Lista de Exercícios

Sistemas de uma Sonda de Perfuração

1. Um cabo de perfuração de 1 ¼” tem uma resistência nominal de 138.800 lbf. Durante

uma operação de perfuração será necessário suportar uma carga no gancho de 500.000

lbf. Considerando um coeficiente de segurança de 2,00, determine o número mínimo de

linhas passadas entre o bloco de coroamento e Catarina que pode ser utilizado. (Resp.:

10)

2. Um sondador está tentando recuperar uma coluna presa. A capacidade máxima

equivalente suportada pelo mastro é de 500.000 lbf, a resistência nominal do cabo de

perfuração é 51.200 lbf e a capacidade máxima de tração da coluna de perfuração é

396.000 lbf. Sabendo que há oito linhas passadas entre o bloco de coroamento e a

Catarina e os fatores de segurança requeridos para o mastro, tubos de perfuração e cabo

de perfuração é 2,0; qual a carga máxima permitida de ser içada pelo gancho (carga na

Catarina) na tentativa de soltar a coluna presa? (Resp.: 166.667 lbf).

3. Considere uma bomba triplex com camisa de 6” e comprimento do pistão de 11”

operando à 120 ciclos/minuto (strokes/min; spm) com uma pressão de descarga de

3.000 psi.

a) Calcule a capacidade de bombeio em unidade de gal/stroke considerando

eficiência de 100%. (Resp.: 4,039 gal/stk)

b) Calcule a vazão em gal/min (Resp.: 487,7 gal/min)

c) Calcule a energia gasta por cada pistão durante cada ciclo e a potência hidráulica

requerida pela bomba. (Resp.: 77.754 ft.lbf/stroke/pistão; 848 hp).

4. Uma bomba duplex de duplo efeito com uma camisa de 6,5”, com diâmetro da haste do

pistão de 2,5” e comprimento do pistão de 18” estava operando a 3000 psi com vazão de

20 spm por 10 minutos com a sucção isolada do retorno do fluido de perfuração. O nível

do fluido de perfuração no tanque de lama, cujo comprimento era de 20 ft e largura 7 ft,

foi observado e caiu 18” durante este período. Calcule a capacidade de bombeio da

bomba, a eficiência volumétrica desta bomba e a potência hidráulica em HP

desenvolvida pela bomba. (Resp.: 7,854 gal/stroke; 0,82; 274,9 hp).

5. Uma bomba de 1000 hp pode operar com uma eficiência volumétrica de 90%. Para esta

bomba a máxima pressão de descarga varia de acordo com o diâmetro da camisa

conforme a tabela abaixo. Faça um gráfico da vazão de bombeio com a pressão de

descarga de acordo com as possibilidades de diâmetro de camisa apresentadas. Repita o

gráfico utilizando um papel log-log.

Diâmetro da Camisa (in) 7,50 7,25 7,00 6,75 6,50 6,00Máxima Pressão de Descarga (psi) 1917 2068 2229 2418 2635 3153

Pressão máxima de descarga de acordo com o diâmetro da camisa da bomba

6. Um programa de brocas está sendo preparado para um novo poço usando os registro de

desempenho de brocas de poços próximos. Os registros de três brocas são mostrados

abaixo para uma seção espessa de folhelho encontrada a 12.000 ft. Determina qual

broca fornece o menor custo para perfurar se a taxa diária da sonda operando é US$

1.000/hr e o tempo de manobra é 10 horas. O tempo de conexão está incluído no tempo

perfurando rotativo mostrado abaixo. (Resp.: Broca B – 183,13 US$/ft)

A 700 106 9B 4000 415 62C 8000 912 153

Broca Custo da Broca(US$)

Intervalo Perfurado(ft)

Tempo Rotativo(hr)

7. A taxa de penetração utilizando gás, espuma e lama em uma área são respectivamente

10 ft/hr, 5 ft/hr e 1 ft/hr. Se for utilizado gás, cada zona de água que for encontrada deve

ser selada (tamponada). O custo de cada tampão é US$ 2.000,00, e são necessárias 25

horas de sonda para executar cada tampão. O tempo custo da perfuração com ar é de

200,00 US$/hr. Caso seja utilizada espuma, além do custo da operação com ar deve-se

ser adicionado mais 60 US$/hr ao custo da perfuração devido à necessidade de utilizar os

equipamentos para geração de espuma. Quanto ao custo da perfuração utilizando lama,

seu valor é de 160,00 US$/hr. Independente do tipo de fluido utilizado, o custo médio da

broca é de US$ 1.000,00 e o tempo perfurando de cada broca é de 25 horas. Por fim, o

tempo de manobra para cada troca de broca é de 6 horas.

Determine que tipo de fluido de perfuração conduz a um menor custo métrico: (1) se for

encontrado uma zona de água a cada 1.000 ft perfurados e (2) se forem encontrados

cinco zonas de água a cada 1.000 ft. (Resp.: A perfuração é gás é melhor para os dois

casos analisados 35,80 US$/ft e 63,80 US$/ft)

8. Durante uma operação de perfuração houve prisão de coluna, sendo necessário avaliar a

viabilidade de partir para as operações de pescaria ou abandonar o trecho perfurado. O

tubo a ser recuperado tem o valor de 30,00 US$/ft. Em média são necessárias 20 horas

de sonda para recuperar os 200 ft de tubos de perfuração. O custo para fazer o

sidetrack1 do poço e perfurar novamente o intervalo perdido é estimado em 150 US%/ft.

Avalie se as operações de pescaria são econômicas se o custo médio da sonda é 500

US$/hr e o custo do abandono do trecho perdido é aproximadamente US$ 5/hr. (Resp.:

As operações de pescaria são mais viáveis; 50 US$/ft sem considerar o valor dos tubos;

20 US$/ft considerando o valor dos tubos).

9. Em uma sonda de perfuração há 8 linhas passadas entre a Catarina e o Bloco de

Coroamento. Nesta configuração a carga máxima a ser suportada pela Catarina, limitada

pela máxima tração na linha viva, é de 600.000 libras. Considerando que para o próximo

poço a ser perfurado deseja-se aumentar esta carga máxima possível de ser suportada,

informe como isto poderia ser conseguido. (Resp.: aumentando a quantidade de linhas

passadas).

1 Chama-se de sidetrack, ou abertura de janela, a operação de desvio de um poço existente. Estas operações ocorrem usualmente quando parte de um poço é perdida por prisão de coluna, desmoronamento, ou outro motivo, de tal forma que seja inviável continuar a perfuração pelo trecho já perfurado.

10. Elabore um texto de ao menos 30 linhas dissertando sobre os sistemas de uma sonda de

perfuração. Seu texto deve conter ao menos as seguintes informações: (a) o nome dos

sistemas de uma sonda de perfuração, suas funções, seu funcionamento e seus

principais equipamentos e (b) um relacionamento entre as capacidades de cada um dos

sistemas.

11. Considerando as brocas utilizadas para a perfuração de poços, faça o que se pede:

a. Classifique as brocas quanto a mobilidade de suas partes e a sua estrutura cortante;

b. Informe o código IADC de uma broca a ser utilizada na perfuração de uma formação

mole, das mais moles, com rolamento journal com proteção de calibre, com dentes

de aço.

c. Considerando o código de oito campos utilizados para caracterizar o desgaste de

brocas recomendado pelo IADC, informe de que trata os quatro primeiros campos.

d. Com relação ao código IADC para classificação de brocas tricônicas, informe qual a

diferença entre uma broca tipo 117 e 447.

12. Durante a perfuração da fase de 8 ½” de um poço de petróleo, desejava-se utilizar uma

broca tricônica, sem jato central, da fabricante Smith. A broca especificada pelo

engenheiro de brocas requeria uma valor de potência hidráulica por área de poço (HSI)

de 4,80 HHP/in². Sabendo-se que a vazão de bombeio para a perfuração da fase era de

350 gpm, que as perdas de carga no sistema na profundidade final da fase, exceto na

broca, era de 700 psi, o peso do fluido era de 10 lb/gal e a pressão disponível para

bombeio era de 3200 psi. Calcule:

a. A potência hidráulica na broca desejada pelo fabricante.

b. A perda de carga na broca considerando o desejo do fabricante.

c. O TFA da broca segundo o desejo do fabricante.

d. De acordo com o TFA desejado pelo fabricante, qual a configuração de jatos você

recomendaria?

e. Com a configuração de jatos que você recomendou, calcule o novo TFA, a perda de

carga na broca, velocidade do fluido no jatos, a potência hidráulica na broca e a

potência hidráulica por área de poço (HSI).

f. Considerando a configuração que você recomendou, é possível executar a perfuração

desta fase com a pressão disponível para bombeio?