Controle de Poço Maurício de Aguiar Almeida, PhD

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, –Capítulo 4

Causas de um Kick Fluido de Perfuração com massa específica insuficiente para conter a produção de formações expostas –Zonas de Pressão Anormal Técnicas de detecção Fonte de DadosIndicador de PressãoÉpoca do Registro Métodos Geofísicos Reflexão Sísmica, Gravimetria ou Elétrico Antes de Perfurar Parâmetros de Perfuração Taxa de Penetração, Expoente d e d c, torque e arraste Durante a Perfuração Parâmetros do Fluido de Perfuração Corte de água ou gás, resistividade e Temp. de retorno Durante a Perfuração (tempo de retorno) Cascalho Massa específica, Volume, Forma, Tamanho ou Quantidade Durante a Perfuração (tempo de retorno) Perfilagem Perfis elétricos, Acústicos, Densidade, etc. Após perfurar Medida Direta de PressãoPressão na coluna de TesteApós perfurar

Causas de um Kick Falta de Ataque ao Poço – Retirada da Coluna –Cálculo do Volume de Aço Retirado Pistoneio –Hidráulico, < BHP pelo movimento da coluna –Mecânico – encerramento 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

Sinais de Alerta Aumento brusco da Taxa de Penetração –Mudança de Litologia –Pressão de poros > pressão no poço –Litologia de maior perfurabilidade 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)

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 que o volume de aço retirado –Retirada da Coluna –Tanque de Manobra Poço devolvendo mais volume de fluido de perfuração que o volume de aço descido –Descida da Coluna –Tanque de Manobra

Detecção de um Kick Constatação de algum indício Fechamento do Poço Leitura das Pressões Método para remoção do fluido invasor e adensamento do fluido de perfuração Reservatório Sapata Revestimento Fluido de Perfuração Aumento de Volume Retorno Poço Aberto Formação Exposta de Mínima Competência Fluido Invasor

Segurança e Cabeça de Poço BOP Gavetas Choke Manifold Acumuladores Linhas e Válvulas BOP

Segurança e Cabeça de Poço BOP ANULAR

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)

Segurança e Cabeça de Poço Acionamento Remoto do BOP

Choke Manifold

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 SIDPP (Shut-in Drill Pipe Pressure) t (tempo)

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 e contínuo no fundo do poço Não há deslizamento entre as fases líquido e gás Reservatório Sapata Revestimento Choke Ajustável BOP Poço Aberto Formação Exposta de Mínima Competência Fluido Invasor pcpc p dp

Altura do Kick no Anular G = Ganho de Volume nos Tanques (pit gain) –Hipótese: G=V k (Volume de Influxo) –Nomenclatura C3 – Capacidade do Anular poço-DC C2 – Capacidade do Anular poço-DP C1 – Capacidade do Anular Rev.-DP –Caso o volume do Kick seja menor que o volume do anular poço-DC –Caso o volume do Kick seja maior que o volume do anular poço-DC e menor que o volume do poço aberto Reservatório Sapata Revestimento Choke Ajustável BOP Poço Aberto Formação Exposta de Mínima Competência Fluido Invasor pcpc p dp

Exemplo Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de pés com um fluido de 9,6 ppg 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 as seguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=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 massa específica do kick. A capacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapata anterior está a 3500 pés de profundidade. –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”) bbl pés ppg

Exemplo –Supondo que o influxo se misture homogeneamente com o fluido de perfuração. –Neste caso –Assim, a massa especifica da mistura influxo-lama –Supondo que a variação de pressão não faça a massa específica do gás variar tanto bbl pés ppg Com  k =1,5 ppg Conclusão: o influxo é de gás

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

Métodos de Controle Objetivos –Expulsar o fluido invasor –Substituir o fluido por outro de peso adequado Condição de Operação –Pressão no Fundo  Pressão do Reservatório –Fundamento Pressão no Fundo Constante –Pressão na Sapata  Fratura (Leak Off Test) Reservatório Sapata Revestimento Choke Ajustável BOP Poço Aberto Formação Exposta de Mínima Competência Fluido Invasor pcpc p dp

Métodos de Controle Método do Engenheiro (Wait and Weight) –Fluido de perfuração que amortece o poço –Iniciar Injeção do Fluido de Amortecimento –Pressão de Injeção reduz-se –One Circulation Method P dp -> SIDPP V inj p dp PIC–Pressão Inicial de Circulação PFC–Pressão Final de Circulação Fluido de Amortecimento na broca

Métodos de Controle Método do Sondador (Driller’s) –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 V inj p dp PIC–Pressão Inicial de Circulação PFC–Pressão Final de Circulação Fluido de Amortecimento na broca

Pressões na Circulação Pressão Inicial de Circulação (PIC) Pressão Final de Circulação (PFC) V inj pcpc Gás passando para o anular poço-DP Gás totalmente expulso Topo do Gás na superfície

Pressões no Anular BHP é mantida constante pela operação do choke ajustável Partindo-se desta pressão (BHP) conhecida, pode-se determinar a pressão em cada ponto do anular Cálculo da densidade dos fluidos e do volume que cada um ocupa no poço Para gás considera-se a lei dos gases perfeitos e são adotadas as seguintes hipóteses: (1) o kick constitui uma região homogênea e contínua, e (2) não há deslizamento entre fases Reservatório Sapata Revestimento Choke Ajustável BOP Poço Aberto Formação Exposta de Mínima Competência Fluido Invasor pcpc p dp

Exemplo Um poço vertical estava sendo perfurado a prof. de pés com um fluido de 9,6 ppg 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 as seguintes pressões SIDPP=520 psi e SICP=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. A capacidade total da coluna é de 130 bbl e a sapata anterior está a 3500 pés de prof. (Exemplo visto anteriormente). Calcule a m.e.e (massa específica equivalente) na sapata quando do fechamento do poço. Calcule também a m.e.e. na sapata após o bombeio de 300 bbl de fluido de amortecimento (método do engenheiro) supondo que tenha sido empregada a margem de 50 psi acima da pressão do reservatório para circulação. Considere que o kick é de gás metano, a uma temperatura constante de 140 °F, e que segue o comportamento de gás ideal. –No fechamento –M.e.e. do fluido de matar –M.e.e na sapata no fechamento psi ppg

Exemplo –Após o bombeio de 300 bbl de fluido de amortecimento, o volume de fluido de amortecimento no anular é de =170 bbl. –Como V 3 =31,5 bbl (L 3 =900 pés), então –A pressão na base do gás é obtida por –Para gás ideal –Para Calcular a m.e.e a 3500 pés LkLk pés ppg bbl Reservatório Sapata Revestimento Choke Ajustável BOP Poço Aberto pcpc p dp LmLm L km pés psig pés psig ppg

Tolerância ao Kick Objetivo –Na ocorrência de um kick, deseja-se fechar o poço e circular o kick com 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 ou mínimo)

Equacionamento Básico –Para resultados precisos, requer modelagem complexa 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  m – m.e. do fluido de perfuração  p – m.e.e. da pressão de poros  cs – m.e.e. atuante na sapata do rev.  k – m.e.e. do kick Reservatório Sapata Revestimento Choke Ajustável BOP Poço Aberto pcpc p dp LkLk

Equacionamento Básico –Premissas Condição estática no fechamento do poço L k menor que o comprimento do poço aberto  m <  f (m.e.e. de fratura na sapata) –Supondo  cs =  f –Calcula-se  p =  kt (máxima pressão de poros, em m.e.e.admissível no cenário proposto) –É a máxima pressão de poros, expressa em m.e.e., de modo que, ocorrendo um kick com um determinado volume a uma certa profundidade com a lama existente, o poço poderá ser fechado sem fratura da sapata. Reservatório Sapata Revestimento Choke Ajustável BOP Poço Aberto pcpc p dp LkLk

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 Tolerance Projeto de Cima para Baixo –Maximiza comprimento dos revestimentos –Pode economizar um revestimento

Aplicações do Kick Tolerance Projeto de Baixo para Cima –Poço“Slim” –Minimiza comprimento dos revestimentos