ENGENHARIA DE COMPLETAÇÃ[email protected] EMENTA 1 - Tipos de completação 3.7 - Packer de produção 1.1 - Quanto ao posicionamento da cabeça do poço 3.8 - Unidade selante 1.2 - Quanto ao revestimento de produção 3.9 - Junta telescópica (TSR) 1.3 - Quanto ao número de zonas explotadas 3.10 - Mandril de gas-lift 3.11 - Válvula de segurança de 2 - Etapas de uma completação subsuperfície (DHSV) 2.1 - Instalação dos equipamentos de superfície 2.2 - Condicionamento do poço 4 - Equipamentos de superfície 2.3 - Avaliação da qualidade da cimentação 2.4 - Canhoneio 4.1 - Cabeça de produção 2.5 - Instalação da coluna de produção 4.2 - Árvore de natal convencional (ANC) 2.6 - Colocação do poço em produção 4.3 - Árvore de natal molhada (ANM) 3 - Principais componentes da coluna de produção 5 - Intervenções em poços 3.1 - Tubos de produção 5.1 - Avaliação 3.2 - Shear-out 5.2 - Recompletação 3.3 - Hydro-trip 5.3 - Restauração 3.4 - Nipples de assentamento 3.5 - Camisa deslizante (sliding sleeve) 5.4 - Limpeza 3.6 - Check valve 5.5 - Mudança do método de elevação 5.6 - Estimulação 5.7 - Abandono BIBLIOGRAFIA bem como injetar fluidos no reservatório quando necessário. que consiste numa série de operações que têm por objetivo permitir a produção econômica e segura de hidrocarbonetos. . Após a perfuração de um poço vem a fase da completação. . . posterior “canhoneio” (utilização de uma carga explosiva que rompe o revestimento e coloca o reservatório produtor em comunicação com o poço) instalação da cabeça de poço. Entre as operações destacam-se: descida do revestimento de produção. A completação de poços é uma parte importante no desenvolvimento de um campo de petróleo. O nível do projeto de completação e a qualidade da sua execução desempenham um papel fundamental na meta de produção esperada e na eficiência econômica do campo. O conceito de engenharia de completação de poços tem sido progressivamente enriquecido, aperfeiçoado e atualizado pelos avanços da ciência e da tecnologia. COMPLETAÇÃO O conjunto de operações destinadas a colocar o poço para produzir óleo ou gás (ou ainda injetar fluidos nos reservatórios) denomina-se completação. pois envolve as operações básicas para se concluir o poço. a completação se destaca. Para que um poço produza óleo ou gás natural. Dentre essas etapas. após a perfuração é necessária a execução de algumas etapas. . controle da produção de areia e elevação artificial. preparando-o para a produção. ao conectar o reservatório de hidrocarbonetos à unidade estacionária de produção. Essa operação consiste na instalação de equipamentos -tanto no interior do poço de petróleo. Trata-se de uma intervenção subseqüente à perfuração de um poço que. . permite que seja conectado de maneira segura e controlada. como também no seu exterior -responsáveis pelo controle da vazão dos fluidos e funções auxiliares como aquisição de dados. A completação tem o objetivo de equipar o poço para a produção de óleo ou gás ou para injetar fluidos no reservatório. pronta para produzir óleo e gás. gerando receitas.” Por outro lado a melhor definição seria: Transformação do esforço de perfuração em uma unidade produtiva completamente equipada e com os requisitos de segurança atendidos. “A Completação de poços consiste no conjunto de serviços efetuados no poço desde o momento em que a broca atinge a base da zona produtora de produção. . reduzindo o custo total do projeto. Possibilidade de se obter a maior vazão de óleo/gás permitida pelo gerenciamento do reservatório. Uma boa completação deve oferecer: Segurança na operação do poço. . reduzindo o número de intervenções futuras no poço e. seja durante as intervenções ou durante a vida produtiva do poço. Proteção do meio ambiente. evitando derramamento de óleo ou escape de gases para a atmosfera. A maior longevidade possível. otimizando a produção do poço. consequentemente. CONTEÚDO DA ENGENHARIA DE COMPLETAÇÃO Análise de testemunho e análise de sensibilidade Seleção de Fluido de perfuração Seleção do tipo e método de completação de poço Seleção das dimensões da coluna de produção e do revestimento de produção Projeto de revestimento de produção Projeto de cimentação Avaliação da qualidade da cimentação Seleção dos fluidos de canhoneio de completação Avaliação do dano na completação através do teste de poço Coluna de produção na completação de poço Conjunto cabeça de poço Medidas para a colocação de um poço em produção . De acordo com os resultados dos testes. ficam presentes os requisitos básicos de perfuração. ANÁLISE DE TESTEMUNHO E ANÁLISE DE SENSIBILIDADE A análise de testemunho e a análise de sensibilidade são sistematicamente realizadas nas amostras de testemunho obtidas dos poços de exploração e de avaliação. amortecimento do poço e dos fluidos de completação . TESTEMUNHAGEM . A core is a sample of rock in the shape of a cylinder. que varia normalmente de 2 cm a 25 cm de diâmetro e em vários metros no comprimento. Taken from the side of a drilled oil or gas well. TESTEMUNHO (CORE) Cilindrode rocha resultante da amostragem durante a perfuração de poços. . . TETEMUNHO Na obtenção do testemunho faz-se uso de um broca em cujo centro há um orifício circular circundando por uma coroa de materiais abrasivos (ex.: diamantes industriais) capazes de cortar a rocha presente no poço em perfuração. TESTEMUNHOS Avaliação direta Precisão de profundidade Continuidade: Estratigráfica. Petrofísica (porosidade e permeabilidade) e Estudo do reservatório . Informações do Testemunho . pois implica em recolher a coluna com a broca de perfuração para troca-la por uma ferramenta de amostragem e. . A obtenção de um testemunho e um processo dispendioso e demorado. o que e insuficiente para alguns estudos. apos recolher o testemunho. a depender dos tipos de formações rochosas existentes. este processo de testemunhagem leva dias ou semanas. a um custo de cerca de 100 mil dólares por dia de operação da perfuradora. fazer a troca inversa. Por este motivo. Num poço terrestre de 1400 m de profundidade. que exige o conhecimento da condutividade térmica de todas as rochas de um perfil da área. entre eles o da determinação do fluxo térmico. as empresas tem restringido as testemunhagens aos trechos de rochas reservatórios. um externo. onde o testemunho se aloja. presos por cabos de aço e a um canhão e são arremessados contra a parede da formação para retirar amostras da rocha. que gira com a coluna. . São conhecidos três tipos de testemunhos: Testemunhagem com barrilete convencional: consiste na descida de uma broca vazada. No final de cada corte é necessário que a coluna venha à superfície através de uma manobra. e outro interno. o que aumenta o tempo e o custo de operação. e dois barriletes. Testemunhagem a cabo: o barrilete interno pode ser levantado até a superfície sem a necessidade de se retirar toda a coluna. Consiste em cilindros ocos. Testemunhagem lateral: é utilizado para se testemunhar alguma formação já perfurada. e que seja substituída por uma broca específica para extração do cilindro de rocha (testemunho).CONVENCIONAL A operação de testemunhagem de um intervalo requer que a broca seja removida do poço. Um testemunho é um cilíndro sólido de rocha com cerca de 4-5 polegadas de diâmentro. A broca para extração de testemunho é ovalada e usualmente preenchida por pequenos e cortantes diamantes no interior da mesma. Este tipo de broca corta lentamente e possui usualmente cerca de 30 pés de comprimento.TESTEMUNHAGEM . . TESTEMUNHAGEM LATERAL (LATERAL CORING OR SIDEWALL CORING) Técnica empregada para se obter amostras cilíndricas da parede do poço. Este método é mais barato do que a testemunhagem convencional. Tipicamente pode ser extraído com esse método testemunhos de 1" de diametro e 2" de comprimento. Testemunhos podem ser extraídos em horas em vez de dias. . através de equipamentos descidos a cabo elétrico. presos por cabos de aço a um canhão. . pode haver a necessidade de se testemunhar uma formação já perfurada. são arremessados contra a parede do poço para retirar amostras da rocha. AMOSTRA LATERAL Aoocorrerem mudanças inesperadas na coluna estratigráfica. que se baseia no seguinte método fundamental: cilindros ocos. Nessecaso é feita a testemunhagem lateral. As terminologias da análise de testemunho e da análise de sensibilidade são apresentadas a seguir: Análise de testemunho: análise de testemunho convencional. análise de lâmina delgada. difração de raio X (XRD). taxa de sensibilidade. . microscopia eletrônica de varredura (SEM) Análise de sensibilidade: sensibilidade à água. sensibilidade ao sal e sensibilidade à tensão. sensibilidade ácida. sensibilidade ao álcali. os problemas de perda de circulação. deverá ser levada em conta a prevenção de dano de formação causada pela invasão de filtrados e sólidos na formação. nos dados de análise de sensibilidade e na prática empírica. na análise de testemunho. O tipo. bem como os relacionados com formações de halita ou sal-gema. . a fórmula e os aditivos do fluido de perfuração devem ser projetados com base nos dados de perfil do poço. deverão também ser considerados os problemas de segurança durante a perfuração de alta e baixa pressão. Além disso. SELEÇÃO DE FLUIDO DE PERFURAÇÃO Na escolha do fluido de perfuração. a formações de gesso e a formação fraturadas. . Os tipos de completação de poços são divididos. SELEÇÃO DO TIPO E MÉTODO DE COMPLETAÇÃO DE POÇO Os tipos de completação do poço devem ser relacionados de acordo com as características geológicas do campo. basicamente. como arenito. carbonática. com as práticas de desenvolvimento e com os tipos de poços para diferentes formações rochosas. rocha ígnea e rocha metamórfica. em : completação a poço aberto e completação canhoneada e completação a liner canhoneado. tais como: poço aberto. . O tipo de completação a poço aberto possui vários métodos diferentes. Já o tipo de completação canhoneada inclui o revestimento canhoneado. o liner cimentado e canhoneado (incluindo o tie- back) e o revestimento interno com tela de arame com areia (gravel) empacotada. a liner ranhurado e a tela de arame com areia (gravel) empacotada. SELEÇÃO DAS DIMENSÕES DA COLUNA DE PRODUÇÃO E DO REVESTIMENTO DE PRODUÇÃO A análise do sistema de pressão. A dimensão da coluna de produção é selecionada em primeiro lugar. seguindo-se. é utilizada para a análise de sensibilidade da tubulação reservatório-poço-superfície. taxa de produção. método de estimulação e práticas de desenvolvimento. A análise de sensibilidade da coluna de produção é baseada na análise composta da pressão do reservatório. viscosidade do fluido. taxa de produção líquida. em função desta escolha. . o projeto da dimensão do revestimento de produção. poço profundo ou poço ultra-profundo 4) Pressão do reservatório e temperatura 5) Propriedades da água subterrânea: valor do pH. pressão de pico nos fraturamentos hidráulico e ácido. poço horizontal ou poço horizontal ramificado 3) Profundidade do poço: poço raso. poço de gás. salinidade e grau de corrosão ao revestimento 6) Conteúdo de água e de gás corrosivo no gás natural 7) Gradiente de pressão de fratura da formação. poço a injeção de gás e poço a injeção a vapor 2) Tipo de poço: poço vertical. poço a injeção de água. poço produtor térmico. 8) Tendência e orientação da tensão in situ e seu valor 9) Pressão e temperatura para injeção de vapor. poço médio. PROJETO DE REVESTIMENTO DE PRODUÇÃO Os dados essenciais para o projeto do revestimento de produção: 1) categoria do poço: poço de óleo. 10) Escorregamento da camada de halita 11) Alterações de pressão e comunicação interzonal após injeção de água 12) Situação de produção de areia e tamanho do grão de areia . Com base nesses dados são selecionados: O grau do aço do revestimento A resistência A espessura da parede O tipo de rosca e da vedação rosqueada O torque de aperto ... dentre outros . compreendendo a cimentação do parker do revestimento e a respectiva formulação da pasta de cimento. poço de injeção de gás e poço de injeção de vapor) com relação às propriedades e altura de retorno da pasta de cimento. poço de gás. PROJETO DE CIMENTAÇÃO Um estágio da preparação. . poço de injeção de água. deve ser selecionado de acordo com as seguintes condições: 1) Os requisitos de diferentes tipos de poços (como poço de óleo. poços de injeção de gás e poços de injeção de vapor. zona de baixa pressão.2) As condições de pressão nos reservatórios de óleo e gás. é necessário que a pasta de cimento retorne à superfície. zona de vazamento e distribuição de fratura in situ. 3) A variação de pressão dos poço re-perfurados em campo de óleo com injeção de água. ou seja. 4) A condição de escoamento do fluido do reservatório 5) A propriedade exigida do cimento resistente ao calor em poços de injeçao de vapor 6) O problema de corrosão do cimento causado por gás corrosivo (como H2S e CO2) e por água subterrânea 7) Na cimentação de poços de gás. a cimentação de uma extensa seção de poço é indispensável. tais como: zona de alta pressão. . AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA CIMENTAÇÃO Inspeção da condição da cimentação de vedação fora do revestimento. a encontrar o canal e o segmento de lama-pasta de cimento Determinação da altura de retorno da pasta de cimento . A perfilagem por amplitude acústica é geralmente utilizada para a detecção da primeira interface de vedação. é um bom instrumento para a avaliação da qualidade da ação do cimento devido à alta penetrância da onda ultrassônica com sensibilidade à variação do meio de propagação. . desenvolvida pelo Jianghan Log Institute. A perfilagem ultrassônica. Paralelamente. são projetados a densidade de canhoneio. com a propriedade do óleo e conforme dano a formação. são definidos pela pressão e permeabilidade do reservatório e pelas propriedades do gás e do óleo. Os métodos de canhoneio. . incluindo canhoneio a cabo. O perfurador é escolhido de acordo com a permeabilidade do reservatório. o diâmetro de canhoneio e a fase.SELEÇÃO DOS FLUIDOS DE CANHONEIO DE COMPLETAÇÃO Com base na análise de sensibilidade ao canhoneio. canhoneio modular e canhoneio sub- balanceado. são projetados os fluidos de canhoneio e de completação para combinar com os argilominerais e fluidos do reservatório. canhoneio TCP (canhoneio conduzido com coluna de produção). AVALIAÇÃO DO DANO NA COMPLETAÇÃO ATRAVÉS DO TESTE DE POÇO Após a completação do poço e sua colocação em produção. o método padrão de determinação do grau de dano de formação é o cálculo do fator de película pelo teste de poço. . . anti escamação e colunas de produção resistentes a depósitos de sal. controle de parafina.COLUNA DE PRODUÇÃO NA COMPLETAÇÃO DE POÇO A coluna de produção em poços de gás e óleo e as colunas de produção especiais podem ser divididas nos seguintes tipos: Coluna de produção permanente Coluna de produção por gás lift Anticorrosivo. É utilizado para a abertura ou fechamento do poço e para controlar a direção e a taxa de escoamento do óleo ou do gás desde o fundo do poço. . resistir a corrosão e garantir a segurança. CONJUNTO CABEÇA DE POÇO O conjunto cabeça de poço é o maior restritor na superfície para o fluxo de óleo e gás proveniente do fundo do poço. O conjunto deve ser ainda capaz de suportar altas pressões. Estas incluem a utilização de pistoneio. lama impregnada com ácido ou fratura a gás de alta energia para remoção do tamponamento. caso necessário. Ás vezes. de gás lift a N2. usa-se ácido clorídrico. de água com muito gás e de espuma.MEDIDAS PARA A COLOCAÇÃO DE UM POÇO EM PRODUÇÃO De acordo com o grau do dano de formação e do tipo de reservatório de óleo e gás. a acidificação e o fraturamento devem ser feitos antes de colocá-los em produção. Em alguns poços. . medidas diferentes devem ser tomadas. lama impregnada com ácido clorídrico. para auxiliar a indução de surgência. A engenharia de completação de poços não representa um sistema de trabalho. . mas uma ligação intrínseca entre as engenharias de perfuração. de completação de poços e de produção devem. fazer benfeito os seus próprios trabalhos. As engenharias perfuração. cada uma. de completação de poços e de produção. Colocar as reservas do reservatório em uso efetivo. Projetar e operar ao custo mínimo e com o máximo benefício econômico. reduzir as operações de manutenção e de reparação de fundo do poço. . assim. Combinar as metas atuais e futuras para melhor a eficiência econômica composta. o aumento da taxa de produção individual do poço. tanto quanto possível. Fornecer as condições necessárias para a aplicação de diferentes técnicas e tecnologia de produção de petróleo. Fornecer as condições necessárias para ajustar a diferença de pressão de produção. Proteger a coluna de produção e o revestimento. Os objetivos propostos do conceito de engenharia de completação de poços são: Reduzir. da melhor maneira. e prolongar a vida produtiva do poço. o dano de formação e liberar. o potencial natural do reservatório. obtendo. retardar a corrosão da coluna e do revestimento. ampliando a área de drenagem e aumentando a condutividade de fluxo. TIPOS DE COMPLETAÇÃO 1) Revestimento de produção Completação a Poço aberto Completação com revestimento canhoneado Completação com liner rasgado ou canhoneado 2) Posicionamento da Cabeça de Poço Árvore de Natal Convencional (ANC) Árvore de Natal Molhada (ANM) 3) Número de zonas completadas Simples Selectiva Múltipla . TIPOS DE COMPLETAÇÃO CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO REVESTIMENTO DE PRODUÇÃO A poço aberto Com liner rasgado ou Com revestimento canhoneado canhoneado 4 5 . como. • Desvantagem: falta de seletividade. .• Vantagens: maior área aberta ao fluxo e redução dos custos do revestimento e do canhoneio. por exemplo. que impede futuras correções quando há produção de fluidos indesejáveis. excessiva produção de gás ou água. grandes razões G/O/ A/O normalmente não podem ser Não há gasto com controladas porque todo o intervalo canhoneio do revestimento. é aberto para produção. A completação pode ser As diversas zonas dentro do facilmente convertida para intervalo não podem ser facilmente selecionadas. um outro tipo de completação. propriedades incompatíveis. Não é aceitável para formações O poço pode ser facilmente constituídas por reservatórios separados que contêm fluidos com aprofundado. Este tipo de completação vai requerer freqüentes limpezas se Ausência de dano à houver produção de areia ou se a formação. POÇO ABERTO Vantagens Desvantagens Zona de interesse é aberta Formações que apresentam para a coluna. formação não estiver estável. do revestimento. . O controle do poço durante a Há uma redução no custo completação pode ser mais difícil. • Vantagens: maior área aberta ao fluxo com liner (rasgado). gerando dificuldades para passagem de equipamentos. posicionando os tubos rasgados em frente às zonas produtoras. encontra uma boa aplicação em poços horizontais. ou então cimentado e posteriormente canhoneado nas zonas de interesse. redução dos custos com revestimento e canhoneado do canhoneio e sustenta as paredes do poço em frente à zona produtora. Embora em desuso nos poços convencionais. • Desvantagem: falta de seletividade (rasgado). . com liner rasgado •O liner pode ser descido previamente rasgado. custo adicional (em relação a poço aberto) e mudança de diâmetros dentro do poço. Um suporte ineficaz da formação pode causar desabamento. VANTAGENS Liner Rasgado As mesma da completação à poço aberto. Grãos de areia finos tendem a obstruir a tela. . Desvantagens O movimento da areia para a coluna faz com que haja um impedimento da permeabilidade devido a mistura de diferentes de tamanhos de grãos e pode desgastar a tela . • É o tipo de completação mais utilizado atualmente. Finalmente. o revestimento é canhoneado defronte dos intervalos de interesse. • Vantagens: seletividade da produção (ou injeção de fluidos) em diversos intervalos de interesse e na maior facilidade das operações de restauração ou estimulação. O poço é perfurado até a profundidade final e. mediante a utilização de cargas explosivas (jatos). • Desvantagem: custos adicionais do revestimento e do . colocando assim o reservatório produtor em comunicação com o interior do poço. em revestimento seguida. sendo posteriormente cimentado o espaço anular entre os tubos de revestimento e a parede do poço. O diâmetro único do revestimento em todo o poço também evita alguns problemas operacionais. é descido o revestimento de produção até o canhoneado fundo do poço. Custos reduzidos com poços improdutivos. Planejamento mais fácil de operações de completação. VANTAGENS Revestimento Canhoneado Operações mais seguras. . Facilitação da estimulação seletiva. Possibilidade de completação em zonas múltiplas. Redução da relevância de estragos causados pela perfuração. Seleção mais segura das zonas a serem completadas. Poço aberto Figura 4.Figura 3. Liner rasgado 5 2 . Liner rasgado .Figura 5. à unidade estacionária de produção (UEP).Tipos de Completação Classificação quanto o posicionamento da cabeça de poços A completação permite que o reservatório de hidrocarbonetos seja conectado de maneira segura e controlada. . denomina-se este sistema de “completação seca”.Tipos de Completação Classificação quanto o posicionamento da cabeça de poços Quando o sistema de cabeça de poço fica posicionado acima do nível do mar ou em terra. Fig 1. Árvore de natal Seca . 2 Árvore de natal molhada .Tipos de Completação Classificação quanto o posicionamento da cabeça de poços Quando o sistema de cabeça de poço fica posicionado no fundo do mar. denomina-se este sistema de “completação molhada”. Fig. permite que o fator de recuperação de reservatórios com completação seca seja maior do que nos reservatórios que utilizam completação submarina. COMPLETAÇÃO SECA (ANC) – ÁRVORE DE NATAL CONVENCIONAL Diz-se que um poço é de completação seca se a árvore de natal fica localizada acima da superfície do mar. A conexão da árvore de natal ao poço dá-se através de um Riser rígido nos equipamentos instalados no fundo do mar. (on shore) . A possibilidade de acessar os poços diretamente. Podemos definir também como completação seca os poços perfurados e produtores em área terrestre. . Na completação molhada a cabeça de poço e sua árvore de natal ficam no fundo do mar. Em águas profundas este equipamento é instalado com a ajuda do ROV. Para produzir óleo até a plataforma são utilizadas tubulações rígidas ou flexíveis. COMPLETAÇÃO MOLHADA (ANM) - ÁRVORE DE NATAL MOLHADA. . . TIPOS DE COMPLETAÇÃO CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE ZONAS EXPLOTADAS Apenas uma coluna de produção é descida no poço. Simples . possibilitando produzir de modo controlado e independente somente uma zona de interesse. Este tipo de completação possibilita produzir de modo controlado e independente somente uma zona de interesse. da superfície até próximo à formação produtora. Duas zonas podem ser colocadas em produção pela mesma coluna. . descida pelo interior do revestimento de produção. pois prejudica o controle dos reservatórios. QUANTO AO NÚMERO DE ZONAS EXPLOTADAS – SIMPLES - Caracteriza-se pelo poço possuir tubulação metálica. o que usualmente não é recomendado. TIPOS DE COMPLETAÇÃO CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE ZONAS EXPLOTADAS permite produzir ao mesmo tempo duas ou mais zonas diferentes. Múltipla 6 3 . através de uma ou mais colunas de produção descidas no poço. equipada de forma a permitir a produção de várias zonas ou reservatórios seletivamente. . EXPLOTADAS Neste caso é descida somente uma coluna de produção. as restaurações são mais complexas. em um mesmo poço. liberação mais rápida do investimento para novas aplicações. Desvantagens: Maior dificuldade na seleção. Este tipo de completação possibilita produzir simultaneamente. uma. aceleração do desenvolvimento do campo. ou seja. TIPOS DE COMPLETAÇÃO CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO NÚMERO DE ZONAS Seletiva. duas zonas ou reservatórios diferentes. Vantagens: Produção e controle de vários reservatórios. dificuldade em métodos artificiais. Dupla. ZONAS MÚLTIPLAS Vantagens Possibilidade de drenar ao mesmo tempo diversas zonas produtoras. . através de um mesmo poço. Desvantagens Maior possibilidade de problemas operacionais Maior dificuldade na aplicação dos métodos artificiais de elevação. Figura 6. Completação múltipla . possibilidade de se colocar em produção reservatórios marginais. Completações múltiplas são mais econômicas: menor número de poços com diversas zonas drenadas sem maior prejuízo para o controle dos reservatórios. cuja produção isolada não seria economicamente viável .