MINICURSO PERFURAÇÃO DIRECIONAL CONCEITOS BÁSICOS E PROCESSOS MODERNOS DE OPERAÇÃO JOÃO LUIZ VIEIRA

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1 MIICURO PERFURAÇÃO DIRECIOAL COCEITO BÁICO E PROCEO MODERO DE OPERAÇÃO JOÃO LUIZ VIEIRA

2 Perfuração Direcional Conceitos Básicos e Processos Modernos de Operação João Luiz Vieira Brazil ales Leader Halliburton/perry Drilling Rio de Janeiro, etembro de 2009 Perfuração Direcional - Aplicações Controle de verticalidade Dificuldade de acesso à locação Domos salinos Templates perfuração offshore em águas rasas Poços de alívio Poços direcionais naturais Poços horizontais Poços de longo alcance Poços de projetista - Designer Wells Multilaterais Reentradas/ide Track Projeto Projeção Horizontal 1

3 Conhecer o Perfil Geológico Uma vez definida a locação do poço e o objetivo, você pode ter definidas as características geológicas das formações a perfurar Um melhor conhecimento do perfil geológico da locação é a primeira condição para um trabalho bem sucedido KOP e BUR? Kick Off Point Build Up Rate Com as informações necesárias, já se pode iniciar o projeto do poço... Aonde iniciar o desvio? (KOP) Qual a intensidade da taxa de ganho de inclinação? (BUR /// DL) Que experiência temos nessa área e o quanto dela podemos usar para o sucesso do nosso projeto? Dog Leg everity Lubinski, nos anos 50 foi o primeiro a analisar o efeito da curvatura do poço nos elementos da coluna de perfuração Qualquer mudança na trajetória de um poço gera o que chamamos de DOG LEG. Para definir um padrao que indicasse a intensidade da mudança na trajetória, um padrão foi criado e chamado DOG LEG EVERITY ou, simplesmente, DL 2

4 DL ormalmente se refere a uma alteração na inclinação ou direção de um poço por 30 metros ou 100 pés A equação geral de Lubinski para o DL é: 30 Δ + Δ + 2 α 2 θ 2 α1 α 2 DL = 2 arcsen sen sen sen Δ M DL = Dog Leg everity em graus/30 metros ΔM = Distância, em metros, entre dois registros de inc. e direção α 1 = inclinação no primeiro registro α 2 = inclinação no segundo registro Δα = α 2 - α 1 θ 1 = azimute do primeiro registro θ 2 = azimute do segundo registro Δθ = θ 2 - θ Escolha da Geometria lant (Tipo 1) (Tipo 2) Build (Tipo 3) Projetos Horizontais Projeto da Trajetória Hoje em dia utiliza-se softwares para o cálculo de trajetórias Há uma infinidade de programas disponíveis no mercado Compass e WellPlan, da Landmark, são os mais usados Esses programas têm que disponibilizar opções de otimização considerando análises de torque e drag 3

5 Casing Points Pontos de Descida de Revestimento Há várias razões para se revestir um trecho do poço: Por segurança para prevenção de kicks e blow-outs (erupções) Razões geológicas Estabilidade do poço ETC... Pelo lado do projeto direcional, a principal razão deve ser: Evitar prisões em áreas com alterações na trajetória trechos de build-up ou giro na direção do poço Informações Importantes Limites Geométricos: Revestimentos limita suas opções de alterações na trajetória, KOP, DOP (Drop Off Point) Máximo DL limita BUR (Build Up Rate), DOR (Drop Off Rate), intensidade das alterações planejadas da trajetória Locação do poço coordenadas, RKB (Rotary Kelly Bushing) Posição do objetivo coordenadas, TVD Profundidade final Ambiente do poço refinar o projeto: Poços de correlação Tipo de fluido de perfuração Adicional: Razões para a perfuração do poço Outras operações planejadas perfilagem, testes, completação Raio de tolerância Motor de Fundo Convertem energia hidráulica em energia mecânica Permitem perfurar sem girar a coluna de perfuração Usados na grande maioria de TODA as operações de perfuração Tecnologia madura 4

6 Motores teerable Motores steerable têm o corpo inclinado que permite perfurar orientado, para alterar a trajetória do poço, ou com rotação, para prosseguir perfurando apos a desejada alteração da trajetória tó ter sido alcançada A inclinação do corpo pode ser ajustada para diferentes necessidades de DL Maior inclinação = maior DL Motores de Alto Torque Even Rubber Wall MWD Introduzidos no mercado no final dos anos 70, as ferramentas de MWD - Measurement While Drilling revolucionaram as operações de perfuração direcional As ferramentas de MWD tem 3 magnetômetros and 3 acelerômetros, em 3 eixos perpendiculares que permitem calcular, com mais precisão, o azimute e a inclinação do poço Assim como os equipamentos tradicionais com bussolas, o MWD está sujeito à interferência magnética Ferramentas de MWD fornecem também informações quanto à temperatura do poço, intensidade e direção do campo magnético terrestre e outros dados referentes às suas condições operacionais 5

7 MWD Chamamos de telemetria à forma como os dados gerados no fundo do poço são transmitidos para a superfície Há no mercado os seguintes tipos de telemetria: Pulsos de pressão: irene Pistão Eletromagnético (EM sinais de rádio) Tubulação com fio (Intelliserv ) Conjunto teerable Chamamos de um conjunto steerable à combinação de um motor steerable com um MWD Foram introduzidos no mercado na metade dos anos 70 do século passado e são, hoje, usados na grande maioria dos trabalhos de perfuração direcional O uso de conjuntos steerable tornou possível a perfuração de poços horizontais Rotary teerable ystems Ferramentas Defletoras Rotativas É a última palavra em tecnologia para a perfuração direcional Permite que se perfure rotativo enquanto se corrige a trajetória do poço As ferramentas de rotary steerable podem ser classificadas como: Push the bit Empurra a broca Point the bit Aponta a broca DL Fixo DL Ajustável Manualmente controlado Automaticamente controlado 6

8 EORE DE LWD Raios Gama Distinguir entre reservatório e não reservatório Porosidade eutrônica e Densidade Resistividade Determinar se há poros e a sua % (porosidade) Determinar se há HCs nos poros e a sua % MR Ressonância Magnética Determinar se a água presente com os HCs nos poros está livre para se mover Teste de Pressão Determinar se os fluídos nos poros podem ser produzidos ônico Determinar as propriedades mecânicas das rochas Resistividade/ Condutividade - Teoria Condutividade = Presença de Água algada A Ferramenta de Resistividade responde à condutividade da formação Quando os poros são cheios com água salgada a condutividade aumenta Quanto mais salgada a água maior a condutividade (Hidrocarbonetos são não condutivos e têm resposta igual à Óleo Água rocha) R aumenta quando a água salgada diminui Resistividade Rocha Gas/Óleo Óleo/Água Água algada Condutividade R = 1/C eutron - Teoria eutrons são desacelerados principalmente pelo hidrogênio na formação Quanto mais neutrons sao desacelerados, menor será o count rate Hidrogênio existe principalmente nos fluídos dos poros Detetor Afastado Detetor Próximo Então, quanto maior a porosidade menor o count rate nos detetores Fonte de eutrons 7

9 eutron - Teoria A Ferramenta de eutrão responde à presenca de hidrogênio (Hydrogen Index) e não há H na rocha reservatório = altos counts = baixa porosidade Gas tem baixo HI = menor cps Óleo tem alto HI = menorr cps H 2 O tem bem maior HI = menorrr cps (Folhelho tem alto HI HIDROGÊIO o que confunde na avaliacao da porosidade) Φ Diminui quando CP aumenta Rocha Φ Gás Φ Óleo Φ H 2 O Densidade - Teoria A ferramenta de densidade responde a densidade da formação Quanto mais fluido/poros há na formação a quantidade de particulas que a atravessa é maior (maior count rate) Quanto menor a densidade do fluido, maior o count rate Φ aumenta quando CP aumenta Rocha Φ H 2 O Φ Óleo Φ Gás Respostas Densidade/eutron Rocha Baixo Φ= Baixo CP Densidade Counts Porosidade d H 2 O Φ= Maior CP Óleo Φ= Maiorr CP Gás Φ= Maiorrr CP eutron Counts Porosidade Rocha Baixo Φ= Alto CP Gás Φ=Menor CP Óleo Φ= Menorr CP H 2 O Φ= Menorrr CP 8

10 Exemplo - Perfil Densidade / eutron eutron Porosity 60 p.u. 0 0 Gamma Ray Resistivity Density Porosity API Ohm-m p.u. 0???? Gás Óleo H 2 O MR - Teoria IICIALMETE A ORIETAÇÃO DA PARTÍCULA É RADÔMICA Bo t = 0 MR - Teoria M Bo Tempo (sec) t = 0.75 sec 9

11 MR - Teoria Bo M Tempo (sec) t = 6.0 sec MR - Teoria T1 = Tempo de Magnetização Água: T 1 = 0.33s 1 % Polarizaçã ão Óleo Leve: T 1 = 2s Gás: T 1 = 3s t (s) Teste de Pressão Durante a Perfuração 10

12 Hydrostatic Pressure (psi) Time (sec) Hydrostatic Packer set Pressure (psi) Time (sec) Hydrostatic Packer set Pressure (psi) Drawdown Build up Time (sec) 11

13 Hydrostatic Packer set Release packer Pressure (psi) Drawdown Build up Time (sec) Hydrostatic Packer set Release packer Pressure (psi) Drawdown Build up Time (sec) FTWD Ciclo de Medição de Pressão P hydr1 P hydr2 P dd Pressure (p psi) P fu P stop t dd t fu Time (sec) t stop 12

14 Ferramentas Azimutais ão capazes de fazer leituras das características físicas da formação em diferentes seções da circunferência do poço. Lado Alto Cada seção é chamada bin ormalmente, o poço é dividido em até 16 bins Lado Baixo 5 Criação da Imagem Topo do poço easured Depth Me Alta Densidade 16 Base 1do Poço Baixa Densidade 5 ρ Topo do poço ρ ρ ρ Criação da Imagem 13

15 Controlando a Trajetória Geometricamente: istema mais antigo Baseia-se em manter a trajetória o mais próximo possível do planejado Permite algumas alterações do projeto durante a execução Baseia-se em previsões não em informações em tempo real Geonavegação: Baseia-se em perfurar acompanhando os resultados de LWD em tempo real A trajetória é continuamente alterada em função das respostas do LWD Garante melhor exposição do reservatório Geonavegação GEOTEERIG e tornou possível em função do desenvolvimento de ferramentas de LWD azimutais e transmissão de dados em tempo real: Raios gama Resistividade Densidade Teste de pressão WD ajuda identificar reservatório É ferramenta fundamental na perfuração de poços horizontais e de grande inclinação Modelagem - Como Funciona? Perfis de Correlação Correlação Perfil geológico do poço de correlação serve de referência para poço a ser perfurado Modelagem Cria-se um perfil geológico para o poço a ser perfurado baseado na correlação e no perfil sísmico 3D Perfis Modelados Pseudolog Cria-se uma resposta esperada para os perfis LWD no novo poço Pseudolog 14

16 Geonavegação - Operação O operador direcional acompanha juntamente com o pessoal de geonavegação (petrofísicos e geólogos) as respostas das ferramentas de LWD em Tempo Real Alterações na trajetória do poço são constantemente feitas para garantir a máxima exposição da zona de interesse e maximizar a produtividade É obrigação de qualquer profissional qualificado minimizar o custo, maximizar o retorno financeiro, garantindo um trabalho seguro tanto para as pessoas como para o meio ambiente e os ativos da empresa. Obrigado!!! Perguntas? 15