Perfuração no mar

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA DE PETRÓLEO
1
PERFURAÇÃO
NO
MAR

INTRODUÇÃO
2
As primeiras sondas marítimas se utilizavam das mesmas
técnicas empregadas em terra e por isso se detinham a águas
rasas.
Entretanto, a necessidade de perfurar em águas mais
profundas fez surgir novos tipos de equipamentos e técnicas
especiais destinadas especificamente à perfuração fora da costa.
Este trabalho objetiva a apresentação dos tipos de
plataformas utilizadas na perfuração marítima, problemas
particulares da perfuração offshore, assim como equipamentos e
sistemas específicos utilizados nessa modalidade de perfuração.

UNIDADES DE PERFURAÇÃO MARÍTIMA
3
Existem seis tipos básicos de Unidades de Perfuração
Marítima (UPM’s): Fixas, Submersíveis, Semi-submersíveis,
Auto-eleváveis (Jack Up’s), Navios-sonda e Plataformas de
Pernas Tracionadas (Tension Leg).

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Plataformas Fixas
 Foram as primeiras UPM’s utilizadas.
 São estruturas de aço instaladas no local de operação com
estacas cravadas no fundo do mar.
 Podem ser auto-suficientes ou apoiadas por tender.

7
Plataformas Submersíveis
Utilizadas em águas calmas, rios, baías, para pequenas lâminas
d’águas da ordem de 25 metros.
A sua utilização tem sido cada vez mais limitada devido a sua
pequena capacidade de lâmina d’água.

Plataformas Auto-Eleváveis (Jack Up’s)
 São móveis e auto-suficientes, destinadas à profundidades de 5
a 100 metros, sendo consideradas as melhores UPM’s nessa
faixa de profundidade.
 As operações realizadas nessa unidade são semelhantes às
realizadas em terra devido à estabilidade da estrutura.
8

Plataformas Semi-submersíveis
 São as mais usadas, de forma geral, no mundo.
 Podem ser ancoradas ou possuir sistema de posicionamento
dinâmico, onde neste último sistema não há limites previstos
para lamina d’água.
10
Podem possuir auto-propulsão
ou serem rebocáveis. Devido sua
elevada estabilidade, apresentam
grande segurança.

PLATAFORMAS SEMI-SUBMERSÍVEIS
11

Navios-Sonda
 Formam com as Semi-Submersiveis os chamados flutuantes.
 Possuem grande capacidade de lâmina d’água e se
movimentam com certa rapidez entre as locações.
 Muito suscetível ao movimento do mar, o que faz com que o
navio passe muitas horas fora de operação.
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Plataformas de Pernas Tracionadas (Tension Leg)
 Suas pernas principais são atracadas ao leito marinho, por
meio de cabos tubulares, ligados à grande sapatas de
âncoramento no fundo do mar.
 A tensão nas pernas da plataforma evita o movimento vertical
e proporciona alta resistência ao movimento lateral.
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MOVIMENTAÇÃO DE PLATAFORMAS
Adotando-se um sistema de eixos XYZ são classificados em
seis tipos os movimentos de um flutuante:
 Movimentos existentes no plano horizontal:
Avanço (“Surge”): Translação na direção do eixo x.
Deriva (“Sway”): Translação na direção do eixo y.
Guinada (“Yaw”): Rotação em torno do eixo Z no plano xy.
Movimentos existentes no plano vertical:
Afundamento (“Heave”): Translação na direção do eixo z.
Jogo (“Roll”): Rotação em torno do eixo x no plano yz.
Arfagem (“Pitch”): Rotação em torno do eixo y no plano xz.
16

 Cada operação em particular exige um limite de deslocamento
para a sua execução.
 Movimentos verticais do flutuante, por alterar a distância deste
ao fundo do poço e à cabeça, no fundo do mar, produz
esforços no sentido de arrancar os equipamentos de
subsuperfície, impactos na broca.
 Movimentos horizontais produzem tensões na coluna de
perfuração e no riser além de transmitir torque a cabeça do
poço
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Sistemas de Posicionamento
Para que as operações de perfuração sejam efetuadas é
necessário que o flutuante se posicione dentro de um raio de
tolerância ditado pelos equipamentos de subsuperfície, lamina
d’água e operação a ser executada.
Atualmente dois sistemas são responsáveis por tal
posicionamento: Sistema de ancoragem e o de posicionamento
dinâmico.
18

 Sistema de Ancoragem
 O número de linhas de ancoragem assim como sua configuração são
determinados de modo a se conseguir a maior força restauradora
possível.
 Dois esquemas utilizados em geral:
- Esquema simétrico (resiste a forças laterais vindas de qualquer
direção).
- Esquema unidirecional (âncoras em direção as correntes de vento e
marinhas).
19

 Posicionamento Dinâmico
 Posiciona o flutuante dentro dos limites sem a utilização de
qualquer outro equipamento que não seja o de perfuração.
 Constituído dos elementos básicos: Sistema de controles,
controlador, sistema de thrusters e de geração de potência.
 Utilizado em águas profundas onde os sistemas de ancoragem
perdem a capacidade de posicionar a embarcação.
21

EQUIPAMENTOS DE CABEÇA DE POÇO SUBMARINO
Plataformas Fixas e Auto-Eleváveis
Nessas UPM’s os revestimentos são sempre ancorados no
fundo do mar para evitar sobre-carregamento da subestrutura da
sonda, permitindo abandonar o poço e retornar a ele quando
necessário (tie-back).
Sistema de Suspensão de Fundo de Mar – Durante
muito tempo foi usado o sistema OBS (ocean Bottom System),
mas atualmente os mais utilizados são ML-C e o SD-1 FMC onde
suas configurações usam agora o tipo Stack Down.
23

Plataformas Fixas e Auto-Eleváveis
No caso de abandono temporário do poço ele deve ser
tamponado com tampões de cimento. A retirada dos risers
deve ser iniciada pelo último revestimento descido para que o
revestimento imediatamente anterior sirva como guia para a
capa de abandono.
Para reentrada e completação de um poço abandonado
temporariamente as capas de abandono são retiradas e os risers
são conectados na ordem inversa a da instalação das capas.
24

Plataformas Flutuantes
Nessas UPM’s a perfuração é realizada utilizando-se de
dois sistemas básicos: Perfuração com Cabos Guias e sem
Cabos Guias
 Sistema com Cabos Guias
Empregado quando a lâmina d’água não alcança 300m. Seus
componentes básicos são:
1. Base Guia Temporária (BGT): É o primeiro
equipamento descido no fundo do mar,
servindo como guia primária do poço
através da qual se perfura
a primeira fase.
25

2. Base Guia Permanente (BGP): Peça de função estrutural,
equipada com uma seção central.
3. Hydraulic Latch, Flex Joint e Slip Joint: O hydraulic
latch permite a conexão do riser a cabeça do poço,
permitindo o retorno à superfície; Flex Joint é utilizada na
coluna de riser para promover o seu afastamento da
vertical; Slip Joint parte superior da coluna, compensando
os movimentos da maré.
26

4. Housing: Desempenha várias funções: suspender a coluna de
revestimento, prover área de vedação para Packoffs, servir de
ponto de conexão ao BOP Stack entre outras.
5. Casing Hangers: Sustentam os revestimento aos quais são
enroscados, promove área de vedação para os Packoffs assim
como ponto de conexão para as capas de abandono.
6. Packoffs: Promovem a vedação do anular entre revestimentos.
27

7. Buchas Protetoras ou de Desgaste (“Wear Busning”): Peças
cilíndricas de aço que revestem o interior do alojador de alta
pressão.
8. Ferramenta de Teste (“Test Plug”): Tem a finalidade de testar
o BOP, do seu conector hidráulico e dos elementos de vedação.
9. Capas de Abandono: Proteger, por meio da injeção de óleo, da
intempérie marinha áreas de vedação e conector do BOP.
28

 Sistema sem Cabos Guias
Usado em profundidades superiores a 300m. Seus componentes
básicos são:
1. Base Guia Temporária (BGT): Difere do sistema com cabos guias
pela sua diferença geométrica e altura.
2. Base Guia Permanente (BGP): Difere do sistema com cabos guias
pela sua diferença geométrica, altura e uso do funil universal que
substitui os quatro postes guias.
3. Housing: Difere do sistema com cabos guias apenas no seu menor
diâmetro.
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EQUIPAMENTO DE SEGURANÇA DE POÇO SUBMARINO
 Dependendo do programa de revestimento e capacidade
do flutuante, o sistema de BOP usado pode ser simples (mais
pesado) ou um sistema com dois conjuntos (BOP Stack).
 O conjunto de válvulas, que recebe o fluido que promove
efetivamente o acionamento hidráulico do BOP, é chamado de
POD.
 O fluido de acionamento não pode ser poluente nem
corrosivo!
 Conectores Hidráulicos de metal são responsáveis pela
conexão e vedação do BOP-Housing e Riser-BOP.
30

EQUIPAMENTOS AUXILIARES DA PERFURAÇÃO NO MAR
Sistema de Tensionadores do Riser
Sua função é manter uma tração constante na coluna de riser,
reduzindo o nível de tensão na mesma e conseqüentemente
diminuindo sua falha por fadiga.
Sistema de Compensador de Movimento
Desenvolvido para anular os efeitos de elevação do flutuante
sobre a coluna de perfuração e outros equipamentos suspensos pelo
gancho.
FUNCIONAMENTO:
https://www.youtube.com/watch?v=9SO3JGlXwTU
31

Revestimento
de 30”
Elevador
Bucha da
Mesa Rotativa

óleo
Descendo revestimento de 30”,
com BHA de jateamento

óleo
Descendo revestimento de 30”,
com BHA de jateamento
Coluna de Drill Pipes

óleo
Perfuração da Fase de 16”
Sapata do 30”

óleo
Final da Fase de 16”
Cascalhos
Sapata do 30”

óleo
Circulando para limpar o poço
Sapata do 30”

óleo
Poço Limpo
Sapata do 30”

óleo
Retirando coluna para descer
o revestimento de 13 3/8”
Sapata do 30”

óleo
Sapata do 30”
Retirando coluna para descer
o revestimento de 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Poço preparado para descida
do revestimento de 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Iniciando descida do
revestimento de 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Descendo revestimento
de 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Final da descida do
Sapata do 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Circulando para cimentar
Sapata do 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Cimentando
Sapata do 13 3/8”
Retorno de cimento no fundo do
mar

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Retirando Ferramenta de
Assentamento de 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Descendo BOP
Sapata do 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Riser
BOP

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Iniciando perfuração da fase de 12
1/4”

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Perfurando fase de 12 1/4”

óleo
Sapata do 30”
Perfurando fase de 12 1/4”
Sapata do 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Final da fase de 12 1/4”
Sapata do 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Circulando para limpeza do poço
Sapata do 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Poço limpo

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Retirando coluna para perfilar o poço

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Poço preparado para ser perfilado

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Perfilando poço de 12 1/4”

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Concluída a perfilagem e
preparando para descida
do revestimento de 9 5/8”

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Descendo
revestimento
de 9 5/8”
por dentro do
Riser,
BOP,
Revestimento
de 13 3/8”

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”Descendo revestimento de 9 5/8”
em poço aberto

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Descendo revestimento de 9 5/8”
em poço aberto

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Final da descida do
Sapata do 9 5/8”

óleo
Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Circulando para cimentar
Sapata do 9 5/8”

Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Sapata do 9 5/8”
Riser
Cabeça de Poço
Bomba de lama
Cabeça de Cimentação
Tanque de lama
Plug
Colar Flutuante
óleo

Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Sapata do 9 5/8”
Riser
Cabeça de Poço
Unidade de Cimentação
Plug
Colar Flutuante
óleo

Sapata do 30”
Sapata do 13 3/8”
Sapata do 9 5/8”
Plug
Dart
Colar Flutuante
Riser
Cabeça de Poço
Bomba de lama
Tanque de lama
óleo

CONCLUSÃO
A perfuração no mar apresenta mais desafios do que a
onshore, por isso desenvolveu-se sondas capazes de promover a
perfuração de forma mais estática possível.
As plataformas não podem possuir movimentos durante a
perfuração, por isso existem as fixas no solo marinho e as que
ficam estáticas com o auxílio de sistemas de posicionamento,
como o dinâmico e a ancoragem.
Também é importante ter muito cuidado com a perfuração,
pois acidentes no mar podem ser mais desastrosos e causar mais
impactos do que onshore.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://carlinhosmg.blogspot.com.br/2011/04/plataformas-semi-submersiveis-
semisubs.html, acessado em Outubro de 2012
http://jornalcanal16.com/plataformas-offshore/, acessado em Outubro de 2012
http://migre.me/baoZG, acessado em Outubro de 2012
http://baiasdeflorianopolis.blogspot.com.br/2010/11/em-portugues-visite-
florianopolis-antes.html, acessado em Outubro de 2012
http://www.ao.all.biz/g403/, acessado em Outubro de 2012
http://oglobo.globo.com/blogs/petroleo/posts/2007/04/29/brasileiro-sera-
principal-homenageado-da-otc-2007-56414.asp, acessado em Outubro de 2012
http://dc146.4shared.com/doc/TCid82PG/preview.html, acessado em Outubro
de 2012
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