UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PETRÓLEO
ANÁLISE DE TEMPOS NÃO PRODUTIVOS DE SONDA DE
PERFURAÇÃO TERRESTRE EM CAMPO DE PETRÓLEO DO RN
Danilo Araújo Carvalho
Abril, 2019 NATAL, RN
Danilo Araújo Carvalho
ANÁLISE DE TEMPOS NÃO PRODUTIVOS DE SONDA DE
PERFURAÇÃO TERRESTRE EM CAMPO DE PETRÓLEO DO RN
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia de Petróleo da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro de Petróleo.
Orientador: Dr. Flávio Medeiros Júnior
Abril, 2019 NATAL, RN
iii Orientador: Dr. Flávio Medeiros Júnior
ANÁLISE DE TEMPOS NÃO PRODUTIVOS DE SONDA DE
PERFURAÇÃO TERRESTRE EM CAMPO DE PETRÓLEO DO RN
Natal, 25 de abril de 2019
O aluno Danilo Araújo Carvalho foi considerado aprovado no seu trabalho de conclusão para obtenção do título de Formação em Engenharia de Petróleo.
CARVALHO, D. A. Análise de tempos não produtivos de sonda de perfuração terrestre em campo de petróleo do RN. 2019. 65 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia de Petróleo, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil, 2019.
Palavras-Chaves: Sonda de perfuração. Custo de perfuração. Tempos perdidos. Anomalias. Ferramentas qualitativas.
Orientador: Prof. Dr. Flávio Medeiros Júnior.
RESUMO
___________________________________________________________________ O custo diário de uma sonda de perfuração de poços de petróleo terrestres, a depender de sua complexidade, é da ordem de dezenas ou de centenas de milhares de reais. Um atraso na construção de um poço, devido a uma anomalia qualquer de processo, gera um desembolso que impacta negativamente o fluxo de caixa de uma companhia de petróleo. Utilizando-se de banco de dados gerados pela sonda ST8102 durante 5 anos de sua campanha de perfuração de 265 poços de petróleo no campo terrestre CT2500 em desenvolvimento, realizou-se uma análise buscando consolidar os tempos perdidos, apontar as anomalias que mais impactaram nestes tempos perdidos e propor possíveis soluções para reduzir a ocorrência de anomalias nas etapas de perfuração nos futuros poços do campo CT2500. A metodologia para análise dos dados foi realizada utilizando-se ferramentas qualitativas de análise de processo, sendo elas: o ciclo PDCA (Plan – Do – Check - Act) com ênfase na etapa de verificação e a Metodologia de Análise e Solução de Problemas (MASP) para estudar os resultados de tempos perdidos e investigar as anomalias. As principais anomalias em ordem de criticidade foram: perda de circulação de fluido de perfuração para as formações sedimentares, indisponibilidade de recursos e falhas de equipamentos. Recomenda-se que ações para bloqueio destes fenômenos sejam prioritariamente executadas nesta ordem.
v CARVALHO, D. A. Analysis of non-productive times of terrestrial drilling rig in RN oil field. 2019. 65 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia de Petróleo, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brasil, 2019.
Keywords: Drilling database. Drilling costs. Lost times. Anomalies. Quality tools.
Tutor: Prof. Dr. Flávio Medeiros Júnior.
ABSTRACT
___________________________________________________________________
The daily cost of a terrestrial drilling rig, depending on its complexity, is of the order of tens or hundreds of thousands of Reais. A delay in the construction of a well, due to any process anomaly, generates an economic loss that negatively impacts project´s economics or even company cash flow. Using a database generated by the drilling rig ST8102 from five years drilling campaign, consisting of 265 development oil wells in CT2500 field, an analysis was carried out to consolidate the lost times, to point out the anomalies that have most impacted in these times and propose solutions to reduce the occurrence of anomalies in drilling for future CT2500 field wells. The methodology for data analysis was performed using qualitative process analysis tools, such as: the PDCA (Plan-Do-Check-Act) cycle with emphasis on the verification step and the Analysis and Problem Solving Methodology (APSM) to study the results of lost times and investigate the anomalies. The main anomalies in order of criticality were: loss of circulation of drilling fluid for sedimentary formations, unavailability of resources and equipment failures. It is recommended that actions to block these phenomena are carried out in the order of priority.
DEDICATÓRIA
Este trabalho é dedicado à minha família, aos amigos, aos professores e à ciência.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha família por me oferecer boa educação e bons princípios que me permitiram buscar meus objetivos.
Agradeço a minha namorada Rosana por me incentivar a escrever este trabalho.
Agradeço ao Flávio por ter aceitado o convite de ser meu orientador, por sua disponibilidade em me ajudar no desenvolvimento deste trabalho e pelo conhecimento transmitido.
“Que tenhamos sabedoria para que não percamos a vontade de aprender”. Danilo Araújo Carvalho, 2018.
vii SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 11
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS 11
1.2 PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS 12
1.3 OBJETIVOS 12
1.4 HIPÓTESE 12
1.5 METODOLOGIA 12
1.6 PESQUISA 13
2 ASPECTOS TEÓRICOS ... 13
2.1 CONSTRUÇÃO DE UM POÇO DE PETRÓLEO 14
2.1.1 Tempo de construção de um poço 14
2.1.2 Tempo não produtivo ou Non-Productive Time (NPT) 19
2.1.3 Indicadores de desempenho e anomalias 19
2.2 FERRAMENTAS QUALITATIVAS 23
2.2.1 Tabela dinâmica – Filtragem de dados 23
2.2.2 Ciclo PDCA 23
2.2.3 Metodologia de análise e solução de problemas (MASP) 25
2.2.4 Diagrama de Pareto 26
2.2.5 Análise Estatística de Processo (AEP) 26
3 DESENVOLVIMENTO ... 27 3.1 FILTRAGEM E CONSOLIDAÇÃO DOS DADOS DE NPT – TABELA
DINÂMICA 28
3.2 PASSO 1 (MASP) – IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA 29
3.2.1 Histórico do problema 30
3.2.2 Priorização dos temas 30
3.3 PASSO 2 (MASP) - OBSERVAÇÃO DO PROCESSO 31
3.3.1 Descoberta das características do problema 31
3.3.3 Observação e Estratificação do problema 32
3.3.4 Observação no local 44
3.4 PASSO 3 (MASP) – ANÁLISE DO PROCESSO 46
3.4.1 Tempo perdido em combate à perda de circulação Parcial e Total46
3.4.2 Indisponibilidade de água 47
3.4.3 Indisponibilidade de frota 48
3.4.4 Falha de equipamentos 49
3.5 PASSO 4 (MASP) – PROPOSIÇÃO DE POSSÍVEIS AÇÕES PARA
BLOQUEIO DAS CAUSAS PRINCIPAIS 50
3.5.1 Ocorrências de perda de circulação 50
3.5.2 Ocorrências de indisponibilidade de água 50 3.5.3 Ocorrências de Indisponibilidade de Frota. 51 3.5.4 Possíveis ações para bloqueio das ocorrências de falha de
equipamento 51 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 52 5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ... 53 5.1 CONCLUSÕES 53 5.2 RECOMENDAÇÕES 54 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 56 6 APÊNDICE ... 59 6.1 ITERAÇÕES - INDISPONIBILIDADE DE FROTA (IF) 59 6.2 ITERAÇÕES - INDISPONIBILIDADE DE ÁGUA (IA) 63
ix ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 – EXEMPLO DE SONDA ... 16
FIGURA 2 - PLATAFORMA DE TRABALHO ... 17
FIGURA 3 - POÇO COM PERDA DE CIRCULAÇÃO ... 20
FIGURA 4 - GRÁFICO PDCA ... 24
FIGURA 5 - % OCORRÊNCIAS DE NPTS ... 29
FIGURA 6- % NPTS POR ANO ... 30
FIGURA 7 - ANOMALIAS - DIAGRAMA DE PARETO ... 31
FIGURA 8 - ESTREITAMENTO DAS ANOMALIAS ... 32
FIGURA 9 - OCORRÊNCIAS DE PERDA PARCIAL ... 34
FIGURA 10 - OCORRÊNCIAS DE PERDA TOTAL ... 35
FIGURA 11 - INDISPONIBILIDADE DE RECURSO - DIAGRAMA DE PARETO ... 36
FIGURA 12 - ITERAÇÃO INICIAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO ... 37
FIGURA 13 – ITERAÇÃO FINAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO ... 39
FIGURA 14 – ITERAÇÃO INICIAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO ... 40
FIGURA 15 – ITERAÇÃO FINAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO ... 41
FIGURA 16 - FALHAS DE EQUIPAMENTO (FE) – DIAGRAMA DE PARETO ... 43
LISTA DE TABELAS TABELA 1 – DADOS DE TEMPO PERDIDO ... 28
TABELA 2 – DADOS DE TEMPOS PERDIDOS FILTRADOS PELA TABELA DINÂMICA ... 29
TABELA 3 – ANOMALIAS DE PERDA DE CIRCULAÇÃO ... 33
TABELA 4 - FALHAS NO GUINCHO ... 44
LISTA DE ABREVIATURAS E/OU SÍMBOLOS E/OU SIGLAS
AEP – Análise Estatística de Processo.
DTM – Desmontagem, Transporte e Montagem. FE - Falha de Equipamento.
h – hora(s).
IA - Indisponibilidade de Água. IF - Indisponibilidade de Frota. IR – Indisponibilidade de Recurso. LIC – Limite Inferior de Controle. LSC – Limite Superior de Controle.
MASP- Metodologia de Análise e Solução de Problemas. NPT – Non-Productive time.
PDCA – Plan, Do, Check and Act (Planejar, fazer, verificar e agir corretivamente). PhD - Philosophiae Doctor (Doutor da Filosofia).
PP - Perda Parcial de Circulação. PT – Perda Total de Circulação.
QC-Story - Quality Control (Controle da Qualidade). RN – Rio Grande do Norte (Estado Brasileiro). T – Tonelada(s)
11 1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A construção de um poço de petróleo é um processo segmentado em etapas. Neste processo as etapas de caráter Macro, em ordem cronológica, são as seguintes: desmontagem, transporte e montagem da sonda de perfuração, perfuração, revestimento e cimentação do poço.
As etapas são conduzidas por duas equipes, uma equipe remota e uma equipe in loco à sonda. A equipe remota é responsável pelo planejamento que inclui o projeto do poço, a gestão de recursos, o monitoramento dos dados de tempo de execução de cada etapa, a determinação das ações que devem ser tomadas em situações anormais e a utilização de dados de poços anteriores para otimizar novos projetos. A equipe que atua na locação do poço é responsável pela execução do poço de acordo com as designações do projeto e por tomar ações corretivas durantes as anomalias.
Quando alguma etapa é interrompida por um evento anormal não projetado, caracterizado como anomalia operacional, o orçamento inicial para construção do poço pode ser onerado com custos da ordem de milhares de reais ou até mesmo milhões de reais devido a ociosidade da mão de obra e de equipamentos locados. Um exemplo típico de anomalia operacional é a parada da sonda aguardando um recurso impeditivo para continuação da perfuração.
Este trabalho apresenta o levantamento das anomalias mais impactantes durante os últimos 5 anos de campanha da sonda ST8021 no campo em estudo e utiliza ferramentas qualitativas de gestão de processos, com o objetivo de propor ações corretivas para redução dos tempos perdidos não projetados.
1.2 PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS
a) Como empregar as ferramentas qualitativas de gestão de processos em projetos de construção de poços de petróleo terrestres?
b) Como detectar as anomalias mais impactantes no processe de construção de poços de petróleo terrestres?
c) Como implementar melhorias para otimização do processo de construção dos poços?
1.3 OBJETIVOS
Buscando resolver os problemas apresentados, o objetivo geral deste trabalho é estudar os dados de construção de 265 poços de petróleo obtidos durante 5 anos de atuação da sonda ST8102, mapear as causas dos tempos perdidos e propor ações corretivas às anomalias. Para isto, pretende-se especificamente:
a) Realizar verificação dos resultados obtidos durante a construção dos poços conforme etapa C da sigla do ciclo PDCA.
b) Realizar análise dos dados de tempos perdidos nos poços através da MASP.
c) Compreender as anomalias a fim de buscar soluções para mitigá-las ou reduzir seus tempos de ocorrência em poços futuros.
1.4 HIPÓTESE
A aplicação correta de ferramentas qualitativas de gestão de processos na construção de poços de petróleo terrestre por meio de implementação de ações definidas a partir de análise padronizada dos problemas de um processo é efetiva e traz resultados a curto, médio e longo prazo para as companhias de petróleo.
1.5 METODOLOGIA
A utilização de metodologias eficazes permite a aplicação de instrumentos adequados para análise de um fenômeno e resolução de seus problemas. A metodologia escolhida para desenvolvimento deste trabalho foi a MASP, que será
13 descrita no capítulo 2. A MASP foi escolhida porque permite fazer uma análise criteriosa, porém não complexa, do processo. Para Oribe (2012) o MASP se aplica aos problemas classificados como estruturados, cujas causas comuns e soluções sejam desconhecidas, que envolvam reparação ou melhoria de desempenho e que aconteçam de forma crônica. Pode-se perceber que, para serem caracterizados da forma acima, os problemas precisam necessariamente apresentar um comportamento histórico. Devido a esse fato, o MASP se vale de uma abordagem reativa.
1.6 PESQUISA
No âmbito da pesquisa utilizou-se as técnicas de pesquisa bibliográfica e pesquisa documental. A realização da pesquisa bibliográfica teve como objetivo coletar informações a respeito do objeto. Estas informações foram analisadas através da observação de terceiros, não submetendo o objeto de estudo pelos próprios sentidos (MELO, 2018).
A pesquisa documental foi realizada através da coleta de documentos em banco de dados e projetos de desenvolvimento de campos terrestres (MELO, 2018). Este tipo de pesquisa difere da pesquisa bibliográfica, uma vez que “a pesquisa bibliográfica é desenvolvida a partir de material já elaborado, constituído principalmente de livros e artigos científicos” (GIL, 2008, p. 50-51), enquanto a pesquisa documental “vale-se de materiais que não receberam ainda um tratamento analítico, ou que ainda podem ser reelaborados de acordo com os objetivos da pesquisa” (GIL, 2008, p. 50-51).
2 ASPECTOS TEÓRICOS
Neste capítulo será apresentado um breve resumo sobre a definição de construção de poços de petróleo terrestres, contemplando a sonda de perfuração e seus sistemas, o poço de petróleo e as principais anomalias que podem ocorrer durante a perfuração de poços de petróleo. Em seguida serão apresentadas as
ferramentas qualitativas de gestão de processos, enfatizando o ciclo PDCA e da MASP.
2.1 CONSTRUÇÃO DE UM POÇO DE PETRÓLEO
O poço de petróleo é um canal revestido, que quando concluído, estabelece uma conexão entre a superfície e o objetivo geológico em subsuperfície. Na superfície, na chamada cabeça do poço, há um conjunto de válvulas que permitem o controle do fluxo de fluidos que por ali passarem. Na subsuperfície do poço, um dos componentes principais que formam o canal reservatório-superfície é o revestimento, formado por vários tubos de aço conectados, e cimentados às formações geológicas, para isolar hidraulicamente os fluidos nas formações.
2.1.1 Tempo de construção de um poço
Quando se contabiliza o tempo total de uma sonda de perfuração dedicada à construção de um poço, se considera não apenas o tempo de perfuração do poço, mas também o tempo de desmontagem, transporte e montagem da sonda na locação (área onde vai ser instalada a sonda de perfuração) do poço. Aqui neste trabalho a contagem do tempo de construção do poço se inicia na desmontagem do primeiro equipamento da sonda. O término da contagem se dá após a conclusão da cimentação do último tubo de revestimento descido no poço.
O tempo previsto para conclusão do poço é definido no projeto de perfuração pela equipe de planejamento, este tempo é estimado com base em dados de poços construídos anteriormente, normalmente em áreas próximas denominados poços de correlação. Exemplos de dados: profundidade do reservatório; estrutura sedimentar do campo de petróleo; taxa de penetração e profundidade das sapatas de revestimento.
15 2.1.1.1 Desmontagem, transporte e montagem da sonda (DTM)
Etapa da construção de um poço que compreende parcela significativa no tempo total da construção dos poços. Pode-se dizer que nesta etapa a sonda de perfuração é desinstalada de uma locação, movimentada e instalada em uma nova locação. A atividade predominante nesta etapa é a de movimentação de cargas, realizada através de guindastes, carretas e um trator multiuso.
2.1.1.2 Perfuração do poço
A perfuração de um poço é o processo de construção do acesso a um objetivo geológico em subsuperfície, que só se conclui quando é atingida a profundidade programada no projeto do poço. A perfuração engloba o conjunto de operações e atividades necessárias para atravessar todas as formações geológicas desde a superfície da crosta terrestre até o objetivo final do poço. A perfuração é necessária para comprovar, ou não, a tese de acumulação de petróleo ou gás proposta nas análises geológicas ou geofísicas. Nesta operação, a penetração nas rochas é feita através da rotação e do peso aplicados a uma broca na extremidade de uma coluna de perfuração. (MYGALPMAGAZINE, 2018).
2.1.1.2.1 Sonda de perfuração e seus sistemas
O conjunto de equipamentos para execução da perfuração compõe a chamada sonda perfuração ou unidade de intervenção. Segundo Thomas (2001), “todos os equipamentos de uma sonda responsáveis por determinada função na perfuração de um poço são agrupados nos chamados sistemas de uma sonda”. Ainda de acordo com Thomas (2001), “os principais sistemas são: sustentação de cargas, geração e transmissão de energia, movimentação de carga, rotação, circulação, segurança de poço, monitoração e o sistema de superfície”.
A figura 01 é um exemplo de sonda de perfuração, onde se pode ter noção da dimensão da estrutura necessária para construir um poço de petróleo.
FIGURA 1 – EXEMPLO DE SONDA
Fonte: Brasbauer, 2018
2.1.1.2.2 A sonda ST1802
A ST8102 é uma sonda do ano de 1976, de fabricação romena e do tipo mecânica. Esta classificação é dada porque, de acordo com Thomas (2001), a energia gerada nos motores a diesel é levada a uma transmissão principal (compound) através de acoplamentos hidráulicos (conversores de torque) e embreagens.
Em relação à sua capacidade de carga, a sonda ST8102 é classificada como de pequeno porte, pois ela é capaz de tracionar a coluna de perfuração em até 50 toneladas, segundo o manual do fabricante (MNP Group, 1976). Esta condição limita a profundidade dos poços a serem perfurados em até 1200 metros quando se utiliza tubos de perfuração de 4,5 polegadas de diâmetro.
Serão descritos a seguir alguns componentes da sonda de perfuração em estudo, são eles:
A coluna de perfuração; A plataforma;
O mastro;
17 A Bomba do fluido de perfuração;
A coluna de perfuração é um conjunto de tubos de aço enroscados em suas extremidades, de cerca de 10 metros de comprimento cada um, que transmitem rotação e peso para a broca.
A plataforma de uma sonda de perfuração é o local onde a equipe de operação executa as suas atividades durante a maior parte do tempo. As atividades mais comuns sobre a plataforma são a conexão e desconexão dos tubos de perfuração. A figura 2 ilustra o local onde os operadores realizam uma das operações citadas.
FIGURA 2 - PLATAFORMA DE TRABALHO
Fonte: Youtube, 2010
A torre ou mastro, segundo Thomas (2001), é um componente do sistema de sustentação de cargas. É uma estrutura de aço especial, de forma piramidal, de modo a prover um espaçamento vertical livre acima da plataforma de trabalho para permitir a elevação dos tubos de perfuração e revestimento. Na sonda em estudo, durante sua desmontagem ou montagem, o mastro é apenas recolhido ou estendido através de sistema telescópico, este processo é feito na posição vertical. Nesse processo de extensão e recolhimento podem ocorrer as falhas neste equipamento.
O guincho de perfuração da sonda é o componente do sistema de movimentação de cargas que transmite energia mecânica, vinda de um motor, para cabos de aço, que são utilizados para elevação ou descida de equipamentos sobre a plataforma ou poço. Um de seus mecanismos mais importantes é o freio, que garante o controle de retardar ou parar o movimento das cargas suspensas.
A bomba de Fluido de perfuração é um componente do sistema de circulação, na sonda em estudo a bomba é do tipo alternativa. A bomba de perfuração recebe o fluido de perfuração vindo de uma bomba centrífuga ou de pré-carga, e o injeta na coluna de perfuração com uma pressão tal que o fluido possa retornar a superfície após se deslocar por todo o poço.
Além dos componentes citados acima, também são necessários alguns insumos para operação da sonda de perfuração. Dois exemplos são:
Água para abastecimento e; O fluído de perfuração.
A água é um recurso essencial para o abastecimento da sonda. Além de servir para consumo humano, a água também é utilizada para fabricação do fluído de perfuração, para fabricação da pasta de cimento, para lavar a plataforma da sonda, para molhar trechos não pavimentados de acesso a sonda e também para injeção nas formações quando da ocorrência de perdas de circulação do fluido de perfuração.
O fluído de perfuração, de acordo com Thomas (2001), é uma mistura complexa de sólidos, líquidos, produtos químicos, e por vezes, até de gases. Do ponto de vista químico, eles podem assumir aspecto de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão. As principais características e funções do fluido de perfuração são: ser bombeável, exercer pressão hidrostática sobre as formações e manter os sólidos em suspensão quando estiver em repouso. O bombeamento ou circulação do fluido de perfuração se inicia na saída do tanque de preparação do fluido de perfuração, instalado na sonda, passa pela bomba alternativa que dá energia ao mesmo, segue por dentro dos tubos de perfuração, passa pelos jatos da broca, e retorna a superfície pelo espaço anular do poço. O espaço anular, na fase de perfuração é o espaço entre
19 o tubo de perfuração e a formação ou revestimento. É pelo espaço anular que o fluido de perfuração retorna à superfície após ser injetado por dentro do tubo de perfuração. Alguns fluídos imiscíveis (que não se misturam) podem ser bombeados juntamente com o fluido de perfuração, por exemplo o tampão viscoso, que é um volume de fluido preparado com viscosidade superior ao fluido de perfuração. Na maior parte das vezes, o tampão viscoso ocupa um volume muito pequeno no poço. Uma de suas funções é carrear mais cascalhos, gerados na perfuração, do que o fluido de perfuração. É por esta função que o tampão viscoso é usado na indústria para combater perda de circulação, pois parte dos cascalhos são carreados para a zona de perda de circulação com intuito de preencher os espaços porosos na rocha onde ocorre a perda.
2.1.2 Tempo não produtivo ou Non-Productive Time (NPT)
Quando há uma ocorrência anormal em qualquer etapa da construção do poço que provoca um atraso no tempo previsto para sua conclusão, registra-se um non-productive time (NPT).
Neste trabalho o percentual de NPT ficou estabelecido como o tempo não planejado, em horas, de duração de uma anomalia sobre o tempo total em horas de construção do poço.
2.1.3 Indicadores de desempenho e anomalias
Indicadores são, geralmente, valores numéricos associados a alguma grandeza relevante e observável de um processo. Para Robson (2017), os indicadores de desempenho são uma ferramenta de gestão que permite analisar os resultados dos processos de forma mais direcionada. Com eles, se torna possível saber se as metas foram alcançadas, se o emprego de recursos empresariais foi eficaz e quais as falhas ocorreram em cada etapa de um projeto.
Neste trabalho, considera-se como indicadores os percentuais de tempos perdidos devido às anomalias. Abaixo estão apresentadas anomalias típicas do processo de perfuração:
2.1.3.1 Perda de circulação
Para Alcure (2013), perda de circulação é definida como a ausência ou redução do fluxo de fluido de perfuração através do anular, quando este é bombeado através da coluna de perfuração. Isto é normalmente associado à indução (criação) de uma ou mais fraturas, ou à presença de fraturas pré-existentes, em situações em que a pressão de fluido de perfuração utilizada excede a pressão de fratura da formação perfurada.
A figura 3 ilustra um poço com presença de perda de circulação, onde se observa a ocorrência de fraturas nas formações.
FIGURA 3 - POÇO COM PERDA DE CIRCULAÇÃO
Alcure (2013) fala ainda que as operadoras de petróleo têm definições diferentes quanto aos valores relacionados às perdas decorrentes da circulação, podendo-se indicar as seguintes taxas utilizadas:
21 Percolação (< 20 barril/hora);
Perda parcial (> 20 barril/hora);
Perda total (ausência de retorno de fluido).
Almeida (1977) recomenda aplicação de técnicas preventivas para tentar evitar a perda de circulação. Nos campos onde esta anomalia é frequente, o peso do fluído de perfuração deve ser controlado com um valor baixo, porém o suficiente para fornecer condições de segurança para o poço.
Ainda de acordo com Almeida (1977), vários são os métodos empregados para se debelar uma perda. Os principais são:
Diminuição da vazão de bombeio;
Redução da densidade do fluido de perfuração;
Prosseguir a perfuração esperando algum tempo para a perda se cessar;
Uso de tampões de combate à perda.
O percentual de NPT associado a esta anomalia se refere ao tempo em que se utilizaram técnicas para combater a perda de circulaçãoaté o restabelecimento das condições normais de perfuração sem perda.
2.1.3.2 Indisponibilidade de recursos (IR)
Ausência de recursos ocorre quando alguma operação é interrompida por falta de material ou pessoal, por exemplo: indisponibilidade de guindaste, mão-de-obra, aditivos para fabricação de pasta de cimento etc.
2.1.3.3 Falha de equipamentos (FE)
Moubray (1997) define falha como: a interrupção ou alteração na capacidade de um item desempenhar sua função requerida ou esperada,
classificando-a sobre aspectos como: origem, extensão, velocidade, manifestação, criticidade e idade.
Segundo Zaions (2003),a causa de uma falha de equipamento pode estar associada a: (i) falhas de projeto; (ii) defeitos de material; (iii) processo de fabricação dos componentes; (iv) falhas de instalação; (v) condições operacionais não previstas; e (vi) falhas de manutenção ou operacionais.
A falha de equipamento é caracterizada quando um equipamento essencial ao processo de construção do poço deixa de operar e a equipe de manutenção in loco na sonda passa a efetuar o reparo corretivo, provocando um atraso no andamento de alguma operação.
Um tipo de falha de equipamento é a fadiga. Segundo Ruchert (2014), a fadiga é um processo que causa falha prematura ou dano permanente a um componente sujeito a carregamento repetitivos (cíclicos) de valor muito abaixo do que uma carga estática que leva a ruptura. Para Araújo (2017), A falha mecânica pode ser caracterizada por trinca(s) ou ruptura completa após um número suficiente de flutuações. As principais causas conhecidas são:
Carregamento e descarregamento; Vibrações;
Compressão e descompressão; Aquecimento e resfriamento.
2.1.3.4 Falha de Planejamento
Non-Productive time por mudança de planejamento ou por falha no projeto também pode ocorrer na construção dos poços. Esta falha pode ser observada quando ocorre erro no dimensionamento de um parâmetro de projeto ou alteração do programa de perfuração pela ocorrência de eventos não planejados.
23 2.2 FERRAMENTAS QUALITATIVAS
Garantir a qualidade dos processos vitais de uma companhia é uma tarefa de todos os empregados envolvidos. Conhecer e implementar as técnicas que permitam cumprir este objetivo é essencial para a equipe de planejamento. Desde século XX, autores - DEMING (1982), ISHIKAWA (1982), SHEWART (1931) - abordam e desenvolvem ferramentas para suportar o processo de controle de qualidade de processos, a proposição de soluções para anomalias observadas e a tomada de decisões.
As ferramentas qualitativas empregadas neste trabalho foram:
2.2.1 Tabela dinâmica – Filtragem de dados
Esta tabela é um tipo de relatório que pode ser usado para resumir, de maneira muito rápida, grandes quantidades de dados. Com ela, é possível alternar linhas e colunas para visualizar diferentes tipos de informações, de diferentes maneiras. Muito utilizadas em relatórios e arquivos pesados e cheios de informação, a tabela dinâmica é essencial para facilitar a compreensão e a análise, permitindo uma interação muito mais fluida e amigável (PETENATE, 2018).
2.2.2 Ciclo PDCA
A Abreviação formada pelas iniciais das palavras inglesas Plan, Do, Check e Act, significa em português: planejar, executar, verificar e agir corretivamente. De acordo com Bezerra (2014) o ciclo PDCA é uma ferramenta de gestão que visa controlar e melhorar os processos e produtos de uma forma contínua.
O ciclo PDCA também é conhecido como ciclo de Shewhart ou de Deming. Isso ocorre porque em 1930, Walter Shewhart, físico, engenheiro e estatístico estadunidense, conhecido como o "pai do controle estatístico de qualidade", criou o PDCA. E William Deming, estatístico, professor universitário, autor, palestrante e
consultor estadunidense, nos anos 50, divulgou o ciclo PDCA no Japão, e foi a partir daí que o ciclo foi amplamente divulgado para o mundo. O ciclo PDCA é ilustrado na figura 4 abaixo.
FIGURA 4 - GRÁFICO PDCA
Fonte: Campos 1999
Segundo Campos (1999), os termos do ciclo PDCA têm o seguinte significado:
Planejamento (P) – Consiste em estabelecer metas sobre os itens de controle, e estabelecer a maneira (o caminho, o método) para se atingir as metas propostas. Esta é a fase do estabelecimento da “diretriz de controle”;
Execução – Execução das tarefas exatamente como prevista no plano e coleta de dados para verificação do processo. Nesta etapa é essencial o treinamento no trabalho decorrente da fase de planejamento;
Verificação (C) – A partir dos dados coletados na execução, compara-se o resultado alcançado com a meta planejada;
Atuação corretiva (A) – Após a verificação dos desvios, atuar-se-á no sentido de fazer as correções definitivas, de tal modo que o problema nunca volte a ocorrer.
25 2.2.3 Metodologia de análise e solução de problemas (MASP)
Oribe (2012) afirma que os japoneses, preocupados com o desenvolvimento do aprendizado do ciclo PDCA entre os supervisores, engenheiros e operários, criaram um roteiro para a documentação e apresentação do histórico do trabalho de melhoria, daí denominado QC-Story (Quality Control Story).
Para Oribe (2012), no Brasil, a introdução do QC-Story na literatura foi feita por Vicente Falconi Campos, engenheiro, PhD, professor, consultor em gestão e escritor brasileiro, que publicou em um apêndice de seu livro TQC no Estilo Japonês uma síntese da descrição do método QC-Story. O método apresentado pelo autor é denominado Método de Solução de Problemas (MSP), mas ele se popularizou como Método de Análise e Solução de Problemas (MASP). O MASP contém oito etapas:
1) Identificação do problema – Estudo do histórico do problema, exibição das perdas, priorização de temas;
2) Observação do processo - Descoberta das características do problema, observação do problema, estratificação do problema, observação no local;
3) Análise do processo - Definição das causas (porque ocorre o problema); apontamento das causas mais prováveis; apontamento da causa principal, evidência técnica que é possível bloquear as anomalias; 4) Plano de Ação – Proposição de ações para bloquear as causas
principais;
5) Ação – execução das ações planejadas;
6) Verificação – verificação da eficiência das ações executadas conforme planejadas;
7) Padronização – padronização das ações que obtiveram êxito e capacitação das equipes no padrão;
8) Conclusão – avaliar as experiências e documentar todo o processo da metodologia para utilização posterior.
2.2.4 Diagrama de Pareto
Ferramenta de qualidade criada em 1897 pelo italiano Vilfredo Pareto, cientista político, sociólogo e economista italiano. Nesse diagrama se organizam os dados de acordo com a ordem de importância dos mesmos, por exemplo, por número de ocorrências de um evento. Para construí-lo, é utilizado o gráfico de colunas que irá colocar em ordem os problemas em ordem decrescente de frequência, a fim de dar prioridade àqueles que deverão ser resolvidos com maior urgência.
2.2.5 Análise Estatística de Processo (AEP)
Para Sales (2017) o AEP trata-se de uma ferramenta da qualidade que torna possível monitorar o quão estável é um processo. É bastante utilizado na apresentação do comportamento e de tendências em um determinado período de tempo. O gráfico de análise se baseia na estatística para mostrar os limites de controle dos indicadores de processo e os resultados amostrais.
Os limites de controle estabelecem os valores máximos permitidos para o indicador de desempenho estar dentro da região estável do processo. Neste trabalho o limite superior de controle (LSC) foi estabelecido como a média aritmética amostral somada a 3 desvios padrões. Isto porque em uma distribuição normal de probabilidade, 99,72% dos valores encontram-se dentro da faixa de três desvios padrões, tanto para mais quanto para menos em relação à média. Os valores dos dados que estão além dos 3 desvios padrão são considerados como raros, devendo a análise do fenômeno se restringir aos valores com maior frequência de ocorrência.
Sendo a média aritmética ():
µ
=
∑ 𝑥𝑖 𝑛 𝑖=1𝑛
Onde:
n = número de dados da amostra
27 µ = média aritmética.
Em probabilidade, o desvio padrão de uma amostra (σ) é uma medida de dispersão em torno da média de uma variável. O desvio padrão é calculado da seguinte forma:
σ =√∑
𝑛𝑖=1(𝑥𝑖−µ)²𝑛−1O desvio padrão pode ser relativamente grande ou pequeno. Quanto menor o desvio, mais homogêneos tendem a ser os dados de uma amostra, ou seja, os dados ficam mais concentrados em torno da média. Para se medir esta homogeneidade, pode-se calcular o coeficiente de variação (CV). Para BALIEIRO (2008) uma pequena dispersão absoluta pode ser, na verdade, considerável quando comparada com ordem de grandeza dos valores de uma variável. Quando se considera o CV, enganos de interpretações podem não ocorrer. A fórmula do coeficiente de variação é:
CV
=
σ
µ3 DESENVOLVIMENTO
O desenvolvimento deste trabalho teve início com a pesquisa nos dados dos tempos de execução das etapas para construção dos poços, buscando identificar a ocorrência de tempos não produtivos (NPT). Na verificação pôde-se observar que a cada 100 poços construídos, em 86 ocorreram NPT, e que o percentual médio de atraso na construção dos poços, contabilizando todos os 265 poços, foi de 15%.
Em referência às etapas do ciclo PDCA, este problema foi identificado a partir da verificação de dados, que corresponde a etapa C (verificação) do ciclo PDCA. Após a verificação, foi aplicada a metodologia de análise e solução de problemas, destacando-se a análise do problema e a estratificação das anomalias em busca de
suas causas principais. Após identificação das causas principais, foram propostas possíveis ações para bloqueá-las.
Tem-se, a seguir, a aplicação das várias etapas da metodologia escolhida para o caso em estudo.
3.1 FILTRAGEM E CONSOLIDAÇÃO DOS DADOS DE NPT – TABELA DINÂMICA
O banco de dados de tempo de construção dos poços foi fornecido pela empresa que opera no campo em estudo. Os dados são referentes a 265 poços construídos durante uma campanha de 5 anos da sonda de perfuração ST8102. Os dados foram filtrados para obtenção dos tempos perdidos durante as ocorrências de anomalias. O filtro foi realizado através da ferramenta tabela dinâmica do Excel.
A tabela 1 é um recorte da planilha com todos os dados de tempo de operação e de anomalias do campo em estudo. A coluna ‘Nível 2’ corresponde ao tipo da anomalia identificada enquanto a coluna a coluna ‘descrição’ apresenta o detalhe da operação que estava sendo executada no momento em que ocorreu a anomalia.
TABELA 1 – DADOS DE TEMPO PERDIDO
Fonte: Elaboração Do Autor
O uso da ferramenta tabela dinâmica permitiu facilmente a totalização dos tempos de NPT dos 5 anos e a busca por detalhamento das anomalias. Um total de 4.443 linhas de dados brutos foram resumidos em uma quantidade pequena de linhas,
Sonda Poço Data Horas (h) Atividade Descrição Nível 2
ST-8102 Marte N 22/04/2013 1 Perfuração Retirando coluna para realizar tampão de cimento para combate à perda. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 1 Perfuração Montando coluna com pata de elefante. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 2,5 Perfuração Aguardando Cia. de Cimentação (Conpet) Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 1 Perfuração Preparando para efetuar tampão de cimento para combate à perda. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 0,5 Perfuração Efetuando reunião de segurança pré-operacional. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 0,5 Perfuração Efetuando tampão n°01 de cimento para combate à perda. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 0,5 Perfuração Retirando coluna com pata de elefante. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 6 Perfuração Aguardando pega do cimento, estocando água e providenciando ferramentas direcionais de 12 1/4".Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 22/04/2013 2 Perfuração Montando BHA com BR de 12 1/4", MF e MWD> Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 23/04/2013 1,5 Perfuração Montando BHA com BR de 12 1/4" Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 23/04/2013 2 Perfuração Alargando poço com BR de 12 1/4" Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 23/05/2013 0,5 Perfuração Preparando e injetando 60 bbl de tampão viscoso. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 23/05/2013 0,5 Perfuração Retirando coluna BHA direcional descendo 03 DP'S com pata de elefante. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 23/05/2013 0,5 Perfuração Descendo 03 DP'S com pata de elefante. Perda de Circulação Total ST-8102 Marte N 23/05/2013 1 Perfuração Preparando para efetuar tampão de cimento Perda de Circulação Total
29 conforme pode ser visto na tabela 2, onde foram filtradas as três anomalias que mais impactaram nos NPT.
TABELA 2 – DADOS DE TEMPOS PERDIDOS FILTRADOS PELA TABELA DINÂMICA
Fonte: Elaboração Do Autor
3.2 PASSO 1 (MASP) – IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA
De posse dos dados de tempos perdidos consolidados, verificou-se que em 86% dos poços, conforme figura 5 abaixo, houve pelo menos 1 registro de NPT, o que indica que ocorrências de anomalias são bastante comuns na construção dos poços do campo CT2500.
FIGURA 5 - % OCORRÊNCIAS DE NPTS
Fonte: Elaboração Do Autor
Anomalia Tempo Total (horas)
Perda de Circulação 1276
Indisp.Recurso 1038,5
O tempo total para conclusão dos 265 poços foi de 28.380 horas, deste total, 4.303 horas foram perdidas por algum tipo de anomalia, o que representa 15,16% do tempo total. O tempo médio para conclusão de um poço foi de 105h, ou seja, entre 4 a 5 dias.
3.2.1 Histórico do problema
Para estudo do histórico do problema, foi levantado, por ano de campanha de construção dos poços, o percentual de NPT. Observou-se oscilação da taxa de NPT ao longo dos 5 anos, conforme gráfico apresentado na Figura 6. De 2013 para 2014, por exemplo, a taxa de NPT aumentou praticamente 100%. Deste cenário, vem a necessidade de se estudar os NPT para averiguar as suas causas principais e propor possíveis soluções para otimizar o processo de construção dos poços.
FIGURA 6- % NPTS POR ANO
Fonte: Elaboração Do Autor
3.2.2 Priorização dos temas
Utilizando-se da técnica gráfica do diagrama de pareto, que pode ser visto na figura 7, se verificou que dentre todos os tipos de anomalias registradas, três delas responderam por 66,17% do tempo total das anomalias. O detalhamento das principais anomalias será apresentado no item 3.3.1.
31 FIGURA 7 - ANOMALIAS - DIAGRAMA DE PARETO
Fonte: Elaboração Do Autor
3.3 PASSO 2 (MASP) - OBSERVAÇÃO DO PROCESSO
3.3.1 Descoberta das características do problema
Conforme diagrama de pareto da figura 07, as 3 principais anomalias observadas foram:
1. Tempo perdido em combate à perda de circulação: 29,63% do tempo total das anomalias, com ocorrência em 54 poços;
2. Indisponibilidade de recurso: 24,11% do tempo total das anomalias, com ocorrência em 105 poços;
3. Falha de equipamento da unidade de intervenção. 12,42% do tempo total das anomalias, com ocorrência em 126 poços.
3.3.2 Nomenclatura das anomalias de NPT.
Neste trabalho são definidos 3 tipos de anomalias:
Anomalias Genéricas: são as anomalias com pouco nível de detalhamento, por exemplo: falha de equipamento, ausência de recurso; Anomalias específicas: são as anomalias com maior nível de
detalhamento, por exemplo: falha no guincho do sistema de elevação de cargas, indisponibilidade de água para abastecimento;
Anomalias Críticas: São as anomalias específicas de maior impacto nas taxas de NPT.
Na figura8foi representado o estreitamento das anomalias.
FIGURA 8 - ESTREITAMENTO DAS ANOMALIAS
Fonte: Elaboração Do Autor
3.3.3 Observação e Estratificação do problema
A observação foi aprofundada para obtenção das anomalias específicas, e em seguida das anomalias críticas. Estas últimas serão apresentadas abaixo com o apontamento da quantidade de ocorrências nos poços, o percentual de influência nas anomalias genéricas e o possível ganho de tempo por poço em que elas ocorreram.
Críticas
Específicas
33 3.3.3.1 Ocorrências de perda de circulação
O tempo perdido em combate à perda de circulação foi a anomalia genérica mais impactante nos atrasos na construção dos poços. Sendo o tempo de combate à perda de circulação parcial mais representativa de que a perda total, conforme pode ser visto na tabela 03.
TABELA 3 – ANOMALIAS DE PERDA DE CIRCULAÇÃO
Fonte: Elaboração Do Autor
As anomalias especifícas foram:
3.3.3.1.1 Tempo perdido em combate às perdas parciais (PP)
As perdas de circulação parciais ocorreram em 30 poços e representaram um percentual de 60% do tempo dos casos de perda de circulação. Esta foi a anomalia crítica da perda de circulação.
Um detalhe destas ocorrências é que, apesar da demanda por água aumentar, apenas em um poço houve indisponibilidade de água para combater a perda parcial.
Com os dados de NPT desta anomalia específica, foi elaborado o gráfico de Análise estatístico de processo (AEP), com os tempos organizados por ordem cronológica da esquerda para a direita, que pode ser visto na figura 09. Observa-se que os dados estão estáveis, pois nenhum ponto ficou acima do limite superior de controle (LSC).
Tipo de Perda tempo (h) % Quantidade de Poços Poços com indisp. Água
Parcial 771,5 60,46% 30 1
FIGURA 9 - OCORRÊNCIAS DE PERDA PARCIAL
Fonte: Elaboração Do Autor
O tempo médio de duração desta anomalia foi de 25,8h. Se as perdas parciais puderem ser bloqueadas estima-se que se poderia reduzir em 24,5% o tempo de construção de um poço em que essa anomalia acontece. O desvio padrão dos NPT foi de 22,4h e o coeficiente de variação (CV) = 22,4h /25,8h = 86,82%.
3.3.3.1.2 Tempo perdido em combate à perda total (PT)
As perdas de circulação totais também ocorreram em 30 poços e representaram 39% do tempo nos casos de perda de circulação. Em 14 desses 30 poços, faltou água para combater a perda total.
35 FIGURA 10 - OCORRÊNCIAS DE PERDA TOTAL
Fonte: Elaboração Do Autor
Na Figura 10, todos os tempos ficaram dentro dos limites de controle. O tempo médio de duração desta anomalia foi de 16,8h. Se as perdas totais puderem ser bloqueadas estima-se que se poderia reduzir em 16% o tempo de construção de um poço em que essa anomalia acontece. O desvio padrão dos NPT foi de 11,9h e o coeficiente de variação (CV) = 11,9h /16,8h = 70,83%.
3.3.3.2 Ocorrências de indisponibilidade de recursos (IR)
O segundo indicador mais impactante entre as anomalias genéricas foi o de indisponibilidade de recursos (IR). A seguir na figura 11 se observam as anomalias específicas de falta de recursos em ordem decrescente da esquerda para a direita pelo diagrama de Pareto.
FIGURA 11 - INDISPONIBILIDADE DE RECURSO - DIAGRAMA DE PARETO
Fonte: Elaboração Do Autor
As anomalias específicas que fizeram parte da indisponibilidade de recurso foram:
3.3.3.2.1 Indisponibilidade de Frota (IF)
A ausência de frota para DTM foi responsável por 32,6% do tempo de indisponibilidade de recursos. A falta de carretas para transportar equipamentos ou de guindastes para realizar içamento de cargas foram as principais causas identificadas. A indisponibilidade de frota foi registrada em 38 poços, sendo considerada a anomalia crítica dentre as anomalias associadas à indisponibilidade de recursos.
Foi aplicada a análise estatística do processo para identificar a homogeneidade dos dados desta anomalia. Foram necessárias 3 iterações para que os dados apresentassem o comportamento dentro do limite de controle de seis
37 desvios padrão. Todas as iterações realizadas na análise estatística do processo estão no capítulo 6. A etapa inicial e final da análise estatítica de processo estão apresentadas a seguir:
a) Iteração 01:
38 poços;
Média de tempo de espera por frota = 4,1 horas; Desvio padrão = 3,2 horas;
Limite superior de controle (LSC) = média + 3 desvios padrão = 13,9 horas.
FIGURA 12 - ITERAÇÃO INICIAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO
Fonte: Elaboração Do Autor
Na Figura 12, verifica-se o tempo de anomalia de 17h acima do LSC (processo instável). Isto representa um tempo de indisponibilidade de frota atípico ao processo.
Foi então verificado no banco de dados a descrição da anomalia que resultou nestas 17 h de indisponibilidade de frota. Observou-se problema com guindaste, conforme os três itens abaixo:
I. 8,5 horas: “Sonda em DTM: Aguardando guindaste para prosseguir com as operações devido a queda do moitão do guindaste. Este evento gerou a necessidade de inspeção em todos os equipamentos da frota de transporte;
II. 8,5 horas: “Sonda em DTM: Aguardando reparo no guindaste de 70T para concluir a montagem dos equipamentos da sonda.
O ponto 17h foi então excluído da análise e foi recalculada a nova média e o novo desvio padrão.
As iterações para eliminação de tempos atípicos até obter o processo estável estão apresentadas no capítulo 6.
b) Iteração final (Após 3 iterações):
36 poços;
µ
3 frota = 3,5 horas; σ
3 frota: 2,1 horas; LSC3 frota = 9,9 horas;39 FIGURA 13 – ITERAÇÃO FINAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO
Fonte: Elaboração Do Autor
Como pode ser visto na figura 13, após a iteração 3 nenhum tempo ficou acima do LSC (processo estável). Isto configura um processo estável e que traz segurança para se afirmar que a média final dos tempos pode representar bem o tempo perdido por indisponibilidade de frota por poço.
Foi então definida a nova média de 3,5 horas de NPT por poço devido a indisponibilidade de frota. Se as anomalias por indisponibilidade de frotas puderem ser bloqueadas estima-se que se poderia reduzir em 3,37% o tempo de construção de um poço em que essa anomalia acontece.
3.3.3.2.2 Indisponibilidade de Água (IA)
A indisponibilidade de água representou 27,7% do tempo perdido das anomalias de indisponibilidade de recursos, e sua ocorrência se deu em 26 poços.
Foi realizada a análise estatística de processo para averiguar o tempo médio desta anomalia bem como o desvio padrão para buscar e descartar dados com
causas especiais. Foram necessárias 3 iterações para estabilizar o processo. Todas as iterações realizadas na análise estatística do processo estão apresentadas no capítulo 6. a) Iteração inicial: 26 poços;
µ
1 água = 5,1 horas; σ1
água: 6,3 horas; LSC1 água= 24 horas.FIGURA 14 – ITERAÇÃO INICIAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO
Fonte: Elaboração Do Autor
Conforme a figura 14, o tempo de anomalia de 32,5h ficou acima do LSC (processo instável). Foi então verificado no banco de dados a descrição da anomalia que resultou nestas 32,5 h de indisponibilidade de água. Este tempo foi reportado como tempo aguardando carretas com água para prosseguir perfuração com perda.
41 As demais iterações para eliminação de causas específicas até obter o processo estável estão apresentadas no capítulo 6. Os dados da iteração final com variações dentro dos limites de controle são os seguintes:
a) Iteração final (Após retirar o ponto 13,5h): 24 poços;
µ
3 água = 3,6 horas; σ
3 água: 2,3 horas; LSC3 água= 10,5 horas;
Coeficiente de Variação (CV) = 2,3/3,6 = 63,88%.
FIGURA 15 – ITERAÇÃO FINAL – ANÁLISE ESTATÍSTICA DE PROCESSO
Fonte: Elaboração Do Autor
Conforme figura 15, nenhum ponto ficou acima do LSC após a iteração 3 (processo estável). Todos os pontos dentro dos limites de controle. A média final (3,6h) pode ser considerada livre de valores atípicos de processo.
Apesar de a anomalia de indisponibilidade de frota ter sido a anomalia crítica das ocorrências de indisponibilidade de recursos, as ocorrências de indisponibilidade de água serão analisadas na próxima etapa da MASP – análise do processo – por impactar nos NPT por perda de circulação, e por ser um recurso importante para a segurança do poço conforme será explicado adiante no passo 3 da MASP.
Se as anomalias por indisponibilidade de água puderem ser bloqueadas estima-se que se poderia reduzir em 3,45% o tempo de construção de um poço em que essa anomalia acontece.
3.3.3.3 Falha de Equipamento (FE)
Terceiro indicador mais importante entre os NPT as falhas de equipamentos corresponderam a 12,42% dos NPT entres as anomalias genéricas. Ocorreu pelo menos uma falha de equipamento em 126 poços diferentes, ou seja, ocorreu falha em 47% dos poços. As ocorrências foram organizadas conforme em ordem decrescente de tempo, da esquerda para a direita, conforme figura 16 a seguir.
43 FIGURA 16 - FALHAS DE EQUIPAMENTO (FE) – DIAGRAMA DE PARETO
Fonte: Elaboração Do Autor
As 3 principais anomalias específicas foram: falha no guincho de perfuração (14 poços totalizando 84,5 horas), falha no mastro (11 poços totalizando 66h) e falha na bomba de lama (32 poços totalizando 54 horas). Pelo tamanho amostral pequeno dos dados das anomalias específicas mais representativas (guincho e mastro), não foi realizada análise estatística de processo.
Algumas falhas por desgate ou quebras de elementos do guincho podem vistos na tabela 04 a seguir.
TABELA 4 - FALHAS NO GUINCHO
Fonte: Elaboração Do Autor
3.3.4 Observação no local
Durante uma oportunidade de visita à sonda no quinto ano de campanha foi possível entrevistar a equipe de operação e sua supervisão para obtenção de informações acerca de recursos da sonda, do campo em estudo e das formações geológicas. Tais informações ajudaram a compreender detalhes do processo de construção dos poços e para a investigação das anomalias. Segue abaixo o resutado da observação no local:
3.3.4.1 A respeito do abastecimento de água:
a) Utiliza-se apenas um tanque de armazenamento de água com volume de 30.000 litros;
b) Cerca de 25% do volume do tanque de água é exclusivamente reservado para situações de emergência de combate a incêndio; c) Os fins mais significativos de utilização da água são: fabricação de
fluído de perfuração, fabricação de cimento; lavagem da plataforma; agoamento de estradas não pavimentadas em torno da locação para
data Descrição
09/02/2015 Quebra de corrente de Acionamento Guinch 12/03/2015 Quebra de corrente Guincho 64 ELOS
17/09/2015 Desgaste dos roletes da Corrente
09/12/2015 VAZAMENTO NOS RETENTORES STUFINNG BOX 16/06/2016 Quebra de parafusos embreagem Tamb. Prin 24/03/2017 Reparo no tambor principal
18/05/2017 Substituir lonas de embreagem
26/05/2017 Defeito no Tambor principal do guincho 05/06/2017 Quebra dos discos da embreagem principal 06/06/2017 VAZAMENTO PELO STUFIMBOX DO GUINCHO
45 combater poeira, onde há comumidades de pessoas; e combate a perda de circulação;
d) As maiores demandas de água ocorrem durante as perdas de circulação e durante a preparação do fluído de perfuração.
e) O tempo de atendimento para abastecimento de água é de no mínimo 30 minutos para o campo em estudo;
f) O serviço de entrega de água é contratado e se paga por volume de água e por um valor fixo de transporte. Há também uma taxa que se paga pelo tempo em que o caminhão pipa fica disponível na sonda para uma situação de extrema necessidade. Geralmente, pra evitar o dispêndio com frete para preenchimento do tanque com um volume pequeno, se solicita o serviço de abastecimento quando o volume do tanque está abaixo da metade de sua capacidade.
3.3.4.2 A respeito das perdas de circulação:
a) Se for verificado perda total de circulação, se recomenda seguir a perfuração com água em vez de fluido de perfuração, com injeção de tampão viscoso entre um tubo de perfuração e outro. O volume injetado deve preencher o espaço anular do fundo do poço até o ponto de perda;
b) As formações do campo em estudo possuem fraturas irregulares e em diferentes profundidades, o que dificulta definir uma vazão média de perda de fluído de perfuração por poço.
3.3.4.3 A respeito das frotas:
a) Os NPTs, devido a indisponibilidade de frota, são comuns quando a distância entre as locações é grande (maior que 30km), pois a frota de carretas e guindastes é limitada (não foi informado a quantidade) e compartilhada com outras sondas perfuração ou completação, ou com a base de apoio;
3.3.4.4 A respeito dos Equipamentos:
a) As manutenções preventivas dos equipamentos são executadas conforme programa definido pelo manual do fabricante;
b) As inspeções de equipamentos são realizadas na periodicidade estabelecida pela engenharia de inspeções;
c) Os principais problemas dos equipamentos são devido a fadigas resultantes de esforços de magnitude variável ao longo dos componentes móveis ou fixos.
3.4 PASSO 3 (MASP) – ANÁLISE DO PROCESSO
Após observação do processo e estruturação das anomalias em ordem de criticidade, foi feita uma análise em busca das possíveis causas das anomalias e em seguida o apontamento da possível causa principal, de modo lógico.
Foram analisadas as anomalias críticas para: a) Apontamento das possíveis causas; b) Apontamento da possível causa principal.
3.4.1 Tempo perdido em combate à perda de circulação Parcial e Total
As perdas relacionadas as anomalias de perda de circulação parcial e total serão tratadas juntas porque as causas levantadas são idênticas:
3.4.1.1 Definição das causas do tempo perdido em combate às perdas:
a) Dificuldade em estimar o tempo de duração da anomalia; b) Dificuldade em estimar o volume de água que será perdido; c) Metodologia ineficaz para combate a perda.
47 3.4.1.2 Possível Causa principal
Conforme observado em campo, apenas a técnica de circulação com injeção de tampão viscoso é utilizada para se combater a anomalia de perda de circulação, seja do tipo parcial ou total. Reduzir este NPT poderia ser resultado de uma otimização da técnica utilizada atualmente ou da implementação de uma nova. Portanto, a possível causa principal do tempo perdido em combate às perdas foi a metodologia de combate a perda.
3.4.2 Indisponibilidade de água
3.4.2.1 Definição das possíveis causas:
a) Imprevisibilidade da demanda por água em situações de perda de circulação;
b) Existência de apenas um tanque na sonda para suprir as demandas de água;
c) Atraso na solicitação de água;
d) Distância do poço para a fonte fornecedora de água para a sonda;
Atraso na solicitação foi desconsiderada como causa porque, conforme observação no local, a comunicação é boa entre a sonda e o fornecedor de água, e há mais de uma pessoa para fazer a solicitação, seja o almoxarife, o químico ou até mesmo o próprio supervisor da sonda.
A distância do poço para fonte também foi desconsiderada como causa principal porque quando há atraso na entrega, o NPT é resgistrado como indisponibilidade de frota.
3.4.2.2 Possível Causa Principal
Identificou-se como a possível causa principal a existência de apenas um tanque na sonda. Se for dobrada a capacidade de armazenamento de água na sonda, haverá redução da indisponibilidade de água bem como da imprevisibilidade das demandas. A aquisição de um tanque adicional idêntico ao já existente permitiria, também, contribuir para o fator de segurança de poço da sonda. Pois, quando há uma perda de circulação total, não há retorno de fluido para a superfície, o que implica que o volume do anular do poço é reduzido, ou seja, o nível de fluído nesse espaço diminui e proporcionalmente a pressão exercida por ele nas paredes do poço aberto também. Isso é um risco à segurança do poço porque, a pressão de poros, numa zona permeável da formação, pode ficar maior do que a pressão no interior do poço, o que resultaria em um fluxo inesperado de líquido ou gás para dentro do poço, o chamado kick.
3.4.3 Indisponibilidade de frota
3.4.3.1 Definição das possíveis causas:
a) Dificuldades de acesso à sonda; b) Frota com problemas mecânicos;
c) Falha de planejamento da logística de DTM.
3.4.3.2 Possível Causa principal
Não se encontrou evidências, nos dados e nem na observação in loco, que dessem possível respaudo às causas de dificuldades de acesso à sonda ou frota com problemas mecânicos.
49 Para o indicador de indisponibilidade de frota de DTM, pode ser necessário rever o modelo de planejamento estratégico de logística com base no cronograma de poços a serem perfurados, para que se possa traçar o melhor quantitativo de carretas e guindastes conforme as necessidades previstas para desenvolvimento do campo de petróleo. Possível causa principal: Falha de planejamento do DTM.
3.4.4 Falha de equipamentos
3.4.4.1 Definição das possíveis causas:
a) Falha do cumprimento do manual do fabricante para instalação ou manutenção dos equipamentos;
b) Falha de cumprimento do programa de inspeções; c) Baixa qualidade dos equipamentos;
d) Mau uso dos equipamentos pelas equipes de operação.
3.4.4.2 Possível causa principal
As causas dos itens ‘a’, ‘b’ e ‘c’ foram consideradas pouco prováveis pelas equipes de manutenção da sonda.
3.4.4.3 Causa principal
Então, com base nas informações coletadas e por lógica de eliminação, a possível causa principal foi o mau uso dos equipamentos, que pode ter resultado em carregamentos cíclicos de esforços que danificaram os equipamentos.
3.5 PASSO 4 (MASP) – PROPOSIÇÃO DE POSSÍVEIS AÇÕES PARA BLOQUEIO DAS CAUSAS PRINCIPAIS
Após análise do processo com a estruturação das anomalias e estratificação das possíveis causas, apontou-se possíveis ações para reduzir os NPT resultantes das causas principais.
3.5.1 Ocorrências de perda de circulação
As anomalias de perda de circulação devem ser o alvo principal de ações de bloqueio. Pode ser necessário um estudo das técnicas de combate a perda, incluindo uma análise da viabilidade financeira, para uma futura implementação no campo CT2500, porém isto poderia durar meses. Pensando em resultados a curto prazo, em semanas, por exemplo, destaca-se a importância de se tentar prevenir a ocorrência de perda de circulação. Para isso deve se desenvolver um bom programa de preparo do fluído de perfuração, verificando sempre a possibilidade de utilização de fluido com peso baixo (dentro da segurança), com baixa viscosidade, baixo gel para diminuir pressões. É importante também conhecer o histórico dos poços vizinhos, para estimar as possíveis profundidades das formações mais suscetíveis a fraturamento, e ter bastante atenção durante as descidas de colunas para garantir que esta operação seja executada com velocidade adequada para evitar aumento de pressão no poço, conforme recomenda Almeida (1977).
3.5.2 Ocorrências de indisponibilidade de água
Estas ocorrências podem ser bloqueadas a curto prazo com a aquisição de um tanque. Será dobrada a capacidade de armazenamento de água da sonda, garantindo o recurso para situação emergenciais de perda de circulação e reduzindo a possibilidade de ocorrência de kick pela falta de água para preparar fluido.
É importante salientar que a aquisição do tanque poderá ocasionar alguns gargalos: além do próprio custo da compra, caso a companhia não tenha em estoque,
51 há também o custo de transporte de uma carga a mais na sonda. Há também a desvantagem de redução de área útil na sonda para colocação do tanque.
3.5.3 Ocorrências de Indisponibilidade de Frota.
Estas ocorrências podem ser bloqueadas a médio prazo após ser feita uma reavaliação logística de carretas e guindastes para suprimento das necessidades da sonda. Deve ser analisado se há ociosidade das frotas, se houver, deve ser reduzida e revertida em tempo útil. Deve ser analisado também se o quantitativo de frota é suficiente e se a aquisição de um ou mais equipamento pode ser viável financeiramente. Deve ser verificada a eficiência da comunicação para solicitação do recurso de frota, além da preparação das cargas que serão transportadas para evitar perda de tempo durante o carregamento. Um ponto a ser verificado é se houve quebra dos caminhões ou dos guindastes, se sim, é importante garantir que as manutenções desses equipamentos estejam em dia.
3.5.4 Possíveis ações para bloqueio das ocorrências de falha de equipamento
Devem ser analisados os esforços a que estão sendo submetidos os principais elementos dos equipamentos, pode estar havendo falha na execução das operações ou no dimensionamento das grandezas atuantes sobre os equipamentos ou falha na instalação. Apesar das equipes de manutenção informarem que estão atendendo ao plano de manutenção e de inspeção da sonda estão, devem ser feitas verificações do cumprimento destes planos por parte dos gestores das equipes. Outras possíveis ações seriam: revisão do modelo atual de capacitação das equipes de manutenção para que elas possam garantir o cumprimento das manutenções dos equipamentos conforme manual do fabricante ou plano da própria companhia e a revisão e o cumprimento do programa de inspeções estabelecido para cada equipamento.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Após observação e análise das anomalias no capítulo 03 e da realização do AEP, os resultados foram organizados e apresentados na tabela 05 a seguir. O critério de ordenação foi a quantidade de horas perdidas por ocorrência de anomalia crítica.
TABELA 5 – ANOMALIA X CAUSA PRINCIPAL
Fonte: Elaboração Do Autor
*A última coluna (Ganho possível) representa o ganho percentual de tempo que poderia se obter por poço, caso a anomalia seja bloqueada.
Ainda na análise estatística do processo, foram calculados os coeficientes de variação dos tempos perdidos para as anomalias. O perfil de dados mais homogêneo (próximos a média) foi o de tempo perdido por indisponibilidade de frota com 60,00%, enquanto o perfil mais heterogêneo foi o de tempo de perdido em combate à perda de circulação parcial com 86,82%, conforme resultados abaixo.
Combate à perda de circulação parcial: CV = 86,82%. Combate à perda de circulação total: CV = 70,83%. Indisponibilidade de água: CV = 63,88%.
Indisponibilidade de frota: CV = 60,00%.
Quanto menor o coeficiente de variação, maior é a probabilidade de ocorrência do valor da média, ou seja, melhor é a estimativa de previsibilidade.
ordem Anomalia tempo(h) poços Causa Principal ganho possível* 1 Combate a Perda Parcial 771 30 Técnica Utilizada 24,48%
2 Combate a Perda Total 504 30 Técnica Utilizada 16,00%
3 Indisponibilidade Frota 127 36 Planejamento do DTM 3,36% 4 Indisponibilidade Água 87 24 Quantidade de Tanques 3,45%
5 Falha do Guincho 84 14 mau uso do equipamento 5,71%
6 Falha do Mastro 66 11 mau uso do equipamento 5,71%
