CENTRO DE TECNOLOGIA E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA-CTEAD
CURSO TÉCNICO DE PETRÓLEO E GÁS
ALUNO: VICTOR HUGO AIRES PIMENTEL DA SILVA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO:
PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO
Agosto de 2014
São Paulo do Potengi RN
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PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO, Trabalhos de Engenharia de Produção
Trabalho de Conclusão de Curso - TCC
Tipologia: Trabalhos
2015
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Compartilhado em 22/05/2015
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CENTRO DE TECNOLOGIA E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA-CTEAD
CURSO TÉCNICO DE PETRÓLEO E GÁS
ALUNO: VICTOR HUGO AIRES PIMENTEL DA SILVA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO:
PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO
Agosto de 2014 São Paulo do Potengi RN
CENTRO DE TECNOLOGIA E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA-CTEAD
CURSO TÉCNICO DE PETRÓLEO E GÁS
ALUNO: VICTOR HUGO AIRES PIMENTEL DA SILVA
PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro Tecnológico de Educação a Distância – CTEAD, como parte dos requisitos obrigatórios para obtenção do grau de Técnico em Petróleo e Gás
São Paulo do Potengi –RN, Agosto de 2014
CENTRO DE TECNOLOGIA E EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA-CTEAD
CURSO TÉCNICO DE PETRÓLEO E GÁS
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a minha família que sempre min apoio em todos os momentos, e que sempre esteve presente em todos os meus esforços com meus estudos. A minha filhar Karla Gisllayne dedico todos os esforços diário, para assim lhe dar um excelente futuro e boa educação futura. Aos meus amigos verdadeiros que sempre min apoiaram, sei que são poucos, mas são verdadeiros. Aos professores de minha turma que sempre foram excelentes dedicadores.
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO....................................................................................................................
2. Perfuração de Poços…........................................................................................................ 2.1 Definição…………................................................................................................. 08 2.2Classificação............................................................................................................ 09 2.2.1. Quando a sua trajetória (poços)........................................................... 09 **2.2.2. Quando a finalidade.............................................................................. 2.3 Custos e fatores que mais oneram a perfuração................................................
- Perfuração de poços de Petróleo**. .......................................................................................
4. Método de Perfuração.. ......................................................................................................
4.1 Sistemas de circulação de fluídos......................................................................... 4.2 Bombas de lama..................................................................................................... 12 4.3. Sistema de geração e transmissão de energia……............................................ 4.3.1. Fontes de energia…............................................................................... 4.3.2. Sondas mecânicas..................................................................................
5. Unidades de perfuração marítima..................................................................................... 1. Plataforma fixa (imagem 5.1)…........................................................................... 2. **Plataforma auto elevatória (figura 5.2.1)............................................................
- Plataforma flutuante (semi submersíveis)………………………………………………
- Plataformas flutuantes (Navios flutuantes de produção, processamento, estocagem e distribuição).…………………………………………………………………………………
- Plataforma Tension leg ( Figura 8.1)…………………………………………………….
- Equipamentos da sonda de perfuração e Coluna de perfuração………………………
- Sistema de movimentação de cargas…………………………………………………...** 10.2. Catarina………………………………………………………………………... **10.3. Bloco viajante e guincho………………………………………………………
- Mesa rotativa……………………………………………………………..……………...**
1. INTRODUÇÃO
O presente trabalho de conclusão de curso teve como base de estudos vários dias de pesquisar, com vários temas lidos e discutidos.
Assim é com base nesse estudo feito que lhe apresente a forma de perfuração utilizada nos dias atuais, com equipamentos modernos e dificuldades que ainda persiste mesmo com a tecnologia atual. A perfuração de um poço de petróleo começa tudo o estudo feito por equipes qualificadas e preparadas como geólogos, paleontólogos, químicos, engenheiros e etc. Com a base de estudo feita dar-se iniciar a perfuração do poço. A estrutura a ser montada para a vai de acordo com a dimensão que o poço venha a ser, no principal monta-se a torre de perfuração, composto por vários equipamentos que assim aprimorei e melhore significativamente o desempenho no trabalho a ser executado. Assim procurando seguir uma ordem cronológica das atividades desenvolvidas para descobrir e colocar uma jazida em produção.
2. Perfuração de Poços
2.1 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 desdobrados em sua atividade (Figura 01 e 02).
Figura 01. Descrição da figura. Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAVA8AF/perfuracao, (ano 2010)
Figura 02. Descrição da figura. Fonte: http://www.isiengenharia.com.br/espaco-do-engenheiro/curiosidades/o- mundo-das-plataformas-de-petroleo-2 (ano 2010).
2.2 Classificação
Ao terminar a perfuração de um poço, é necessário deixá-lo em condições de operar de forma segura e econômica. Ao conjunto de operações destinadas a equipar o poço para produzir hidrocarbonetos ou injetar fluidos nas formações, denomina-se Completação. Fonte de pesquisar: http://www.petroleoetc.com.br/fique-sabendo/engenharia-de-poco/ ( ano 03/01/2011)
2.2.1. Quando a sua trajetória (poços)
- Direcional
- Horizontal
- (^) Multilaterais
- Verticais
Figura 02. Descrição da figura. Fonte: http://www.petroleoetc.com.br/fique-sabendo/engenharia-de-poco/ (03/01/2011)
2.2.2. Quando a finalidade.
O método usualmente é o rotativo que consiste em atravessar as formações rochosas pela ação da rotação e peso aplicados a uma broca existente, na extremidade da coluna de perfuração. Os fragmentos de rochas, gerados pela perfuração, são removidos continuamente através de um fluído de perfuração. O programa de fluído é escolhido de acordo com as formações e o tempo em que elas deverão ficar expostas, objetivando evitar problemas de inchamento das argilas, desmoronamentos, alargamentos excessivos, etc.
4.1 Sistemas de circulação de fluídos.
O sistema de circulação da sonda é responsável por bombear (figura 4.1.1) os fluídos de perfuração e a pasta de cimento para o poço. O fluído e fundamental para que seja possível construir o poço de forma adequada (fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAANvkAD/fluxo- helicoidal-lama-perfuracao-regiao-anular-excentrica, ano 2002). As funções do fluído de perfuração são:
- Carregar os cascalhos para fora do poço.
- Conferir pressão hidrostática ao poço.
- Lubrificar e refrigerar a broca.
- Depositar uma fina camada de reboco nas paredes do poço.
Figura 4.1.1. Sistema de Circulação de Fluidos. Fonte: http://dc100.4shared.com/doc/yWymcn0i/ preview.html
Ao retorna do poço, o fluído esta contaminado por uma série de elementos provenientes do poço. O primeiro destes elementos que precisam ser removidos são os cascalhos mais grossos, removidos na perneira de lama. Em seguida, o fluído passar por o dessiltador, remover as partículas, mas finas, conhecidas como silte( partículas de 4 a 64 mícron). Na sequência ele procede para o desgaseficador, que removerá o gás e em seguida e condicionado novamente nos tanques de lama, onde espera para ser novamente bombeado para o poço.
4.2 Bombas de lama.
As bombas de lama são mecanismo de deslocamento positivo. Estes equipamentos são compostos por um conjunto de cilindros, pistões e válvulas. Em um momento o fluído é sugado e preenche o cilindro, na sequência o pistão é acionado e pressurizar o fluído em direção ao orifício de saída (Fonte: http://www.whitestarpump.com/PO/pump_quad.html, ano 2013). As bombas de lama atuais, em geral são as do tipo tríplex, isto é, estão dotadas de 3 cilindros trabalhando em paralelo. Imagem 4.2.1:
Figura 4.2.1 Bomba de lama tríplex. Fonte: http://www.whitestarpump.com/PO/pump_quad.html
Em poços profundos a necessidade de potência de bombeamento é altíssima. Mesmo fazendo-se o uso de equipamento que podem chegar a 7500 hp de potência, torna-se necessário fazer uso de várias bombas funcionando em paralelo. Deste moto é possível atingir maiores vazões de bombeio, nessários para promover o carreamento dos cascalhos.
4.3. Sistema de geração e transmissão de energia.
4.3.1. Fontes de energia
A energia necessária para acionamento dos equipamentos de uma sonda de perfuração é normalmente fornecida por motores diesel. Nas sondas marítimas em que existe a produção de gás é comum e econômico a utilização de turbinas a gás para geração de energia para toda a plataforma. Quando disponível, a utilização da energia elétrica públicas pode ser vantajosa, principalmente quando o tempo de permanência da sonda em cada locação for elevado.
Figura 4.3.1 Motores a diesel. ( Fonte: http://www.weg.net/br/Media-Center/Noticias/Produtos-e-Solucoes/ Experiencia-e-credibilidade-na-exploracao-de-petroleo-e-gas, ano2011)
4.3.2. Sondas mecânicas
Nas sondas mecânicas, a energia gerada nos motores diesel (figura 4.3.1)é levada a uma transmissão principal (compound) através de acoplamentos hidráulicos (conservadores de torque) e embreagens. O compound é constituído de diversos eixos, rodas dentadas e correntes que distribuem a energia a todos os sistemas a sonda.
6. Plataformas flutuantes (Navios flutuantes de produção, processamento,
estocagem e distribuição). Imagem 5.
São navios sonda que possuem um sistema de ancoragem especial com oito à doze âncoras e cabos e/ou correntes atuando como molas que produzem esforços capazes de restauras a posição do flutuante, e deste moto não danificar equipamento e prejudica as operações, em junção dos ventos, ondas, correntes marítimas.
Figura 5.4. Plataforma Flutuante. Fonte: http://salvador-nautico.blogspot.com.br/2010/05/sistemas- flutuantes-de-producao-fps.html# ano 2005)
7. Plataforma Tension leg ( Figura 8.1)
São unidades flutuantes utilizadas para produção de petróleo. Sua estrutura é bastante semelhante a da plataforma semissubmersível. Porém sua ancoragem ao fundo do mar é diferente TLPs são ancoradas por estruturas tubulares, com os tendões fixo ao fundo do mar por estacas e mantidos pelo excesso de flutuação da plataforma, o que reduz severamente os movimentos da mesma.
Figura 8.1. Plataforma Tension Leg. Fonte:http://www.isiengenharia.com.br/espaco-do-engenheiro/ curiosidades/o-mundo-das-plataformas-de-petroleo-2, ano 2002)
9. Equipamentos da sonda de perfuração e Coluna de perfuração
Todos os equipamentos de uma sonda rotativa responsáveis por determinada função na perfuração de um poço são agrupados nos chamados “sistemas” de uma sonda.
Sistema de sustentação de cargas.
O sistema de sustentação de cargas é constituído do mastro ou torre, da subestrutura e da base ou fundação. Coluna de perfuração é composta pela função de vários tubos de perfuração, tendo em sua extremidade a broca. Estes de perfuração apresentam peso elevado ( mais de 100 kg), e como a coluna é composta por dezenas ou centenas destes tubos, o peso
a ser suportado quando da descida ou retirada de uma coluna de perfuração é enorme (Fonte : http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAgMYAL/equipamentos-utilizados-no-processo-perfuracao-pocos- extracao-pretroleo, ano 2009). O sistema de sustentação de carga é composto resumidamente pelos seguintes equipamentos.
Figura 9.1Ilustração da Torre/Mastro de perfuração. Fonte: http://portuguese.sinocoredrill.com/china- hydraulic_drilling_rig_derrick_mast_2200n_m_max_torque_for_drilling_rig-136175.html
O Mastro sustenta o peso das colunas de perfuração e de revestimento, fornecendo também uma altura suficiente para manuseio dos tubos içados. Durante as manobras, a coluna retirada, que será descida posteriormente, no poço, é apoiada no mastro da sonda, em um local chamado RH, como o funcionário que trabalhar neste local é chamado de torrista, é comum chamar o RH de mesa de torrista. (fonte: http://dc150.4shared.com/doc/_J5oUJqW/preview.html , ano 2008). Subestrutura é responsável por apoia o mastro e receber as cargas. A subestrutura deve permitir um espaçamento entre a superfície e a mesa rotativa, para que passar ser instalado o sistema de segurança de superfície. Estaleiro espaço da locação reservado para armazenar os tubos a serem utilizados ou substituídos durante a perfuração do poço.
Figura 9.2 Estaleiro (local onde ficar os tubos que são utilizados na perfuração). Fonte: http:// dc150.4shared.com/doc/_J5oUJqW/preview.html
10. Sistema de movimentação de cargas
O sistema de movimentação de cargas de uma sonda é responsável por transporta os tubos da coluna de perfuração e os revestimentos do local onde estão estaleirados até o momento em que são descidos no poço. ( Fonte: http://portuguese.alibaba.com/product-gs/winch-used- for-drilling-rig-364435547.html, ano 2004).
É um dos equipamentos mas importante de uma sonda de perfuração. Sua principal função é sustenta o peso da coluna de perfuração quando esta é descida ou retirada do poço. O guincho deve ser movido por um motor de alta potência para que as operações possam ser
Figura 10.3.2. Elevador de tubos Fonte: http://dc100.4shared.com/doc/yWymcn0i/preview.html
Figura 10.3.3 Bloco Viajante, Fonte: http://dc100.4shared.com/doc/yWymcn0i/preview.html
A ferramenta conhecida como Iron Derrickman é utilizada como substituto da função como torrista. Este equipamento aumenta significativamente a segurança das operações pois a função de torrista demanda que uma pessoa fique na plataforma do torrista a uma grande altura do solo. Fonte: http://www.drillingcontractor.org/ sneak_preview_bandera_pushes_land_rig_design_to_next_level-904, ano 2009. Existe registro de centenas de acidentes envolvendo estes trabalhadores e o simples fato de mecanizar este serviço diminuiu muito a incidência de acidentes nas sondas. A plataforma do torrista é uma estrutura metálica construída no alto da torre de perfuração. Permitida ao torrista mobilizar os tubos de perfuração, alinhando – os com o poço.
Figura 10.3.3, Torrista. Fonte: http://capacitacao-profissional.vivanuncios.com/formacao- profissional+porto-alegre-centro/torrista---instalador-de-telecomunicacoes---curso/
11. Mesa rotativa
A mesa rotativa é o equipamento que transmite rotação â coluna de perfuração e permite o livre deslizamento da Kelly no seu interior (Fonte: http://portuguese.alibaba.com/product- gs/oil-drilling-rotary-table-342128187.html, ano 2013 .Em certas operações, a mesa rotativa deve suportar o peso da coluna de perfuração.
Figura 11.1, Mesa rotativa. Fonte: http://portuguese.alibaba.com/product-gs/zp275-rot8-ea-in-stock-rotary-table- for-oil-drilling-424557988.html
12.Coluna de Perfuração.
Durante a perfuração é necessária a concentração de grande quantidade de energia na broca para cortar as diversas formações rochosas. Esta energia, em forma de rotação e peso aplicados, sobrea a broca, é transferida ás rochas para promover sua ruptura e desagregação em forma de pequenas lascas, ou cascalhos, que são removidos do fundo do poço e carreados até a superfície pelo fluxo do fluído de perfuração. (Figura 11.2)
A coluna de perfuração é a responsável direta por todo este processo e consta dos seguintes componentes principais: comandos, tubos pesados (figura 11.3) e tubos de perfuração. Drill Pipe (figura 11.1) são normalmente fabricados tubos de aço sem costura feito por extrusão, reforçados nas extremidades para permitir que uniões cônicas sejam soldadas nestas extremidades.
Figura 12.1 Tubos de perfuração, figura 12.2 Drill Pipe http://dc251.4shared.com/doc/E-BbPSL9/preview.html
Figura 12.3. Coluna de perfuração. FONTE: http://www.galpenergia.com/PT/investidor/ConhecerGalpEnergia/ Os-nossos-negocios/Exploracao-Producao/fundamentos-engenharia-petroleo/Paginas/Perfuracao.aspx, ano
Figura 12.4 Tubos Pesados, (Fonte: http://portuguese.alibaba.com/product-gs/integral-heavy-weight-drill- pipe-271172190.html, ano 2013).
13. Fluidos de perfuração. Também conhecido por lama de perfuração, são misturas complexas de produtos químicos, líquidos, sólidos e às vezes até gases, cujo objetivo principal é lubrificar a broca e garantir uma perfuração ágil e segura. (Fonte: http://blowoutdeideias.blogspot.com.br/2011/05/por- dentro-dos-fluidos-de-perfuracao-e.htm, ano 2005).
Figura 13.1, Lama de perfuração, (Fonte: http://blowoutdeideias.blogspot.com.br/2011/05/por-dentro-dos- fluidos-de-perfuracao-e.html, ano 2005).
Figura 13.2, Lama de perfuração.. (Fonte: http://www.123rf.com/photo_7419943_slurry-of-mud-from- drilling-for-geothermal-power-system-in-suburban-yard.html, ano 2003).
Sistema de Circulação de lama- Fonte: http://www.anp.gov.br/CapitalHumano/Arquivos/PRH16/ Alexandra-Lima-de-Carvalho_PRH16_UNIFEI_G.pdf , pag: 32- ano 2005. .
14. Operação Especifica.
Perfilagem: A operação consiste no levantamento de características e propriedades das rochas perfuradas, mediante o deslocamento de um sensor dentro do poço (Fonte: http:// pt.slideshare.net/CacauMelchiades/operaes-de-perfurao-de-poos-de-petrleo, ano2011)
14.1 Revestimentos do poço
Figura 14.1 Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeiI8AE/aula-rev, ano 2013.
Tão importante quanto a perfurar o poço é saber revesti-lo. Os revestimentos, longas colunas de tubulação, cumprem a importante função. Uma vez instalada a coluna de revestimento do poço, o espaço anular entre a coluna e a parede do poço é cimentado (preenchido com mistura cimento/agua), visando melhor fixação da coluna e isolamento das zonas porosas e permeáveis atravessadas pelo poço.
14.2 Testemunhagem do poço
Figura 14.2.1, testemunho de poço (Fonte: http://fatosedados.blogspetrobras.com.br/2011/09/12/tomografia-de- rochas-ajuda-no-diagnostico-de-reservatorios/ , ano 2011)
FIGURA. 14.2.2. testemunho, Fonte :http://fatosedados.blogspetrobras.com.br/2011/09/12/tomografia-de- rochas-ajuda-no-diagnostico-de-reservatorios/ , ano 2012. A testemunhagem consiste na obtenção de uma amostra da formação rochosa de sub superfície, o testemunho, cuja finalidade é analisar informações úteis e pertinentes a avaliação do poço, à equipe de engenharia de reservatório, aos geólogos etc. Temos alguns tipos de coleta de testemunho:
- Testemunhagem com barrilete convencional.
- Testemunhagem a cabo.
- (^) Testemunhagem lateral.
15. Completação de poço de petróleo.
Após a perfuração de um poço vem à fase de completação, que consiste numa série de operação que têm por objetivo permite a produção econômica e segura no reservatório quando necessário (Fonte: CEFET- UNED-Mossoró-RN, Operador de Petróleo, pág.: 01, Módulo 03). Ano 2005.
Figura 15.1 completação de poço de petroleo: Ilustrando como é o processo da completação.
16. Canhoneio
Figura 15.2 Canhoneio, fonte: http://www.marcelogustavo.com/apospetromar/apospetro.htmll, ano 2002. É uma operação fundamental na completação do poço, tem como objetivo comunicar o reservatório ao poço através de cargas explosivas. Os canhoneios podem ser divididos em três tipos de acordo com a pressão do sistema: Overbalence, underbalance e extreme overbalance. Os canhões convencionais e TCP têm diâmetro maior do que os que podem ser descidos através da coluna de produção, e por isso permitem o uso de cargas maiores, com maior poder de penetração (Fonte: Thomas, José Eduardo- Fundamentos de Engenharia de Petróleo, pág. 147, ano 2001).
17. Coluna de Produção
Figura 17.1. Coluna de perfuração Fonte: http://www.galpenergia.com/PT/investidor/ ConhecerGalpEnergia/Os-nossos-negocios/Exploracao-Producao/fundamentos-engenharia-petroleo/Paginas/ Extraccao-e-processamento.aspx, ano 2001. 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. È constituído basicamente popr tubos metálicos, onde são conectados os demais componentes. É descida pelo interior do revestimento de produção com as seguintes finalidades básicas:
- Conduzir os fluídos produzidos até a superfície, protegendo o revestimento contra fluídos agressivos e pressões elevadas.