Para assegurar que as operações de perfuração ocorram de forma eficiente e segura, um fluido de perfuração adequadamente projetado é essencial. Falhas na avaliação do desempenho de um fluido em particular podem levar a um aumento de custos, perfuração problemática e potencial perda do poço. Para assegurar que problemas relacionados ao fluido de perfuração não causem atrasos nas operações de perfuração, os fluidos devem satisfazer diversos parâmetros.
Durante a fase de projeto do fluido é importante identificar claramente os impactos do fluido selecionado e das propriedades deste fluido nos desafios técnicos. Alguns destes desafios são:
Na tentativa de avaliar os problemas de perfuração associados com a instabilidade do poço, vários fluidos de perfuração de base não-aquosa (NADF, Non-Aqueous Drilling Fluids) foram desenvolvidos e utilizados em campo. Além das vantagens relacionadas à estabilidade do poço, outros benefícios tais como, lubricidade e estabilidade térmica, são atribuídos aos NADFs. Estes benefícios dos NADFs são citados regularmente como sendo os objetivos técnicos primordiais de Lamas à Base de Água de Alta Performance (HPWBM, ou High Performance Water Based Muds). Juntamente com os benefícios citados anteriormente, os NADFs possuem desvantagens técnicas, tais como: alto custo, limitações ambientais, problemas de descarte, e intensificação de danos à formação. Conseqüentemente, um fluido de perfuração à base de água com performance semelhante aos fluidos à base de óleo tem sido um objetivo ambicioso no setor upstream.
Uma infra-estrutura de pesquisa envolvendo a identificação de propriedades fluido-mecânicas e termofísicas mais a caracterização de fluidos de perfuração, tanto à base de água como sintéticos, será desenvolvida dentro do contexto do LTP, com o objetivo de pesquisar e desenvolver novos fluidos de perfuração à base de água. Esta linha de pesquisa representa oportunidade ímpar de colaboração institucional entre a COPPE, a POLI, a EQ e o Instituto de Macromoléculas (IMA) através do Laboratório de Macromoléculas e Colóides na Indústria de Petróleo (LMCP). O LMCP desenvolve várias linhas de pesquisa relacionadas à utilização de polímeros na indústria do petróleo e pode agregar um valor extremo ao LTP, ao investigar novos compostos poliméricos para fluidos de perfuração.
Para atuar nesta linha de pesquisa, o LTP deverá ser equipado com modernos equipamentos que permitam a análise de fluidos, desde tamanho de partículas até a espectrometria de massa.
Equipamentos necessários para apoiar essas iniciativas:
Poços direcionais e de longo alcance tornaram-se frequentes nas operações de desenvolvimentos de campos de petróleo nas décadas de 80 e 90. Hoje em dia, a grande maioria dos poços perfurados é direcional, incluindo poços horizontais e de longo alcance. O avanço das técnicas e ferramentas de perfuração direcional permitiu que poços direcionais atingissem objetivos cada vez mais distantes da sonda. Este aumento no alcance da perfuração direcional atraiu a atenção dos engenheiros e pesquisadores para duas frentes de investigação: análise dos esforços de torque e arrasto sobre a coluna de perfuração, e processo de limpeza do poço.
Porém, estas duas áreas estão intrinsecamente interligadas, uma vez que uma limpeza deficiente do poço causa acúmulo de cascalho no fundo, o que, em consequência, aumenta os esforços de torque e arrasto sobre a coluna e, principalmente, sobre o BHA (Batom Hole Assembly). Por sua vez, o processo de limpeza do poço está relacionado com a velocidade angular (rotação) da coluna, que faz com que os cascalhos permaneçam em suspensão no fluido de perfuração. A circulação do fluido de perfuração, sem a rotação da coluna, não proporciona energia suficiente para a remoção dos cascalhos, principalmente em longos trechos horizontais ou de alta inclinação.
Uma infra-estrutura voltada para a análise dos esforços de torque e arrasto em colunas de perfuração de poços direcionais, e como estes parâmetros são influenciados pelo processo de limpeza do poço, será implantada no LTP. O objetivo é utilizar estas análises para tentar correlacionar o processo de limpeza com os valores de torque e arrasto, que podem ser monitorados a partir da sonda.
Equipamentos necessários para apoiar as atividades previstas:
As recentes descobertas de novos campos em camadas do pré-sal (ou sub-sal), representam uma nova fronteira tecnológica para a exploração e produção de petróleo em alto mar. Neste contexto, duas atividades importantes serão desenvolvidas no LTP: (1) análise de procedimentos de controle de poços ultra-profundos, e (2) desenvolvimento de modelos matemáticos aplicados à perfuração de poços direcionais de longo alcance.
Os poços necessários para explorar esta nova fronteira deverão atingir objetivos em profundidades ainda maiores do que as atuais. Na medida em que se perfura cada vez mais profundo, a “janela de perfuração” definida pela pressão de poros e pela pressão de fratura se reduz, o que aumenta o risco inerente às operações de perfuração. Objetivando reduzir os custos destas operações, procedimentos de controle destes poços devem ser analisados, e, quando necessário, novos procedimentos devem ser planejados. Desta forma, o LTP – através da infra-estrutura aqui proposta – poderá contribuir utilizando um simulador físico de perfuração e controle de poços.
Adicionalmente, modelos matemáticos podem ser desenvolvidos, auxiliando o projeto destes poços, contemplando trajetórias direcionais, de longo alcance e ultra-profundas. Com o simulador físico, o LTP poderá validar os modelos desenvolvidos, adotando ações corretivas, aperfeiçoando e desenvolvendo novos conceitos e procedimentos para a perfuração de poços, na camada sub-sal.
Dentro destas ações, serão abordados, ainda, os seguintes itens:
Equipamentos necessários para apoiar as atividades propostas:
A indústria do petróleo chegou à conclusão de que fraturas hidraulicamente induzidas são sempre benéficas ao aumento de produção de reservatórios, sejam eles de baixa permeabilidade ou não. A técnica de multifraturamento hidráulico, criando uma família de fraturas, significa otimizar o procedimento, atingindo o reservatório de forma a aumentar ainda mais a área de varrido, e elevar o fator de recuperação. Esta técnica se tornou uma necessidade no caso de poços horizontais de longo alcance, especialmente para reservatórios de baixa espessura, comparado ao comprimento e à largura, como é o caso das novas descobertas da Petrobras.
A propagação de fraturas hidráulicas é afetada pela variação das propriedades mecânicas das rochas em torno do reservatório e do contraste das tensões in-situ ao redor da zona fraturada. O conhecimento dos parâmetros da fratura: abertura e comprimento, dependem de simulação numérica e da devida comprovação física, validando os simuladores utilizados. Para esta finalidade, está prevista a montagem de um aparato de teste, onde será possível simular a iniciação e verificar a propagação de fraturas em função das tensões confinantes.
O equipamento para esta finalidade é uma célula poliaxial, que será fabricada contando com os seguintes componentes:
