Hidráulica
Hidráulica da Perfuração e da Perfuração e Hidráulica
Hidráulica da Perfuração e da Perfuração e f f ç ç Controle
Controle de de Poço Poço
f ç f ç Controle
Controle de de Poço Poço
Prof. Paulo Couto Prof. Paulo Couto
Engenharia do Petróleo POLI/COPPE/UFRJ
Engenharia do Petróleo POLI/COPPE/UFRJ
POLI/COPPE/UFRJ POLI/COPPE/UFRJ
Parte 2
Parte 2 Tipos de Sondas e Equipamentos Tipos de Sondas e Equipamentos Parte 2
Parte 2 Tipos de Sondas e Equipamentos Tipos de Sondas e Equipamentos
Agosto / 2011
1Agosto / 2011
Parte 2
Parte 2 –– Tipos de Sondas e Equipamentos Tipos de Sondas e Equipamentos Parte 2
Parte 2 –– Tipos de Sondas e Equipamentos Tipos de Sondas e Equipamentos
Tipos de Sonda de Perfuração Tipos de Sonda de Perfuração Tipos de Sonda de Perfuração Tipos de Sonda de Perfuração
Sonda de perfuração ou Plataforma de
perfuração são equipamentos utilizados para
p ç q p p
perfurar poços que permitam o acesso a reservatórios de petróleo ou gás natural reservatórios de petróleo ou gás natural.
Dependendo da localização do reservatório, as
( h )
sondas podem ser terrestres (onshore) ou marítimas (offshore).
2 2
Sondas Terrestres (onshore) Sondas Terrestres (onshore) Sondas Terrestres (onshore) Sondas Terrestres (onshore)
Baixo custo operacional Taxa diária: entre USD 40 Taxa diária: entre USD 40 mil e USD 80 mil
Al bilid d Alta mobilidade Modularidade
3 3
Sondas Terrestres (onshore) Sondas Terrestres (onshore) Sondas Terrestres (onshore) Sondas Terrestres (onshore)
4 4
Sondas Marítimas (offshore) Sondas Marítimas (offshore) Sondas Marítimas (offshore) Sondas Marítimas (offshore)
Jaqueta
J k S i b N i S d TLP T t (fixa) Jackup Semisub Navio Sonda TLP Terrestre
Manifold
5 5
Manifold
Plataformas Fixas Plataformas Fixas
Primeiras unidades utilizadas
Plataformas Fixas Plataformas Fixas
Primeiras unidades utilizadas
Lâminas d’água de até 300 metros.
Altos custos:
Altos custos:
sua aplicação se restringe ao desenvolvimento de campos já desenvolvimento de campos já conhecidos.
Fabricadas em estruturas moduladas de aço.
O BOP é na superfície.
Taxa diária: entre USD 40 mil e USD 100 mil
6 6
Sonda tipo Jackup Sonda tipo Jackup Sonda tipo Jackup Sonda tipo Jackup
Sondas auto‐elevatórias (Jack Sondas auto elevatórias (Jack Ups):
Lâminas d’água de até 100 metros.
Lâminas d água de até 100 metros.
Podem ter auto‐propulsão ou serem rebocas para a posição de p p ç perfuração.
As operações de Jack Up e Jack Down são críticas e perigosas.
O BOP é na superfície.
Taxa diária: entre USD 60 mil e USD 200 mil
7 7
Sondas Submersíveis Sondas Submersíveis Sondas Submersíveis Sondas Submersíveis
Ch d
Chegam navegando na locação e depois são
lastreadas até que o casco se q apóie no fundo, em geral
macio e pouco acidentado.
Lâ i d’á d d
Lâminas d’águas da ordem de 25 metros
São em geral auto‐
São, em geral, auto suficientes.
O BOP é na superfície.
Taxa diária: entre USD 40 e USD 100 mil
8 8
Sondas semisubmersíveis Sondas semisubmersíveis Sondas semisubmersíveis Sondas semisubmersíveis
Sã l d d h
São lastreadas quando chegam a locação, mas não tocam o leito marinho;;
Elas podem ser ancoradas ou de posicionamento dinâmico (DP);
Existe a necessidade de se
compensar os movimentos da sonda;
sonda;
BOP submerso.
Taxa diária:
Taxa diária:
Ancorada: entre USD 300 e 500 mil DP: entre USD 400 e 600 mil
9 9
Navio Sonda Navio Sonda Navio Sonda Navio Sonda
D ill Shi Drill Ships
Tem as mesmas características das semi‐submersíveis BOP no das semi submersíveis, BOP no fundo do mar e a necessidade de compensar os movimentos do mar.
Podem ser ancoradas ou com posicionamento dinâmico
posicionamento dinâmico.
Taxa diária:
Ancorada: entre USD 200 e USD 500 mil
DP: entre USD 400 e 800 mil
10 10
Tension Leg Platform (TLP) Tension Leg Platform (TLP) Tension Leg Platform (TLP) Tension Leg Platform (TLP)
Estrutura flutuante
Ancorada através de pernas de tensão
Atuam contra a flutuação Permitem somente
movimento horizontais
Permitem BOP na superfície Taxa diária:
Taxa diária:
Por volta de USD 500 mil
11 11
Spars Spars Spars Spars
Outra alternativa flutuante Permite perfuração,
produção e
armazenamento
Corpo cilíndrico (iceberg) Boa estabilidade
Boa estabilidade Taxa diária:
P l d USD 600 il Por volta de USD 600 mil
12 12
FPSO FPSO FPSO FPSO
Floating Production Storage and Offload
Facilidade de produção offshore
Não realiza atividades de perfuração
pe u ação
13 13
FDPSO FDPSO FDPSO FDPSO
Floating Drilling, Production, Storage and Offload
Antecipa a produção de poços recém perfurados
perfurados
14
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
SUPERFÍCIE SUPERFÍCIE
Geração de Energia Movimentação de Movimentação de Cargas
Rotativo Rotativo Circulação
Segurança de Poço Segurança de Poço
Controle e Monitoração
SUB SUPERFÍCIE SUB SUPERFÍCIE
Coluna de Perfuração Brocas
15
Brocas
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistema de elevação de ç cargas
16
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
G i h Guincho
17
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Bloco de coroamento (Crown block) ( )
18
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Catarina (Traveling block) Catarina (Traveling block)
19
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Gancho (Hook) Gancho (Hook)
20
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
M i t ã d
Movimentação de cargas
21
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistema de compensação de movimentos (unidades flutuantes)
( )
22
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Geração/
Transmissão de Energia:
Mecânico Mecânico
Diesel‐Elétrico
23
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Sistemas de rotação:
Sistemas de rotação:
Mesa Rotativa
“Kelly” (Haste Quadrada)
“Swivel”
“Top Drive”
24
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Mesa rotativa: fornece o torque à coluna de perfuração q p ç
25
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
“Kelly” (Haste Quadrada): transmite o torque Kelly (Haste Quadrada): transmite o torque para a coluna de perfuração
26
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
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Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Swivel:
permite a conexão
entre o Kelly (rotativo) h ( ã
e o gancho (não‐
rotativo);
Suporta o peso da Suporta o peso da coluna de perfuração sob efeito da rotação;
Permite a injeção de fluidos na coluna;
S t ã d
Suporta a pressão de bombeio.
28
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
29
Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa Sistemas de uma Sonda Rotativa
Top drive:
equipamento único que
único que substitui o
swivel, o kelly e , y a mesa rotativa.
30
Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos
Tanques (Reservas, ativos, manobra,
“sand trap”); p )
Bombas de Lama;
T b B l
Tubo Bengala;
Mangueira Flexível; g ;
“Flow Line” e Calha;
Sistemas de Remoção de Sólidos:
Peneiras, Desareadores e “Mud Cleaner”
31
,
Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos
32
Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos
33
Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos
34
Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos
35
Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos Sistema de Circulação de Fluidos
Si t d ã d ólid
Sistema de remoção de sólidos
DESGASEIFICADOR MUD CLEANER PENEIRAS
DESGASEIFICADOR
DESAREADOR
36
Sistema de Controle de Poço ‐ BOP Sistema de Controle de Poço ‐ çç BOP
BOP (“Blow Out Preventer”)
Gavetas Anulares
“Di t ”
“Diverter”
“Kill Line” and “Choke Line”
Painel de Controle
“S ” “Ch k ” Aj á l
“Swaco” ou “Choke” Ajustável
37
38
Sistema de Controle de Poço ‐ BOP Sistema de Controle de Poço ‐
Flex jointçç BOP
Blue pod yellow pod e Acumuladores do
LMRP: LMRP
Lower
Preventor superior do anular
Conector do LMRP yellow pod
Marine Riser Package
Preventor inferior do anular
Conector do BOP
Gaveta variável Gaveta cisalhante Acumuladores do BOP
BOP Stack
Gaveta de tubos Linha de choke Linha de kill
Estrutura do BOP Conector
de cabeça de poço
39
Sistema de Controle de Poço ‐ BOP Sistema de Controle de Poço ‐ çç BOP
Anular Anular
40
Sistema de Controle de Poço ‐ BOP Sistema de Controle de Poço ‐ çç BOP
Gaveta de tubo
41
Sistema de Controle de Poço BOP Sistema de Controle de Poço BOP Sistema de Controle de Poço ‐ BOP Sistema de Controle de Poço ‐ BOP
Gaveta variável
42
Sistema de Controle de Poço ‐ BOP Sistema de Controle de Poço ‐ çç BOP
Gaveta cega/cisalhante g /
43
Sistema de Controle de Poço Sistema de Controle de Poço Sistema de Controle de Poço Sistema de Controle de Poço
Diverter
44
Sistema de Controle de Poço Sistema de Controle de Poço Sistema de Controle de Poço Sistema de Controle de Poço
45
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
Tubos (Drill Pipes) Tubos pesados
Tubos pesados (HWDP)
C d (D ill Comandos (Drill Collar)
Estabilizadores S b
Subs
46
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
Tubos de perfuração (Drill pipes):
Tubos de perfuração (Drill pipes):
Range 1, 2 (mais comum ≈ 9,3 m), 3 Diâ (2
3/ 6
5/ ”)
Diâmetro (2
3/
8a 6
5/
8”)
Grau do aço (D, E, G e S ‐ Serviço corrosivo)
ã d b lh ã
Não podem trabalhar em compressão
47
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
48
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
49
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
Tubos pesados (Heavy Weight Drill Pipes – HWDP):
Tubos pesados (Heavy Weight Drill Pipes – HWDP):
Transição entre DP e Comandos
d b lh ã
Pode trabalhar em compressão
50
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
Comandos (Drill Collars):
Comandos (Drill Collars):
Propiciar PSB (Peso sob broca)
Rigidez da coluna (problemas de direcional) Rigidez da coluna (problemas de direcional)
Liso ou espiralado (prisão por diferencial de pressão)
51
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
52
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
Estabilizador Estabilizador Subs de
Subs de
Acessórios: Subs de Subs de elevação elevação
Alargador Alargador
Escariador Escariador
53
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
Ferramentas de Manuseio da Coluna de Perfuração:
Ferramentas de Manuseio da Coluna de Perfuração:
Cunha para Cunha para ti t ti t
Cunha para DP Cunha para DP revestimento
revestimento
Chave Chave Flutuante Flutuante Colar de
Colar de segurança segurança segurança segurança
54
Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração Colunas de Perfuração
Ch Fl t t
Chaves Flutuantes
Torque de trabalho nas conexões
Cunhas
Ancorar a coluna na mesa rotativa, permitindo enroscar/desenroscar
Colar de segurança
Batente em comandos lisos Batente em comandos lisos
Chaves Hidráulicas
Enroscamento rápido de tubos
Eazy‐Torq
Permite desenvolvimento de altos valores de torque
capaz de executar automaticamente os serviços de plataformistas capaz de executar automaticamente os serviços de plataformistas
55
Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
F õ
Funções:
Isolamento Mecânico
Suporte das Paredes do Poço Suporte das Paredes do Poço Suporte das Pressões Internas
Isolamento Hidráulico
Poço/Formação Inter‐Formações
P t ã d Z
Proteção de Zonas
Aquíferos
Argilas Reativas Argilas Reativas Formações Salinas
Formações Portadoras de H2S
56
Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
57
Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Condutor 30”
Superfície 20”
Superfície
Intermediário
20”
Produção
Tie Back 13 3/8”
Tie Back Liner
9 5/8”
7”
58Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Condutor 30”
Superfície 20”
Superfície
Intermediário
20”
Produção
Tie Back 13 3/8”
Tie Back Liner
9 5/8”
7”
59Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Condutor 30”
Superfície 20”
Superfície
Intermediário
20”
Produção
Tie Back 13 3/8”
Tie Back Liner
9 5/8”
7”
60Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Sapata guia e flutuante:
61
Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Colar retentor e flutuante:
62
Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Tampões:
63
Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Centralizadores:
64
Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos Colunas de revestimentos
Arranhadores:
65
Coluna de riser (drilling riser) Coluna de riser (drilling riser) Coluna de riser (drilling riser) Coluna de riser (drilling riser)
66
Tensionador do riser Tensionador do riser Tensionador do riser Tensionador do riser
67
Brocas Brocas Brocas Brocas
Tipos
Draga g
Tricônicas
Tipo de rolamento (selado não selado e journal) Tipo de rolamento (selado, não selado e journal) Dentes (aço e insertos de tungstênio)
PDC (Poll cr stalline Diamond Carbide) PDC (Pollycrystalline Diamond Carbide) Diamantes
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Brocas Brocas Brocas Brocas
Sem Partes Móveis
Dragas g
Diamantes Naturais Diamantes Sintéticos Diamantes Sintéticos Insertos
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Brocas Brocas Brocas Brocas
Broca tricônica – dente de aço ç
Novas Usadas
Novas Usadas
70
Brocas Brocas Brocas Brocas
Brocas PDC
Novas Usadas
71
Brocas Brocas Brocas Brocas
72
Brocas Brocas Brocas Brocas
Broca tricônica – inserto de tungstênio g
Novas Usadas
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Controle e Monitoração Controle e Monitoração Controle e Monitoração Controle e Monitoração
Profundidade
T d P t ã
Taxa de Penetração
Peso Suspenso no Gancho Peso Sobre Broca
Rotação/Torque ‐ Mesa Rotativa
Vazão/Pressão
‐Bomba Vazão/Pressão Bomba Vazão/Pressão ‐ Retorno Densidade/Temperatura ‐ LLama
Volumes ‐ Sistema de Circulação
Controle do BOP
PressõesAbertura do choke/kill
74
/
Controle e Monitoração Controle e Monitoração Controle e Monitoração Controle e Monitoração
75
PETRÓLEO FINALMENTE !!!
PETRÓLEO FINALMENTE !!!
PETRÓLEO, FINALMENTE !!!
PETRÓLEO, FINALMENTE !!!
76
Referências Bibliográficas Referências Bibliográficas Referências Bibliográficas Referências Bibliográficas
Bourgoyne, A.T., M.E. Chenevert, K. Milheim, and F.S. Young.
Applied Drilling Engineering, SPE Textbook Series, Richardson, pp g g g, , , Texas (1986).
Rocha, L.A.S e Azevedo, C.T. Projeto de Poços de Petróleo:
Geopressões e Assentamento de Colunas de Revestimentos.
Interciência, Rio de Janeiro (2007).
Rocha, L.A.S et al. Perfuração Direcional. Interciência, 2ª.
Edição, Rio de Janeiro (2008).
A i di d SPE ( ) A i
Artigos diversos da SPE (www.onepetro.org). Acesso gratuito a partir da UFRJ.
77
