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NO método do sondador para controle de poço, a principal característica é manter a pressão no fundo do poço constante, utilizando para isso a instrumentação da Unidade de Perfuração e a correlação entre as pressões estáticas e dinâmicas, bem como conhecimento sobre a hidráulica do fluído do poço e do fluído invasor. O método do sondador para controle de poço é composto de duas circulações.
Tipologia: Notas de estudo
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No método do sondador o controle do poço se caracteriza por manter a pressão no fundo do poço constante utilizando para isto de manômetros que monitoram locais com um único tipo de fluido de perfuração, sendo assim ao se manter a pressão constante neste manômetro a pressão no fundo ficará constante. Para ser possível esta metodologia é necessário que não haja mais de dois tipos de fluidos no poço. Assim o método do sondador é composto de duas circulações:
A segunda circulação é dividida em duas etapas
No controle do kick alguns valores são necessários para que a operação de controle do poço seja bem sucedida, outros permitem que o controle seja feito de maneira mais segura, enquanto outros apenas trazem maior conhecimento da operação.
Pressões
As pressões estáticas mais importantes para o controle do influxo são o SIDPP (Shut in Drill Pipe Pressure) e o SICP (Shut in Casing Pressure) os quais são respectivamente as pressões medidas na injeção e no choke quando da equalização entre a pressão do poço com a pressão de poros. Também são importantes as pressões máximas de trabalho do BOP, do revestimento e da absorção, ou fratura, da formação mais fraca em poço aberto.
Como SIDPP e SICP são para serem medidas quando a pressão no fundo do poço são iguais a pressão de poros da formação temos a seguinte relação entre as pressões:
Kick
Coluna
Fluido no Anular
Pressões estáticas
Ou: SICP = SIDPP + ( G (^) f − Gk ) × Hk −∆ Gf ×( H − Hk )
Caso se considere o gradiente do fluido no anular igual ao do interior então a diferença entre SICP e SIDPP é igual a diferença de hidrostática do fluido de perfuração e o fluido invasor.
SICP = SIDPP + (^) ( G (^) f − G (^) k )× H (^) k = SIDPP + G (^) f × H (^) k − ∆ PHK
Na grande maioria dos casos SIDPP é menor que SICP, mas note que SIDPP pode ser maior que SICP basta que: ( G (^) f − Gk ) × Hk <∆ Gf ×( H − Hk )
As pressões dinâmicas são importantes para a circulação do kick, assim deve-se conhecer as perdas de cargas do sistema de circulação com pelo menos duas velocidades de bombeio diferentes da circulação normal. Estas perdas são conhecidas com PRC (Pressão Reduzida de Circulação). Estas velocidades da ordem de 100 a 150 gpm (30 a 50 cpm) permitem uma escolha da vazão a ser utilizada durante a circulação do kick. Maiores vazões implicam em tempos menores para a circulação do kick e assim menores gastos, mas também implicam em maiores pressões desenvolvidas durante a circulação, necessidade de desgaseificadores com maiores capacidades, bem como, tornam o controle do choke mais difícil em virtude do menor tempo disponível para a sua manipulação. Deve-se utilizar vazões maiores quando o influxo for de água, já que neste caso não há expansão do kick o que torna a operação no choke mais fácil, e também não há necessidade de se utilizar o desgaseficador; logo uma maior vazão irá minimizar o custo da operação, já para influxo de óleo e principalmente de gás deve-se preferir vazões menores principalmente em sondas com BOP no fundo do mar, onde há existência da linha de choke torna a manipulação no choke muito mais difícil, lembre-se em caso de dúvida sempre preferir a menor
Na perfuração no mar, principalmente em lâminas d’água profundas, deve-se conhecer as perdas de cargas na linha do choke, na linha do kill e nas duas quando circulando em paralelo. Este conhecimento é imprescindível quando não existe, ou não pode ser utilizado, o manômetro na linha do kill. Este manômetro permite um melhor controle das pressões no anular quando em circulação, e é fundamental em outros tipos de método para controle do poço, como por exemplo
É importante o conhecimento dos diâmetros de todos os elementos onde ocorrerá a circulação do kick, isto permite ter um bom conhecimento de onde se encontra cada fluido durante a circulação. Este controle é feito normalmente em strokes da bomba, mas pode ser feito pelo tempo de bombeio.
Bomba
É necessário se conhecer a sua capacidade e sua eficiência para poder transformar a volumetria do
Dentre todas as propriedades do fluido de perfuração o seu peso específico é o mais importante, pois é com base nesta propriedade que se desenvolve todos os cálculos de pressões. Interessante
O volume de fluido contaminado pode ser estimado sabendo a vazão de bombeio Qb e o tempo durante o qual houve influxo tk. V (^) f = Qb × t k
Logo o gradiente da mistura influxo-fluido será de:
i f
i i f f mist V V
Assim a pressão no fundo do poço será: SIDPP + Gf × H = SICP + Gf × ( H − Hmist ) + Gmist × Hmist
Assim:
i f
i i f f mist
mist f V V
Logo: ( )
i mist
i f i f H
Exemplo: Recalcule o gradiente do fluido invasor do exemplo anterior supondo que há no poço primeiro 12 bbl e depois 72,0 bbl de fluido contaminado.
Com 12 bbl Vmist = 12 , 0 + 8 , 0 = 20 , 0 bbl
Logo a altura da mistura influxo-fluido é de:
200 m 0 , 100
Hmist = =
Assim o gradiente do influxo pode ser estimado por:
0 , 7 psi/m 4 , 0 lb/gal 200
Gi = − ×
Igual a estimativa anterior.
Com 72 bbl Vmist = 72 , 0 + 8 , 0 = 80 , 0 bbl
Logo a altura da mistura influxo-fluido é de: ( ) 200 500 m 0 , 200
Hmist =
Assim o gradiente do influxo pode ser estimado por:
0 , 1 psi/m 0 , 6 lb/gal 500
Gi = − ×
Bem diferente da estimativa anterior
Importante é notar que em ambos os casos foi considerado que o fluido no interior e no anular estão com a mesma densidade, o que não é o caso mais corrente, já que no anular existem os cascalhos perfurados, os quais tornam o fluido no anular mais pesado que o fluido no interior da coluna. Isto introduz um erro na determinação do gradiente do fluido invasor, o qual depende da altura do influxo e do incremento no gradiente do fluido no anular causado pela presença dos cascalhos.
Para estimar o erro introduzido ao se desprezar este incremento na densidade no anular, vamos calcular o erro no cálculo da densidade; seja um poço em kick conforme esquema a seguir.
Considere: h = a × H
Pelo interior da coluna se tem, considerando sem cascalhos: SIDPP = Gp × H − Gf × H = (Gp − Gf) × H
Pelo anular se tem, considerando com cascalhos:
Ou:
Como a pressão no fundo é dado por: P (^) f = SIDPP + Gf × H
E a hidrostática do influxo ao se desprezar o incremento na densidade do fluido no anular é calculada por:
Substituindo na equação acima os valores da pressão no fundo SIDPP e SICP se tem: ∆ Pk = Gp × H − Gf × H + Gf × H − Gp × H + Gk × h +^ ( G^ f +∆ Gf )^ ×( H − h ) − Gf ×( H − h )
Ou: ∆ Pk = Gk × a × H + Gf × ( H − a × H ) +∆ Gf ×( H − a × H ) − Gf ×( H − a × H )
Simplificando se tem: ∆ Pk = Gk × a × H +∆ G × ( H − a × H )
Para se obter o gradiente calculado do influxo ao se desprezar o incremento de densidade no anular devido ao cascalhos basta dividir a hidrostática do kick pela sua altura, assim se obtêm : ( ) a H
H a H G G a H
G a H G H a H G G a H
G (^) k f k f k k
cal k k (^) ×
Ou:
a H
H a H G calk Gk Gf ×
h
H
SIDPP SICP
Kick
ρρ l
ρρ l + ∆ρ∆ρ
Esquema de um Kick
ocorre a maior produção da formação para o poço desde seu fechamento. Assim depois do fechamento do poço até a pressão no interior do poço se igualar a pressão da formação, as pressões no anular e no bengala aumentam como resultado da migração do kick (se existir) e da produção do kick, o qual é transferida para os manômetros na superfície. Após a pressão no fundo do poço se tornar igual a da formação o aumento nas pressões deverá ser creditado somente a migração do kick. É neste momento que se deve ler as pressões.
Então depois que a pressão no fundo se igualou a da formação dois fatos devem quase que acontecer:
Tanto a pressão no bengala como no anular devem ou permanecer constante, caso não haja migração, ou ter incrementos constante com o tempo já que a velocidade de migração deve permanecer constante com o poço fechado.
A diferença entre SIDPP e SICP deve se manter, já que não há mais entrada de kick no poço.
Alguns fatos são importantes e devem ser lembrados durante este período para não mascarar as análises feitas e com isto nos levar a escolher valores errados para SICP e SIDPP..
O kick durante sua migração do fundo do poço para a superfície passa por diversos anulares, sendo que a mudança que existe entre o anular comandos x poço e o anular tubo de perfuração x poço normalmente ocorrerá durante o período em que se está monitorando as pressões para se obter os valores de SIDPP e SICP. Caso está mudança ocorra os comportamentos não serão os esperados, no anular a pressão subirá mais devagar e no interior dependendo da relação entre as áreas a pressão pode até cair.
Um kick de água em formações de baixa permeabilidade pode mascarar os valores de SICP e SIDPP confundindo a fase do lento crescimento com o período de apenas migração, principalmente pela dificuldade operacional de se obter valores precisos de pressão no interior e anular, assim é aconselhável estimar o peso equivalente do fluido invasor para se precaver desta possibilidade.
0 5 10 15 20 25 30 Tempo (h)
0
200
400
600
Pressão (psi)
Determinação de SIDPP e SICP
Pressão no Anular Pressão no Bengala
SICP
SIDPP
Gráfico do crescimento de pressões
O tempo de estabilização das pressões está diretamente ligado ao tipo de kick, como também ao tipo de fluido de perfuração usado. Um kick de gás em fluido a base água tem um tempo de estabilização menor que um kick de água no mesmo tipo de fluido e muito menor que um kick de gás num fluido a base óleo. Isto porque num kick de gás em fluido a base água, a migração do kick faz a pressão no fundo do poço aumentar rapidamente, permitindo assim logo se determinar SICP e SIDPP, já no caso do kick de água o único efeito para aumentar a pressão no fundo é a produção de mais influxo que causará uma compressão do poço e do fluido de perfuração e consequentemente um aumento de pressão na cabeça do poço, no caso do kick de gás em fluido a base óleo o tempo é ainda maior pois além de não se ter a migração, da massa de influxo que entra no poço uma parte é dissolvida na parte contínua do fluido (óleo) e não é utilizada totalmente para aumentar a pressão na cabeça.
Deve-se sempre comparar o acontecido durante o fechamento do poço com o tipo de kick estimado e o fluido no poço. Por exemplo; ao se fechar o poço a SIDPP e a SICP for escolhidas no momento em que as pressões estão subindo de maneira constante, isto indica migração do influxo, mas sendo o fluido de perfuração a base água e o nosso influxo estimado como água, estes valores de SIDPP e SICP devem ficar sob suspeitas já que não deveria haver migração do influxo, assim neste caso um período maior de monitoração das pressões deveria ser feito, pois um kick de água em formação de baixa permeabilidade poderia ter um crescimento final de pressão quase linear, é lógico que a estimativa do tipo de kick também mereceria uma análise mais detalhada.
O monitoramento pode ser feito com intervalo de tempo constante e lendo as pressões nos manômetros do bengala e do choke, ou intervalos de pressões constantes no bengala, ou choke
Exemplo de tempo constante Um poço em kick depois de ser fechado apresentou as pressões abaixo. Qual a estimativa do SIDPP e do SICP?
Tempo após o fechamento (min)
Pressão no Bengala (psi)
Pressão no Choke (psi) 0,0 0 0 2,5 190 210 5,0 270 300 7,5 310 350 10,0 330 370 12,5 340 380 15,0 350 390 17,5 360 400
A estimativa para SIDPP é de 330 psi e de SICP é de 370 psi.
Exemplo de pressão constante Um poço em kick depois de ser fechado apresentou as pressões abaixo. Qual a estimativa do SIDPP e do SICP?
perda de carga no interior dos tubos, perda de carga nos jatos da broca, perda de carga no anular do poço aberto e perda de carga no anular do poço revestido, isto é o circuito normal de circulação. Analisando o fluido do poço se tem: PIC = SIDPP + PRC = SIDPP + ∆ P (^) sup + ∆ P (^) i + ∆ P (^) j +∆ Pa
A pressão de bombeio será de: Pbombeio =∆ Psup +∆ Pi +∆ Pj +∆ Pa − Gf × Hk +∆ PHK +∆ Gf × ( H − Hk ) +∆ Pchoke
Logo igualando-se as duas equações se obtêm: SIDPP =+∆ Pchoke − Gf × Hk +∆ PHK +∆ Gf × ( H − Hk )
Então a pressão no choke fica: ∆ Pchoke = SIDPP −∆ PHK + Gf × Hk −∆ Gf × ( H − Hk ) = SICP
Logo a pressão no fundo do poço será: P (^) fp =∆ Pchoke + ( G (^) f +∆ Gf ) ×( H − HK ) + Gk × HK +∆ Pa
Então: P (^) fp = SICP +^ ( G^ f +∆ Gf )^ ×( H − HK ) + Gk × HK +∆ Pa
Como a pressão de poros é dada por: Pp = SIDPP + Gf × H = SICP + ( G (^) f +∆ Gf ) ×( H − Hk ) + Gk × Hk
A margem de segurança no fundo do poço é somente a perda de carga no anular.
Caso PRCriser de um poço no mar for utilizada sendo o seguinte circuito a se considerar: Perda de carga nos equipamentos da superfície, perda de carga no interior dos tubos, perda de carga nos jatos da broca, perda de carga no anular do poço aberto e perda de carga no anular do poço revestido e perda de carga no anular do riser, isto é, não se utiliza a perda de carga na linha do
PIC = SIDPP + PRCriser = SIDPP +∆ Psup +∆ Pi +∆ Pj +∆ Pa +∆ P r
A pressão de bombeio será de: Pbombeio =∆ Psup +∆ Pi +∆ Pj +∆ Pa − Gf × Hk +∆ PHK +∆ Gf × ( H − Hk ) +∆ Pcl +∆ Pchoke
Igualando as duas equações se obtêm: SIDPP +∆ Pr =∆ Gf × ( H − Hk ) +∆ Pchoke − Gf × HK +∆ PHK +∆ Pcl
Então a pressão no choke será dada por: ∆ Pchoke = SIDPP +∆ Pr + Gf × HK −∆ PHK −∆ Pcl −∆ Gf × ( H − Hk ) = SICP −∆ Pcl +∆ Pr
Logo a pressão no fundo do poço será P (^) fp =∆ Pchoke + ( G (^) f +∆ Gf ) ×( H − HK ) + Gk × HK +∆ Pa +∆ Pcl
Então: P (^) fp = SICP + Gf × ( H − HK ) + Gk × HK +∆ Pa +∆ Pr
Novamente a margem de segurança no fundo do poço será somente a perda de carga no anular, já que a perda de carga no riser é desprezível. Note que neste caso a pressão no choke está de ∆P cl menor que o do caso em terra, e que caso este valor seja negativo, pela impossibilidade física do choke fornecer pressão negativo, o poço ficará mais sobrepressurizado, isto é, a margem de
Neste processo está o porque no mar se medir a PRC pelo Riser. Pelo visto acima, a pressão no fundo será sempre a pressão de poros mais a energia em forma de pressão que o fluido tem para sair do fundo e chegar a superfície. Logo se no mar utilizar-se a PRC pela linha do choke, o poço ficaria sobrepressuridado da perda de carga na linha do choke. Pode-se pensar que isto é a favor da segurança, já que um maior diferencial de pressão esta sendo aplicado no fundo do poço, mas não deve ser esquecido que esta mesma sobrepressão estará sendo aplicada na formação mais fraca, e em águas profundas o gradiente de fratura é normalmente baixo e qualquer sobrepressão desnecessária deve ser evitada, para não se fraturar a formação mais fraca e com isto perder-se o
Quando se circula um kick a contrapressão do choke esta relacionada com a diferença de hidrostática entre o fluido de perfuração e do fluido invasor. Assim a pressão no choke é sempre a soma de SIDPP e a diferença de hidrostática do fluido de perfuração e do kick.
O problema básico é de como fazer a passagem da situação com bomba parada e pressão no bengala igual a SIDPP, para bomba com velocidade reduzida de circulação e a pressão no bengala de PIC. Já que durante esta fase de entrada de bomba não se pode utilizar o manômetro do bengala, pois a pressão registrada neste manômetro está diretamente ligada a vazão de bombeio, o controle de pressão só é possível utilizando o manômetro no anular. A hipótese utilizada é de que, sendo esta fase muito rápida e com o kick no fundo do poço, onde a pressão é alta, não há variação na altura do kick, sendo assim pode-se controlar a pressão no fundo através do manômetro no anular; esta hipótese é muito boa caso não haja variação na geometria do anular, já que a variação de volume do kick no fundo do poço é realmente muito pequena. Caso o kick passe para um anular maior, com conseqüente diminuição de altura a pressão no fundo será maior que a necessária; já para o caso contrário de diminuição do anular a pressão no fundo será menor.
Por exemplo : Um kick de 10,00 bbl, num poço com 3000,0 metros de lama 9,000 lb/gal, causou SIDPP de 100,0 psi. Supondo que a entrada de bomba demora 2 minutos para atingir a velocidade reduzida de circulação, isto eqüivale ao kick ser bombeado para cima na ordem de 25 metros. O volume do kick no final da entrada da bomba pode ser estimado, desprezando o aumento na pressão de fundo pela perda de carga no anular, por:
Pressão do kick no fundo do poço. Pk , i = 0 , 1704 × 9 × 3000 + 100 + 14 , 7 = 4716 psia
Pressão do kick 25 metros acima do fundo do poço. Pk , f = Pk , i − 0 , 1704 × 9 × 25 = 4677 psia
Logo o volume do kick será de: 4716 × 10 , 00 = 4677 × V ⇒ V = 10 , 08 bbl
Caso considere um aumento na pressão de fundo da ordem de 20 psi devido a perda de carga no anular o aumento do volume será de:
700 464 m/s 26
c = 1 , 2 × 0 , 8 × × ⇒ c ≈
Logo:
4 s 464
Tprop = Tprop
A velocidade no kick na linha de choke é de:
500 392 m/s 26
c = 1 , 2 × 0 , 8 × × ⇒ c ≈
Logo:
6 s 392
Tprop = Tprop
Quando o kick está a média ou a grande profundidade pode-se, ao manipular o choke, primeiro ver a variação no manômetro do choke, e então esperar esta variação ser refletida no manômetro do bengala. A variação no manômetro do choke é quase que imediata devido a sua proximidade do choke. Já quando o gás esta perto da superfície ou em fase de produção isto não é verdade, pois quando o kick está perto da superfície a sua taxa de expansão é grande e em relação ao tempo de propagação do pulso, assim as condições de pressões durante a saída do pulso do choke não será a mesma quando da chegada do pulso no manômetro do bengala.
Para sondas com BOP na superfície, sondas de terra, plataformas fixas e autoeleváveis, o controle de pressão do anular é feita pelo manômetro do choke, o qual deve ser mantido constante com o valor de SICP, durante a entrada da bomba. Já na sondas com BOP submarino, sondas semisubmersíveis e navios sondas, o controle de pressão no anular é mais delicado, já que não se quer que a perda de carga da linha do choke seja colocada no poço, caso isto ocorra a perda de carga na linha do choke será colocada sobre a formação podendo então atingir sua pressão de fratura, tornando então o controle do kick mais difícil. Neste caso a pressão no anular pode ser feita de duas maneiras:
Caso se disponha de um manômetro na linha de matar o controle da entrada de bomba pode ser feita por este manômetro utilizando a mesma metodologia das sondas com BOP na superfície, já que a medida de pressão é tomada antes das perdas de carga na linha do choke. Caso de só dispor de manômetro na linha de choke o controle tem de ser feito por este manômetro. Neste caso, se a pressão que causa a fratura na formação mais fraca for maior que a SICP+∆Pcl pode-se fazer a entrada de bomba mantendo a pressão no choke constante, mas lembrar-se de retirar esta sobre carga após a entrada da bomba, assim o poço ficará sobrepressurizado, mas apenas durante um curto intervalo de tempo e a entrada da bomba ficará facilitada. A pior situação ocorre quando a pressão máxima que rompe a formação mais fraca é menor que SICP+∆Pcl, neste caso a entrada de bomba deve ser feita em estágios, cada estágio sendo uma fração da velocidade reduzida, e em cada estágio a pressão é mantida constante, quando então deve-se retirar a perda de carga da linha do choke correspondente a velocidade reduzida atingida. Caso se tenha a perda de carga na linha do choke com diversas velocidades, o que é recomendado quando na sonda não há manômetro na linha de matar, o procedimento é fácil de ser aplicado, caso contrário a perda de carga na linha do choke deve ser estimada em cada velocidade do estágio atingido.
O procedimento de entrada da bomba tem como vantagem que quando este processo termina pode-se estimar o valor da PIC e comparar esta PIC com a calculada, isto permite saber se durante o fechamento do poço houve alguma mudança no poço que influenciaria a PRC, tais como entupimento ou perda de um jato, obstrução parcial do anular, etc.
Exemplo de entrada de bomba e Leitura da PIC
Um poço em terra, após um kick, foi fechado com os seguintes registros: PRC (^) ∆Pcl SIDPP SICP (Kill) SICP (Choke) 500 psi 0 psi 200 psi 250 psi 250 psi A PIC calculada é de 500 + 200 = 700 psi.
Após o procedimento de entrada da bomba, tentando-se manter a pressão constante no manômetro do choke, os valores lidos nos manômetros foram: SICP no Choke 960 psi 380 psi 380 psi
Na entrada da bomba se nota uma sobrepressão de 130 psi, referente a diferença entre pressão obtida no choke (380 psi) e a necessária (250 psi), assim a pressão no bengala também tem esta pressão acima da necessária, ou seja a PIC lida é de 960 - 130 = 830 psi.
Assim a PIC a ser utilizada é de 830 psi, a PIC lida ser maior que a PIC calculada pode ser devido a jatos entupidos, anular parcialmente entupido, ou qualquer outro fator que venha a aumentar a PRC, a qual deve ser reestimada. A nova PRC estimada é de 830 - 200 = 630 psi.
Um poço em águas profundas perfurado por navio sonda, após um kick, foi fechado com os seguintes registros: PRC (^) ∆Pcl SIDPP SICP (Kill) SICP (Choke) 650 psi 230 psi 200 psi 250 psi 250 psi A PIC calculada é de 650 + 200 = 850 psi.
Após o procedimento de entrada da bomba, tentando-se manter a pressão constante no manômetro do kill, os valores lidos nos manômetros foram: SICP no Choke 960 psi 350 psi 120 psi
Note que, como a circulação se dá pela linha do choke, a diferença entre a pressão medida pelo ∆pcl (230 psi) maior que a pressão medida pela linha do choke.
Como a pressão na linha do kill deveria ser de 250 psi mais durante o processo de entrada de bomba a pressão ficou em 350 psi existe uma sobrepressão de 100 psi no poço, logo a PIC lida é de 100 psi abaixo de 960 psi, logo a PIC lida é de 860 psi.
Um poço em águas profundas perfurado por navio sonda, após um kick, foi fechado com os seguintes registros: PRC (^) ∆Pcl SIDPP SICP (Kill) SICP (Choke) 650 psi 230 psi 200 psi Não disponível 250 psi A PIC calculada é de 650 + 200 = 850 psi.
No caso de não se ter a perda na linha do choke a diversas velocidades o planejamento da entrada de bomba pode ser feito lembrado que a perda de carga na linha do choke pode ser modelada pela equação:
∆ Pcl = K (^) p × Qα
ou lembrando que a vazão é proporcional a velocidade da bomba se tem:
∆ Pcl = K × Velα
Caso se tenha a perda de carga na linha em duas velocidades da bomba diferentes pode-se determinar o valor de K e α ; caso só se tenha a perda de carga em uma velocidade pode-se determinar o valor de K , assumindo o valor de α entre 1,7 a 2,0. Uma vez com a equação definida pode-se então fazer o planejamento da entrada de bomba definindo-se os intervalos de pressões constantes e então estimando a perda de carga que deverá ser retirada da linha do choke no
Exemplo : Uma sonda registrou a perda de carga no choke de 290 e 470 psi, a 30 e 40 spm respectivamente, Estime a perda de carga a 10 e 20 spm? Temos:
∆ Pcl = K × Velα
Para 30 spm se tem: 290 = K × 30 α
Para 40 spm se tem: 470 = K × 40 α
Dividindo uma pela outra se tem:
α ln α ln
α = 1, Logo K = 0,
Então: Velocidade (spm) Pressão (psi) 10 45 20 140
Como os valores são estimados deve-se sempre levar em consideração que eles podem estar sub ou sobre estimados e analisar este efeito nas consideração.
Pode ocorrer que mesmo com o choke totalmente aberto não se consiga compensar a perda de carga na linha do choke, neste caso a sobrepressão colocado no poço deve ser verificada para se evitar a fratura da formação mais fraca.
Este processo de entrada de bomba que supõe não haver mudanças na forma do kick durante o tempo que se leva para atingir a velocidade reduzida de circulação é relativamente robusto, já que o mais comum é, se houver alguma mudança na geometria por onde o kick passa neste intervalo de tempo, esta deverá ser do anular comando-poço para o anular tubos de perfuração ou tubos pesados poço; esta mudança de geometria causará uma diminuição na altura do kick, o que corresponderá a uma maior pressão no fundo, em conseqüência este procedimento de entrada de bomba deve em geral levar ao valor real da PIC ou valores um pouco maior.
Em poços de alta inclinação ou horizontais, onde a coluna pode estar invertida, se acontecer do kick passar por estas mudanças de anulares a PIC lida pode ser ligeiramente menor que a necessária e neste caso menor que a PIC calculada; assim é melhor fazer uma análise mais detalhada e verificar se a diferença entre a PIC lida e a calculada pode ser atribuída à mudança de anulares, e se for adotar a PIC calculada. De qualquer maneira é sempre mais prudente no caso da PIC lida ser até 50 psi menor que a PIC calculada utilizar a PIC calculada, pois o processo de entrada das bombas possui muitos fatores não controlados, tais como a mudança de anular e o tempo de propagação do pulso de pressão, assim quando a PIC lida for menor que a PIC calculada, esta só deverá ser aceita para o prosseguimento do controle do kick se esta diferença puder ser creditada a algum acontecimento que realmente afete a PRC como por exemplo a queda de um jato.
Circulação
A circulação do kick é feita mantendo-se a pressão no manômetro do tubo bengala igual a PIC utilizando-se o choke como contrapressão. Um kick de água é de controle bem fácil, em vista de não haver expansão, assim uma vez acertado a posição do choke esta posição pode ser mantida durante toda a circulação do volume anular, não havendo aumento de pressão no anular. O choke só será manipulado quando houver mudanças de anular; um exemplo disto é o kick entrando na linha do choke, quando pela diminuição do anular e conseqüente aumento na altura do kick, o choke devera ser fechado um pouco.
Já um kick de gás, por causa de sua expansão, ou mesmo um kick de óleo por sua liberação de gás com a diminuição da pressão, este controle já não é tão fácil, sendo mesmo muito difícil em poços de lâmina d’água profunda em vista da grande variação de área durante a passagem do kick do anular para a linha de choke em conjunto com os baixos gradiente de pressão de fratura na sapata aliado a substancial perda de carga na linha do choke.
Para poços com BOP na superfície o comportamento básico no choke é:
Quando o kick de gás está entre médias e grandes profundidades não é necessário fazer qualquer ajuste no choke, já que a maior parte da expansão do gás ocorre perto da superfície, veja na tabela a seguir um exemplo da subida de um gás a poço aberto, assim uma vez acertado o choke para conseguir a PIC no manômetro do tubo bengala, esta ficará nesta posição durante todo este
Profundidade (metros)
Pressão (psia)
Temperatura (Rankine)
Volume pela Lei de Boyle
Volume Real (Fator Z) 3500,0 5965,00 750,94 1,00000000 1, 3000,0 5115,00 723,67 1,12381703 1, 2500,0 4265,00 696,39 1,29698670 1, 2000,0 3415,00 669,11 1,55636088 1, 1500,0 2565,00 641,83 1,98763997 1, 1000,0 1715,00 614,56 2,84642604 2, 500,0 865,00 587,28 5,39299975 3, 0,0 15,00 560,00 296,55126119 199,
Note que o gás de 3500 metros para 1500 metros, uma subida de 2000 metros, há um aumento de 65% já nos últimos 1500 metros o volume aumenta de quase 12.000%.
perfuração retornará, sua maior densidade causará maior perda de carga localizada no choke, esta
A maior dificuldade no controle com BOP submarino é que sendo a área da linha do choke menor que a área do anular, a velocidade dos acontecimentos é maior quando o kick entra na linha do
Durante a expulsão do kick, alem de manter a pressão constante no manômetro do bengala, deve- se monitorar a pressão no manômetro do choke. A pressão máxima, em qualquer ponto, acontece quando o kick a altura do kick é máxima entre o ponto considerado e o fundo do poço, isto considerando que se mantenha a pressão no fundo constante. Existe dois momentos a considerar. O primeiro quando o kick atingi este ponto, já que com a subida do gás pelo anular o gás tende a aumentar de volume e consequentemente de altura, sendo o volume máximo em relação ao ponto alcançado quando o topo do kick atingir este ponto, O segundo é no momento de fechamento do poço já que a presença do kick em frente ao anular comando-poço faz com que a altura do kick seja grande. Se a altura máxima ocorrerá no momento do fechamento ou quando o kick atingir o ponto em consideração dependerá da relação entre as capacidades dos anulares, distância do fundo do poço e o ponto em análise, bem como da porcentagem de kick que está no anular
Exemplo Num poço de 8 1/2” na profundidade de 3500,0 metros com gradiente da lama de 1,7 psi/m, ocorreu um kick de 20,0 bbl, com SIDPP 220 psi e SICP 490 psi. Sabendo a coluna de perfuração é composta de 300 metros de comandos com 6 3/4” e drill pipe de 5”, e a sapata do último revestimento esta assentada a 2100,0 metros. Calcule a altura do kick quando ele se encontra no fundo do poço e quando ele atinge a sapata, calcule também a pressão na sapata nestes dois instantes.
Capacidade no fundo do poço: Cap = 0 , 003185 ×( 8 , 52 − 6 , 752 ) = 0 , 0850 bbl / m
Capacidade na sapata Cap = 0 , 003185 ×( 8 , 52 − 52 ) = 0 , 1505 bbl / m
Altura do kick no fundo H (^) kickfundo 235 , 29 m 0 , 0850
Para calcular a altura do kick na sapata temos:
Pressão no fundo do poço, base do gás quando no fundo. Pf = 1 7, × 3500 + 220 = 6170 psi ≈ 6185 psia
Pressão da base do gás quando o topo atinge a sapata
6185 − 1 7, × (^) ( ( 3500 − 2100 )− Hk )
Supondo gás ideal e desprezando a variação da temperatura 20 × 6185 =( 6185 − 1 , 7 × ( 1400 − Hk )) × Hk × 0 , 1505
Altura do kick na sapata: H (^) kicksapta ≈ 198 , 42 m
Para calcular a pressão na sapata é necessário conhecer a hidrostática do gás na sapata.
∆ Pkick fundo = 6170 −( 490 + 1 , 7 ×( 3500 − 235 , 29 )) = 130 psi
Hidrostática do gás na sapata, considerando a hidrostática proporcional a área:
Pkick sapata 73 psi 0 , 1505
Quando o kick está no fundo: Psapata = 490 + 1 , 7 × 2100 = 4060 psi
Quando o kick está na sapata: SICP = 6170 − 1 , 7 × ( 3500 − 198 , 42 ) − 73 ≈ 484 psi
Logo a pressão na sapata será de: Psapata = 484 + 1 , 7 × 2100 = 4054 psi
Neste exemplo a pressão máxima ocorre no fechamento do poço.
Deve-se considerar como pressões limites no anular:
Pressão de absorção
A pressão de absorção é conseguida através do LeakOff Test, este teste acontece depois do teste de estanqueidade do revestimento.
O teste de estanqueidade do revestimento é feito depois do revestimento assentado e cimentado. Este teste consiste em descer a coluna que devera cortar o cimento, então fechar o BOP e pressurizar o revestimento com vazão pequena e constante, até a pressão de teste, então parar o bombeio e aguardar por 10 minutos para verificar se não há queda
Depois do teste de estanqueidade feito, corta-se o cimento, o rat-hole, e cerca de 9 metros da formação, preparando para o LeakOff test.
O LeakOff Test consiste em se fechar novamente o BOP e pressurizar o poço pela injeção de fluido de perfuração a baixa vazão, assim que se notar o desvio da linearidade entre volume injetado e pressão o teste é interrompido e esta pressão é a pressão de absorção. Algumas vezes o
Volume
Pressão
Parada da Bomba 10 Minutos
Teste de Estanqueidade