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Sondas de Perfuração
Apresentação
Disciplina: PFC 1
Realizado sob a tutela da Profª. Sheila Feio
Alunos: Alan Saphira
Anderson Alvino
Edmeire Oliveira
Emerson Santos
Fagner Ferreira
Filipe Gustavo
Lauro de Freitas. 2015
Definição
• Sonda de perfuração ou Plataforma de
perfuração são equipamentos utilizados para
perfurar e intervir em poços que permitam o
acesso a reservatórios de petróleo ou gás
natural. Dependendo da localização do
reservatório, as sondas podem ser terrestres
(ONSHORE) ou marítimas (OFFSHORE). Estas
últimas são instaladas sobre uma base
flutuante e podem ou não ter propulsão
própria.
Sondas Terrestres
Sondas Terrestres
Sistema de Sonda
• Sistema é uma grupo de equipamentos
responsável por determinada função nas
operações de uma sonda.
• Sustentação de carga
• Movimentação de carga
• Geração e transmissão de energia
• Rotação
• Circulação
• Segurança de poço
• Monitoração
• Sub superfície
Principais sistemas
Principais sistemas
Sustentação de carga
• O sistema de sustentação é constituído do
mastro ou torre, da subestrutura e da base ou
fundação. A carga correspondente ao peso da
coluna de perfuração ou revestimento que
está no poço é transferida para o mastro , que
descarrega para a subestrutura e esta para a
fundação.
• É uma estrutura de aço especial, de forma
piramidal, de modo a prover um espaçamento
vertical livre acima a plataforma de trabalho
para permitir a execução das manobras.
Mastro
Mastro
Subestrutura
• É constituída de vigas de aço especial
montadas sobre a fundação ou base da sonda,
de modo a criar um espaço de trabalho sob a
plataforma, onde são instalados os
equipamentos de segurança do poço.
SUBESTRUTURA
Fundações ou bases
• São estruturas rígidas construídas em
concreto, aço ou madeira que, apoiadas sobre
solo resistente, suportam com segurança as
deflexões, vibrações e deslocamentos
provocados pela sonda.
Sistema de movimentação de carga
• O sistema de movimentação de carga permite
movimentar as colunas de perfuração,
revestimento e outros equipamentos.
• Os principais componentes são: guincho,
bloco de coroamento, catarina, cabo de
perfuração, gancho e elevador.
Sistema de movimentação de carga
Guincho
• Recebe a energia mecânica necessária para a
movimentação de cargas através da
transmissão principal, no caso de sondas
diesel, diretamente de uma motos eletrico
acoplado a ele, nas sondas eletricas.
• O guincho é constituído por: tambor principal,
tambor auxiliar ou de limpeza, freios,
molinetes e embreagens.
• O tambor principal tem a função de acionar o
cabo de perfuração, movimentando as cargas
dentro do poço.
Guincho
• O tambor auxiliar ou de limpeza, tem a função
de movimentar equipamentos leves dentro do
poço, como: equipamentos de completação,
registradores de inclinação e direção do poço.
• Os freios usualmente são empregados dois tipos
numa sonda: o freio principal, que tem a função
de para e assim manter a carga que esta sendo
movimentada, e o freio secundário, que tem a
função de apenas diminuir a velocidade de
decida da carga, de modo a facilitar a atuação
do freio principal.
Guincho
Bloco de coroamento
• É um conjunto estacionário de 4 a 7 polias
montadas em linha num eixo suportado por
dois mancais de deslizamento, localizado na
parte superior do mastro ou torre. O bloco
suporta todas ad cargas que lhe são
transmitidas pelo cabo de perfuração.
Bloco de coroamento
Catarina
• É um conjunto de 3 a 6 polias móveis
montadas em um eixo que se apóiam nas
paredes externas da própria estrutura da
catarina. Fica suspensa pelo cabo de
perfuração que passa alternadamente pelas
polias do bloco de coroamento e polias da
catarina formando um sistema com 8 a 12
linhas passadas.
Catarina
Elevador
• O elevador é um equipamento com a forma
de anel bipartido em que as duas partes são
ligadas por dobradiça resistente. É utilizado
para movimentar elementos tubulares.
Sistema de rotação
• Nas sondas convencionais, a coluna de
perfuração é girada pela mesa rotativa
localizada na plataforma da sonda. A rotação é
transmitida a um tubo de parede externa
poligonal, que fica enroscado no topo da
coluna de perfuração.
• Esse sistema é constituído por: mesa rotativa,
kelly e cabeça de injeção e/ou swivel.
• Mesa rotativa é o equipamento que transmite
rotação à coluna de perfuração e permite o
livre deslizamento do Kelly no seu interior.
Sistema de rotação
• O kelly é o elemento que transmite a rotação
proveniente da mesa rotativa à coluna de
perfuração.
Sistema de rotação
• Cabeça de injeção e swivel são os
equipamentos que separam os elementos
rotativos daqueles estacionário na sonda de
perfuração. Sendo assim a parte superior não
gira e sua parte inferior deve permitir rotação.
Sistema de rotação
• Nas sondas equipadas com o top driver a
rotação é transmitida diretamente ao topo da
coluna de perfuração por um motor acoplado
à catarina. O conjunto desliza em trilhos
fixados à torre, onde o torque devido à
rotação da coluna é absorvido.
Sistema de rotação
Sistema de rotação
• Existe ainda a possibilidade de se perfurar
com um motor de fundo, colocado logo acima
da broca, o torque necessário é gerado pela
passagem de fluido de perfuração no seu
interior.
Sistema de rotação
Sistema de circulação
• É o conjunto de equipamentos que permitem
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perfuração.
• Quando falamos de circulação falamos de
movimentação do fluido, ele sai de uma
pontos e volta para o mesmo ponto. Se esse
fluido não voltar para o mesmo ponto ouve
uma substituição.
Equipamentos
• Tanques de lama;
• Bombas de lama;
• Tubo bengala/mangueira de lama;
• Entrada e saída de lama;
• Sistema de tratamento da lama
• Tanques de lama - Os tanques de lama, feitos de
chapas de aço, armazenam a lama na superfície.
São interligados entre si por tubos de aço ou
mangotes flexíveis e conectados aos
equipamentos do sistema de tratamento.
• Bombas de Lama - As bombas de lama são as
responsáveis pelo fornecimento de energia ao
fluido para a circulação.
• Manifold - É um conjunto de válvulas que recebe
os mangotes de descarga das bombas e a linha de
recalque para o tubo bengala, permitindo
direcionar o fluxo para o poço por qualquer uma
das bombas.
Sistema de circulação
Equipamentos da circulação
Tanques de lama
Equipamentos de circulação
Bomba Centrifuga
Bomba Alternativa/Pistão
Equipamentos da circulação
Manifold
• Tubo bengala / mangueira de lama - O tubo
bengala (standpipe) é um tubo vertical fixado
à torre. Ele, conjuntamente com a mangueira
de lama, que é uma mangueira flexível,
permite o bombeio da lama em qualquer
altura dentro da faixa de movimentação do
swivel .
• Saída de lama - A saída de lama (flowline) é
um tubo que conecta o espaço anular do poço
com sistema de tratamento e aos tanques de
lama .
Sistema de circulação
Equipamentos da circulação
Mangueira de lama / Tubo bengala
• Fase de retorno – o fluido é succionado dos
tanques pelas bombas de lama e injetado na
coluna através da cabeça de injeção, até sair
sob alta pressão pelos jatos da broca e
retornar carrilhando sedimentos e cascalhos
da formação, com pressão suficiente para o
retorno pelo espaço anular entre o poço e a
coluna de perfuração.
Fases da circulação
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• Fase de retorno – esta fase tem início com a
saída do fluido de perfuração nos jatos da
broca e termina ao chegar na peneira
vibratória, percorrendo o espaço anular entre
a coluna de perfuração e a parede do poço ou
revestimento.
Fases da circulação
• A fase de tratamento ou condicionamento do
fluido de perfuração consiste na eliminação de
sólidos ou gás que se incorporam a ele
durante a perfuração e, quando necessário, na
adição de produtos químicos para ajustes de
suas propriedades.
Fase de tratamento
Equipamentos de tratamento
• Peneira vibratória;
• Desareiador;
• Dessiltador;
• Mud cleaner;
• Centrifuga;
• Desgaseificadores.
Equipamentos de tratamento
Peneira vibratória
Desareiador
Dessiltador
Mud Cleaner
Centrifuga
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Peneira vibratória
• Tem a função de separar os sólidos mais
grosseiros do fluido de perfuração, tais como
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Desareiador
• Conjunto de dois a quatro hidrociclones que
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Dessiltador
• Conjunto de 8 a 12 hidrociclones de 4” a 5”,
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Mud Cleaner
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Centrifuga
• Algumas sondas utilizam ainda uma
centrífuga, que retira partículas ainda
menores que nãotenham sido descartadas
pelos hidrociclones.
Desgaseificadores
• Separa a parte gasosa presente no fluido da
parte líquida quando necessário.
Sistema de monitoração
• São os equipamentos necessários ao controle
da perfuração: manômetros, indicador de
peso sobre a broca, indicador de torqur,
tacômetro, etc.
• Com o progresso da perfuração observou-se
que um máximo de eficiência e economia
seria atingido quando houvesse uma perfeita
combinação entre os vários parâmetros da
perfuração.
Principais indicadores
• Indicador de peso no gancho e na broca.
• Manômetro que indica a pressão de bombeio.
• Torquímetro para o torque na coluna de
perfuração.
• Torquímetro instalado nas chaves flutuantes.
• Tacômetros para medir a velocidade da messa
rotativa e bomba de lama.
• Taxa de penetração da broca.
Painel de indicadores
Painel de indicadores
Sistema de segurança de poço
• Sistema de controle de poços é constituído
por equipamentos de Segurança de Controle
de Poço (ESCP) e por equipamentos
complementares que possibilitam o
fechamento e controle do poço.
• O mais importante deles é o Blowout
Preventer (BOP), conjunto de válvulas que
permitem fechar o poço em caso de
emergências e de intervenções no poço.
Blow Out Preventer (BOP)
Blow Out Preventer (BOP)
Blow Out Preventer (BOP)
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• Os preventores são acionados sempre que
houver a ocorrência de um kick, fluxo
indesejável do fluido contido na formação
para dentro do poço. Se este fluxo não for
controlado eficientemente poderá se
transformar num blowout, ou seja, poço
fluindo totalmente sem controle, e criar sérias
consequências, tais como: danos aos
equipamentos da sonda, acidentes pessoais,
perda parcial ou total do reservatório,
poluição, danos ao meio ambiente etc.
Sistema de segurança de poço
Sistema de geração e transmissão de
energia
• Fontes de energia: a energia necessária para o
acionamento dos equipamentos de uma
sonda de perfuração é normalmente fornecida
por motores diesel.
• Quando disponível, a utilização de energia
elétrica de redes públicas pode ser vantajosa.
• Uma característica importante dos
equipamentos de uma sonda, e que afeta o
processo de transmissão de energia, é a
necessidade deles operarem com velocidade e
torque variáveis.
Sondas mecânicas
• A energia gerada nos motores diesel é levada
a uma transmissão principal (compound)
através de acoplamentos hidráulicos
(conversores de torque) e embreagens. O
compoud é constituído de diversos eixos,
rodas dentadas e correntes que distribuem a
energia a todos os sistemas da sonda.
Sondas diesel-elétricas
• Geralmente são do tipo AC/DC, no qual a
geração é feita em corrente alternada e a
utilização é em corrente contínua. Motores
diesel ou turbinas a gás acionam geradores de
corrente (AC) que alimentam um barramento
trifásico de 600 volts. Este barramento,
alternativamente, também pode receber
energia de rede pública.
• Fundamentos de Engenharia de Petróleo. José Eduardo
Thomas; Ed. Interciência, 2001.
• Operador de Sonda de Perfuração / CEFET-RN.
Mossoró, 2008. COSTA, André Schuster 32p.: 14il.
• https://pt.wikipedia.org/wiki/Sonda_de_perfura%C3%
A7%C3%A3o
• http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-
atividades/areas-de-atuacao/exploracao-e-producao-
de-petroleo-e-gas/
• http://www.ufrgs.br/lapol/materias_primas/ll_218.ht
ml
• http://www.ebah.com.br/content/ABAAABiJcAL/aposti
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  • 2. Apresentação Disciplina: PFC 1 Realizado sob a tutela da Profª. Sheila Feio Alunos: Alan Saphira Anderson Alvino Edmeire Oliveira Emerson Santos Fagner Ferreira Filipe Gustavo Lauro de Freitas. 2015
  • 3.
  • 4. Definição • Sonda de perfuração ou Plataforma de perfuração são equipamentos utilizados para perfurar e intervir em poços que permitam o acesso a reservatórios de petróleo ou gás natural. Dependendo da localização do reservatório, as sondas podem ser terrestres (ONSHORE) ou marítimas (OFFSHORE). Estas últimas são instaladas sobre uma base flutuante e podem ou não ter propulsão própria.
  • 7. Sistema de Sonda • Sistema é uma grupo de equipamentos responsável por determinada função nas operações de uma sonda.
  • 8. • Sustentação de carga • Movimentação de carga • Geração e transmissão de energia • Rotação • Circulação • Segurança de poço • Monitoração • Sub superfície Principais sistemas
  • 10. Sustentação de carga • O sistema de sustentação é constituído do mastro ou torre, da subestrutura e da base ou fundação. A carga correspondente ao peso da coluna de perfuração ou revestimento que está no poço é transferida para o mastro , que descarrega para a subestrutura e esta para a fundação.
  • 11. • É uma estrutura de aço especial, de forma piramidal, de modo a prover um espaçamento vertical livre acima a plataforma de trabalho para permitir a execução das manobras. Mastro
  • 13. Subestrutura • É constituída de vigas de aço especial montadas sobre a fundação ou base da sonda, de modo a criar um espaço de trabalho sob a plataforma, onde são instalados os equipamentos de segurança do poço.
  • 15. Fundações ou bases • São estruturas rígidas construídas em concreto, aço ou madeira que, apoiadas sobre solo resistente, suportam com segurança as deflexões, vibrações e deslocamentos provocados pela sonda.
  • 16. Sistema de movimentação de carga • O sistema de movimentação de carga permite movimentar as colunas de perfuração, revestimento e outros equipamentos. • Os principais componentes são: guincho, bloco de coroamento, catarina, cabo de perfuração, gancho e elevador.
  • 18. Guincho • Recebe a energia mecânica necessária para a movimentação de cargas através da transmissão principal, no caso de sondas diesel, diretamente de uma motos eletrico acoplado a ele, nas sondas eletricas. • O guincho é constituído por: tambor principal, tambor auxiliar ou de limpeza, freios, molinetes e embreagens. • O tambor principal tem a função de acionar o cabo de perfuração, movimentando as cargas dentro do poço.
  • 20. • O tambor auxiliar ou de limpeza, tem a função de movimentar equipamentos leves dentro do poço, como: equipamentos de completação, registradores de inclinação e direção do poço. • Os freios usualmente são empregados dois tipos numa sonda: o freio principal, que tem a função de para e assim manter a carga que esta sendo movimentada, e o freio secundário, que tem a função de apenas diminuir a velocidade de decida da carga, de modo a facilitar a atuação do freio principal. Guincho
  • 21. Bloco de coroamento • É um conjunto estacionário de 4 a 7 polias montadas em linha num eixo suportado por dois mancais de deslizamento, localizado na parte superior do mastro ou torre. O bloco suporta todas ad cargas que lhe são transmitidas pelo cabo de perfuração.
  • 23. Catarina • É um conjunto de 3 a 6 polias móveis montadas em um eixo que se apóiam nas paredes externas da própria estrutura da catarina. Fica suspensa pelo cabo de perfuração que passa alternadamente pelas polias do bloco de coroamento e polias da catarina formando um sistema com 8 a 12 linhas passadas.
  • 25. Elevador • O elevador é um equipamento com a forma de anel bipartido em que as duas partes são ligadas por dobradiça resistente. É utilizado para movimentar elementos tubulares.
  • 26. Sistema de rotação • Nas sondas convencionais, a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa localizada na plataforma da sonda. A rotação é transmitida a um tubo de parede externa poligonal, que fica enroscado no topo da coluna de perfuração. • Esse sistema é constituído por: mesa rotativa, kelly e cabeça de injeção e/ou swivel.
  • 27. • Mesa rotativa é o equipamento que transmite rotação à coluna de perfuração e permite o livre deslizamento do Kelly no seu interior. Sistema de rotação
  • 28. • O kelly é o elemento que transmite a rotação proveniente da mesa rotativa à coluna de perfuração. Sistema de rotação
  • 29. • Cabeça de injeção e swivel são os equipamentos que separam os elementos rotativos daqueles estacionário na sonda de perfuração. Sendo assim a parte superior não gira e sua parte inferior deve permitir rotação. Sistema de rotação
  • 30. • Nas sondas equipadas com o top driver a rotação é transmitida diretamente ao topo da coluna de perfuração por um motor acoplado à catarina. O conjunto desliza em trilhos fixados à torre, onde o torque devido à rotação da coluna é absorvido. Sistema de rotação
  • 32. • Existe ainda a possibilidade de se perfurar com um motor de fundo, colocado logo acima da broca, o torque necessário é gerado pela passagem de fluido de perfuração no seu interior. Sistema de rotação
  • 33. Sistema de circulação • É o conjunto de equipamentos que permitem a circulação e o tratamento do fluido de perfuração. • Quando falamos de circulação falamos de movimentação do fluido, ele sai de uma pontos e volta para o mesmo ponto. Se esse fluido não voltar para o mesmo ponto ouve uma substituição.
  • 34. Equipamentos • Tanques de lama; • Bombas de lama; • Tubo bengala/mangueira de lama; • Entrada e saída de lama; • Sistema de tratamento da lama
  • 35. • Tanques de lama - Os tanques de lama, feitos de chapas de aço, armazenam a lama na superfície. São interligados entre si por tubos de aço ou mangotes flexíveis e conectados aos equipamentos do sistema de tratamento. • Bombas de Lama - As bombas de lama são as responsáveis pelo fornecimento de energia ao fluido para a circulação. • Manifold - É um conjunto de válvulas que recebe os mangotes de descarga das bombas e a linha de recalque para o tubo bengala, permitindo direcionar o fluxo para o poço por qualquer uma das bombas. Sistema de circulação
  • 37. Equipamentos de circulação Bomba Centrifuga Bomba Alternativa/Pistão
  • 39. • Tubo bengala / mangueira de lama - O tubo bengala (standpipe) é um tubo vertical fixado à torre. Ele, conjuntamente com a mangueira de lama, que é uma mangueira flexível, permite o bombeio da lama em qualquer altura dentro da faixa de movimentação do swivel . • Saída de lama - A saída de lama (flowline) é um tubo que conecta o espaço anular do poço com sistema de tratamento e aos tanques de lama . Sistema de circulação
  • 40. Equipamentos da circulação Mangueira de lama / Tubo bengala
  • 41. • Fase de retorno – o fluido é succionado dos tanques pelas bombas de lama e injetado na coluna através da cabeça de injeção, até sair sob alta pressão pelos jatos da broca e retornar carrilhando sedimentos e cascalhos da formação, com pressão suficiente para o retorno pelo espaço anular entre o poço e a coluna de perfuração. Fases da circulação
  • 44. • Fase de retorno – esta fase tem início com a saída do fluido de perfuração nos jatos da broca e termina ao chegar na peneira vibratória, percorrendo o espaço anular entre a coluna de perfuração e a parede do poço ou revestimento. Fases da circulação
  • 45. • A fase de tratamento ou condicionamento do fluido de perfuração consiste na eliminação de sólidos ou gás que se incorporam a ele durante a perfuração e, quando necessário, na adição de produtos químicos para ajustes de suas propriedades. Fase de tratamento
  • 46. Equipamentos de tratamento • Peneira vibratória; • Desareiador; • Dessiltador; • Mud cleaner; • Centrifuga; • Desgaseificadores.
  • 47. Equipamentos de tratamento Peneira vibratória Desareiador Dessiltador Mud Cleaner Centrifuga Desgaseificadores
  • 48. Peneira vibratória • Tem a função de separar os sólidos mais grosseiros do fluido de perfuração, tais como cascalhos e grãos maiores que areia.
  • 49. Desareiador • Conjunto de dois a quatro hidrociclones que são responsáveis por retirar a areia do fluido.
  • 50. Dessiltador • Conjunto de 8 a 12 hidrociclones de 4” a 5”, cuja função é descartar partículas de dimensões equivalentes ao silte.
  • 51. Mud Cleaner • É também um conjunto de hidrociclones porém contem peneiras que permitem recuperar partículas. Parte deste material é descartado e parte retorna ao fluido, reduzindo os gastos com aditivos.
  • 53. Centrifuga • Algumas sondas utilizam ainda uma centrífuga, que retira partículas ainda menores que nãotenham sido descartadas pelos hidrociclones.
  • 54. Desgaseificadores • Separa a parte gasosa presente no fluido da parte líquida quando necessário.
  • 55. Sistema de monitoração • São os equipamentos necessários ao controle da perfuração: manômetros, indicador de peso sobre a broca, indicador de torqur, tacômetro, etc. • Com o progresso da perfuração observou-se que um máximo de eficiência e economia seria atingido quando houvesse uma perfeita combinação entre os vários parâmetros da perfuração.
  • 56. Principais indicadores • Indicador de peso no gancho e na broca. • Manômetro que indica a pressão de bombeio. • Torquímetro para o torque na coluna de perfuração. • Torquímetro instalado nas chaves flutuantes. • Tacômetros para medir a velocidade da messa rotativa e bomba de lama. • Taxa de penetração da broca.
  • 59. Sistema de segurança de poço • Sistema de controle de poços é constituído por equipamentos de Segurança de Controle de Poço (ESCP) e por equipamentos complementares que possibilitam o fechamento e controle do poço. • O mais importante deles é o Blowout Preventer (BOP), conjunto de válvulas que permitem fechar o poço em caso de emergências e de intervenções no poço.
  • 64. • Os preventores são acionados sempre que houver a ocorrência de um kick, fluxo indesejável do fluido contido na formação para dentro do poço. Se este fluxo não for controlado eficientemente poderá se transformar num blowout, ou seja, poço fluindo totalmente sem controle, e criar sérias consequências, tais como: danos aos equipamentos da sonda, acidentes pessoais, perda parcial ou total do reservatório, poluição, danos ao meio ambiente etc. Sistema de segurança de poço
  • 65. Sistema de geração e transmissão de energia • Fontes de energia: a energia necessária para o acionamento dos equipamentos de uma sonda de perfuração é normalmente fornecida por motores diesel. • Quando disponível, a utilização de energia elétrica de redes públicas pode ser vantajosa. • Uma característica importante dos equipamentos de uma sonda, e que afeta o processo de transmissão de energia, é a necessidade deles operarem com velocidade e torque variáveis.
  • 66. Sondas mecânicas • A energia gerada nos motores diesel é levada a uma transmissão principal (compound) através de acoplamentos hidráulicos (conversores de torque) e embreagens. O compoud é constituído de diversos eixos, rodas dentadas e correntes que distribuem a energia a todos os sistemas da sonda.
  • 67. Sondas diesel-elétricas • Geralmente são do tipo AC/DC, no qual a geração é feita em corrente alternada e a utilização é em corrente contínua. Motores diesel ou turbinas a gás acionam geradores de corrente (AC) que alimentam um barramento trifásico de 600 volts. Este barramento, alternativamente, também pode receber energia de rede pública.
  • 68. • Fundamentos de Engenharia de Petróleo. José Eduardo Thomas; Ed. Interciência, 2001. • Operador de Sonda de Perfuração / CEFET-RN. Mossoró, 2008. COSTA, André Schuster 32p.: 14il. • https://pt.wikipedia.org/wiki/Sonda_de_perfura%C3% A7%C3%A3o • http://www.petrobras.com.br/pt/nossas- atividades/areas-de-atuacao/exploracao-e-producao- de-petroleo-e-gas/ • http://www.ufrgs.br/lapol/materias_primas/ll_218.ht ml • http://www.ebah.com.br/content/ABAAABiJcAL/aposti la-controle-poco-equipamentos-superficie Bibliografia