Equipamentos necessários para a perfuração de poços de petróleo no mar

Equipamentos necessários para a perfuração de poços de petróleo no mar

As primeiras unidades de perfuração marítima (UPM) eram simplesmente sondas terrestres sobre uma estrutura para perfurar em águas rasas. Eram utilizadas as mesmas técnicas da perfuração em terra, que funcionaram com sucesso por algum tempo. Porém a necessidade de se perfurar em águas cada vez mais profundas fez surgir novos tipos de equipamentos e técnicas especiais orientadas especificamente à perfuração marítima.

Tipos de Unidades

Existem basicamente dois tipos de unidades de perfuração marítima: as com o BOP na superfície, tais como as plataformas fixas, as auto eleváveis, as submersíveis e as tension legs e as com BOP no fundo do mar, conhecidas como unidades flutuantes, tais como as semissubmersíveis e os navios sonda.

O emprego de cada um deles é condicionado à lâmina d’água, condição de mar, relevo do fundo do mar, finalidade do poço, disponibilidade de apoio logístico e, principalmente, à relação custo/benefício.

1. Plataformas fixas: Foram as primeiras unidades utilizadas, são estruturas apoiadas no fundo do mar por meio de estacas cravados no solo com o objetivo de permanecerem no local de operação por longo período. Tem como limitante a utilização até laminas d’água até 300 metros.
2. Plataformas auto eleváveis: Constitui-se de uma estrutura apoiada em uma balsa flutuadora com pernas extensíveis. Essas pernas são adicionadas de modo mecânico ou hidráulico, movimentando-se para baixo até atingir o fundo do mar, dando apoio a estrutura e permitindo que a balsa se auto eleve a uma altura segura para operação. Sua aplicação é voltada para a perfuração de poços exploratórios, para onde se deslocam com propulsão própria ou transportadas por rebocadores, limitando-se a operações em lamina d’água até 150 metros.
3. Plataformas submersíveis: Neste tipo de plataforma a estrutura e todos os equipamentos estão sobre um flutuado, que se desloca com o auxílio de rebocadores. Sua aplicação é restrita a águas rasas e calmas, pois sua limitação é quanto a lamina d’água, proporcional à altura do casco inferior, que é lastreado até se apoiar ao fundo do mar.
4. Plataformas flutuantes: Esta classificação diz respeito aos navios sonda, e as plataformas semissubmersíveis.

Os navios sonda (FPSO – Floating, Production, Storage and Offloading) vêm apresentando vantagens logísticas nas operações e hoje, ao invés de serem adaptadas, são especialmente projetados para operações de perfuração. Possuem um sistema de ancoragem e um sistema de posicionamento dinâmico que lhe permitem manter a posição e desde modo não danificar equipamentos e prejudicar as operações, em função da ação de ventos, ondas e correntes marinhas. As plataformas semissubmersíveis são estruturas apoiadas por colunas sustentadas por flutuadores submersos, podendo ou não ter propulsão própria, sendo comumente usada na exploração de novos reservatórios.

1. Plataformas Tension Leg: Apresentam estrutura semelhante as semissubmersíveis, como a diferença de; que as colunas ficam ancoradas no fundo do mar. Empregadas no desenvolvimento de campos devido a boa estabilidade auferida, o que permite operações similares as realizadas em plataformas fixas.

PRINCIPAIS COMPONENTES DE UMA SONDA

Todos os equipamentos de uma sonda são agrupados nos chamados “sistemas” de uma sonda, descritos a seguir:

1. Sistema de sustentação de cargas: É constituído por um mastro ou torre, da subestrutura e da base ou fundação. A carga corresponde ao peso da coluna de perfuração ou revestimento que está no poço. Sua função é a de sustentar e distribuir o peso igualmente até a fundação ou base da estrutura.
2. Sistema de geração e transmissão de energia: A energia necessária para o acionamento dos equipamentos de uma sonda é normalmente fornecido por motores a diesel. Em sondas marítimas é comum a utilização de turbinas a gás para geração de energia para toda a plataforma por ser mais econômico. Quando disponível a rede pública de energia pode ser vantajosa em virtude de um tempo de permanência da sonda elevado.
3. Sistema de movimentação de cargas: O sistema de movimentação de carga permite movimentar as colunas de perfuração, de revestimento e outros equipamentos. É constituído por um guincho, bloco de coroamento, catarina, cabo de perfuração, gancho e elevador.
4. 4.1.4 Sistema de rotação: O sistema de rotação convencional é constituído de equipamentos que promovem ou permitem a livre rotação da coluna de perfuração. São eles: mesa rotativa, o kelly, e cabeça de circulação ou swivel. Nas sondas convencionais, a coluna de perfuração é girada pela mesa rotativa localizada na plataforma da sonda. A rotação é transmitida a um tubo de parede externa poligonal, o kelly, que fica enroscado no topo da coluna de perfuração. Nas sondas equipadas com top drive a rotação é transmitida diretamente ao topo da coluna de perfuração por um motor acoplado à catarina.
5. Sistema de circulação: São equipamentos que permitem a circulação e o tratamento do fluído de perfuração. O fluído é bombeado através da coluna de perfuração até a broca, ao retornar a superfície, traz consigo os cascalhos cortados pela broca.
6. Sistema de segurança do poço: É constituído dos equipamentos de segurança de cabeça de poço e equipamentos complementares que possibilitam o fechamento e controle do poço. O mais importante é o blowout preventer, que é o conjunto de válvulas que permite fechar o poço.
7. Sistema de monitoração: São os equipamentos necessários ao controle da perfuração como manômetros, células de carga e equipamentos de registro.
8. 5 - Colunas de Perfuração
9. Durante a perfuração é necessária a concentração de grande quantidade de energia na broca para cortar as diversas formações rochosas. Essa energia, em forma de rotação e peso aplicados sobre a broca, é transferida às rochas para promover sua ruptura e desagregação em pequenas lascas. Consta dos seguintes componentes: tubos pesados, comandos e tubos de perfuração.
10. Brocas: As brocas são equipamentos que tem a função de promover a ruptura e desagregação das rochas ou formações. Podem ser: sem partes móveis – a inexistência de partes movei e rolamentos diminui a possibilidade de falha dessas brocas. Com partes móveis – podem ter de um a quatro cones, sendo as mais utilizadas as brocas tri cônicas pela sua eficiência e menor custo inicial. Possuem estrutura cortante e rolamentos.
11. Fluídos de Perfuração: São misturas complexas de sólidos, líquidos, produtos químicos e por vezes até gases. Podem assumir aspectos de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão, dependendo do estado físico dos componentes. Tem a função de limpar o fundo do poço dos cascalhos gerados e transportá-los até a superfície, exercer pressão hidrostática sobre as formações, resfriar e lubrificar a coluna de perfuração e a broca.

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