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5/12/2018 Controle de po o - slidepdf.com
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Controle de Poço
João Carlos R. Plácidojcrp@petrobras.com.br
5/12/2018 Controle de po o - slidepdf.com
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Bibliografia
Bourgoyne, A.T., Millheim, K.K., Chenevert,M.E., and Young, F.S.: “Applied Drilling
Engineering”, SPE Textbook Series, Vol. 2,Richardson, Texas, USA, 1986. – Capítulos 4.4 e 4.14
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Causas de um Kick Fluido de Perfuração com massa específica
insuficiente para conter a produção de formaçõesexpostas
Técnicas de detecção de zonas de pressão anormal
Após perfurarPressão na coluna de testeMedida Direta de Pressão
Após perfurarPerfis elétricos, acústicos edensidade
Perfilagem
Durante a perfuraçãoMassa específica, volume, forma,tamanho ou quantidade
Cascalho
Durante a perfuraçãoCorte de água ou gás, resistividadee tempo de retorno
Fluido de Perfuração
Durante a perfuraçãoTaxa de penetração, expoente d edc, torque e arraste
Parâmetros de Perfuração
Antes de perfurarReflexão sísmica, gravimetriaMétodos Geofísicos
Época do RegistroIndicador de PressãoFonte de Dados
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Causas de um Kick
Falta de Ataque ao Poço – Retirada da Coluna – Cálculo do Volume de Aço Retirado
Pistoneio – Hidráulico - redução do BHP pelo movimento
da coluna – Mecânico – enceramento de broca
Perda de Circulação – Queda do nível do fluido no anular
Cimentação inadequada – Influxo de gás durante a pega da pasta
Estrutura auto-sustentável Redução da hidrostática
Estatística
Manobrando (48 %)
Perfurando (42 %)
Outros
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Sinais de Alerta
Aumento brusco da taxa de penetração – Mudança de litologia
– Pressão de poros > pressão no poço Corte do fluido de perfuração
– Água Salinidade
Aumento do teor de cloretos Zona de sal (halita)
– Óleo – Gás
Expansão na superfície
Redução da pressão de circulação e aumento da vazão de bombeio – Tubo em “U” – Fluido mais leve no anular – Furo na coluna (checar carga no gancho)
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Indícios de um Kick
Aumento do volume do fluido de perfuração nos tanques Aumento da vazão do fluido de perfuração no retorno
– Vazão de retorno > Injeção Poço escoando mesmo com bombas desligadas
Poço aceitando menos volume de fluido de perfuração queo volume de aço retirado – Retirada da coluna – Tanque de manobra
Poço devolvendo mais volume de fluido de perfuração que ovolume de aço descido – Descida da coluna – Tanque de manobra
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Detecção de um Kick
Constatação de algumindício
Fechamento do Poço Leitura das Pressões Método para remoção
do fluido invasor e
adensamento do fluidode perfuração
Reservatório
SapataRevestimento
Fluido dePerfuração
Aumento deVolumeRetorno
P o ç o A b
e r t o
FormaçãoExposta deMínimaCompetência
Fluido Invasor
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Segurança e Cabeça de Poço
BOP Gavetas Choke Manifold Acumuladores Linhas e Válvulas
BOP
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Segurança e Cabeça de Poço
BOP ANULARBOP ANULAR
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Segurança e Cabeça de Poço
GAVETA CORTADORA
(SHEAR RAMS)
GAVETA CORTADORA
(SHEAR RAMS)
BOP GAVETAS DE TUBO
(PIPE RAMS)
BOP GAVETAS DE TUBO
(PIPE RAMS)
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Segurança e Cabeça de Poço
Acionamento Remoto do BOP
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Choke Manifold
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Fechamento do Poço
Procedimento Operacional – Perfuração
– Manobra nos Tubos – Manobra nos Comandos – Sem Coluna no Poço
Fechamento do BOP – Cima para Baixo – Annular Preventer
– Hard ou Soft Shut-in
S I D P P
( S h u t - i n D r i l l P
i p e
P r e s s u r e )
t (tempo)
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Fechamento do Poço
Estabilização das pressões Determinação das pressões relevantes
– SIDPP – Shut-in Drill Pipe Pressure – SICP – Shut-in Casing Pressure
Identificação do tipo de fluido – Composição em geral desconhecida – Estimativa da massa especifica – Hipóteses adotadas
O Kick constitui um volume único econtínuo no fundo do poço
Não há deslizamento entre as faseslíquido e gás
Reservatório
SapataRevestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b
e r t o
FormaçãoExposta deMínimaCompetência
Fluido Invasor
pc
pdp
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Altura do Kick no Anular
G = Ganho de Volume nos Tanques (pit gain)
– Hipótese: G=Vk (Volume de Influxo)
– Nomenclatura C3 – Capacidade do Anular Poço-DC
C2 – Capacidade do Anular Poço-DP
C1 – Capacidade do Anular Rev.-DP
L3 – Comprimento de DC`s – Caso o volume do Kick seja menor que o
volume do anular Poço-DC
– Caso o volume do Kick seja maior que ovolume do anular Poço-DC
Reservatório
SapataRevestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b
e r t o
FormaçãoExposta deMínimaCompetência
Fluido Invasor
pc
pdp
33k k GCCVL ==
⎟
⎠
⎞⎜
⎝
⎛ −+=3
3k 23k
C
LVCLL
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Exemplo (4.6)
Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 pés com umfluido de 9,6 ppg que era bombeado a vazão de 8,5 bbl/min, quando foidetectado um kick. Ganhou-se 20 bbl em 3 min e o BOP foi fechado. Após
estabilização, foram lidas as seguintes pressões SIDPP=520 psi eSICP=720 psi. A capacidade do anular poço-DP é de 12,9 ft/bbl e a poço-DC é de 28,6 ft/bbl para os 900 pés de DC’s na coluna. Calcule a massaespecífica do kick. A capacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapataanterior está a 3500 pés de profundidade.(1) Assumindo que o influxo entre como um slug, sem se misturar:
– O volume total do anular poço-DC é de
– Logo
– Cálculo da Massa específica do kick (Tubo em “U”)
5,1328,6
900V3 ==
57220(28,6)Lk ==
bbl
pés
( ) k k mdpc gLpp ρ ρ −+=( )
9,2572052,0
5207206,9
gL
pp
k
dpc
mk =−
−=−
−= ρ ρ ppg
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Exemplo (4.6)
(2) Supondo que o influxo se misture homogeneamente com o fluidode perfuração.
– Neste caso
– Assim, a massa especifica da mistura influxo-lama
– Supondo que a variação de pressão não faça a massa específicado gás variar tanto
5,45)3(5,820V =+=k
08119,12)5,315,45(009Lk =−+=
bbl
pés
( )04,6
1081052,0
5207206,9
gL
pp
k
dpc
mmix =−
−=−
−= ρ ρ ppg
( )[ ]5,45
5,256,9)20(6,04 k +
=ρ
Com ρk=1,5 ppg Conclusão: o
influxo é de gás
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Informações Prévias para
Controle de Poço Máxima Pressão no Revestimento e BOP
Máxima Pressão Admissível na Rocha de Resistência Mínima
– Teste de Absorção (Leak Off Test) Capacidades inerentes à Geometria do Poço
Capacidades de deslocamento e Eficiência Volumétrica das Bombas
Pressão Reduzida de Circulação (PRC)
– Controle de Pressão no Fundo – Monitoramento na Superfície
– Conhecimento das Pressões de Circulação – Vazão reduzida de Circulação
Melhor Controle das Pressões no Choke Menor Erosão do Choke e Linhas
Volume Total de Fluido de Perfuração no Sistema
Planilha de Controle
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Métodos de Controle
Objetivos
– Expulsar o fluido invasor – Substituir o fluido por outro de peso
adequado
Condições de Operação – Pressão no Fundo ≥ Pressão do
Reservatório – Fundamento
Pressão no Fundo Constante – Pressão na Sapata ≤ Fratura (Leak OffTest)
Reservatório
Sapata
Revestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b e r
t o
FormaçãoExposta deMínimaCompetência
Fluido Invasor
pc
pdp
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Métodos de Controle
Método do Engenheiro (Wait and Weight Method) – Fluido de perfuração que amortece o poço
– Iniciar Injeção do Fluido de Amortecimento – Pressão de Injeção reduz-se
– One Circulation Method
gDSIDPP
mkm += ρ ρ Pdp = SIDPP
Vinj
pdp
PIC–Pressão Inicial
de Circulação
PFC–Pressão Final deCirculação
Fluido de Amortecimento
na broca
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Métodos de Controle
Método do Sondador (Circulate-and-Weight Method) – Circular com o fluido original no poço
Expulsar fluido invasor – Preparar simultaneamente o fluido de amortecimento – Efetuar a substituição do fluido após a remoção do
fluido invasor – Two Circulations Method
Vinj
pdp
PIC–Pressão Inicial
de Circulação
PFC–Pressão Final deCirculação
Fluido de Amortecimento
na broca
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Pressões na Circulação
Pressão Inicial de Circulação (PIC)
Pressão Final de Circulação (PFC)
PRCSIDPPPIC +=
Vinj
pc
Gás passando para oanular poço-DP Gás totalmente expulso
Topo do Gás na superfície
m
kmPRCPFC ρ
ρ =
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Exemplo (4.33)
Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 péscom um fluido de 9,6 ppg que era bombeado a vazão de 8,5bbl/min, quando foi detectado um kick. Ganhou-se 20 bbl em 3min e o BOP foi fechado. Após estabilização, foram lidas asseguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=720 psi. A capacidadeinterna dos 9100 pés de DP’s é 0,01422 bbl/pé, e dos 900 pés deDC’s é 0,0073 bbl/pé. Uma pressão na bomba de 800 psig foi
registrada previamente a uma vazão reduzida de 20 strokes/min. Ofator de bomba é 0,2 bbl/stroke. Calcule as pressões no topo dosDP’s requeridas para manter a pressão no fundo constanteenquanto o peso da lama aumenta da densidade original até adensidade final (kill mud).
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Exemplo (4.33) Pressão inicial requerida após a bomba
atingir a velocidade de 20 bbl/min:
Densidade do fluido final (kill mud):
Pressão final de circulação:
Relação entre densidade da lama e pressão de circulação é linear.
Método do sondador (circulate-and-weight method): Assume que adensidade média da lama é medida no ponto médio da coluna deperfuração. Metade do volume dentro da coluna de perfuração:
Número de strokes requerido para bombear 68 bbl:
Fator da bomba é 20 strokes/min, logo este processo levará17 min para a lama se mover da superfície até este ponto.
Portanto, as pressões nos DP’s podem ser obtidas a qq momento a partirda relação linear entre Pdp (circulando) x Densidade do fluido (Fig 4.39A)para a densidade medida na sucção 17 minutos antes.
psig1320800520PRCSIDPPPIC =+=+=
ppg6,10)10000(052,0
5206,9
gD
SIDPPmkm =+=+= ρ ρ
psig8836,9
6,10800PRCPFC
m
km === ρ
ρ
( ) ( )[ ] bbl680073,090001422,091002
1=+
strokes340okes0,2bbl/str
68bbl
=
min17min20strokes/
340strokes=
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Exemplo (4.33)
Método do engenheiro (wait-and-weight method):
Strokes para a lama com a densidade final (kill mud) chegar na
broca:
Logo, a densidade da lama aumentará de 9,6 ppg para 10,6 ppgapós 680 strokes da bomba (Fig. 4.39B).
[ ]strokes
bbl680
okes0,2bbl/str
)900(0,007322)9100(0,014=
+
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Pressões no Anular
BHP é mantida constante pela
operação do choke ajustável Partindo-se desta pressão (BHP)
conhecida, pode-se determinar apressão em cada ponto do anular
Cálculo da densidade dos fluidos e dovolume que cada um ocupa no poço
Para gás considera-se a lei dos gasesperfeitos e são adotadas as seguintes
hipóteses: (1) o kick constitui umaregião homogênea e contínua, e (2) nãohá deslizamento entre fases
Reservatório
Sapata
Revestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b e r t o
FormaçãoExposta deMínimaCompetência
Fluido Invasor
pc
pdp
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Exemplo (4.7)
Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de 10000 pés com um fluido de 9,6ppg que era bombeado a vazão de 8,5 bbl/min, quando foi detectado um kick.Ganhou-se 20 bbl em 3 min e o BOP foi fechado. Após estabilização, foram lidas asseguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=720 psi. A capacidade do anular poço-DPé de 12,9 ft/bbl e a poço-DC é de 28,6 ft/bbl para os 900 pés de DC’s na coluna. Acapacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapata anterior está a 3500 pés deprofundidade. Calcule a m.e.e (massa específica equivalente) na sapata quando dofechamento do poço. Calcule também a m.e.e. na sapata após o bombeio de 300 bblde fluido de amortecimento supondo que tenha sido empregada a margem de50 psiacima da pressão do reservatório para circulação. Considere que o kick é de gásmetano, a uma temperatura constante de 140 °F, e que segue o comportamento degás ideal. – No fechamento
– M.e.e. do fluido de matar
– M.e.e na sapata no fechamento
55120)9,60,052(1000520gDSIDPPBHP m =+=+= ρ psi
( )6,10
100000,052
5512
gD
BHPkm === ρ ppg
( ) 56,133500052,0
720
6,9gD
SICP
csmcs =+=+= ρ ρ
ppg
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Exemplo (4.7)
– Após o bombeio de 300 bbl de fluido deamortecimento, o volume de fluido de
amortecimento no anular é de 300-130=170bbl. – Como V3=31,5 bbl (900 pés/28,6 pés/bbl):
– A pressão na base do gás (10000-2687-1677=5636 pés) é obtida por
– Para gás ideal
( ) pés26879,125,31170900Lkm =−+=
437pés)9,12(9,33LL gk ===
Lk
ppg M
08,1)140460(3,80
16)7,143244(
RT
pg
g =+
+== ρ
bbl9,337,143244
)7,145512(20Vg =
++
=
Reservatório
Sapata
Revestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b e r t o
pc
pdp
Lm
Lkm
( )mmkmkmmarging LLg-pBHPp ρ ρ +Δ+=
[ ] psig32449,6(1677)10,6(2687)0,052-505512pg =++=
pés16779,12)130(Lm ==
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Exemplo (4.7)
– Para Calcular a m.e.e a 3500 pés
Lk
Reservatório
Sapata
Revestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b e r t o
pc
pdp
Lm
Lkm
k gcsk gmgcs LDL-Dgpp ρ ρ +−−=
( )ppg13
3500052,0
2371
gD
p
cs
cscs === ρ
( )( ) ( )( )[ ] psig237143708,1350043756366,9052,03244pcs =+−−−=
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Tolerância ao Kick Objetivo
– Na ocorrência de um kick, deseja-se fechar o poço e circular o kickcom segurança, sem que haja fraturamento da formação mais
fraca (considerada na sapata) A solução requer o conhecimento das:
– Pressões características das formações – Pressões atuantes ao longo do poço durante:
Ocorrência do influxo Fechamento do poço Circulação do Kick
Tolerância – É um limite para uma dada variável (valor máximo ou mínimo)
Margem – É o que falta para a variável atingir a tolerância ou o limite, ou seja,
é a diferença entre o valor da variável e o seu limite (máximo oumínimo)
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Equacionamento Básico
– Para resultados precisos, requer modelagemcomplexa do escoamento multifásico.
– Uma modelagem simplificada permite: Resultados conservativos, satisfatórios em
cenários convencionais. Maior facilidade para compreensão do problema
– Características do modelo simplificado Bolha única Quase estático
– Nomenclatura
ρm – m.e. do fluido de perfuração
ρp – m.e.e. da pressão de poros
ρcs – m.e.e. atuante na sapata do rev. ρk – m.e.e. do kick
Reservatório
Sapata
Revestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b e r t o
pc
pdp
Lk
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Equacionamento Básico
– Premissas Condição estática no fechamento do poço Lk menor que o comprimento do poço aberto
ρm < ρfrat (m.e.e. de fratura na sapata)
– Supondo ρcs = ρfrat
– Calcula-se ρp = ρkt (máxima pressão de poros,em m.e.e. admissível no cenário proposto)
– Tolerância ao kick: É a máxima pressão deporos, expressa em m.e.e., de modo que,ocorrendo um kick com um determinadovolume a uma certa profundidade com a lama
existente, o poço poderá ser fechado semfratura da sapata.Reservatório
Sapata
Revestimento
ChokeAjustável
BOP
P o ç o A b e r t o
pc
pdp
Lk
( )k csmk k pcscs L-D-DL-DD ρ ρ ρ ρ −=
( ) ( )D
-L-D mk k mfratcsmkt
ρ ρ ρ ρ ρ ρ
++=
Aplicações do Kick
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Aplicações do Kick
Tolerance Elaboração de projeto de poço de baixo
para cima Elaboração de projeto de poço de cima
para baixo Verificação da viabilidade de um programa
de assentamento de sapatas de
revestimento Acompanhamento da execução de poços
Aplicações do Kick
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Aplicações do Kick
Tolerance Projeto de Cima
para Baixo – Poço
exploratório – Maximiza
comprimentodosrevestimentos
– Podeeconomizar
umrevestimento
Aplicações do Kick
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