Engenharia do Petróleo POLI/COPPE/UFRJ

Transcrição

1 Hidráulica da Perfuração e Controle de Poço Prof. Paulo Couto Engenharia do Petróleo POLI/COPPE/UFRJ Parte 2 Tipos de Sondas e Equipamentos Agosto /

2 Tipos de Sonda de Perfuração Sonda de perfuração ou Plataforma de perfuração são equipamentos utilizados para perfurar 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). 2 2

3 Sondas Terrestres (onshore) Baixo custo operacional Taxa diária: entreusd40 mil e USD 80 mil Alta mobilidade d Modularidade 3 3

4 Sondas Terrestres (onshore) 4 4

5 Sondas Marítimas (offshore) Jaqueta Terrestre (fixa) Jackup Semisub bn Navio Sonda TLP Manifold 5 5

6 Plataformas Fixas Primeiras unidades utilizadas Lâminas d água de até 300 metros. Altos custos: sua aplicação se restringe ao 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

7 Sonda tipo Jackup Sondas auto elevatórias (Jack Ups): Lâminas dágua d água de até 100 metros. Podem ter auto propulsão ou serem rebocas para a posição de 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

8 Sondas Submersíveis Chegam navegando na locação e depois são lastreadas até que o casco se apóie no fundo, em geral macio e pouco acidentado. Lâminas d águas da ordem de 25 metros São, em geral, auto suficientes. O BOP é na superfície. Taxa diária: entre USD 40 e USD 100 mil 8 8

9 Sondas semisubmersíveis São lastreadas quando chegam a 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: Ancorada: entre USD 300 e 500 mil DP: entre USD 400 e 600 mil 9 9

10 Navio Sonda Drill Ships Tem as mesmas características dassemi submersíveis semi submersíveis, BOPno fundo do mar e a necessidade de compensar os movimentos do mar. Podem ser ancoradas ou com posicionamento dinâmico. Taxa diária: Ancorada: entre USD 200 e USD 500 mil DP: entre USD 400 e 800 mil 10 10

11 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: Por volta de USD 500 mil 11 11

12 Spars Outra alternativa flutuante Permite perfuração, produção e armazenamento Corpo cilíndrico (iceberg) Boa estabilidade Taxa diária: Por volta de USD 600 mil 12 12

13 FPSO Floating Production Storage and Offload Facilidade de produção offshore Não realiza atividades de perfuração 13 13

14 FDPSO Floating Drilling, Production, Storage and Offload Antecipa a produção de poços recém perfurados 14

15 Sistemas de uma Sonda Rotativa SUPERFÍCIE Geração de Energia Movimentação de Cargas Rotativo Circulação Segurança de Poço Controle e Monitoração SUB SUPERFÍCIE Coluna de Perfuração Brocas 15

16 Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistema de elevação de cargas 16

17 Sistemas de uma Sonda Rotativa Guincho 17

18 Sistemas de uma Sonda Rotativa Bloco de coroamento (Crown block) 18

19 Sistemas de uma Sonda Rotativa Catarina (Traveling block) 19

20 Sistemas de uma Sonda Rotativa Gancho (Hook) 20

21 Sistemas de uma Sonda Rotativa Movimentação de cargas 21

22 Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistema de compensação de movimentos (unidades flutuantes) 22

23 Sistemas de uma Sonda Rotativa Geração/ Transmissão de Energia: Mecânico Diesel Elétrico 23

24 Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de rotação: Mesa Rotativa Kelly (Haste Quadrada) Swivel Top Drive 24

25 Sistemas de uma Sonda Rotativa Mesa rotativa: fornece o torque à coluna de perfuração 25

26 Sistemas de uma Sonda Rotativa Kelly (Haste Quadrada): transmite o torque para a coluna de perfuração 26

27 Sistemas de uma Sonda Rotativa 27

28 Sistemas de uma Sonda Rotativa Swivel: permite a conexão entre o Kelly (rotativo) e o gancho (nãorotativo); Suporta o peso da coluna de perfuração sob efeito da rotação; Permite a injeção de fluidos na coluna; Suporta a pressão de bombeio. 28

29 Sistemas de uma Sonda Rotativa 29

30 Sistemas de uma Sonda Rotativa Top drive: equipamento único que substitui o swivel, o kelly e a mesa rotativa. 30

31 Sistema de Circulação de Fluidos Tanques (Reservas, ativos, manobra, sand trap ); p) Bombas de Lama; Tb Tubo Bengala; Mangueira Flexível; Flow Line e Calha; Sistemas de Remoção de Sólidos: Peneiras, Desareadores e Mud Cleaner 31

32 Sistema de Circulação de Fluidos 32

33 Sistema de Circulação de Fluidos 33

34 Sistema de Circulação de Fluidos 34

35 Sistema de Circulação de Fluidos 35

36 Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de remoção de sólidos PENEIRAS DESGASEIFICADOR DESAREADOR MUD CLEANER 36

37 Sistema de Controle de Poço BOP BOP ( Blow Out Preventer ) Gavetas Anulares Diverter Kill Line and Choke Line Painel de Controle Swaco ou Choke Ajustável 37

38 38

39 Sistema de Controle de Poço BOP Flex jointç LMRP: Lower Marine Riser Package BOP Stack Acumuladores do LMRP Blue pod e yellow pod Preventor superior do anular Conector do LMRP Conector do BOP Preventor inferior do anular Acumuladores do BOP Gaveta cisalhante Gaveta variável Linha de choke Linha de kill Gaveta de tubos Estrutura do BOP Conector de cabeça de poço 39

40 Sistema de Controle de Poço BOP Anular 40

41 Sistema de Controle de Poço BOP Gaveta de tubo 41

42 Sistema de Controle de Poço BOP Gaveta variável 42

43 Sistema de Controle de Poço BOP Gaveta cega/cisalhante g/ 43

44 Sistema de Controle de Poço Diverter 44

45 Sistema de Controle de Poço 45

46 Colunas de Perfuração Tubos (Drill Pipes) Tubos pesados (HWDP) Comandos (Drill Collar) Estabilizadores Subs 46

47 Colunas de Perfuração Tubos de perfuração (Drill pipes): Range 1, 2 (mais comum 9,3 m), 3 Diâmetro (2 3 / 8 a 6 5 / 8 ) Grau do aço (D, E, G e S Serviço corrosivo) Não podem trabalhar blh em compressão 47

48 Colunas de Perfuração 48

49 Colunas de Perfuração 49

50 Colunas de Perfuração Tubos pesados (Heavy Weight Drill Pipes HWDP): Transição entre DP e Comandos Pode trabalhar blh em compressão 50

51 Colunas de Perfuração Comandos (Drill Collars): Propiciar PSB (Peso sob broca) Rigidezdacoluna da (problemas dedirecional) direcional) Liso ou espiralado (prisão por diferencial de pressão) 51

52 Colunas de Perfuração 52

53 Colunas de Perfuração Acessórios: Subs de elevação Estabilizador Alargador Escariador 53

54 Colunas de Perfuração Ferramentas de Manuseio da Coluna de Perfuração: Cunha para revestimento t Cunha para DP Colar de segurança Chave Flutuante 54

55 Colunas de Perfuração Chaves Flutuantes t Torque de trabalho nas conexões Cunhas Ancorar a coluna na mesa rotativa, permitindo enroscar/desenroscar Colar de segurança Batente emcomandoslisos Chaves Hidráulicas Enroscamento rápido de tubos Eazy Torq Permite desenvolvimento de altos valores de torque capaz de executar automaticamente osserviçosserviços deplataformistas 55

56 Colunas de revestimentos Funções: Isolamento Mecânico Suporte dasparedes do Poço Suporte das Pressões Internas Isolamento Hidráulico Poço/Formação Inter Formações Proteção de Zonas Aquíferos Argilas Reativas Formações Salinas Formações Portadoras de H2S 56

57 Colunas de revestimentos 57

58 Colunas de revestimentos Condutor 30 Superfície 20 Intermediário Produção Tie Back Liner 13 3/8 9 5/8 7 58

59 Colunas de revestimentos Condutor 30 Superfície 20 Intermediário Produção Tie Back Liner 13 3/8 9 5/8 7 59

60 Colunas de revestimentos Condutor 30 Superfície 20 Intermediário Produção Tie Back Liner 13 3/8 9 5/8 7 60

61 Colunas de revestimentos Sapata guia e flutuante: 61

62 Colunas de revestimentos Colar retentor e flutuante: 62

63 Colunas de revestimentos Tampões: 63

64 Colunas de revestimentos Centralizadores: 64

65 Colunas de revestimentos Arranhadores: 65

66 Coluna de riser (drilling riser) 66

67 Tensionador do riser 67

68 Brocas Tipos Draga Tricônicas Tipo de rolamento (selado, não selado e journal) Dentes (aço e insertos de tungstênio) PDC (Pollycrystalline Diamond Carbide) Diamantes 68

69 Brocas Sem Partes Móveis Dragas Diamantes Naturais Diamantes Sintéticos Insertos 69

70 Brocas Broca tricônica dente de aço Novas Usadas 70

71 Brocas Brocas PDC Novas Usadas 71

72 Brocas 72

73 Brocas Broca tricônica inserto de tungstênio Novas Usadas 73

74 Controle e Monitoração Profundidade Taxa de Penetração Peso Suspenso no Gancho Peso Sobre Broca Rotação/Torque Mesa Rotativa Vazão/Pressão Bomba Vazão/Pressão Retorno Densidade/Temperatura Lama Volumes Sistema de Circulação Controle do BOP Pressões Abertura do choke/kill 74

75 Controle e Monitoração 75

76 PETRÓLEO, FINALMENTE!!! 76

77 Referências Bibliográficas Bourgoyne, A.T., M.E. Chenevert, K. Milheim, and F.S. Young. Applied Drilling Engineering, g, SPE Textbook Series, Richardson, Texas (1986). 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). Artigos diversos da SPE ( Acesso gratuito a partir da UFRJ. 77