
  28. 28. Sapata em “v”• Função: • Guiar o revestimento no poço durante a descida. •• Finalidades: » Liberar a setting tool caso o liner hanger não atue; » Guiar o liner durante sua descida no poço. » Obs: Esse acessório possui dois elementos de retenção em bronze acionados por mola e que possuem, na parte inferior, uma guia feita de ferro fundido com duas lâminas que se cruzam radialmente.
  29. 29. Colar flutuante• Função: • Garantir o não-retorno do cimento para o interior do • revestimento após a cimentação.• Características: • É posicionado de 1 a 3 tubos acima da sapata; • • Serve de batente para retenção dos tampões de fundo e de • topo; • Evita contaminação da pasta pela película de fluido aderida ao • revestimento; • Apresenta a necessidade de completar o revestimento. •
  30. 30. Válvula insertável • Função: – Semelhante à do colar flutuante. • Finalidades: – Evitar a flutuação do revestimento; – Não necessitar abastecer o revestimento. • Característica: – É um disco de alumínio enroscado na luva posicionada na junta • da sapata. • Vantagens: – Baixo custo; – Redução no tempo de descida do revestimento. • Desvantagens: – Risco de vazamento; – Limitação de pressão.Inserto posicionado na luva do revestimento Válvula insertável
  31. 31. Colar flutuante com auto-enchimento• Vantagens: • É mais resistente que a válvula insertável; • É convertida através de pressurização; • Oferece menor risco de vazamento. Colar flutuante com auto-enchimento
  32. 32. Colar diferencial• Função: • Semelhante à do colar flutuante. •• Características: • Desce junto com uma sapata diferencial; • • Funciona semelhantemente à sapata; • • É convertido para flutuante pelo lançamento de uma esfera; • • Não precisa abastecer o revestimento; • • Pode ser convertido para flutuante antes da descida. •
  33. 33. Colar de estágio• Função: • Permitir que a cimentação seja realizada em mais de uma etapa. •• Finalidade: • Redução da possibilidade de fratura da formação devido à • altura da coluna hidrostática; • Cimentação acima de zonas de perda de circulação com uso de • external casing packer (E.C.P); • Cimentação em poços com óleo no embasamento junto com o • external casing packer (E.C.P); • Cimentação em poços de captação de água. •
  34. 34. Acessórios para colar de estágioColar de estágio Tampão fechamento Tampão flexível Seal of plate Torpedo
  35. 35. Tampões de fundo e de topo• Função: • Evitar contaminação da pasta de cimento pelo fluido. •• Finalidades: • Tampão de fundo: • – Evitar a contaminação do colchão lavador ou da pasta de cimento pelo fluido de perfuração; – Remover a película de fluido de perfuração aderida na parede interna do revestimento. • Tampão de topo: – Evitar a contaminação da pasta de cimento pelo fluido de deslocamento dessa pasta; – Indicar o final do deslocamento (elevação da pressão).
  36. 36. Tampões de fundo e de topo
  37. 37. Centralizadores Função: Centralizar o revestimento para manter um espaço anular • uniforme em toda a extensão a ser cimentada.Resultado da cimentação com revestimento centralizado ou não-centralizado
  38. 38. CENTRALIZADORES• Finalidades: • Diminuir a canalização da pasta no espaço anular; • • Facilitar o deslocamento do fluido no espaço anular. •• Tipos de centralizadores existentes: • Tipo M; • • Tipo rígido; • • Tipo segmentado. •
  39. 39. Stop RingPermite colocação docentralizador emqualquer posição Centralizador égeralmente colocadona luva dorevestimento (semnecessidade do uso deStop Ring)
  40. 40. Arranhadores - Reciprocação• Tipo Arame• Promove a remoção de reboco -melhoria da eficiência de• deslocamento lama-cimento
  41. 41. CESTA• Cesta de cimentação • Função: • Impedir a queda da pasta de cimento no espaço anular. • Finalidade: • Cimentar acima de zonas de perda de circulação.
  42. 42. Plugs de Cimentação
  43. 43. Equipamentos de descida• Os tipos de equipamentos de descida do revestimento em sondas de perfuração são os seguintes: • Cunha tipo • spider • Elevador tipo spider Elevador tipo spider Elevador tipo spider Cunha tipo spider
  44. 44. Elevador tipo side doorElevador tipo side door
  45. 45. Cabeça de cimentação• É enroscada no tubo de revestimento ou na coluna de assentamento - equipamento de superfície;• Estabelece ligação entre o sistema de circulação de fluidos da sonda e a coluna de revestimento a ser cimentada;• É alojadora dos tampões de topo e de fundo.
  46. 46. Detalhe da cabeça de cimentação
  47. 47. Cabeça de Cimentação
  48. 48. Cabeça deCimentação
  49. 49. Rubber plugs (top e bottom) ScratcherColuna de revestimento e seus acessórios Float collar Centralizer Guide shoe
  50. 50. Tipos de cimentação• O primeiro uso de cimento em poço de petróleo ocorreu na Califórnia, em 1883. Entretanto, só em 1902, passou- se ao uso do cimento Portland em processo manual de mistura.• Cimentação primária• Denomina-se cimentação primária a cimentação principal de cada coluna de revestimento. Seu objetivo básico é colocar uma pasta de cimento não-contaminada em determinada posição no espaço anular entre o poço e a coluna de revestimento, de modo a se obter a fixação e a vedação eficientes e permanentes desse anular.
  51. 51. Cimentação secundária• Cimentação secundária – São assim denominadas as operações emergenciais de cimentação, visando permitir a continuidade das operações. São classificadas como: • Tampões de cimento – Consistem no bombeamento de determinado volume de pasta para o poço, visando tamponar um trecho deste. São usados nos casos de perda de circulação, abandono total ou parcial do poço, como base para desvios do poço etc. • Recimentação – É a correção da cimentação primária quando o cimento não alcança a altura desejada no anular. O revestimento é canhoneado em dois pontos, a profundidades distintas. – A recimentação só é feita quando se consegue circulação pelo anular, através desses canhoneados. Para possibilitar a circulação com retorno, a pasta é bombeada através da coluna de perfuração, dotada de um obturador (packer) que permite a pressurização necessária para a movimentação da pasta de cimento no anular. • Compressão de cimento ou squeeze – Consiste na injeção forçada de cimento sob pressão, visando corrigir localmente a cimentação primária, sanar vazamentos no revestimento ou impedir a produção de zonas que passaram a produzir água.
  52. 52. Cimento• Constitui-se de um aglomerante hidráulico que endurece e desenvolve resistência compressiva quando hidratado.• Classificação • O Instituto Americano de Petróleo (API), em sua RP 10 B, classificou o cimento para poços de petróleo em oito classes, a saber : • Cimento classe A – Pode ser usado até a profundidade de 1.830 m, quando não se exigem propriedades essenciais
  53. 53. Classificação• Cimento classe B • Pode ser usado até a profundidade de 1.830 m, quando as condições do poço exigem moderada resistência ao sulfato.• Cimento classe C • Pode ser usado até a profundidade de 1.830 m, quando se requer alta resistência ao sulfato.• Cimento classe D • Pode ser usado entre as profundidades de 1.830 m até 3.050 m, sob condições de temperatura e pressão moderadamente altas.
  54. 54. Classificação• Cimento classe E • Pode ser usado entre as profundidades de 1.830 m até 4.270 m, sob condições de temperaturas e pressões altas.• Cimento classe F • Pode ser empregado entre as profundidades de 3.050m a 4.880 m, sob condições de temperaturas e pressões altas.• Cimento classes G e H • São considerados cimentos básicos e devem ser empregados até a profundidade de 2.440 m, sem adição de aditivos especiais ou até profundidades maiores, com a adição de aditivos especiais.
  55. 55. Classificação do cimento - resumo
  56. 56. Cimento classe “G”• Cimento classe “G” – o que é? • De acordo com a norma NBR-9831/93, o cimento classe “G” é definido como: aglomerante hidráulico obtido pela moagem do clinquer Portland, constituído, em sua maior parte, por silicatos de cálcio hidratado e que apresenta características essenciais para uso em poços petrolíferos até a profundidade de 2.440 m, da forma como é produzido. A única adição permitida nesse cimento é a do gesso.• Gesso• É o sulfato de cálcio hidratado (CaSO4.2H2O). Sua finalidade é regular o tempo de pega do cimento.
  57. 57. Fabricaçãodo cimento
  58. 58. Fabricação do cimento• Etapas envolvidas • Matérias-primas - calcário + argila + pequena quantidade de • ferro e alumínio; • Britador primário + moinho de bolas - pulverização e • homogeneização do material (farinha); • Pré-aquecimento; • • Forno rotativo - 2600-3000 °F; • • Resfriamento - • clinquer (material pelotizado); • Moinho de bolas - pulverização + adição de gesso (conferir • resistência compressiva inicial) - produto final.
  59. 59. Matéria-prima do cimento + Clinquer Minério Argila ClinquerCalcário de ferro
  60. 60. Cimento classe G ou HClinquer Gesso Cimento
  61. 61. Pasta de cimento• Definição• Pasta de cimento é uma mistura de cimento, água e aditivos químicos, com a finalidade de se obter propriedades físicas e químicas destinadas à operação de cimentação em poços petrolíferos.• Funções• Prover o isolamento hidráulico entre as diferentes zonas • permeáveis;• Fixar a coluna de revestimento à formação;• Suportar o peso da coluna de revestimento após a pega;• Proteger o revestimento contra fluidos agressivos.
  62. 62. Cimentação secundária - squeeze• Operação que consiste em forçar uma pasta de cimento nos canhoneados do revestimento e/ou em canais formados pela má cimentação. – Objetivos • Corrigir falhas da cimentação primária - problemas de • canalização; • Eliminar a entrada de água de uma zona indesejável; • • Isolar canhoneado; • • Reduzir a RGO através do isolamento da zona de gás adjacente • à zona de óleo; • Abandonar zonas depletadas; • • Reparar vazamentos na coluna de revestimento.•
  63. 63. Cimentaçãosecundária (squeeze)
  64. 64. Equipamentos para cimentação
  65. 65. Propriedades da pasta de cimento• Densidade da pasta – É definida pela relação entre a massa e o volume; – Tem como unidade de medida usual a libra/galão (lb/gal); – Indica proporção de mistura.•• Rendimento – É definido como o volume de pasta obtido pelo volume de cimento;• Fator água de mistura – É definido como o volume da água e aditivos a ela misturados pelo volume de cimento; – Tem como unidade usual o GPC (galão por pé cúbico de cimento).• Resistência à compressão – Teste realizado na temperatura estática – Resistência mínima requerida: 500 psi em 8 horas; – Propriedade afetada pelo fator água/cimento: – • Maior fator água cimento → menor resistência
  66. 66. Propriedades da pasta de cimento• Bombeabilidade – Mede a facilidade com que uma certa pasta pode ser bombeada; – Depende de:• – Tempo decorrido após a mistura; – Temperatura e pressão; – Continuidade do bombeio;• Perda de água – Refere-se à perda de fluido para o meio poroso (reservatório); – É realizado por um equipamento chamado filtro prensa.• Reologia – Traduz a viscosidade da pasta; – Exerce grande influência nas pastas para cimentação do revestimento de produção.
  67. 67. Aditivos utilizados na cimentação• Aceleradores - Aumentar o desenvolvimento de resistência inicial; Aceleradores de pega• Retardadores - Retardar o tempo de espessamento para permitir o correto • posicionamento da pasta de cimento• Estendedores - aditivos de baixo peso; reduzir a densidade do fluido• Adensantes - Controlar a pressão de poros da formação formação.• Dispersantes - Reduzir a viscosidade da pasta e propiciar melhor vazão de deslocamento
  68. 68. Aditivos utilizados na cimentação• Controladores de filtrado -
  69. 69. Aditivos utilizados na cimentação• Preventor de retrogressão da pasta de cimento; • Evitar a perda de resistência da pasta em temperaturas• Preventor de migração de gás • Perda gradual da hidrostática exercida pela pasta de cimento • durante sua pega - estado de transição líquido-sólido; • Perda de filtrado no espaço confinado - redução substancial da • pressão (compressibilidade do fluido é baixa);
  70. 70. Etapas de uma operação de cimentação

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