DESAFIOS DA PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO E GÁS NA CAMADA PRÉ-SAL
Fábio Silva Carvalho – carvalhofabio22@gmail.com Graduando em Tecnologia em Petróleo e Gás
Felipe Lopes de Almeida – felipealmeida22@gmail.com Graduando em Tecnologia em Petróleo e Gás
Lucas Faustino do Espírito Santo – lucasfdes@hotmail.com Graduando em Tecnologia em Petróleo e Gás
Leonardo dos Santos Cordeiro – leo-professor@hotmail.com Graduado em Ciências Biológicas
Centro Universitário São Camilo Cachoeiro de Itapemirim - ES
Pós-graduado em Metodologia do Ensino da Química Faculdade Integrada de Jacarepaguá
Rio de Janeiro - RJ
Artigo Científico do Curso de Graduação em Tecnologia em Petróleo e Gás Cachoeiro de Itapemirim – ES – 2012
Resumo
A imagem de um poço jorrando explosivamente já é retrato do passado.
Atualmente, dentro da indústria petrolífera, os métodos utilizados visam à produtividade e segurança do poço. A indústria brasileira de petróleo tem como característica o grande esforço exploratório offshore, já que os maiores
reservatórios de óleo e gás do país encontram-se no mar, sendo a perfuração de poços, a fase de maior investimento dentro da cadeia produtiva de Petróleo e Gás chegando a 85% do custo total de exploração, pois é nesta etapa que realmente se confirmam ou não as suspeitas de existência de petróleo. Vários esforços são realizados nesta etapa de perfuração a fim de que se chegue ao objetivo final, visto que este hidrocarboneto é um recurso natural tão disputado e de tão grande impacto na economia mundial. Com investimentos milionários e tecnologia de ponta, o grande trunfo do momento é o petróleo localizado na camada pré sal. Especulasse que a quantidade de petróleo localizado nesta camada ultrapasse em muitas vezes as reservas atuais do país. Para se conseguir explorar esse petróleo é necessário um altíssimo investimento em tecnologia e estudos de viabilidade técnica e econômica, pois a perfuração em trechos de sal constitui um grande desafio para a indústria petrolífera, exigindo um minucioso planejamento para a perfuração e produção deste hidrocarboneto.
Palavras-chave: Indústria petrolífera; Perfuração; Hidrocarboneto.
Introdução
A humanidade é uma espécie dependente do petróleo, praticamente tudo que se usa é seu derivado. Com o passar do tempo as formas de se conseguir essa substância foram se aprimorando e as tecnologias utilizadas avançaram de forma a facilitar a localização e extração desse hidrocarboneto.
Profissionais mais capacitados, instalações gigantescas e programas avançados fazem com que o petróleo e/ou gás natural sejam extraídos de forma mais segura e rápida, porem não menos trabalhosa. Por trás de cada equipamento existe uma série de estudos e profissionais qualificados para operar de maneira precisa.
O grande desafio do momento é a extração do petróleo na camada pré- sal. Além de exigir um investimento bilionário existe uma gama de outros fatores que podem, de alguma maneira, dificultar esse trabalho, partindo desde a grande profundidade, dificuldades na perfuração do sal por causa da facilidade de desmoronamento, a tecnologia de ponta necessária para se estudar cada passo realizado, até o déficit de pessoas qualificadas para se
trabalhar nesse tipo de local.
Esses e outros fatores que serão abordados nessa pesquisa, afim de aprimorar os conhecimentos dessa área que vem se expandindo com uma velocidade estrondosa, fazendo com que o Brasil alcance um patamar social que a alguns anos não se acreditava.
1 – Uma visão geral sobre petróleo e gás
1.1 - Petróleo
O petróleo (do latim petrus, pedra e oleum, óleo), é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (MARINHO, 2008).
É constituído, basicamente, por uma mistura de compostos químicos orgânicos (hidrocarbonetos). Quando a mistura possui uma maior porcentagem de moléculas pequenas seu estado físico é gasoso e quando a mistura contém moléculas maiores seu estado físico é liquido, nas condições normais de temperatura e pressão.
Este hidrocarboneto é um recurso natural abundante, não renovável e atualmente, a principal fonte de energia no mundo.
1.1.1 - Surgimento do petróleo
Há diversas teorias sobre sua origem, porém, a mais aceita atualmente é a de que seja originária de resíduos orgânicos (de animais e vegetais) que sofreram variações químicas ao longo de milhares de anos.
Essa hipótese leva em conta que com o aumento da temperatura, as moléculas de querogênio começariam a ser quebradas, gerando compostos orgânicos líquidos e gasosos, num processo denominado catagênese. Para se ter uma acumulação de petróleo seria necessário que, após o processo de geração (cozinha de geração) e explusão, ocorresse a migração do óleo e/ou gás através das camadas de rochas adjacentes e porosas, até encontrar uma rocha selante e uma estrutura geológica que detenha seu caminho, sobre a qual ocorrerá a acumulação do óleo e/ou gás em uma rocha porosa chamada rocha reservatório.
Com base na teoria orgânica da origem do petróleo, o mesmo deverá ser encontrado com maior probabilidade nas áreas em que, no decorrer de diferentes eras geológicas, houve deposição de rochas sedimentares e acumulação de restos orgânicos. Fica então, praticamente excluída a possibilidade da presença de petróleo nas rochas ígneas e metamórficas, porém, a confirmação só é possível com a perfuração.
1.1.2 - Primeiro poço perfurado no mundo
Em agosto de 1859, o americano Edwin Laurentine Drake, perfurou o primeiro poço à procura de petróleo na Pensilvânia. Ele foi encontrado em uma região de pequena profundidade, 21 metros, e foi perfurado pelo sistema de bate-estaca. Sua produção era de 19 barris (3 m³/dia). O poço era produtor e a data passa a ser considerada oficial pela indústria petrolífera. A produção de óleo cru nos Estados Unidos, de dois mil barris em 1859, aumentou para aproximadamente três milhões em 1863, e para dez milhões de barris em 1874.
1.1.3 - Primeiro poço perfurado no Brasil
No ano de 1939, foi descoberta a existência de petróleo no solo brasileiro, no poço de Lobato – BA. O poço de Lobato produziu 2.089 barris de óleo em 1940.
Após essa descoberta em Lobato e em 1941 em Candeias, os dois localizados na Bahia, as perfurações prosseguiam em pequena escala, até que no ano de 1953, depois de uma campanha popular, o presidente Getúlio Vargas instituiu o monopólio estatal e cria a Petróleo Brasileiro S.A. – Petrobras, sob a orientação do Conselho Nacional de Petróleo (CNP).
2.1 - Sondas de perfuração de poços de petróleo e gás
As sondas são divididas em duas categorias: as terrestres e as marítimas. As terrestres são todas semelhantes, mas as marítimas têm cinco tipos básicos, cada um designado para perfurar em um meio marítimo específico.
2.1.1 - Sondas terrestres
CORREA (2003) afirma que, como seu próprio nome diz, as sondas terrestres são para perfurar em terra e dependem do preparo de estradas de acesso para as mesmas, assim como para as que perfuram em locais de difícil acesso, como florestas ou ilhas, dependem de helicópteros e embarcações para a perfuração dos poços e o transporte das mesmas.
2.1.2 - Sondas marítimas
Basicamente, existem dois tipos de Unidades de Perfuração Marítima (UPM), as com o BOP na superfície; como por exemplo, as plataformas fixas, as auto-eleváveis, as submersíveis e as tension legs e as com BOP localizado no fundo do mar, conhecidas como unidades flutuantes, tais como as semi- submersíveis e os navios-sonda.
A utilização de cada um destes tipos dependerá da lâmina d’água, das condições de mar, relevo do piso marinho, finalidade do poço, disponibilidade de apoio logístico e, principalmente, à relação custo/benefício.
2.1.3 - Perfuração marítima
De 1985 para os dias de hoje, tem ocorrido uma acelerada busca pelas riquezas petrolíferas situadas em águas profundas (lâminas d’água superiores a 600m) e ultraprofundas (lâminas d’água superiores a 2000m) dos taludes e sopés das margens continentais de determinadas regiões do planeta. Esta corrida, motivada pelos contínuos aumentos do preço do petróleo impostos pelo mercado internacional, pelo decréscimo das reservas e produções de petróleo dos países industrializados e economicamente emergentes (USA, Canadá, Reino Unido, França, Itália, Brasil) e pela instabilidade política das principais regiões exportadoras de petróleo, trouxe consigo um desenvolvimento tecnológico sem paralelo na indústria petrolífera.
(MILANI, Edison José et al., 2001)
Conforme THOMAS (2001), todas as operações de perfuração no mar possuem pouca diferença das operações terrestres, para isso são utilizados diversos tipos de plataformas. As plataformas marítimas se classificam quanto:
à finalidade, mobilidade, ancoragem e operação.
2.1.3.1 - Finalidade
Perfuração de poços, produção de poços, sinalização, mergulho, armazenamento e alojamento.
2.1.3.2 - Mobilidade
Fixa ou permanente e móvel (rebocável ou autopropulsoras).
2.1.3.3 - Ancoragem
Apoiada no fundo (fixa, auto-elevatória, submersível) e flutuante (semi- submersível e navios).
2.1.3.4 - Operação
Auto-suficiente, apoiada por tender (navio de apoio).
2.2.1- Tipos e características das plataformas
As primeiras Unidades de Perfuração Marítima (UPM) eram, praticamente, sondas terrestres montadas sobre uma estrutura, utilizadas para perfurações em águas rasas. As técnicas utilizadas eram, basicamente, as mesmas empregadas em terra, mas com a necessidade de se perfurar em águas cada vez mais profundas fez surgir novos equipamentos e técnicas especiais destinadas, especificamente às perfurações offshore.
2.2.2.1 - Plataforma fixa
São estruturas que se apóiam no piso marinho por meio de estacas ou sapatas, com objetivo de permanecerem no local por longo tempo. Nelas constam basicamente jaquetas e convés; a jaqueta é fixada no fundo do mar.
2.2.2.2 - Plataformas auto-eleváveis ou jack-up
São estruturas apoiadas no fundo do mar por meio de pernas com movimento vertical ou autopropulsoras, destinadas à perfuração de poços.
Possuem várias pernas em forma de treliças, que são movidas, mecânica ou hidraulicamente, até atingirem o piso marinho. Em seguida, é iniciada a
elevação da plataforma acima do nível da água, a uma altura segura e fora da ação das ondas.
As vantagens que estas plataformas oferecem são: não apresentam movimento depois de instaladas; sua parte flutuante não sofre a ação das ondas e correntezas; e, podem se apoiar em qualquer tipo de solo (são providas de sapatas). Porém, suas desvantagens são: a dificuldade para serem rebocadas; a necessidade da remoção das pernas para longos percursos; e, não possuem locomoção própria.
2.2.2.3 - Plataforma submersível
Neste tipo de plataforma a estrutura e todos os equipamentos estão sobre um flutuador, que se desloca com o auxilio de rebocadores. Sua aplicação é restrita a águas rasas e calmas, pois sua limitação é quanto a lamina d água, proporcional a altura do casco inferior, que é lastreado até se apoiar ao fundo do mar (FRANÇA, 2010).
2.2.2.4 - Plataforma semi-submersível
São estruturas flutuantes, rebocáveis ou autopropulsoras, ancoradas no fundo por intermédio de correntes, cabos de aço ou com posicionamento dinâmico, destinadas à perfuração.
Apresentam como vantagem a boa estabilidade; a capacidade ilimitada para lâmina d’água; e, o posicionamento dinâmico. Já as desvantagens apresentadas são a dificuldade de ancoragem; a dificuldade para ser rebocada;
e a exigência do riser e BOP submarino.
2.2.2.5 - Plataformas de pernas tracionadas
São utilizadas para perfuração de poços de petróleo em desenvolvimento. Sua estrutura é similar a de uma plataforma semi- submersível, sendo que suas pernas principais são atracadas ao leito marinho por meio de ancoramento no fundo do mar, também podem ser posicionadas sobre um template.
As suas vantagens são o grau de flutuação, possibilitando que as pernas de ancoragem mantenham-se tracionadas constantemente, evitando o movimento vertical e proporcionando um alto grau de resistência ao movimento lateral, permitindo, então, que as operações de perfuração e completação sejam efetuadas como nas plataformas fixas.
2.2.2.6 - Plataformas tipo FPSO (floating, production, storage and offloading)
São navios com capacidade para processar e armazenar o petróleo e/ou gás natural. No convés do navio, é instalada uma planta de processo para separar e tratar os fluidos produzidos pelos poços. Depois de separado da água e do gás, o petróleo é armazenado nos tanques do próprio navio, sendo transferido para um navio aliviador de tempos em tempos.
Dentre suas vantagens pode-se citar a grande mobilidade; a capacidade ilimitada quanto à lâmina d’água; e, o posicionamento dinâmico. E, dentre suas desvantagens destaca-se a dificuldade de ancoragem (quando não possuir o posicionamento dinâmico) e a necessidade de riser e do BOP submarino.
2.3 - Métodos de perfuração
Segundo ROSENBLATT (2006), os principais métodos de perfuração de poços são: o método percussivo e o método rotativo, sendo o último o mais utilizado atualmente.
O método percussivo foi o primeiro método de perfuração de poços de petróleo utilizado pela indústria petrolífera. Ele consiste, basicamente, no golpeamento da rocha com uma broca causando a sua fragmentação por esmagamento. Após vários golpes, o cascalho gerado, proveniente do interior do poço, é retirado através de uma ferramenta denominada caçamba.
A partir de 1900, quando a perfuração do primeiro poço pelo método rotativo foi realizada, passou-se a utilizá-lo gradativamente e ainda atualmente é o método mais utilizado.
Este método de perfuração é realizado pela ação da rotação e peso aplicados a uma broca localizada na extremidade de uma coluna de perfuração
comprimindo a rocha, causando, assim, o seu esmerilhamento. Diferente do método percussivo, a remoção dos cascalhos nesse método se faz continuamente através do fluido de perfuração. Este fluido é injetado por bombas para o interior da coluna de perfuração através da cabeça de injeção, ou swível, e retorna à superfície pelo espaço anular, formado pelas paredes do poço e a coluna, levando consigo os fragmentos gerados durante o processo de perfuração.
2.4 - Sistemas de uma sonda de perfuração
De acordo com THOMAS (2001), os principais sistemas de uma sonda de são:
2.4.1 - Sistema de geração e transmissão de energia
Trata-se do sistema que gera e transmite a energia elétrica que irá possibilitar todas as atividades de perfuração. É composto de motores que são responsáveis em fornecer a energia necessária para o funcionamento dos equipamentos da sonda de perfuração.
A energia necessária para mover o guincho e a mesa rotativa pode ser de origem mecânica ou elétrica, em ambas será usado um motor, geralmente a diesel, a diferença é que o motor a diesel pode ser utilizado para prover o movimento desses equipamentos de forma mecânica ou serão acoplados à geradores de energia, assim, o guincho e a mesa rotativa seriam equipamentos elétricos.
2.4.2 - Sistema de sustentação de cargas
Os equipamentos desse sistema têm por finalidade sustentar o peso das estruturas da sonda, essas estruturas devem ajudar e permitir as manobras de perfuração. Os principais equipamentos desse sistema são:
2.4.2.1 - Torre ou Mastro
É uma estrutura piramidal feita geralmente de aço especial que pode ser montada peça a peça (torre) ou em seções (mastro). Essas estruturas têm como objetivo sustentar os equipamentos de perfuração e permitir livre
passagem em seu interior para que se possam efetuar as manobras de perfuração.
2.4.2.2 – Subestruturas
Tem como objetivo sustentar a torre ou mastro e receber as estruturas de segurança do poço e possibilitar a realização das manobras de perfuração.
2.4.2.3 – Estaleiro
O estaleiro é uma estrutura metálica onde ficam armazenadas as tubulações que serão utilizadas nas manobras de perfuração, os tubos ficam sobre vigas que permitem aos funcionários um melhor manuseamento.
2.4.3 - Sistema de rotação
Tem a finalidade de promover a perfuração dando à broca o movimento de rotação. O sistema fica com dois objetivos, prender e rotacionar a coluna de perfuração. Os equipamentos que constituem este sistema são:
2.4.3.1 – Swível
Fica preso ao gancho da Catarina dando ligação entre o sistema de sustentação e o sistema de rotação. Ele tem a função de prender a coluna de perfuração, permitir o movimento de rotação e também é responsável pela injeção dos fluidos no interior da coluna de perfuração. Este equipamento possui duas partes, a parte superior é fixa, assim ele prende a coluna de perfuração e, a parte inferior é móvel, o que permite o movimento de rotação da coluna.
2.4.3.2 - Mesa rotativa
É o equipamento que aplica rotação que chega à broca, permitindo também o movimento vertical da coluna de perfuração e em algumas manobras ele pode vir a sustentar a coluna de perfuração.
2.4.3.3 – Kelly
É um tubo de seção quadrada ou retangular, que recebe diretamente o movimento de rotação proveniente da mesa rotativa e transfere para os tubos de perfuração.
2.4.3.4 - Bucha do kelly
É o equipamento que liga o Kelly a mesa rotativa.
2.4.3.5 - Top drive
É um dos equipamentos mais modernos no que diz respeito à perfuração. Quando é utilizado não é necessário o uso da Mesa Rotativa e do Kelly, pois, ele possui um motor acoplado na parte superior que dá rotação à coluna. Este equipamento traz inúmeras facilidades nas manobras de perfuração e é fundamental para a realização de um furo direcional.
2.4.3.6 - Motor de fundo
É um motor hidráulico que tem sua rotação proveniente do deslocamento do fluido de perfuração no seu interior. O motor de fundo é acoplado antes da broca e é utilizado quando há a necessidade de realizar um furo direcional (perfuração horizontal).
2.4.3.7 - Coluna de perfuração
É o conjunto de tubos e equipamentos que possuem na sua extremidade uma broca.
2.4.3.8 – Brocas
Segundo PORTO (2010), as brocas são equipamentos que têm a função de promover a ruptura e desagregação das rochas ou das formações durante a perfuração de um poço.
A classificação delas utiliza o critério de mobilidade de suas partes, assim, são dividas em brocas com partes móveis e brocas sem partes móveis.
As brocas sem partes foram as primeiras brocas utilizadas nas perfurações de poços. Elas eram feitas com um liga de aço. Hoje, praticamente não são mais usadas para a perfuração de poços de petróleo. Elas são
aplicadas no começo das perfurações ou para as prospecções nas pesquisas de novas jazidas de petróleo.
As brocas com partes móveis são formadas geralmente por uma estrutura de cones que giram em torno de um eixo próprio. Uma broca pode possuir três ou quatro cones sendo assim tricônicas ou quadricônicas respectivamente. Porém, as mais utilizadas são as tricônicas, devido seu maior desempenho.
2.4.4 - Sistema de movimentação de cargas
Para que se continue perfurando é necessária a movimentação da coluna de perfuração, por este motivo as sondas possuem uma série de equipamentos com o objetivo de movimentar a coluna de perfuração para realizar as manobras de perfuração, como, por exemplo, trocar a broca e adicionar mais tubos para continuar perfurando. Seus equipamentos são:
2.4.4.1 - Bloco de coroamento
É um equipamento localizado no topo da torre, constituído por um sistema de polias, geralmente de 4 a 7 polias, que são presas em um mancal de deslizamento.
2.4.4.2 – Catarina
É um equipamento móvel constituído de polias na parte superior, geralmente são utilizadas de 3 a 6 polias. Ela é sustentada pelo bloco de coroamento através do cabo de perfuração, permitindo que ela exerça um movimento vertical ao longo da torre.
2.4.4.3 – Gancho
O gancho é preso à Catarina e tem por função prendê-la aos equipamentos de perfuração. Este equipamento também possui um sistema de amortecimento para não danificar a Catarina durante a perfuração.
2.4.4.4 – Guincho
O guincho é o equipamento que exerce o trabalho de movimentar a coluna de perfuração. Uma extremidade do cabo de perfuração, que passa nas polias do Bloco de Coroamento e nas polias da Catarina, fica presa ao guincho.
Ele produz a força necessária para levantar a coluna de perfuração. Este equipamento possui sistemas de frenagem para controlar a velocidade de descida da coluna e sustentar o seu peso quando ela estiver em repouso.
2.4.4.5 – Molinetes
São os equipamentos responsáveis pelo movimento de equipamentos auxiliares nas atividades de perfuração como, por exemplo, as chaves flutuantes.
2.4.5 - Sistema de circulação
É responsável pelo tratamento e injeção do fluido de perfuração dentro da coluna de perfuração. Comumente chamado de lama, o fluido de perfuração possui muitas utilidades, tais como levar os cascalhos à superfície, arrefecer a broca, devido a sua acidez ele corrói a rocha auxiliando na perfuração e ele também pode ser utilizado para dar o movimento de rotação para o motor de fundo.
O caminho percorrido pelo fluido de perfuração é divido em três fases, são elas:
Fase de Injeção: Nessa etapa o fluido é bombeado dos tanques de lama (fluido tratado) para dentro da coluna de perfuração saindo nas extremidades da broca.
Fase de Retorno: Essa fase tem seu inicio quando a lama de perfuração sai pelos orifícios da broca e sobe até a superfície passando pelo espaço anular chegando até a peneira vibratória.
Fase de Tratamento: Essa fase consiste em eliminar as impurezas (sólidas e gasosas) adquiridas no processo de perfuração e que ficaram retidas no fluido. Esta etapa tem inicio na peneira vibratória e acaba nos tanques de lama.
Os equipamentos que compõem este sistema são:
2.4.5.1 - Bombas de lama
Bombeiam o fluido de perfuração para dentro da coluna.
2.4.5.2 - Tanques de lama
Local onde o fluido fica armazenado antes de ser injetado na coluna.
2.4.5.3 - Tubo bengala
É um tubo rígido que leva o fluido dos tanques de lama para o swível.
2.4.5.4 - Peneira vibratória
É responsável por peneirar o fluido e retirar os cascalhos de maiores dimensões.
2.4.5.5 – Desareiador
Retira a areia do fluido de perfuração.
2.4.5.6 – Dessiltador
Retira as partículas do tamanho do silte.
2.4.5.7 – MudCleaner
Dessiltador com peneiras que permite recuperar partículas reduzindo gastos com aditivos.
2.4.5.8 – Desgaseificador
Retira as partículas de gás presente no fluido.
2.4.5.9 – Centrifuga
Retira partículas menores que o silte.
2.4.6 - Sistema de segurança do poço
É um dos sistemas mais importantes durante a perfuração. Esse sistema é responsável por proteger a superfície em caso de descontrole de pressão no
poço. O equipamento responsável pelo fechamento do poço é o BOP (Blow out Preventer). Esse equipamento é constituído por um sistema de válvulas que veda a coluna e o espaço anular evitando a saída de qualquer fluido do poço.
2.4.7 Sistema de monitoramento
É responsável pelo controle das atividades de perfuração. É constituído de vários equipamentos que controlam e informam aos operadores parâmetros importantes durante a perfuração, informações como o peso da coluna, o torque, a velocidade da coluna de perfuração e a pressão do fluido. Seus principais equipamentos são:
2.4.7.1 - Indicador de peso sobre a broca
Equipamento que indica o peso suspenso no gancho e o peso sobre a broca.
2.4.7.2 - Indicadores do volume da lama no tanque
Instrumento que detecta as variações bruscas no nível do tanque de lama, o que o torna muito importante para a segurança, uma vez que estas variações podem ser indicativos de influxos de fluidos da formação.
2.4.7.3 – Tacômetro
É o equipamento utilizado para medir o número de rotações da mesa rotativa (RPM) ou da bomba (ciclos/min).
2.4.7.4 – Manômetro
É um instrumento utilizado para medir a pressão de fluidos.
2.4.7.5 – Torquímetro
Equipamento que possibilita medir a força de torque a ser aplicada tanto na mesa rotativa quanto na conexão dos tubos de perfuração.
2.4.8 - Sistema de compensação de ondas
Durante a perfuração do poço, um compensador de movimentos controla o peso sobre a broca. O operador da sonda abaixa a Catarina,
intermitentemente, para permitir a perfuração e manter os cilindros de compensação dentro de suas capacidades de curso, enquanto que o compensador da coluna mantém, automaticamente, o peso desejado sobre a broca. Quando a plataforma se eleva pela ação das ondas, os cilindros de compensação retraem e o gancho da Catarina se move para baixo, a fim de manter os pesos desejados (ROCHA, 2009).
2.4.8.1 – Risers e seus tensionadores
O riser marítimo é, basicamente, um conduto e, sua finalidade principal é manter o controle da circulação do fluido no poço, durante a perfuração em águas profundas, quando se está utilizando plataformas semi-submersíveis ou navios-sonda.
2.4.8.1 – Tensionadores do riser
Fornecem a tensão necessária aos tubos do riser, abaixo da junta telescópica, por um sistema de cabos passados através de polias, para uma serie de cilindros pneumáticos. Seu propósito é manter o riser sob tensão todo o tempo em que estiver sendo utilizado, mesmo com o balanço e movimentação da plataforma no mar. É prática comum instalar de quatro a seis tensionadores, cada um com capacidade, em torno de 60.000 libras.
3.1 - A província do Pré-sal
O termo pré-sal é uma definição geológica que se refere a um conjunto de rochas localizadas nas porções marinhas de grande parte do litoral brasileiro, com potencial para a geração e acúmulo de petróleo.
Convencionou-se chamar de pré-sal porque forma um intervalo de rochas que se estende por baixo de uma extensa camada de sal depositada durante a abertura do oceano Atlântico, após a quebra do Gondwana (antigo supercontinente formado pelas Américas e África, entre 1 a 7 milhões de anos) e que em certas áreas da costa atinge espessuras de até 2 mil metros.
O termo pré é utilizado porque, ao longo do tempo, essas rochas foram sendo depositadas antes da camada de sal. A profundidade total dessas
rochas, pode chegar a mais de 7 mil metros abaixo da linha d’água. Esses reservatórios podem ser encontrados de forma similar no Golfo do México e na costa oeste africana.
As maiores descobertas de petróleo, no Brasil, foram feitas recentemente pela Petrobras na camada pré-sal em uma faixa de 800 km localizada entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, onde se encontrou grandes volumes de óleo leve. Na Bacia de Santos, por exemplo, o óleo já identificado no pré-sal tem uma densidade de 28,5º API, baixa acidez e baixo teor de enxofre. São características de um petróleo de alta qualidade e maior valor de mercado. Dentre os campos descobertos no pré-sal estão o de Tupi (ponto de partida da exploração da camada), o principal e os de Guará, Bem-Te-Vi, Carioca, Júpiter e Iara, entre outros. Dos 114 mil km² da chamada província do pré-sal, as áreas concedidas pela ANP somam 29 mil quilômetros (25%). Destes, a Petrobras tem participação em 26 mil quilômetros (23%).
3.1.1 - Detecção de zonas de sal durante a perfuração
Segundo CORREA (2003), durante a perfuração, as zonas de sal podem ser detectadas através da observação do comportamento de alguns parâmetros, tais como:
• Mudanças bruscas na taxa de penetração. Anidritas por exemplo, geralmente muito duras, fazem com que a velocidade de perfuração decresça, chegando muitas vezes a valores menores que um metro por hora. Halitas por outro lado, moles e facilmente perfuráveis, são identificadas por taxas de penetração altas que podem atingir valores acima de 10 metros por hora.
• Ausência de cascalho devido à dissolução do sal por fluido de perfuração não apropriado, como, por exemplo, fluido a base de água não saturado.
• Aumento do conteúdo de cloreto no fluido de penetração uma vez que o sal perfurado pode se incorporar ao fluido.
• Variações na leitura de perfis elétricos, como o perfil densidade, caliper e resistividade.
3.1.2 - Desafios da perfuração em camadas de sal
Geralmente a presença de estruturas de sal pode indicar a existência de excelentes acumulações de hidrocarbonetos a qual apenas será confirmada com a perfuração de um poço. Entretanto, a perfuração em trechos de sal constitui um grande desafio para a indústria petrolífera, exigindo um minucioso planejamento para a perfuração e produção deste hidrocarboneto.
3.1.2.1 – Desafio logístico
Um dos principais obstáculos que deverão ser superados na exploração e produção da camada é a logística de apoio em alto-mar (transporte de materiais, equipamentos e equipes e de instalação de sistemas de ancoragem e de operação em poços). No caso das acumulações de Tupi e de outras da província, a distância em relação à costa brasileira é de 300 km.
3.1.2.2 – Desafio econômico
A indústria brasileira de petróleo tem como característica o grande esforço exploratório offshore, já que os maiores reservatórios de óleo e gás do país encontram-se no mar. É cada vez mais comum no Brasil o uso e desenvolvimento de tecnologias dispendiosas para perfuração de poços em águas profundas e ultra-profundas (superior a 3.000 metros), o que exige grandes investimentos na etapa de perfuração, chegando à ordem de dezenas de milhões de dólares Norte-Americanos (ROSEMBLATT, 2006).
A indústria do petróleo e gás vive um encarecimento de ativos importantes em toda cadeia. Na fase inicial, os custos de extração de petróleo e gás natural na província petrolífera do Pré-Sal devem ser maiores que os dos reservatórios localizados acima da camada de sal, cuja tecnologia é plenamente dominada pelas empresas.
Entre as barreiras econômicas encontradas pode-se citar a exigência de equipamentos de exploração que suportem elevadas pressões e dutos que suportem altas temperaturas. Atualmente, o custo diário de uma sonda para águas rasas está em torno de 250 mil dólares, valor que quase dobra para exploração em águas profundas.
3.1.2.3 – Desafio geológico
Dentre os desafios geológicos está o pouco conhecimento do tipo de rocha existente. Em vez de arenitos turbidíticos, característicos de grandes acumulações da camada pós-sal, foram encontrados carbonatos microbiais, também conhecidos como microbiolitos, formações de caráter heterogêneo praticamente sem parâmetros na história mundial e cujo comportamento em termos de recuperação de óleo ainda é desconhecido.
Estes sais possuem uma propriedade particular de fluxo plástico;
ou seja, eles tendem a “fluir como um fluido”, podendo variar imensamente sendo imperceptível em alguns casos e, em outros, capaz de fechar o poço em questão de dias. Uma maneira para minimizar esse problema é através da perfuração de um poço mais largo para que seu fechamento ocorra sobre um diâmetro maior que o nominal. Deste modo o tempo extra obtido permite a realização de algumas operações, como, por exemplo, a descida de um revestimento. (ROCHA, 2009).
Basicamente a perfuração de poços mais largos pode ser feita através da utilização de operações ou tecnologias como as descritas abaixo:
• Underreaming: É uma operação realizada com um equipamento conhecido como underreamer. Esse é colocado no BHA e possui braços cortantes giratórios e expansíveis, cujo objetivo é o alargamento do poço, neste caso diante de zonas de sal durante a perfuração. O uso deste equipamento pode ser feito simultaneamente à perfuração ou após esta.
• Broca Bicêntrica: É um tipo de broca que produz poços de diâmetros alargados, prevenindo o aprisionamento da coluna de perfuração.
• Broca Expansível: É um tipo de alargador que pode aumentar o diâmetro do poço em até 40% do seu diâmetro nominal. Uma vez aberta, funciona de forma similar a uma broca tipo PDC.
Esta fluência do sal aumenta com o aumento da temperatura e com o com o aumento do gradiente de sobrecarga. Assim, sais localizados em profundidades mais rasas, cerca de 1.000 metros, tendem a ser menos móveis
do que sais localizados a grandes profundidades, cerca de 5.000 metros, onde o gradiente de sobrecarga e temperaturas são maiores.
Além disso, o alto teor de dióxido de carbono que acompanha o óleo do pré-sal, quando em contato com a água, forma ácido carbônico, que pode corroer o aço dos equipamentos.
3.1.2.4 – Desafio tecnológico
Para fazer face aos desafios tecnológicos, a Petrobras criou o Programa Tecnológico para o Desenvolvimento da Produção dos Reservatórios Pré-Sal (Prosal), implementado pelo centro de pesquisas e desenvolvimento da Companhia, o Cenpes. No âmbito desse programa, 23 projetos voltados para a busca de soluções mais eficazes nas áreas de Engenharia de Poço, Engenharia de Reservatório e Garantia de Escoamento estão em andamento.
3.1.2.5 – Desafio humano
Existe ainda o déficit de capital humano. Hoje o setor já sofre com falta de engenheiros e técnicos especializados. Mesmo com o incremento dos que ainda vão se formar, a demanda deve superar a oferta nos próximos anos.
A vinda de estrangeiros com conhecimento na área pode se tornar inevitável para suprir o mercado de exploração e produção de petróleo e gás. A previsão é de que o ingresso de estrangeiros qualificados deve dobrar nos próximos 10 anos. No entanto, o processo de importação de mão de obra também tem seus desafios, como por exemplo, a emissão do visto, que quando expira, pode levar meses até se conseguir outro, o que também influencia o ritmo de produção.
4.1 - Profissionais de uma sonda de perfuração
A equipe de uma sonda de perfuração é composta pelas seguintes funções:
4.1.1 – Toolpusher
MOREIRA (2010) afirma que este profissional é o supervisor da equipe de plataforma de perfuração e está no comando de tudo sobre o local. Seus
deveres são garantir que a tripulação da sonda esteja realizando seu trabalho de maneira segura e eficiente e que todos os equipamentos da sonda estejam sendo bem cuidados. Além disso, ele é responsável por ordenar a manutenção de rotina dos equipamentos da sonda, despachando empresas de serviços diversos, movendo-se a plataforma para o próximo local, mantendo o controle de horas de trabalho, transformando em relatórios diários para a empresa de perfuração e muito mais. O encarregado da sonda tem, também, como principal função, cuidar da logística de materiais e pessoal, atuando quase que como um gerente da sonda, sempre seguindo o programa do poço elaborado pelos engenheiros do staff (administração; assessoria).
4.1.2 – Torrista (derrickman)
Possui um dos trabalhos mais importantes e complexos da atividade de perfuração. De acordo com ORLANDO (2009), o Torrista executa, em plataforma, manobras de descida e retirada da coluna de perfuração nas operações de sonda, acionando motores, lubrificando as partes móveis das bombas de lama e desempenhando outras operações correlatas, a fim de concorrer para o aceleramento dos trabalhos de sondagem de petróleo; vigiar as condições de circulação do fluido de perfuração, observando o retorno e trajeto do mesmo, registrando a viscosidade e a densidade horária, em formulários apropriados, para detectar qualquer variação dos níveis nos tanques de armazenamento, ou vazamentos no circuito; efetuar o tratamento do fluido de perfuração, de acordo com ordens superiores (engenheiro químico de fluidos), fazendo verificações periódicas das características do mesmo e corrigindo-as por adicionamento de produtos químicos, para facilitar o trabalho de sondagem.
4.1.3 – Assistente de torrista
Em algumas empresas, o assistente de Torrista também é chamado de bombeiro. Ele é o profissional que desempenha as manobras dos tubos no monkeyboard, nome dado ao alto da torre, próximo ao topo, onde se armazenam os tubos.
4.1.4 – Driller (sondador)
Conforme MOREIRA (2010), este profissional comanda a perfuração. É
ele que opera o Top Drive, desenvolve as operações de perfuração, sondagem e recolhimento de amostras, em poços de petróleo e gás. Realiza a manobra do guincho da sonda, efetuando a descida e a retirada da coluna perfuradora;
controla o desempenho da broca e da coluna de perfuração, durante as operações de sondagem, seguindo os registros de inclinação dos poços e aplicando os parâmetros mais adequados para manter o avanço do conjunto perfurador e conseguir os resultados visados; inspeciona as condições de funcionamento dos equipamentos de segurança do poço, dos instrumentos instalados na sonda e o comportamento dos motores e demais aparelhos, acompanhando o desenvolvimento das operações, para constatar as possíveis irregularidades e tomar as providências necessárias à sua normalização;
registra os parâmetros utilizados, os detalhes de operações, as manobras realizadas e as ocorrências verificadas em seu turno, empregando formulário apropriado, para possibilitar o controle por parte da chefia; atenta para a circulação do fluido de perfuração, observando as condições em que se processa, para corrigir possíveis anormalidades e assegurar o fluxo produtivo;
efetua recolhimento de amostras, atendendo à programação estabelecida, para encaminhá-la à análise; efetua serviço de desmontagem e montagem dos equipamentos de perfuração e sondagem, orientando e/ou executando as tarefas de assentamento de estruturas, colocação, centralização e nivelamento do guincho, determinando a instalação de cabos, verificando abastecimento de tanques de óleo, água e lama, para assegurar a correta execução do processo;
zela pela economia de materiais, pelo comportamento disciplinar e funcional da equipe, pela limpeza da área de trabalho e pela segurança do pessoal e das operações, orientando e fiscalizando sua equipe, para cumprir os programas de produção. Pode orientar a lubrificação dos equipamentos. Pode solicitar à chefia imediata o suprimento de materiais de consumo normal da sonda.
4.1.5 – Assistente de driller
Auxilia o Driller em suas atividades. É de responsabilidade do assistente do Driller o planejamento e execução de tarefas no chão de perfuração, derrick, sala de tratamento de lama e sala de bomba de lama, incluindo manutenção de primeira linha de sistemas de perfuração e equipamentos. Auxiliar o sondador na perfuração de cada poço. Responsável pela execução de manutenção de
primeira linha para todos os equipamentos de perfuração de acordo com os procedimentos da empresa. Relatório de todas as atividades inseguras, situações e riscos potenciais para o supervisor. Participar ativamente dos Sistemas de Gestão de Segurança.
4.1.6 – Plataformista (roughneck)
O Código Brasileiro de Ocupações (CBO, 2010) classifica o plataformista como sendo o profissional que efetua a conexão e desconexão de tubulações e a montagem e desmontagem de sondas de perfuração, na plataforma de sondagem, fazendo encaixes, assentando tubos, ligando brocas e realizando operações correlatas, a fim de contribuir para o andamento dos trabalhos de perfuração e sonda de poços de petróleo.
4.1.7 – Guindasteiros
É o Operador de Guindaste, tanto na movimentação de cargas dentro da plataforma, como para auxiliar na perfuração, movimentando os tubos e revestimentos. Estas tarefas exigem deste profissional grande concentração e perícia, além de grandes cuidados com a segurança.
4.1.8 – Contramestre de movimentação de carga (deckpusher)
O Contramestre de movimentação de cargas coordena, na área externa, a movimentação de cargas, em contato com a sala de controle, o almoxarife, a sonda e os rebocadores. O mesmo deve ter muita habilidade para acomodar na plataforma uma grande quantidade de materiais em um espaço exíguo, o que exige freqüentes movimentações de cargas.
4.1.9 – Homens de área (roustabouts)
Trabalham na movimentação de cargas junto ao guindasteiro e sob o comando do contramestre de movimentação de cargas. Efetuam serviços de limpeza e manutenção geral do convés principal e auxiliam eventualmente trabalhos na sonda de perfuração. Trata-se de atividades muito perigosas, exigindo grande atenção e conhecimento de inúmeros procedimentos de segurança.
O termo roustabout foi pejorativamente abrasileirado para arrasta baldes, uma vez que lavar o convés é parte do trabalho dos homens de área.
Considerações Finais
Desde os povos da antiguidade, se tem registro da presença do petróleo na vida de alguns povos. Estudos arqueológicos demonstram que foi utilizado há quase 4000 a.C.
Os povos da Mesopotâmia, do Egito, da Pérsia e da Judéia já utilizavam o betume para a pavimentação de estradas, calafetação de grandes construções, aquecimento e iluminação de casas, bem como lubrificantes e até laxativo. Os egípcios utilizavam o petróleo para embalsamento de mortos ilustres e como elemento de liga nas suas seculares pirâmides. Os chineses já perfuravam poços, usando hastes de bambu, no mínimo em 347 a.C.
Visando as informações pesquisadas pra a realização desse artigo, observa-se o empenho empregado para tornar-se a exploração de petróleo e gás natural algo mais fácil e seguro.
Pesquisas avançadas e mão de obra qualificada são apenas o princípio dessa grande indústria altamente lucrativa.
A descoberta do pré-sal despertou o interesse de empresas multinacionais dispostas a investir em pesquisas e exploração das jazidas no território nacional fazendo com isso que o país tenha um nome de destaque no cenário mundial.
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2ª. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2009;
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Geologia, exploração, resultados e perspectivas, Rio de Janeiro: Brazilian Journal of geophysics, 2001.
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- MOREIRA, Rhamany Santana. Entendendo a Eng. de Petróleo - Funções em uma Equipe de Perfuração [Internet]. Rio de Janeiro: QG do Petróleo [2010]. Disponível em: <http://www.qgdopetroleo.com/2010/12/entendendo- eng-de-petroleo-funcoes-em.html>. Acesso em: 03 Abr. 2012.
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