Hidráulica Hidráulica da Perfuração e da Perfuração e Hidráulica

Hidráulica da Perfuração e Hidráulica da Perfuração e f ç
Controle de Controle de Poço
Poço
Prof. Paulo Couto
Engenharia do Petróleo
POLI/COPPE/UFRJ
Parte 2 – Tipos de Sondas e Equipamentos
Agosto / 2011
1
Tipos de Sonda de Perfuração
Tipos de Sonda de Perfuração
Sonda de perfuração ou Plataforma de p
perfuração são equipamentos utilizados para ç
q p
p
perfurar poços que permitam o acesso a reservatórios de petróleo ou gás natural
reservatórios de petróleo ou gás natural. Dependendo da localização do reservatório, as ( h ) ou sondas podem ser terrestres (onshore)
marítimas (offshore). 2 2
Sondas Terrestres (onshore)
Sondas Terrestres (onshore)
Baixo custo operacional
Taxa diária: entre USD 40
Taxa diária: entre USD 40 mil e USD 80 mil
Al
Alta mobilidade
bilid d
Modularidade
3 3
Sondas Terrestres (onshore)
Sondas Terrestres (onshore)
4 4
Sondas Marítimas (offshore)
Sondas Marítimas (offshore)
Jaqueta
T
Terrestre
t (fixa) Jackup
J k
S i b Navio
Semisub
N i S
Sonda
d
TLP
Manifold
5 5
Plataformas Fixas
Plataformas Fixas
Primeiras unidades utilizadas
Primeiras
unidades utilizadas
Lâminas d’água de até 300 metros.
Altos custos:
Altos custos:
sua aplicação se restringe ao desenvolvimento de campos já
desenvolvimento de campos já conhecidos.
Fabricadas em estruturas moduladas de aço.
O BOP é na superfície.
Taxa diária: entre USD 40 mil e USD 100 mil
6 6
Sonda tipo Jackup
Sonda tipo Jackup
Sondas auto
Sondas
auto‐elevatórias
elevatórias (Jack (Jack
Ups): Lâminas d
Lâminas
d’água
água de até 100 metros.
de até 100 metros.
Podem ter auto‐propulsão ou serem rebocas para a posição de p
p ç
perfuração.
As operações de Jack Up e Jack Down são críticas e perigosas.
O BOP é na superfície.
Taxa diária: entre USD 60 mil e USD 200 mil
7 7
Sondas Submersíveis
Sondas Submersíveis
Chegam navegando na Ch
d
locação e depois são lastreadas até que o casco se q
apóie no fundo, em geral macio e pouco acidentado. Lâ i
Lâminas d’águas da ordem d’á
d
d
de 25 metros
São em geral auto‐
São, em geral, auto
suficientes.
O BOP é na superfície.
Taxa diária: entre USD 40 e USD 100 mil
8 8
Sondas semisubmersíveis
Sondas semisubmersíveis
São lastreadas quando chegam a Sã
l
d
d h
locação, mas não tocam o leito marinho;;
Elas podem ser ancoradas ou de posicionamento dinâmico (DP);
Existe a necessidade de se compensar os movimentos da sonda;
BOP submerso.
Taxa diária:
Taxa diária:
Ancorada: entre USD 300 e 500 mil
DP: entre USD 400 e 600 mil
9 9
Navio Sonda
Navio Sonda
Drill Ships
D
ill Shi
Tem as mesmas características das semi‐submersíveis
das semi
submersíveis, BOP no BOP no
fundo do mar e a necessidade de compensar os movimentos do mar.
Podem ser ancoradas ou com posicionamento dinâmico
posicionamento dinâmico.
Taxa diária:
Ancorada: entre USD 200 e USD 500 mil
DP: entre USD 400 e 800 mil
10 10
Tension Leg Platform (TLP)
Estrutura flutuante
Ancorada através de pernas de tensão
Atuam contra a flutuação
Permitem somente movimento horizontais
Permitem BOP na superfície
Taxa diária:
Taxa diária:
Por volta de USD 500 mil
11 11
Spars
Outra alternativa flutuante
Permite perfuração, produção e armazenamento
Corpo cilíndrico (iceberg)
Boa estabilidade
Boa estabilidade
Taxa diária:
P
Por volta de USD 600 mil
l d USD 600 il
12 12
FPSO
Floating Production Storage and Offload
Facilidade de produção offshore
Não realiza atividades de perfuração
pe u ação
13 13
FDPSO
Floating Drilling, Production, Storage and
Offload
Antecipa a produção de poços recém perfurados
14
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
SUPERFÍCIE
Geração de Energia
Movimentação de
Movimentação de Cargas
Rotativo
Circulação
Segurança de Poço
Segurança de Poço
Controle e Monitoração
SUB SUPERFÍCIE
SUB SUPERFÍCIE
Coluna de Perfuração
Brocas
15
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistema de ç
elevação de cargas
16
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
G i h
Guincho
17
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Bloco de coroamento (Crown block)
(
)
18
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Catarina (Traveling block)
Catarina (Traveling block)
19
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Gancho (Hook)
Gancho (Hook)
20
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
M i
Movimentação de cargas
t ã d
21
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistema de compensação de movimentos (
(unidades flutuantes)
)
22
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Geração/ Transmissão de Energia:
Mecânico
Diesel‐Elétrico
23
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de rotação:
Sistemas de rotação:
Mesa Rotativa
“Kelly” (Haste Quadrada)
“Swivel”
“Top Drive”
24
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Mesa rotativa: fornece o torque à coluna de perfuração
q
p
ç
25
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
“Kelly”
Kelly (Haste Quadrada): transmite o torque (Haste Quadrada): transmite o torque
para a coluna de perfuração
26
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
27
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Swivel: permite a conexão entre o Kelly (rotativo) h ( ã
e o gancho (não‐
rotativo);
Suporta o peso da Suporta o peso da
coluna de perfuração sob efeito da rotação;
Permite a injeção de fluidos na coluna;
S
Suporta a pressão de t
ã d
bombeio.
28
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
29
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de uma Sonda Rotativa
Top drive: equipamento único que
único que substitui o ,
y
swivel, o kelly e a mesa rotativa.
30
Sistema
de Circulação de Fluidos
Sistema de Circulação de Fluidos
Tanques (Reservas, ativos, manobra, p )
“sand trap”);
Bombas de Lama;
T b B
Tubo Bengala;
l
Mangueira Flexível;
g
;
“Flow Line” e Calha;
Sistemas de Remoção de Sólidos:
Peneiras, Desareadores e “Mud Cleaner”
,
31
Sistema
Sistema de Circulação de Fluidos
de Circulação de Fluidos
32
Sistema
Sistema de Circulação de Fluidos
de Circulação de Fluidos
33
Sistema
Sistema de Circulação de Fluidos
de Circulação de Fluidos
34
Sistema
Sistema de Circulação de Fluidos
de Circulação de Fluidos
35
Sistema
de Circulação de Fluidos
Sistema de Circulação de Fluidos
Si t
Sistema de remoção de sólidos
d
ã d ólid
DESGASEIFICADOR
PENEIRAS
MUD CLEANER
DESAREADOR
36
Sistema de Controle de Poço ‐
ç BOP
BOP (“Blow Out Preventer”)
Gavetas
Anulares
“Diverter”
“Di
t ”
“Kill Line” and “Choke Line”
Painel de Controle
“S
“Swaco” ou “Choke” Ajustável
”
“Ch k ” Aj á l
37
38
Sistema de Controle de Poço ‐
ç BOP
Flex joint
LMRP:
Lower
Marine
Riser
Package
Acumuladores do
LMRP
Blue pod e
yellow pod
yellow pod
Preventor superior
do anular
Conector do
LMRP
Conector do
BOP
Preventor inferior
do anular
Acumuladores
do BOP
BOP
Stack
Gaveta cisalhante
Gaveta variável
Linha de choke
Linha de kill
Gaveta de tubos
Estrutura do BOP
Conector
de cabeça de poço
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Sistema de Controle de Poço ‐
ç BOP
Anular
40
Sistema de Controle de Poço ‐
ç BOP
Gaveta de tubo
41
Sistema de Controle de Poço BOP
Sistema de Controle de Poço ‐
Gaveta variável
42
Sistema de Controle de Poço ‐
ç BOP
Gaveta cega/cisalhante
g /
43
Sistema de Controle de Poço
Sistema de Controle de Poço
Diverter
44
Sistema
Sistema de Controle de Poço
de Controle de Poço
45
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
Tubos (Drill Pipes)
Tubos pesados
Tubos pesados (HWDP)
C
Comandos (Drill d (D ill
Collar)
Estabilizadores
S b
Subs
46
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
Tubos de perfuração (Drill pipes):
Tubos de perfuração (Drill
Range 1, 2 (mais comum ≈ 9,3 m), 3
Diâ
Diâmetro (2 (2 3/8 a 6 6 5/8”)
Grau do aço (D, E, G e S ‐ Serviço corrosivo)
Não podem trabalhar em compressão
ã
d
b lh
ã
47
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
48
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
49
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
Tubos pesados (Heavy
Tubos pesados (Heavy Weight Drill Pipes – HWDP):
Transição entre DP e Comandos d
b lh
ã
Pode trabalhar em compressão
50
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
Comandos (Drill Collars):
Comandos (Drill
Propiciar PSB (Peso sob broca)
Rigidez da coluna (problemas de direcional)
Rigidez da coluna (problemas de direcional)
Liso ou espiralado (prisão por diferencial de pressão)
51
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
52
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
Acessórios:
Subs de
elevação
Estabilizador
Alargador
Escariador
53
Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
Ferramentas de Manuseio da Coluna de Perfuração:
Ferramentas de Manuseio da Coluna de Perfuração:
Cunha para
revestimento
ti
t
Cunha para DP
Colar de
segurança
Chave
Flutuante
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Colunas de Perfuração
Colunas de Perfuração
Ch
Chaves Flutuantes
Fl t
t
Torque de trabalho nas conexões
Cunhas
Ancorar a coluna na mesa rotativa, permitindo enroscar/desenroscar
Colar de segurança
Batente em comandos lisos
Batente em comandos lisos
Chaves Hidráulicas
Enroscamento rápido de tubos
Eazy‐Torq
Permite desenvolvimento de altos valores de torque
capaz de executar automaticamente os serviços de plataformistas
capaz de executar automaticamente os serviços de plataformistas
55
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
F õ
Funções:
Isolamento Mecânico Suporte das Paredes do Poço
Suporte
das Paredes do Poço
Suporte das Pressões Internas Isolamento Hidráulico Poço/Formação Inter‐Formações
P t ã d Z
Proteção de Zonas
Aquíferos
Argilas Reativas
Argilas Reativas
Formações Salinas
Formações Portadoras de H2S
56
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
57
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Condutor
Superfície
Intermediário
Produção
Tie Back
Tie Back
Liner
30”
20”
13 3/8”
9 5/8”
7”
58
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Condutor
Superfície
Intermediário
Produção
Tie Back
Tie Back
Liner
30”
20”
13 3/8”
9 5/8”
7”
59
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Condutor
Superfície
Intermediário
Produção
Tie Back
Tie Back
Liner
30”
20”
13 3/8”
9 5/8”
7”
60
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Sapata guia e flutuante:
61
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Colar retentor e flutuante:
62
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Tampões:
63
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Centralizadores:
64
Colunas de revestimentos
Colunas de revestimentos
Arranhadores:
65
Coluna de riser (drilling riser)
Coluna de riser (drilling
66
Tensionador do riser
do riser
67
Brocas
Tipos Draga
g
Tricônicas
Tipo de rolamento (selado, não selado e journal)
Tipo
de rolamento (selado não selado e journal)
Dentes (aço e insertos de tungstênio)
PDC (Poll cr stalline Diamond Carbide)
PDC (Pollycrystalline Diamond Carbide) Diamantes
68
Brocas
Sem Partes Móveis
Dragas
g
Diamantes Naturais
Diamantes Sintéticos
Diamantes Sintéticos
Insertos
69
Brocas
Broca tricônica – dente de aço
ç
Novas
Usadas
70
Brocas
Brocas PDC
Novas
Usadas
71
Brocas
72
Brocas
Broca tricônica – inserto de tungstênio
g
Novas
Usadas
73
Controle e Monitoração
Controle e Monitoração
Profundidade
T
Taxa de Penetração
d P t ã
Peso Suspenso no Gancho
Peso Sobre Broca
Rotação/Torque ‐ Mesa Rotativa
Vazão/Pressão ‐ Bomba
Vazão/Pressão Vazão/Pressão ‐ Retorno
Densidade/Temperatura ‐
Lama
Volumes ‐ Sistema de Circulação
Controle do BOP
Pressões
Abertura do choke/kill
/
74
Controle e Monitoração
Controle e Monitoração
75
PETRÓLEO
PETRÓLEO, FINALMENTE !!!
FINALMENTE !!!
76
Referências Bibliográficas
Referências Bibliográficas
Bourgoyne, A.T., M.E. Chenevert, K. Milheim, and F.S. Young. Applied
pp
Drillingg Engineering, SPE Textbook
g
g,
Series, Richardson, ,
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Rocha, L.A.S e Azevedo, C.T. Projeto de Poços de Petróleo: Geopressões e Assentamento de Colunas de Revestimentos. Interciência, Rio de Janeiro (2007).
Rocha, L.A.S et al. Perfuração Direcional. Interciência, 2ª. Edição, Rio de Janeiro (2008).
A i
Artigos diversos da SPE (www.onepetro.org). Acesso gratuito a di
d SPE (
) A
i
partir da UFRJ.
77