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Author: tecpetrogas

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  • 1. Curso Bsico de Perfurao Direcional Jorge Barreto Machado Verso 2.0

2. N D I C E 1-INTRODUO Perfurao de Falhas Geolgicas Locaes Inacessveis Desvio Lateral e Tortuosidade Perfurao de Domos Salinos Poos de Alvio Poos de desenvolvimento na rea Martima 2-PLANEJAMENTO DE POOS FATORES CONSIDERAR3-CONFIGURAES BSICAS DE POOS DIRECIONAIS4-PERFL VERTICAL DE UM POO DIRECIONAL Build-up-Section Locked-in-Section Drop-off-Section5-PROGRAMA DE PERFURAO DIRECIONAL6-CLCULO DE UM POO DIRECIONAL TIPO I7-CLCULO DE UM POO DIRECIONAL TIPO II8-FERRAMENTAS DEFLETORAS E SUAS OPERAES Down Hole Motors Jetting Whipstock Rebel Tool 9-OPERAO DE KICK-OFF10- MULE SHOE MTODO DE ORIENTAO DE FERRAMENTAS11- DOG LEG DOG LEG SEVERITY12- ORIENTAO13- ESTABILIZAO EM POOS DIRECIONAIS 1 3. Straight Hole Pendulum EfectBuild-up-AssemblyDrop-off-AssemblyTangent Assembly 14-ACOMPANHAMENTO DIRECIONAL15-INSTRUMENTOS DE REGISTROS TotcoMagnetic Single ShotMagnetic MultishotGiroscpioSteering toolMwd 16-FERRAMENTAS ADICIONAIS DA PERFURAO DIRECIONAL Comandos no MagnticosComandos CurtosBent SubsDrilling JarsHeavy-Weight Drill Pipes17- ALGUNS PROBLEMAS DA PERFURAO DIRECIONAL RepassamentoPescaria em Poos DirecionaisFadiga da Coluna em Poos DirecionaisCompletao em poos DirecionaisFora de Frico em Poos Direcionais 18- NOES DE PERFURAO HORIZONTAL Razo de se Perfurar Poos HorizontaisTipos do Poos HorizontaisPlanejamento de um Poo HorizontalProjeto Consideraes GeraisA Segurana da Tangent SectionTrajetrias de Poos Horizontais - ClculosAvaliao de Reservatrios em PotencialIncentivos Econmicos Indiretos 2 4. Reservatrio Candidato Seleo da Completao Correta Tipos de Completao em Poos Horizontais Cimentao de Poos Horizontais Efeitos Adversos da Geometria Melhoria da Geometria Propriedades do Fluido Transporte de Slidos Contrle dos Parmetros de Perfurao 3 5. PERFURAO DIRECIONAL CONTROLADA 1. INTRODUOA perfurao direcional controlada a tcnica de manter um poo em um rumo predeterminado, at chegar a um objetivo situado a uma distncia dada da vertical.A perfurao direcional comeou como uma operao reparadora de alguns problemas especiais da perfurao tais como desvios (side track) motivados por um peixe ou ferro deixado no poo, poos tortuosos, etc.Apesar dos princpios de aplicao da perfurao direcional serem basicamente os mesmos, seja para manter o tanto quanto possvel a verticalidade de um poo ou para desvia-lo deliberadamente, o desenvolvimento de equipamentos e instrumentos de controle, fizeram com que a perfurao direcional criasse sua cincia prpria. Esquematicamente, podemos apresentar aqui algumas de suas aplicaes tpicas (fig.1):a) Perfurao de Falhas Geolgicas O poo desvia atravs da falha ou paralelo a ela, para obter maior produo. Com isto, se elimina o risco de perfurar poos verticais atravs de planos de falhas muito inclinados, o que pode ocasionar o deslizamento e cizalhamento da coluna de revestimento.b) Locaes Inacessveis Os mesmos mtodos so aplicados quando a zona de interesse se encontra abaixo de rios, cidades, montanhas, etc. O equipamento de perfurao situado distncia e um poo direcional projetado at o intervalo produtor.c) Desvio Lateral e Tortuosidade O desvio lateral (side track) consiste no desvio do curso do poo, tendo em vista a impossibilidade de prosseguir avante, normalmente devido a uma pescaria sem sucesso. Um tampo de cimento efetuado para isolar o poo anterior e para facilitar o desvio. Procedimento anlogo executado quando se deseja colocar novamente no curso previsto, um poo torcido. 4 6. d) Perfurao de Domos Salinos Para alcanar os intervalos produtores que freqentemente esto situados abaixo do topo protuberante do domo, primeiramente o poo perfurado paralelo ao domo e em seguida, desviado para que penetre abaixo da protuberncia. e) Poos de Alvio Est tcnica se aplica tambm para perfurar poos de alvio, a fim de se poder bombear lama e gua para controlar poos em erupo. f) Poos de Desenvolvimento na rea Martima Permite perfurar um determinado nmero de poos a partir de uma mesma plataforma ou ilha artificial. Essa operao simplifica notavelmente a rede de oleodutos e o sistema de produo, fatores importantes na viabilidade econmica da perfurao off-shore. 2. PLANEJAMENTO DE POOS FATORES A CONSIDERAR O desvio intencional de um poo, compreende muitos e diversos fatores, os quais devem ser levados em conta individualmente. Um criterioso planejamento portanto, a chave para minimizar o custo da perfurao direcional, uma vez que, a devida seleo de ferramentas e mtodos, pode redundar em maior eficincia operacional e melhores resultados econmicos. O objetivo (zona que o poo deve penetrar a uma dada profundidade), deve estar perfeitamente definido. Sua forma e tamanho dependem, geralmente, das caractersticas geolgicas e da localizao das zonas produtoras. Em se tratando de um campo em desenvolvimento, o raio de drenagem tambm deve ser levado em conta. Por outro lado, o objetivo no deve ser demasiadamente reduzido, pois isto acarretar num considervel aumento no custo da perfurao. Estudos feitos a respeito, demonstra que o raio mais econmico do objetivo, dado por R= 1/12D, onde: R = raio do objetivo e D = deslocamento lateral. Uma anlise da subsuperfcie tambm deve ser feita. Toda informao geolgica do subsolo deve ser levada em considerao. A sonda de perfurao, se possvel, deve estar posicionada de modo a aproveitar todas as tendncias naturais de 5 7. desvio, que tem as formaes. Sabendo-se que a coluna de perfurao tem a tendncia natural de girar direita, ou seja, de perfurar em curva, deve-se projetar o poo direcional, de modo a haver uma tolerncia de uns poucos graus direita, ou esquerda da linha horizontal imaginria que une a locao na superfcie, ao objetivo. Tentar ir de encontro tendncia natural da broca, s traz como conseqncia mais tempo de perfurao e rendimento aqum do esperado. Informaes sobre problemas encontrados em poos vizinhos, tais como dog legs, key seats, tortuosidade, cavernas zonas de priso etc. So tambm detidamente analisadas no planejamento de um poo direcional.Os programas de revestimentos e brocas determinam os dimetros das ferramentas usadas na perfurao direcional, tais como OD dos comandos no magnticos, bent subs, downhole, motores, etc. Embora a geologia do campo deva ser considerada, boa prtica se descer o revestimento de superfcie aps o build-up e o revestimento intermedirio aps o drop-off. Deve-se ter em conta que em poos de pequeno dimetro, as formaes exercem um efeito mais pronunciado no controle da direo; isto se deve ao fato de que as colunas de menores dimetros so mais flexveis, ou seja, mais sucetveis ao giro imposto pelas formaes. Como conseqncia, temos que os poos de maiores dimetros so mais fcil controle, ou seja, mais estveis, no que se refere ao rumo. Finalmente, em poos profundos e muito inclinados, comum se usar protetores de borracha na coluna de drill pipes, a fim de evitar o seu prprio desgaste e o da coluna de revestimento.O controle da lama tambm muito importante, sobretudo para reduzir o arraste em poos direcionais. Aditivos redutores de frico so muito usados e, tanto a densidade como a viscosidade do fluido, devem ser mantidas em restrito controle a todo o momento.A experincia tem demonstrado que a coluna de perfurao em rotao s vezes se magnetiza. Este efeito pode ser contornado usando-se comandos no magnticos, os quais evitam as inconsistncias dos registros. Os estudos direcionais que so feitos ao longo do poo, podem tambm ser afetados pelo magnetismo residual dos revestimentos de poos vizinhos. Este problema chega a ser significativo, quando na perfurao de poos a partir de uma mesma plataforma, onde as bocas distam uma das outras cerca de dois metros, na superfcie. Neste caso deve-se tentar afastar o poo da vertical logo no incio da perfurao, quer orientando-se o condutor 6 8. para fora da plataforma atravs de uma sapata bizelada especial que permite tal orientao, ou utilizando-se um downhole motor com bent sub, logo abaixo da sapata do condutor. A interferncia magntica, entretanto, no causada s pelo que foi exposto acima. O prprio campo magntico terrestre, est sujeito a anomalias constantes, provocadas por exploses na superfcie solar, as quais costumam intervir nas leituras dos registros direcionais. Portanto, a depender da posio do poo (latitude e longitude) em relao ao globo terrestre, da zona em que se encontra, da inclinao e da direo do mesmo, constantemente se torna necessrio o uso de dois comandos no magnticos para se fazer um registro direcional sem, ou com pouca interferncia magntica. Devido abrangncia e complexidade do assunto, o mesmo, at os dias de hoje, ainda tema para estudo. 3. CONFIGURAES BSICAS DE POOS DIRECIONAIS Como j foi dito anteriormente, um programa de perfurao direcional se baseia em informaes geolgicas, localizao do objetivo, programas de revestimento e lama, etc... A partir destes dados, escolhida a configurao mais adequada para o poo. A experincia, atravs dos anos, reduziu a trs essas configuraes. Praticamente, todo poo defletado redundar em um desses trs tipos, ou em uma combinao deles (fig.2). a) Tipo I O poo projetado de modo a se ter a deflexo inicial a pouca profundidade. Uma vez que o ngulo e direo predeterminados so alcanados, um revestimento de superfcie assentado e cimentado. A partir deste ponto, o poo perfurado em linha reta at o alvo. Este tipo de projeto usado principalmente em poos de profundidades moderada, em regies sem que a zona de interesse est em um s intervalo e o revestimento intermedirio no se torna necessrio. usado tambm, na perfurao de poos com grande afastamento lateral. b) Tipo II Tambm chamado tipo S, tem tambm a sua deflexo inicial prximo superfcie. Aps ser alcanado o ngulo na direo pr estabelecida, o revestimento de superfcie descido e cimentado e o poo segue em linha reta at 7 9. quase todo afastamento lateral ser alcanado. A partir da, o poo gradualmente retornado vertical aps o que, um revestimento intermedirio descido e cimentado. A perfurao continua, ento, at a profundidade final. Este tipo de poo pode, entretanto, trazer alguns problemas. usado para perfurar poos com vrios objetivos, ou quando formaes indesejveis devem ser penetradas e isoladas com um revestimento intermedirio. c) Tipo III A deflexo inicial maiores profundidades. O ganho de ngulo mantido at que o poo atinja o alvo. Normalmente, a parte defletada desde poo no protegida por revestimento durante as operaes de perfurao. Esta configurao especialmente apropriada para perfurar falhas ou domos salinos, podendo ser usada tambm, na perfurao exploratria a partir de um poo seco anterior. 4. PERFIL VERTICAL DE UM POO DIRECIONAL (FIG.3) Kick-off-point Este o ponto no qual a primeira ferramenta defletora descida e principia o incremento de ngulo. O Kop deve ser cuidadosamente selecionado a fim de que, o mximo ngulo ao trmino do build-up, se situe dentro dos limites econmicos, Menos problemas so encontrados, quando o ngulo do poo est entre 20 e 45. A formao onde o Kop feito, pode decidir sobre o tipo de ferramenta defletora a ser usada. Sempre que possvel, deve-se posicionar o kop, de modo a se ter no final do build-up, um ngulo mximo de 30; o mnimo praticvel 15. Build-up-section Esta a parte do poo em que o ngulo vertical cresce, incrementando por uma certa taxa constante (build-up-rate). Este crescimento do ngulo vertical depende da formao perfurada e do BHA (Bottom Hole Assembly) usado. Durante o BU, o ngulo e a direo do poo so constantemente checados, pois pode haver necessidade de alguma correo. Uma vez atingido o ngulo mximo, o BHA trocado por um conjunto rgido, para manter este ngulo (locked-in-BHA). Normalmente, as taxas de ganho de ngulo mais usadas so 1/10m ou 1/15m. Locked-in-Section Esta a parte reta do poo, perfurada com o ngulo mximo. necessrio se chegar o ngulo e a direo e plotar o curso do poo para saber se, eventualmente, alguma correo ser necessria. As correes so mais 8 10. constantes na direo. Quanto ao ngulo, podemos corrigi-lo usando diferentes BHA, ou seja, mudando os dimetros dos estabilizadores, ou as distncias entre eles. O nmero de estabilizadores deve ser o mnimo possvel para se ter sempre baixo torque na perfurao porm, deve-se usar tantos quantos necessrios no sentido de prevenir a priso por presso diferencial. boa prtica o uso de comandos espiralados e HWDP, pela mesma razo. Drop-off-section Em poos tipo S, esta a parte do poo em que o ngulo vertical decresce, a uma taxa constante e definida (drop-off-rate). Aps o drop-off o poo perfurado na direo do alvo, como se fosse vertical. A taxa de drop-off , por vezes, menor que a taxa de build-up (1/20m muito usada). Esperar que o ngulo vertical caia a 0, muitas vezes atrasa a perfurao, tendo vista os parmetros necessrios para tal (baixo peso e baixa rotao). 5. PROGRAMA DE PERFURAO DIRECIONAL A figura 4 representa um programa de perfurao direcional. esquerda, tem-se o perfil vertical que mostra a variao proposta da inclinao do poo. direita, tem-se uma vista de cima (planta). O programa prope que se perfure verticalmente, desde a superfcie at 269,11m, quando ento o poo ser desviado. O ngulo vertical ser incrementado razo de 1/15m. Ao chegar profundidade de 704.11m, o poo dever estar com 29 de inclinao e ter afastamento da vertical de 107.76m, na direo N 68 44 09 E. O revestimento de superfcie (10 ) dever ser descido a 1500m; nesta profundidade o poo dever estar 493,61, afastado da vertical, na direo do programa. A 2559, 80, o poo atinge o alvo representado por um cilindro imaginrio de 50m de raio. A perfurao dever continuar at 2880m onde ser descido o revestimento de 7.9 11. 6. CLCULO DE UM POO DIRECIONAL TIPO I DADOS DA GEOLOGIA1. Coordenadas UTM da sonda (xs, ys)2. Coordenadas UTM do objetivo (xo, yo)3. Profundidade vertical do objetivo PLANO HORIZONTAL Suponhamos que sejam dadas as coordenadas:LATITUDELONGITUDE (Xs) 9454534.64795011.17 (Ys)(Xo) 9454900.00795950.00 (Yo) N 365.36 E 938.83 Lembrar que: se Xo > Xs -> N Xo < Xs -> S se Yo > Ys -> EYo < Ys -> W De acordo com a figura 5, temos: tg = 938,83/365,36 = 2,57 = 68 44 09Afast. = (365,36)2 + (938,83) 2 = 1007,42 Como vimos, mediante as coordenadas UTM calcularmos; Coordenadas retangulares: 365,36 N e 938,83 E Direo do poo: N 68 44 09 E Afastamento: 1007,42 10 12. PLANO VERTICAL (fig. 5) V3 dada pela Geologia V1 adotada de acordo critrios expostos anteriormente i (taxa de ganho de ngulo) tambm adotada convenientemente R (raio de curvatura) dado por R = 180/i D3 afastamento, j calculado. CLCULO DO NGULO De acordo com a figura 5, temos: = + (I) Do FEC: tg = CE/EF = D3 R/V3 V1 = tg-1(D3 R/V3 - V1) (II) Do FDC: sen = R/FC(III) mas, do FEC: FC = CE + EF FC = (D3 R) + (V3 V1) ou: FC = (D3 R )2 + (V3 V1 )2(IV) logo, de (IV) em (III), temos: sen = R/ (D3 R )2 + (V3 V1 )2ou = sen1 R /(D3 R )2 + (V3 V1 )2 (V) De (II) e (V) em (I): = sen-1 R / (D3 R )2 + (V3 V1 )2 + tg -1 (D 3 R / V3 V1 ) 11 13. Com valor do ngulo , se calcula facilmente V2, D2, M2 (profundidade medida ao trmino do BU) e M3 (profundidade medida final):Do BCD: sen = DB/DC = V2-V1/R V2 V1 = R sen ou:V2 = V1 + R sen Do BCD: cos = BC/DC = R-D2/R R-D2 = R cos D2 = R R cos ouD2 = R (1-cos ) AD/R = /180 AD = R./180mas R = 180/i logo AD = /i e M2 = V1 + ( / i) Do DFG: cos = DG/DF = V3-V2/DF DF = V3-V2 / cos mas: M3 = M2 + DF logo: M3 = M2 + (V3 V2 / cos ) 7. CLCULO DE UM POO DIRECIONAL TIPO II O clculo do PLANO HORIZONTAL idntico ao caso anterior; passemos ento ao clculo do PLANO VERTICAL (fig. 6) CLCULO DO NGULO Do OSP: sen = SP/OP = R + R /OP OP = [D4 (R + R')]2 + (V4 V1 )2 da:{ = sen-1 R + R' / [D4 (R + R')]2 + (V4 V1 )2 } (I) Do OQP : tg = QP/OQ = D4 (R = R) / V4 V112 14. ou: = tg-1 [D4 (R + R') /V4 - V1 ](II) Da figura 6, temos que: =+ (III) Logo, de (I) e (II) em (III): { = sen-1 R + R' /[D4 (R + R')]2 + (V4 V1 )2 } + tg -1 [D4 (R + R') /V4 - V1 ] De maneira anloga ao caso anterior, com o ngulo , calcula-se o restante do projeto ou seja: V2 = V1 + R sen V3 = V4 - R sen D2 = R (1-cos ) D3 = D4 - R (1 cos ) M2 = V1 + (/i) M3 = M2 + (V3 - V2 /cos ) M4 = M3 + ( /I) OBSERVAO: O clculo do programa direcional para poos tipo III, feito de maneira anloga ao Tipo I; por esta razo, resolvemos omit-lo. 13 15. 8. FERRAMENTAS DEFLETORAS E SUAS OPERAES (fig.7) 1) Down Hole Motors Sem dvida, as mais usuais ferramentas de deflexo em operao no momento, so os motores hidrulicos de fundo. Entre estes, os mais familiares so a Dyna Drill (Smith), a Navi Drill (Christensen) e, mais recentemente, a Posi Drill (Eastman). Estas ferramentas so operadas hidraulicamente atravs do fluido de perfurao e proporcionam um meio de girar a broca sem girar a coluna de perfurao. Usando esta particularidade, um bent sub (sub torto) colocado no topo da ferramenta e por orientao deste sub, a mesma posicionada para a direo proposta. A coluna mantida parada na direo que se quer e um contnuo build-up construdo at um ngulo pr calculado. Estes motores so constitudos basicamente de quatro partes: a) uma vlvula tipo by pass (dump valve), a qual permite a drenagem da coluna durante as manobras. b) um motor de estgios (stage motor section) contendo o rotor e o estator de borracha. c) uma haste de coneco (conecting rod section) contendo uma junta universal isolada do fluido de perfurao atravs de uma camisa de borracha. d) o rolamento e uma haste motriz (bearing and drive shaft section) incluindo o bit sub conectando haste. Esta ferramenta produz torque. Conseqentemente, uma reao contrria tender a gir-la em sentido oposto. O torque manifestado na coluna atravs de um giro esquerda. Este torque depende de alguns fatores tais como vazo, dureza da formao, peso sobre a broca, penetrao e tipo de broca usada. Nem todos estes fatores so mensurveis, portanto o torque pode sofrer variaes substanciais de um poo para outro. Este torque compensado na orientao do bent sub e deve ser calculado na locao, durante a operao de kick-off. O mesmo medido em graus e chamado de Roll Off (ou torque reativo). 2) Jetting Quando a formao muito mole, o sistema de deflexo conhecido como Jetting (Jateamento) pode ser usado. Este mtodo elimina o uso do motor hidrulico ou whipstock e reduz sensivelmente o tempo de operao do kick-off. Apesar de melhores resultados serem conseguidos com brocas bicnicas tendo um dos jatos plugado, brocas tricnicas tambm so usadas na operao, com um ou14 16. dois dos jatos maiores que o terceiro. A fora hidrulica lava o poo na direo em que a vazo maior, permitindo a deflexo do mesmo. Este mtodo usa alternadamente Jateamento e Perfurao Rotativa e fotos so constantemente tomadas para se evitar dog legs muito severos. Por exemplo, de polegada defletada em 2 1/2 ps de profundidade vertica,l produz uma mudana de ngulo de . Se o poo sair fora do curso, necessrio somente parar a perfurao, orientar a coluna, jatear se necessrio e perfurar avante. Ao contrrio do motor hidrulico, deve-se prever para o jateamento um torque direita, uma vez que, quando a coluna solicitada a girar, sobre ela est sendo aplicado um certo peso e a mesma se encontra fletida; portanto, o prprio giro da broca ( direita) implica num torque direita, e, conseqentemente, o poo deve ser orientado esquerda da direo prevista. Sempre que possvel este mtodo deve ser usado, pois o mais rpido e o mais econmico. Exemplo de uma coluna jetting, usada no poo 7-EP-3D-CES. BROCA SUB DE EXTENO (1,70m) STB UBHO MONEL 3 DCs 9 HWDP DPs . O dimetro do poo era de 14 ; foi usada uma broca CBV de 14 , M11, com dois jatos de 16/32 e um plugado. Os estabilizadores de calibre pleno e tanto o MONEL como os demais DCs, de 8. A vazo usada foi de 900 gpm durante o jateamento e 450 gpm durante a perfurao, para se evitar a lavagem da deflexo obtida. 3) Whipstock O whipstock foi, durante muito tempo, a nica ferramenta defletora usada na perfurao direcional. Por causa da economia e do tempo envolvido no seu manuseio, a maior parte das pessoas preferem os downhole motors ou a tcnica jetting, quando possvel. O whipstock uma cunha de ao temperado com a extremidade em forma de ponta, com uma ranhura cncova que guia a broca do whipstock (menor do que a broca de perfurao) de encontro parede do poo. O whipstock anexado coluna de perfurao atravs de um pino de cizalhamento (shear pin), que cizalhado aps ter sido feita a sua orientao dentro do poo. Depois que um rat hole de 20 perfurado, a coluna deve ser trocada e um hole opener descido. O rat hole ento alargado e uma coluna de build-up descida para se obter mais alguma inclinao. A parti da, a perfurao direcional pode seguir 15 17. normalmente. Todas estas manobras so tempo consumido, por isso o mtodo de deflexo atravs whipstock raramente usado, em comparao com os dois anteriores que requerem somente uma manobra em vez de trs. Vez por outra, entretanto o whipstock se torna necessrio, como por exemplo, num side tracking profundo onde, apesar de ser pequena a vazo, as perdas de carga so to grandes que ultrapassam a capacidade da presso de trabalho das bombas. 4) Rebel tool Quando o poo j tem alguma inclinao, todas as correes referentes mesma, podem ser feitas apenas mudando-se a estabilizao, mas quando a correo a ser feita na direo, se torna imperativo o usa de uma ferramenta defletora. O Rebel Tool foi projetado somente para corrigir a direo do poo. Esta ferramenta impele lateralmente a broca direita ou esquerda (uma vez em cada rotao da coluna) atravs de duas aletas opostas. As mesmas so rigidamente fixadas a uma flecha comum, a qual gira livremente em redor de um entalhe ao longo do corpo da ferramenta. Usando aletas pequenas, a ferramenta conduz o poo para a direita. Usando aletas grandes o poo impulsionado para a esquerda. Rebel Tool permite perfurar com os parmetros de perfurao muito perto do normal, portanto sem tempo perdido com correes de azimute. A nica limitao desta ferramenta o ngulo; abaixo de 7 no aconselhvel us-la. Em alguns casos, o seu uso em formaes duras no muito efeito. A principal vantagem desta ferramenta que no prejudicial ao poo, pois se ela no muda a direo do poo para onde desejamos, no mnimo a manter ou livrar o poo de seguir o caminho oposto. Operando com o Rebel Tool, a vazo deve ser maior, comparada com a vazo normal de perfurao. Isto feito para previnir o acmolo de cascalhos nas aletas. Rotao e peso sobre a broca, tem pouco ou quase nenhum efeito direto sobre a ferramenta. claro que a taxa de penetrao deve cair um pouco, uma vez que, simultaneamente, a ferramenta est realizando um trabalho de correo na direo do poo: De modo que a rotao e o peso devem ser ajustados de acordo com as circunstncias. Quando o ngulo cai durante a operao com Rebel Tool, o peso sobre a broca pode ser aumentado no sentido de mant-lo ou, algumas vezes aumenta-lo; por outro lado, se a perda de ngulo prevista, o primeiro estabilizador deve ser posicionado mais ou menos 60 acima da broca, para prevenir esta perda o tanto quanto possvel. Sem dvida, o uso do Rebel Tool tem evitado muitas vezes a descida 16 18. de um downhole motor para uma eventual correo. Quando, alm da correo na direo o ngulo deve ser mantido o tanto quanto possvel, o seguinte conjunto pode ser descido: BROCA REBEL TOOL MONEL 2 DCs STB et 90 Quando alm da correo na direo, um moderado drop-off desejado, podemos usar o conjunto a seguir:BROCA REBEL TOOL MONEL STB DC STB etc 30 Este posicionamento do primeiro estabilizador, pode reduzir o efeito da ferramenta, e para dar maior flexibilidade coluna, um Monel com dimetro menor que o normal deve ser usado. Quando alm da correo na direo, uma perda de ngulo no desejada, pode-se usar:BROCA REBEL TOOL MONEL DC STB DC STB etc 60 Deve ficar entendido que estes conjuntos no so de build-up, drop-off ou de manter ngulo, mas no usados quando se espera que o ngulo aumente, diminua ou se mantenha enquanto o Rebel Tool faz a correo direcional. 9.OPERAO DE KICK-OFF Quando a profundidade do KOP alcanada, uma ferramenta defletora deve ser descida. Hoje em dia, normalmente um downhole motor e um bent sub (sub torto) so descidos no poo, uma foto (survey) tomada para checar a posio da Tool Face (face de ataque da ferramenta), aps o que a ferramenta orientada levando-se em 17 19. conta o suposto rool off da mesma e a direo inicial que se deseja dar ao poo. A mesa rotativa travada, e a perfurao iniciada. 10. MULE SHOE METDODEORIENTAODE FERRAMENTAS DEFLETORAS Entre os mtodos existentes de orientao, o mais usado o Mule Shoe Method. Por esta razo e devido ao sintetismo do trabalho, somente ele ser apresentado. Este mtodo usado tanto no KOP, quanto nas correes ou desvios de poos j inclinados. So usados na operao: Um UBHO (Universal Botton Hole Orientation) sub, instalado abaixo do Monel. Dentro deste sub existe uma camisa com uma chave (Landing Key), a qual pode ser girada e fixada em qualquer posio; uma barra (UBHO landing barrel) com um mule shoe instalada embaixo do mesmo, o qual se encaixa na chave da camisa. No topo do conjunto est o orienting lug, o qual alinhado com o Mule Shoe e fixado nesta posio: Um single shot com uma unidade angular especial (UBHO Angle Unit) anexado ao conjunto. Embaixo da unidade angular h um recesso que pode acomodar o orienting lug em somente uma posio. Dentro da unidade angular, acima da bssola, h uma agulha que tambm apresentada na foto (orienting line). Esta agulha est alinhada com o recesso. (fig.8). Resumindo, o alinhamento o seguinte: Tool face chave na camisa mule shoe orienting lug unidade angular agulha inserida na unidade angular. Na superfcie, a chave do UBHO sub alinhada com a face da ferramenta, e fixada nesta posio. O resto do conjunto e os drill pipes so descidos no poo, faltando somente o Kelly. Um single shot preparado e descido por dentro da coluna atravs de um cabo. Quando o instrumento assentado na camisa do UBHO sub, a agulha esta alinhada com o orienting lug mule shoe chave tool face. Quando a direo da face da ferramenta conhecida atravs da leitura de uma foto, a coluna 18 20. pode ser girada (ou no) na superfcie e ser propriamente orientada. boa a prtica de campo, aps o giro, distribuir o torque atravs da coluna, o que feito trabalhando com a mesma, para cima e para baixo. Mais uma foto deve ser tomada para se checar a orientao, aps o que o Kelly conectado e a coluna descida at o fundo para perfurar. Por causa de sua particular conformao, o mule shoe se encaixar sempre na chave da camisa do UBHO sub; isto pode ser checado por um pino (normalmente de chumbo) situado no topo da fenda do mule shoe, o qual dever sair esmagado quando o instrumento puxado. Na figura 8 h o desenho de uma foto (survey) na qual se pode ler: Direo do poo N 40 E; direo do tool face N 55 W. Como se v, a tool face est orientada 95 esquerda da direo do poo. OBSERVAO: Lembrar que as direes lidas na foto, so direes magnticas. Para se ter a direo geogrfica deve-se, portanto, fazer a correo, ou seja, adicionar ou subtrair a declinao magntica local, observada em um mapa isognico. Um diagrama apresentado na figura 8, mostrando quando se deve somar ou substituir a declinao magntica. Na foto apresentada, portanto, leramos a direo geogrfica do poo como sendo N 19 E, considerando uma declinao magntica de 21 W. 11. DOG LEG DOG LEG SEVERITY Dog leg a mudana total de ngulo existente entre duas estaes do poo, ou seja, a curvatura total efetuada pelo poo entre estas duas estaes; um dog leg pode ser, portanto, resultado de uma mudana de direo, mudana de ngulo, ou de ambos ao mesmo tempo (fig.9). Todos os poos direcionais, por sua prpria natureza tm dog leg. As mudanas constantes de ngulo e direo so dog legs intencionais. O dog leg, por mais intenso que seja, no causa problemas de imediato. Uma vez que os comandos esto em compresso, eles se amoldam facilmente s variaes de rumo do poo. muito mais tarde que os dog legs ocasionam contratempos. So os drill pipes, que sob trao, se comprimem fortemente contra a parede do poo nos intervalos de maior dog leg. So vrios os efeitos adversos causados por esta fora: Rpido desgaste das juntas dos drill pipes, formao de chavetas com posterior19 21. priso dos comandos, desgastes localizados na coluna de revestimento, entre outros. Com a ajuda da figura 9, passemos agora ao clculo matemtico do dog leg, entre duas estaes de um poo: Temos inicialmente que: b2 + c 2 f 2f = b + c - 2 b c cs cos = 2bc b2c2f2 ou:cos = + -(I)2bc 2bc 2bc Por outro lado: f = e + d - 2 e d cos (II) De (II) em (I):b ce2 d2 edcos =++ -+cos (III)2c 2b 2bc 2bcbc De acordo com a figura 9, tambm so vlidas as seguintes relaes:b cosa = b cs a = c cos b cos = c cos ou= ou aindac cos que: coscos b = ce c = b tambm: d = b sen e e = c sen cos cos logo: bc cos / cos cos = =(IV) 2c 2c2 cosc b cos / cos cos = = (V) 2b 2b2 cos 20 22. e2c 2 sen 2 sen 2 cos = =(VI) 2bc 2 c c cos / cos 2 cos d2 b 2 sen 2 sen 2 cos = =(VII) 2bc 2 b b cos / cos 2 cos ed c sen b sen = = sen sen (VIII) bcbcDe (IV), (V), (VI), (VII), e (VIII) em (III), vem que:cos cos sen 2 cos sen 2 cos cos = + - - + sen sen 2 cos 2 cos 2 cos 2 cos cs Simplificando:cos =()( cos 2 1 - sen 2 + cos 2 1 - sen 2 ) + sen sen cos 2 cos cos cos = cos cos + sen sen cos Finalmente: = cos-1 (cos cos + sen sen cos ) que representa o dog leg. Posteriormente, o mesmo ser apresentado de uma maneira mais simples. 21 23. Dog Leg Severity (severidade do dog leg) uma medida padro que se usa para decidir se um dog leg ou no tolervel. a curvatura total (dog leg) medida em graus, por cada 100 ps (ou 30m) de poo. Portanto, a severidade do dog leg em um trecho de poo de comprimento L, dado por: DogLeg .100DogLeg.30 DLS (/100) =DLS (/30m) =L( ps ) ou L (m) 12. ORIENTAO Quando o curso de um poo deve ser corrigido, a questo : em que direo, deve ser colocada a ferramenta defletora para se obter o resultado desejado? A ferramenta pode ser orientada para mudanas de ngulo somente, para mudana de ngulo e direo, para mudana de direo somente e para giro mximo, ou seja, mxima mudana de direo. Para determinar o ngulo de orientao, um diagrama vetorial pode ser usado, incorporando os trs fatores envolvidos na operao, a saber: o ngulo de inclinao, a mudana de direo e o dog leg produzido pela ferramenta. O n de graus das inclinaes so representados por um comprimento especfico (em pol, cm, etc.) como mostra a figura 10. Quando a ferramenta foi descida, a ltima foto registrada era 7 - N 45 E. O dog leg da ferramenta 2 /30m. A linha traada a partir da interseco dos eixos, cruzando o crculo do dog leg, representa a nova inclinao do poo (5). O ngulo entre esta linha e a linha representativa da inclinao original, representa a mudana de direo, (no caso, 14,5 esquerda). O ngulo de orientao da ferramenta tambm est representado na figura (149,8 esquerda da direo atual do poo). Todo o processamento da mudana de ngulo e direo, efetuado em 30m de poo perfurado. A figura 11 - A representa a orientao da ferramenta para mudana de ngulo somente. De acordo com a figura, temos inicialmente: 8 - N 70 E; dog leg: 2 /30m. No havendo mudana de direo, o cruzamento do crculo do dog leg com o prolongamento da linha que representa o ngulo atual, determina a nova inclinao (10 22 24. ). O ngulo de orientao 0; a ferramenta , portanto, posicionada na mesma direo do poo, com a face dirigida para a parte alta do mesmo. o mximo aumento de ngulo que se pode conseguir este dog leg, em 30m. A figura 11 - B representa a orientao da ferramenta para mudana de ngulo e direo. Temos: inclinao atual = 7; dog leg = 2 /30m. Suponhamos que a mudana de direo necessria, seja 14 direita. Neste caso h duas possibilidades: quando a ferramenta orientada direita, o giro previsto efetuado, porm o ngulo sobe para 8 (comprimento da linha at o segundo cruzamento da mesma com o crculo do dog leg); ao passo que, se a ferramenta orientada a direita, o mesmo giro efetuado, porm o ngulo cai para 5. A figura 12 representa a orientao da ferramenta apenas para mudana de direo. Neste caso, o ngulo permanece constante (5). A interseco do crculo do dog leg com o arco de raio 5, decide a orientao da ferramenta, a qual pode ser medida. A mudana de direo tambm pode ser medida, no caso 29. A figura 13 representa a orientao que proporciona o giro mximo. Neste caso, a linha que tangncia o crculo do dog leg, determina a orientao da ferramenta (). O ngulo, ao se efetuar o giro mximo, sempre cai um pouco, caiu para 4,33. Comparando as figuras 12 e 13, devemos observar duas coisas: primeira, que a mudana na direo mantendo constante o ngulo, no se faz orientando a ferramenta 90 esquerda da direo do poo; segunda, que a mudana de direo mantendo-se o ngulo constante, no o mximo giro que esta ferramenta (com este dog leg) pode efetuar (a figura 14 ilustra o assunto). Entretanto, para altos ngulos, as duas situaes praticamente se confundem. A facilidade de se girar um poo diminui com o aumento de ngulo do mesmo, ou seja, utilizando-se uma ferramenta com dog leg de 2 /30m num poo com 13 de inclinao, podemos gira-lo no mximo 11 em 30m, ao passo que, se o poo tivesse apenas 5 de inclinao, com a mesma ferramenta poderamos gir-lo at 30 se quisssemos (ver fig.15). De acordo com o que foi dito sobre orientao, deve ficar claro que, se por exemplo, uma ferramenta defletora orientada 60 direita da direo de um poo, isto no implica que o mesmo dever sofrer um giro de 60 direita ( muitos ainda pensam assim, ou pensavam).23 25. Este mtodo do diagrama vetorial, pode ser usado em processo inverso, para se calcular o dog leg entre duas estaes, sendo conhecidos os ngulos e as direes como mostra a figura 16. A figura 17, representa o clculo algbrico, ou seja: I0 -I=DLO modulo do dog leg seria dado por: DL = I02 + I - 2 I0I cos ouDL = I 0 + I 2 - 2 I0I cos 2 OBS: O Roll Off da ferramenta defletora no foi levado em conta, no estudo feito sobre orientao. 13. ESTABILIZAO EM POOS DIRECIONAISPerfurao Direcional e realmente a cincia da estabilizao visto que, atravs do uso de estabilizadores, que possvel controlar o ngulo vertical e modific-lo, de acordo com as necessidades.a) Straight Hole Pendulum Efect (Poo reto efeito de pendulo).O prprio mtodo de se aplicar peso sobre a broca atravs dos comandos, estando os mesmos sob compresso, fora a broca numa outra direo que no a do eixo do poo (fig.18). O peso sobre a broca (W 1) pode ser decomposto em duas componentes, uma agindo no eixo do poo (W 2) e outra lateral, que causa o desvio da vertical (W 3).Quando o poo j tem uma certa inclinao, outras foras aparecem (fig.19). O peso dos comandos abaixo do ponto de tangncia dos mesmos com a parede do poo (W 4), pode ser decomposto em duas componentes, uma ao longo do eixo da broca (W 5), outra lateral, perpendicular a este eixo (W 6). A fora lateral tende a reduzir o desvio da vertical e depende de:24 26. 1 ngulo de Inclinao quando maior este ngulo, maior a fora lateral. 2 Peso dos comandos abaixo do ponto de tangncia. 3 Posio do ponto de tangncia. A fora lateral (W 6) pode ser alta o bastante para compensar a fora (W 3), a qual faz a broca desviar, e um equilbrio pode ser conseguido. Quando a broca encontra uma outra formao, o ponto de contato com a parede do poo, muda. O comprimento (L) do pndulo muda e, conseqentemente, a tendncia de ganhar ou perder ngulo (fig.20). Em resumo, manter a verticalidade de um poo, uma tarefa das mais rduas. Muitas vezes se abre mo da verticalidade, em prol do custo da perfurao. Contudo, quando necessrio, alguns procedimentos costumam ser usados: 1 Reduzir o peso sobre a broca. Com isto se reduz a fora (W 3). Entretanto isto feito somente se estritamente necessrio, pois implica na reduo da taxa de penetrao. 2 Aumentar o peso (W 4). Isto aumenta a fora (W 6). Pode ser feito usando-se comandos mais pesados acima da broca. Porm deve-se ter em conta a dificuldade que tais comandos ocasionam, numa eventual pescaria (os mesmos talvez no possam ser pescados com um overshot). Alm disto, a velocidade anular de retorno da lama se torna muito alta (muita turbulncia no fundo do poo). 3 Aumentar a distncia do ponto de tangncia ao fundo do poo. Tal fato trs um duplo efeito: o peso do pendulo (W 4) aumenta, aumentando (W 6) e o ngulo entre o eixo do poo e o dos comandos decresce, decrescendo (W 3). O aumento do comprimento do pndulo pode ser feito atravs do uso de reamers, estabilizadores ou comandos quadrados. Este ltimo procedimento o mais usado. OBS: Uma coluna mais rgida tambm aumenta o comprimento do pndulo. A rigidez provavelmente o fator menos compreendido no que se refere a comandos. Poucos se do conta de que a rigidez de um comando proporcionada ao25 27. seu dimetro. Se o dimetro de uma barra de ao duplica, a sua rigidez aumenta 16 vezes. Por exemplo: se uma barra de 8 de dimetro fletida uma polegada sob certa carga, uma barra de 4 de dimetro ser fletida 16 nas mesmas condies. Assim, um comando de 11 quatro vezes mais rgido do que um de 7 , mesmo que os dois sejam considerados adequados para poos de 14 . b) Build-Up Assembly (Coluna para ganhar ngulo) Neste tipo de coluna, um reamer ou estabilizador sempre descido acima da broca. Esta coluna se baseia no princpio da alavanca, ou seja, quando se aplica peso sobre a broca, o comando que se encontra logo acima do primeiro estabilizador tende a se curvar, forando a parede baixa do poo, enquanto que o estabilizador near bit, agindo como um fulcro, impele a broca para a parede alta; deste modo, o ngulo continuamente aumentado. A taxa de build-up funo da distancia do near bit e o primeiro ponto de contato do comando com a parede do poo, do peso sobre a broca, dos dimetros dos comandos em relao ao dimetro do poo e da estabilizao da coluna acima do near bit. A coluna bsica de build-up (fig.21):BROCA BIT SUB STB MONEL DC STB DC STB etc Para maior ganho de ngulo se pode usar: 1 Maior peso sobre a broca 2 MONEL de menor dimetro 3 Menor RPM, etc. Para menor ganho de ngulo: 1 Menor peso sobre a broca 2 MONEL de maior dimetro 3 Diminuir a distncia entre o near bit e o segundo estabilizador 4 Usar um near bit reduzido 5 Aumentar RPM e/ou vazo da bomba (em formao moles), etc 26 28. c) Drop-Off Asembly - (Coluna para perder ngulo) neste caso se usa o efeito do pndulo, j apresentado. A coluna bsica de drop-off (fig.22): BROCA MONEL DC STB DC STB etc Para maior perda de ngulo, se pode usar: 1 Menor peso sobre a broca 2 Maior RPM 3 MONEL de menor dimetro acima do primeiro estabilizador 4 Comando de menor dimetro acima do primeiro estabilizador 5 Repassar o poo a cada conexo, etc. Para menor perda de ngulo: 1 Maior peso sobre a broca (tem mais efeito em formaes moles, onde a taxa de penetrao aumentada consideravelmente, com o aumento do peso sobre a broca). 2 Menor RPM e/ou vazo (em formaes moles). 3 MONEL de menor dimetro 4 Menor distncia entre a broca e o primeiro estabilizador, etc. d) Tangente Assembly (Coluna para manter o ngulo) Na maioria dos casos, muito difcil se encontrar uma coluna que mantenha o ngulo e a direo, ambos ao mesmo tempo. Muitas vezes, quando os parmetros de perfurao ou mesmo a estabilizao, so modificados para se manter o ngulo, um efeito adverso pode ser observado na direo e vice-versa. A coluna de manter ngulo , portanto, decorrente de um jogo de estabilizao e parmetros adequados s condies da perfurao. Alguns exemplos so dados abaixo: 1 BROCA STB MONEL STB DC STB DC etc 27 29. 2 BROCA STB SDC (10) STB MONEL STB etc 3 BROCA REAMER STB MONEL STB DC STB etc As figuras 23 e 24 representam alguns conjuntos usados normalmente na perfurao direcional. 14. ACOMPANHAMENTO DIRECIONAL Para se saber a posio do poo aps cada registro, so feitos alguns clculos para se encontrar as coordenadas do fundo do poo em relao superfcie. Entre os mtodos existentes, o Average Angle Method (Mtodo do ngulo Mdio) o mais usado no campo, pela sua simplicidade. Por motivos j citados anteriormente, nos referiremos somente a ele no presente trabalho. Como o prprio nome diz, este mtodo utiliza o ngulo vertical mdio e a direo mdia entre duas estaes, para efeito de clculo, ou seja, de acordo com a figura 25: 1- A trajetria do poo entre as estaes A e B considerada como sendo reta (na verdade o poo descreve um arco). 2 A inclinao no trecho ser considerada (que a mdia das inclinaes nas estaes A (A) e B (B). 3 A direo do poo no trecho AB ser (que a direo mdia A + B /2). Os clculos de cada trecho so somados aos anteriores e plotados em dois planos, um vertical na direo do objetivo e outro horizontal de modo que, a todo instante, ns temos um perfil vertical do poo, no qual podemos analisar a sua inclinao e uma vista horizontal onde fazemos a anlise da direo, em relao ao objetivo. A figura 26 ilustra o processo. 28 30. A matemtica usada no clculo, a mais simples possvel (ver figura 25): Trecho vertical:AO = AB cos Afastamento: OB = AB sem OR = OB cos ? Coordenadas retangulares: N - SOP = OB cos E - WOQ = OB sen Todos os resultados parciais dos trechos registrados ao longo do poo, so postos em uma PLANINHA DE ACOMPANHAMENTO DIRECIONAL, como tambm as colunas usadas nos respectivos trechos, parmetros utilizados, tipos de formaes atravessadas, giro apresentado e tambm o dog leg em cada trecho. 15. INSTRUMENTOS DE REGISTROS a). Totco Registra somente inclinao; Usado para acompanhamento de poos verticais; b). Single Shot Magntico Este instrumento consta basicamente de trs unidades: um cronmetro ou sensor de movimento (motion sensor) ou sensor de monel (monel sensor), uma cmara e um indicador de ngulo. O cronmetro usado para acionar a cmara num instante predeterminado. s vezes se torna difcil prever exatamente o tempo que transcorre durante a decida do instrumento e, para evitar contratempos, se usa o sensor de movimento, que dispositivo eletrnico, que aciona29 31. o sistema eltrico da cmara, poucos segundos aps ter cessado o movimento. A cmara acionada, sensibiliza o filme circular de material especial, resistente ao calor. A unidade indicadora do ngulo consta de uma bssola magntica e um pndulo, que determina a inclinao em relao vertical. Todo o conjunto se encontra dentro de um cilindro protetor que descido no poo atravs de um cabo (sand line ou wire line), ou deixado cair at o fundo. O instrumento ento puxado at a superfcie, onde o filme revelado. Desta maneira se tem as leitura exata da inclinao e direo do poo. Registra inclinao, direo e tool face; Usado para acompanhamento de poos verticais e direcionais; Sofre interferncia magntica; Faz um registro por corrida; c). Multishot Shot Magntico Este instrumento trabalha com o mesmo princpio do Single Shot, com a diferena que, em vez de fazer apenas um registro de cada vez, ele faz vrios, reparadores por um intervalo de tempo definido. Com isto se obtem um registro completo do poo. Normalmente este instrumento decido na ltima manobra, antes da descida do prximo revestimento. A nica limitao deste instrumento a interferncia magntica, ou seja, o mesmo no pode ser decido dentro da coluna de revestimento. Registra inclinao direo e tool face; Usado para mapear trajetria de poos perfurados; Sofre interferncia magntica; Faz vrios registros por corrida; d). Single Shot Giroscpio - Este instrumento pode ser usado sem o MONEL, j que a bssola magntica substituda por uma bssola giroscpica, controlada por um motor de alta velocidade. O fim primordial do girocpio, orientar as ferramentas defletoras em reas de forte interferncia magntica e determinar tanto a inclinao como a direo do poo. Este instrumento tem um cronmetro, uma cmara e bssola giroscpica muito sensvel. A unidade giroscpica orientada em uma direo conhecida (com preciso), e o cronmetro posto a hora a um determinada. O30 32. instrumento colocado dentro de um cilindro protetor e baixado ao ponto em que se deseja fazer o registro. Em seguida o instrumento puxado e o filme revelado. Registra inclinao, direo e tool face; Usadopara acompanhamento de poos direcionais quando hinterferncia magntica; No sofre interferncia magntica; Faz um registro por corrida; Necessita um referencial de direcionamento; e). Multi Shot Giroscpio - O giroscpio de vrios registros (GYRO MULTISHOT), usado para registrar em filmes de 10mm, a inclinao e o rumo do poo, revestido ou no. O instrumento e a seco da cmara so iguais aos do Multi Shot Magntico. Os giroscpios so muito sensveis e devem ser manuseados com cuidado. Quando o conjunto retirado do poo, necessrio inspecionar a unidade giroscpica, para determinar o drift. Para assegurar a preciso dos dados, o instrumento deve ser alinhado em paralelo com a direo do poo. Registra inclinao, direo e tool face; Usado para mapear trajetria de poos j perfurados revestidos ouquando h interferncia magntica; No sofre interferncia magntica; Faz vrios registros por corrida; Necessita um referencial de direcionamento; f). Steering Tool Registra inclinao, direo, tool face, temperatura e dip magntico; Usado para correes com motor de fundo; Sofre interferncia magntica; Faz registros em tempo real de perfurao, em intervalos de tempopredefinidos; Corrido a cabo, por dentro da coluna de perfurao; g). MWD 31 33. Registra inclinao, direo, tool face, temperatura, parmetrosmagnticos e dados referentes ao seu funcionamento; Usados para acompanhamento de poos direcionais e para correescom motor de fundo; Faz registros constantes da tool face e os demais, sempre que desejado,por variao da vazo de circulao; Faz parte da composio da coluna de perfurao; h). LWD Registra inclinao, direo, tool face, temperatura, parmetrosmagnticos, dados referentes ao seu funcionamento, leituras de perfil deresistividade, raios gama, densidade/neuto e snico; Usado para acompanhamento de poos verticais e direcionais, correescom motor de fundo e perfilagem contnua do poo, durante a perfuraoou aps; Faz registros constantes da tool face e leituras de perfil de poo; demaisregistros, sempre que desejado, por variao da vazo de circulao; Faz parte da coluna de perfurao; 16. FERRAMENTAS ADICIONAIS DA PERFURAO DIRECIONAL a). Comandos No Magnticos Em geral, para diminuir a interferncia magntica ao redor dos instrumentos magnticos de registros direcionais, necessrio se colocar na coluna um comando especial (MONEL) sem magnetismo remanescente. Este comando deve ter uma permeabilidade magntica 1,10 e, variando um pouco a depender do fabricante, a sua composio qumica mais ou menos: C 0,7% Si 1,00%, Mn 17-19%, Ni 1,30-2,10%, Cr 11-14% e Mo 0,82%. O instrumento colocado dentro deste comando, sofre apenas a ao do magnetismo terrestre, mas com uma restrio: apesar do MONEL no interferir na leitura da bssola magntica do instrumento, ele no impede a interferncia de corpos magnetizados que eventualmente se encontrem por perto. Apenas a influncia 32 34. magntica da coluna de perfurao, evitada. O comprimento do comando no magntico requerido para evitar a interferncia da coluna de perfurao, e funo da inclinao, direo e locao do poo em relao ao globo terrestre. b) Comandos curtos (Short Drill Colars ou Pup Colars) So ferramentas requeridas para mudar a distncia entre estabilizadores ou entre broca e estabilizador, em geral modificar a rigidez da coluna, mudando assim as taxas de build-up ou drop- off do ngulo vertical. Em Alguns casos so usados para dar maior rigidez coluna, tentando eliminar algum desvio, como uma tpica tangent assembly. c) Bent subs So subs de cruzamento nos quais o eixo do pino de conexo forma um ngulo com o eixo do sub; portanto, quando um motor hidrulico conectado a esta ferramenta, o mesmo e forado a perfurar para fora do eixo do poo, produzindo assim mudana de ngulo ou direo desejada. Dependendo da taxa desta mudana, diferentes valores do ngulo do best sub so usados; os mais comuns so: 1, 1 , 2, 2 e 3. Como se sabe, o dog leg obtido com o bent sub, e funo do ngulo do mesmo, do dimetro do poo, do dimetro do motor hidrulico, da distncia entre a broca e o bent sub e OD dos comandos acima do bent sub. O Bent Downhle Motor tambm utilizvel. Este recurso, em vez de usar um bent sub no topo do motor hidrulico, usa um Bent Housing com um ngulo definido, no corpo do referido motor, Existe tambm o bent sub hidrulico, chamado Dyna Flex. Esta ferramenta funciona hidraulicamente, ou seja, a orientao feita com a ferramenta alinhada com poo. Somente quando requerida (pela ao das bombas), deflexo produzida pela duna flex. d) Drilling Jars Em poos direcionais, devido aos comandos trabalharem no lado baixo do poo e da eventual criao de um dog leg, aumentando assim a possibilidade de priso, conveniente o uso do Drilling Jar como parte integrante do BHA. Os Earthquaker Jars so os mais comumente usados, pela simplicidade de operao que proporcionam. Somente o tracionamento da coluna requerido, quando se deseja que o Jar golpeie para cima, ao passo que, apenas arriando peso sobre o Jar, fazendo co que o mesmo golpeie para baixo. Este Jar pode ser usado durante muitas horas consecutivas de perfurao e o ajuste da sua carga de impacto (para33 35. baixo ou para cima independentemente) pode inclusive ser feita no campo. Deve trabalhar sob teno e esta situado cerca de 45 acima da linha neutra. e) Heavy-Weight Drill Pipe (HWDP) Estes tubos vem sendo uma exigncia na perfurao de poos direcionais. Os mesmos, alm de proporcionarem um meio de evitar o stress excessivo da coluna de Drill Pipes, permitem a aplicao de peso sobre eles, diminuem o toque rotativo, evitam sensivelmente a possibilidade de priso por presso diferencial, diminuem o drag e reduzem o tempo de manobra (vantagem sobre os DCs), pois no necessitam de colar de segurana e elevadores de comandos (usam a mesma cunha dos Drill Pipes). 17. ALGUNS PROBLEMAS DA PERFURAO DIRECIONAL Alm do dog leg anteriormente comentado, alguns problemas merecem ateno na perfurao direcional. a) Repassamento Algumas vezes necessrio se repassar um poo que se apresenta com algum intervalo fechado (inchamento de argila, por exemplo). Deve-se ter em conta que o repassamento uma operao que requer muito cuidado e deve ser evitada, salvo se no houver outra alternativa. Se um poo deve ser repassado, uma coluna de repassamento com estabilizadores devidamente posicionados deve ser usada e a operao deve ser controlada por tcnicos experientes. O maior perigo do repassamento em poos direcionais o side track acidental, dirigido para a parte baixa do poo, particularmente em formaes moles, onde o controle da operao deve ser redobrado. b) Pecaria em Poos Direcionais Quando um problema de pescaria apresentado em um poo direcional, a operao de pesca feita de maneira idntica um poo vertical, com vantagem de que, neste caso, o peixe estar sempre no lado baixo do poo, facilitando assim o seu encamisamento, a no ser. claro, se o poo estiver lavado. Em perfurao direcional, boa prtica se trabalha a coluna sempre que a perfurao est parada; isto evita o risco de priso por diferencial de presso.34 36. c) Fadiga da Coluna em Poos Direcionais Uma das conseqncias de um dog leg abrupto o stress que o mesmo ocasiona nos componentes da coluna de perfurao, criando a possibilidade de defeito por fadiga. A alta tenso nos Drill Pipes, causada pelo do BHA, um fator que deve ser checado sempre que um tubo defeituoso se apresenta. O BHA no deveria ter, normalmente, mais do que 10 ou 15% de peso, acima do requerente na perfurao. A fadiga nos Drill Pipes se apresenta especialmente se uma coluna pesada usada num repassamento. Isto porque o repassamento feito quase sem peso a tenso nos Drill Pipes durante a operao, mxima. d) Completao em Poos Direcionais Se o ngulo do poo no muito alto (< 50), a completao se processa identicamente de um poo vertical. Em poos de grande inclinao, algumas vezes, no possvel descer algumas ferramentas com o wire line, como certos tipos de Packers permanentes ou Bridge Plugs, e os mesmos so descidos com uma coluna de tubing ou drill pipe. A mesma coluna se torna necessria para se correr os perfis eltricos. Entretanto, estes poos de grande inclinao so raramente perfurados. Uma boa caracterstica de um poo direcional, que por vez, o mesmo expe mais a formao produtora, aumentando assim o ndice de produtividade. e) Foras de Frico em Poos Direcionais Somente uma parte do peso da coluna de perfurao se tem disponvel para mover as ferramentas em poos de grande inclinao. Em poo com inclinao de 70, mais de 90% do peso da coluna de perfurao, suportado pelo lado baixo do mesmo (figura 27). Isto no s dificulta a rotao da coluna, como tambm desgasta rapidamente as juntas dos Drill Pipes. Para reduzir a frico, deve-se usar lama de emulso base leo. Esta mesma fora de frico tambm mais difcil a descida do revestimento em poos muito inclinados. Os centralizadores colocados na coluna de revestimento, ajudam a reduzir a frico e aumentam a probabilidade de uma boa cimentao. A circulao tambm afetada em poos de grande inclinao. Na parte baixa do poo, a lama perde um pouco a velocidade de circulao, devido maior concentrao de cascalho, ao passo que, na parte alta, a lama mais limpa flui mais livremente. 35 37. 18. NOES DE PERFURAO HORIZONTAL (fig. 28) Razo de se Perfurar Poos Horizontais A perfurao horizontal no mundo motivada pelo ROI (Retun On Investiment).Aumento de produtividade em todos os estgios de recuperao (primrio, secundrio e tercirio) e melhoria do ROI, se consegue com: Exposio de uma maior rea do reservatrio; Cruzamento de mais fraturas; Reduo de cones de gua e gs; Aumentando a eficincia de varredura (como injetor);Tipos de Poos Horizontais (fig. 29)Raio Longo Vantagens So facilmente perfurados com as ferramentas convencionais; Grande parte da trajetria pode ser perfurada com equipamentos rotativos, no sendo necessrio o uso contnuo de PDM; O uso de equipamentos tubulares e revestimentos padro, faz com que o custo dirio seja menor do que para o raio mdio; Permite a perfurao de longos trechos horizontais e extended reach; Alm disso, permite todos os mtodos de completao, estimulao, workover e equipamentos de gas lift;Raio Longo Desvantagens Necessita de sonda maior com top-drive, grandes bombas e tima capacidade de gerenciamento lama/cascalho; As grandes sees de poo aberto aumentam o risco de priso, kicks e danos formao e ainda requer proteo extra para a coluna de revestimento;36 38. H menor preciso no controle da TVD; Tm pouco uso em pequenos arrendamentos devido ao afastamentorequerido ser muito grande comparado com o comprimento do bloco;Raio Mdio Vantagens Comparado ao Raio Longo, o Raio Mdio tem maior preciso naaterrissagem mas tem mais torque e drag; Em comparao com o Raio Curto, acontece exatamente o contrrio; Permite o uso de ferramentas de MWD convencionais e motores defundo/steerable; Pode ser normalmente revestido e completado;Raio Mdio Desvantagens Torque e Drad podem ser maiores, devido ao fato da taxa de BU sermaior que a do Raio Longo; Hoje j existe tendncia favorvel construo de trecho com Raio Longono projeto de Raio Mdio, a fim de se reduzir a taxa de BU no topo dacoluna; aps a tangent section o poo concludo com raio mdio, semperder a preciso na aterrissagem; Se o poo de 6 1/8 ou menor, as opes de completao e workoverso limitadas, como tambm as de LWD e wire-line;Raio Curto Vantagens Maior preciso na aterrissagem que os anteriores; So atrativos em arrendamentos pequenos; Perfurados em poos existentes, tm recompletao mais barata, devidoutilizarem infra-estrutura j existente; 37 39. KOP , usualmente, abaixo dos contatos de fluido, o que significa menorrisco de mau isolamento das zonas de fluido do que RL e RM;Raio Curto Desvantagens Requer equipamentos personalizados (flexveis ou articulados) que estofrequentemente ocupados e so menos confiveis que equipamentospadro; Precisam tambm de PDM e BHA articulados; A coluna altamente especializada e portanto mais cara; Devido no ser possvel o uso do MWD, o Raio Curto no permitecontrole de azimute; Trecho horizontal pequeno (