PERFURAÇÃO COM USO DE REVESTIMENTO - Paz.pdf · PERFURAÇÃO COM USO DE REVESTIMENTO (CASING WHILE

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

    ESCOLA DE ENGENHARIA

    DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA E DE PETRLEO

    CURSO DE ENGENHARIA DE PETRLEO

    PERFURAO COM USO DE REVESTIMENTO

    MONOGRAFIA DE GRADUAO EM ENGENHARIA DE PETRLEO

    LUCAS JOS LOPES PAZ

    Niteri, 2013

  • LUCAS JOS LOPES PAZ

    PERFURAO COM USO DE REVESTIMENTO (CASING WHILE

    DRILLING - CWD)

    Trabalho de Concluso de Curso apresentado

    ao Curso de Graduao em Engenharia de

    Petrleo da Escola de Engenharia da

    Universidade Federal Fluminense, como

    requisito parcial para obteno do Grau de

    Bacharel em Engenharia de Petrleo.

    Orientador: Prof. Alfredo Moises Vallejos Carrasco

    Niteri

    2013

  • Dedico este trabalho minha famlia, vocs so

    minha fortaleza e meu porto seguro, e aos meus

    amigos, que sempre me deram fora nos

    momentos mais difceis, ao lado dos quais

    compartilhei momentos que carregarei comigo

    por toda a vida.

  • AGRADECIMENTOS

    Aos Meus pais, Ramon e Maralice, meus avs Eduardo e Ansia, minha tia Lilian e meus

    familiares, pelo exemplo, valores e dedicao que me fizeram a pessoa que sou. Sem os quais

    nada faz sentido.

    A todos meus professores, que como educadores com certeza contriburam de forma decisiva

    no s para minha evoluo acadmica, mas tambm pessoal.

    A todos os meus amigos, que sempre ao meu lado compartilharam os melhores e os nem to

    bons momentos, sem vocs essa caminhada no seria to maravilhosa.

    Ao meu orientador de monografia Alfredo Carrasco, que apesar da nossa pouca convivncia

    tenho uma grande empatia como pessoa, alm de ser uma referncia em engenharia de petrleo

    e estar sempre disposto a ajudar e ouvir seus alunos.

    Ao governo brasileiro e a Montana Tech, que me proporcionaram um grande crescimento

    acadmico e pessoal atravs do programa cincias sem fronteiras. E aos meus amigos, que

    durante esse programa se tornaram a minha famlia, e que embora a distncia exista, a amizade

    sempre permanecer.

    Muito obrigado tambm a UFF e todos os seus funcionrios, que fazem dessa grande

    universidade um agente transformador da vida de tantas pessoas e da sociedade como um

    todo.

  • RESUMO

    O presente trabalho se baseia na apresentao de uma nova tecnologia de perfurao, a

    perfurao com uso de revestimento.

    Com a crescente complexidade na atividade de explorao de petrleo, faz-se necessrio

    o desenvolvimento de novas tecnologias que permitam a realizao da atividade de perfurao

    de maneira mais segura e sempre buscando a reduo do tempo no produtivo para a

    maximizao do aspecto econmico.

    So abordados o processo e equipamentos necessrios a perfurao com uso de

    revestimento, assim como as principais vantagens e desvantagens em relao perfurao

    convencional.

    Aborda-se o aumento da estabilidade do poo e da janela operacional devido a no

    necessidade da margem de manobra, a reduo da perda de circulao, do nmero total de

    colunas de revestimento e de eventos de priso de coluna.

    Como cuidados em relao a essa tecnologia destaca-se o desgaste do revestimento,

    aumento da densidade de circulao equivalente no fundo do poo e a necessidade de adaptao

    em processos como perfurao direcional e perfilagem.

    Por fim, feita uma anlise em vrios tipos de reservatrio nos quais essa tecnologia foi

    ou seria aplicada com sucesso.

    PALAVRAS-CHAVE: Perfurao, Perfurao com revestimento, tempo no produtivo, perda

    de circulao, priso de coluna, tipos de reservatrios.

  • ABSTRACT

    This paper is based on the presentation of a new drilling technology, the casing while

    drilling or drilling with casing.

    With the increasing in complexity during activities of oil exploration, it is necessary to

    develop new technologies to enable the task to perform drilling and completion activities more

    safely, reducing the non-productive time and consequently maximizing the economic aspect.

    Topics like the equipment needed for casing while drilling, as well as the main

    advantages and disadvantages compared to conventional drilling are also addressed.

    Major beneficial aspects are discussed, including the increased stability of the borehole

    wall and of the operational window due to the non-requirement of the trip margin, the reduction

    of loss circulation and stuck pipe events, and the minimization of the total number of casing

    strings.

    Necessarily important considerations to implement this technology include aspects such

    as casing wear, higher downhole equivalent circulating density and the need for adaptation in

    processes like directional drilling and well logging.

    Eventually, an analysis was made on various locations in which this technology has

    been, or could be successfully applied.

    KEYWORDS: Drilling, Casing while Drilling, non-productive time, loss of circulation, stuck

    pipe, types of reservoirs.

  • Lista de Figuras

    Figura 1 - Equipamentos de uma plataforma de perfurao. ................................................. 15

    Figura 2 - Sistema de movimentao de cargas. ................................................................... 16

    Figura 3 - Mesa rotativa. ...................................................................................................... 18

    Figura 4 - Kelly de seo quadrada, e hexagonal. ................................................................. 19

    Figura 5 - Cabea de injeo ou swivel. ................................................................................ 19

    Figura 6 - Top Drive. ........................................................................................................... 20

    Figura 7 - Motor de Fundo. .................................................................................................. 20

    Figura 8 - Mecanismo de um Rotary steerable (ModeloPowerDrive XTRA/X5/X6) ............. 21

    Figura 9 - Bombas de lama em uma plataforma de petrleo. ................................................. 22

    Figura 10 - Preventor de Blowout (BOP).............................................................................. 23

    Figura 11 - Cabea de poo. ................................................................................................. 23

    Figura 12 - Arranjo de um BOP tpico. ................................................................................. 25

    Figura 13 - Estgios da cimentao convencional. ................................................................ 26

    Figura 14 - Tipos de colunas de revestimento. ...................................................................... 27

    Figura 15 - Janela operacional de um poo. .......................................................................... 29

    Figura 16 - Sistemas de perfurao com revestimento. ......................................................... 33

    Figura 17 - BHA recupervel para aplicao vertical ............................................................ 34

    Figura 18 - Top Drive acoplado ao sistema de transmisso. .................................................. 36

    Figura 19 - Estrutura do sistema de transmisso. .................................................................. 37

    Figura 20 - The Drill lock assembly. .................................................................................... 38

    Figura 21 - BHA no recupervel. ........................................................................................ 39

    Figura 22 - Overdrive System. .............................................................................................. 39

    Figura 23 - Sapata de perfurao. ......................................................................................... 40

    Figura 24 - Condies de Fluxo no anular. ........................................................................... 46

    Figura 25 - O revestimento forado contra as paredes do poo, esmerilhando os cascalhos.48

    Figura 26 - Diferena no contato coluna-poo. ..................................................................... 50

    Figura 27 - Broca com estrutura deslocvel de PDC. ............................................................ 55

    Figura 28 - Broca com estrutura deslocvel de PDC. ............................................................ 55

    Figura 29 - Broca com estrutura cortante deslocada. ............................................................. 56

    Figura 30 - Broca de alumnio com cortadores de PDC (conceitual) ..................................... 58

    Figura 31 - Dois gradientes de perfurao (esquerda) e colunas de fluidos relacionadas (direita)

    ............................................................................................................................................ 61

    Figura 32 - Seo de utilizao do sistema 3LD. .................................................................. 61

  • Figura 33 - Processo de expanso da tubulao. ................................................................... 63

    Figura 34 - Configurao detalhada do processo de expanso da tubulao. ......................... 64

  • Sumrio

    CAPTULO 1 - APRESENTAO DO TRABALHO ........................................................ 11

    1.1 INTRODUO ..................................................................................................... 11

    1.2 JUSTIFICATIVA .................................................................................................. 11