Atividades da Prospecção e Perfuração

Atividades da Prospecção e Perfuração

(Parte 1 de 2)

ATIVIDADES DA PROSPECÇÃO E PERFURAÇÃO

ALUNO:

LEONARDO DE GOES MEDEIROS

ORIENTADOR: CLEBER MAGNO

RIO DE JANEIRO,

27 DE SETEMBRO DE 2013

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI-RJ

Praça Natividade Saldanha, n° 19 - Benfica

ATIVIDADES DA PROSPECÇÃO E PERFURAÇÃO

Trabalho apresentado como requisito para avaliação parcial do curso Técnico em Petróleo e Gás do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI-RJ

Orientador: Prof. Cleber Magno

Tempo gasto no desenvolvimento do projeto:

(7 dias)

Leonardo de Goes Medeiros

Aluno Coordenador

SUMÁRIO

Introdução 1

Métodos Utilizados nos Estudos Geológicos 2

Prospecção de Petróleo 2

Métodos Geológicos 2

Métodos Potenciais 3

Métodos Sísmicos 5

Perfuração Prospectiva 8

Tipos de Rochas 9

Equipamentos e Materiais 11

Equipamentos da Sonda de Perfuração 11

Colunas de Perfuração 13

Brocas 13

Fluidos de Perfuração 13

Revestimento de Um Poço de Petróleo 14

Plataformas Marítimas 15

Conclusão 17

Anexos 18

Cronograma de Desenvolvimento 19

Plano Orçamentário 20

Referencias Bibliográfica 21

Introdução

Petróleo (do latim petroleum, petrus = pedra e oleum = óleo, do grego πετρέλαιον [petrélaion], "óleo da pedra", do grego antigo πέτρα [petra], pedra + έλαιον [elaion] azeite, qualquer substância oleosa, no sentido de óleo bruto), é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho).

Para que o petróleo chegue à superfície, é necessário perfurar um poço que atinja o reservatório e o faça elevar até a superfície. A tecnologia que envolve a perfuração de poços deu um salto na ultima década, permitindo o alcance de profundidades antes inimaginadas, acima de 6.000 m de profundidade.

A perfuração de poços pode ser em terra (onshore) quanto no mar (offshore).Nas atividades de perfuração de poços de petróleo utilizam-se sondas de perfuração, que consiste em um conjunto de equipamentos bastante complexos, existindo grande variedade de tipos. Tais sondas podem ser terrestres ou marítimas, conforme o local de operação.

E na minha pesquisa falarei de algumas atividades e equipamentos relacionados à prospecção e perfuração do poço de petróleo.

Métodos Utilizados nos Estudos Geológicos

Prospecção de Petróleo

A descoberta de uma jazida de petróleo em uma nova área é uma tarefa que envolve um longo e dispendioso estudo e análise de dados geofísicos e geológicos das bacias sedimentares.

Os geológicos e geofísicos decidem propor a perfuração de um poço, que é a etapa que mais investimentos exigem em todo o processo de prospecção.

Um programa de prospecção visa fundamentalmente a dois objetivos:

1º Localizar dentro de uma bacia sedimentar as situações geológicas que tenham condições para a acumulação de petróleo.

2º verificar qual, dentre estas situações, possui mais chance de conter petróleo.

A identificação de uma área favorável à acumulação de petróleo é realizada através de métodos geológicos e geofísicos, que, atuando em conjunto, conseguem indicar o local mais propicio para a perfuração. O programa desenvolvido durante a fase de prospecção fornece uma quantidade muito grande de informações técnicas.

Métodos Geológicos

A primeira etapa de um programa exploratório é a realização de um estudo geológico com o propósito de reconstituir as condições de formação e acumulação de hidrocarbonetos em uma determinada região. O geólogo elabora mapas de geologia de superfície a partir dos mapas de superfície e dados de poços, como também analisa as informações de caráter paleontológico e geoquímico.

Geológia de Superfície

Através do mapeamento das rochas que afloram na superfície, é possível reconhecer e delimitar as bacias sedimentares e identificar algumas estruturas capazes de acumular hidrocarbonetos. As informações geológicas e geofísicas obtidas a partir de poço exploratórios são de enorme importância para a prospecção, pois permitem reconhecer as rochas que não afloram na superfície e aferir e calibrar os processos indiretos de pesquisas como os métodos sísmicos.

Consiste no estudo de dados geológicos obtidos em um poço exploratório. A partir destes dados é possível determinar a características geológicas das rochas de subsuperfície. As técnicas mais comuns envolvem:

- A descrição das amostras de rochas recolhidas durante a perfuração;

- O estudo das formações perfuradas e sua profundidade em relação a um referencial fixo (frequentemente o nível do mar);

- A construção de mapas e seções estruturais através da correlação entre as informações de diferentes poços;

- A identificação dos fósseis presentes nas amostras de rocha provenientes da superfície e subsuperfície através do laboratório de paleontologia.

Com os resultados obtidos pode-se correlacionar os mais variados tipos de rochas dentro de uma bacia ou mesmo entre bacias.

O geólogo trabalha na aferição direta das rochas e, utilizando-se de diferentes técnicas, consegue identificar as estruturas mais promissoras para a acumulação de petróleo em uma área.

Métodos Potenciais

A geofísica é o estudo da terra usando medidas de suas propriedades físicas. Os geofísicos adquirem, processam e interpretam os dados coletados por instrumentos especiais, como o objetivo de obter informações sobre a estrutura e composição das rochas em subsuperfície. Grande parte do conhecimento adquirido sobre o interior da Terra, além dos limites alcançados por poços, vem de observações geofísicas.

A gravimetria e a magnetometria, também chamadas métodos potencias, foram muito importantes no início da prospecção de petróleo por métodos indiretos, permitindo o reconhecimento e mapeamento das grandes estruturas geológicas que não apareciam na superfície.

Gravimetria

Atualmente sabe-se que o campo gravitacional depende de cinco fatores: latitude, elevação, topografia, marés e variações de densidade em subsuperfície. Este último é o único que interessa na exploração gravimétrica para petróleo, pois permite fazer estimativas da espessura de sedimentos em uma bacia sedimentar, presença de rochas com densidade anômalas como as rochas ígneas e domos de sal, e prever a existência de altos e baixos estruturais pela distribuição lateral desigual de densidades em subsuperfície.

A unidade de medida da aceleração do campo gravitacional terrestre é o Gal em homenagem ao físico italiano Galileo Galilei (1564-1642), e vale 1 cm/s2. A aceleração média na superfície da Terra é de 980 gal (aumenta 0,5% do Equador para os pólos) e as anomalias produzidas por estruturas geológicas de interesse à prospecção de petróleo são da ordem de 10-3 gal. Os gravímetros são instrumentos de medida bastante sensíveis, devem ter uma precisão da ordem de 1/1.000.000.

O mapa gravimétrico obtido após a aplicação das correções de latitude, elevação, topografia e marés é denominado mapa Bouguer, em homenagem ao matemático francês Pierre Bouguer (1998-1758). A interpretação do mapa Bouguer é ambígua, pois diferentes situações geológicas podem produzir perfis gravimétricos semelhantes. Portanto, a utilização individual do método gravimétrico não consegue diagnosticar com confiabilidade a real estrutura do interior da Terra, muito embora possa mostrar a existência de algum tipo de anomalia. Contudo, quando utilizado conjuntamente com outros métodos geofísicos e com o conhecimento geológico prévio da área, permite um avanço significativo no entendimento da distribuição espacial das rochas em subsuperfície.

Quando buscam combustíveis fósseis no mar, os geólogos petroleiros empregam equipamento de farejamento especial que detecta traços de gás natural na água marinha. Mas como esse método só ajuda a localizar depósitos que vazam, as grandes empresas petroleiras dependem de dois outros métodos para localizar as jazidas.

Quando próximas à superfície, certas rochas afetam o campo magnético da Terra. Usando equipamento de levantamento magnético, um navio pode passar sobre uma área e mapear as anomalias magnéticas que venha a encontrar.

Magnetometria

A prospecção magnética para petróleo tem como objetivo medir pequenas variações na intensidade do campo magnético terrestre, conseqüência da distribuição irregular de rochas magnetizadas em subsuperfície.

Nos levantamentos aeromagnéticos as medidas obtidas pelos magnetômetros dependem de vários fatores, dos quais se destacam: latitude, altitude de vôo ou elevação, direção de vôo, variações diurnas e presença localizada de rochas com diferentes susceptibilidades magnéticas. As variações diurnas são usadas por atividades solares, denominadas tempestades magnéticas, e pelo movimento de camadas ionizadas na alta atmosfera que atuam como correntes elétricas perturbando o campo magnético terrestre.

A unidade de medida em levantamentos magnéticos é o gamma, ou nanotesla, que vale 10-5 gauss, unidade definida em homenagem ao matemático alemão Karl F Gauss (1777-1855). O campo magnético terrestre é da ordem de 50.000 gammas e as anomalias de interesse na prospecção de petróleo são da ordem de 1 a 10 gammas. Os magnetômetros devem apresentar uma sensibilidade de 1/50.000.

Métodos Sísmicos

O método sísmico de refração registra somente ondas refratadas com ângulo critico e tem grande aplicação na área de sismologia. Foi através deste método que a estrutura interior da Terra foi desvendada, embora este método tenha sido largamente utilizado na década de 1950 como apoio e refinamento dos resultados obtidos pelos métodos potenciais.

O método sísmico de reflexão é o método de prospecção mais utilizado atualmente na indústria de petróleo, pois fornece alta definição das feições geológicas em subsuperfície propícias à acumulação de hidrocarbonetos, a mais de 90% dos investimentos em prospecção são aplicados em sísmica de reflexão.

O levantamento sísmico inicia-se com a geração de ondas elásticas, através de fontes artificiais, que se propagam pelo interior de Terra, onde são refletidas e refratadas nas interfaces que separam rochas de diferentes constituições petrofísicas, e retornam à superfície, onde são captadas por sofisticados equipamentos de registro. O método, conhecido como sparking, envolve o envio de ondas de choque pela água e para o piso do oceano. O som viaja em velocidades diferentes através de tipos diferentes de rochas. Caso a onda de choque localize mudança nas camadas rochosas, ela retorna e é captada por hidrofones que o navio de pesquisa arrasta pela água em sua esteira. Com a ajuda de computadores, os sismologistas podem analisar a informação e localizar possíveis armadilhas. 

Os navios de pesquisa utilizam canhões de ar comprimido e explosivos para causar as ondas de choque. Entre os dois métodos, os canhões causam menos ameaças à fauna marinha, mas até mesmo a poluição acústica representa ameaça para animais com senso sísmico tão agudo quanto à baleia azul, uma espécie em risco.

Nas prospecções sísmicas, uma onda de choque é criada pelo seguinte:

Canhão de ar comprimido - dispara pulsos de ar na água (para exploração sobre a água);

Caminhão impactador - golpeia chapas pesadas no solo (para exploração sobre a terra);

Explosivos - são enterrados no solo (para exploração sobre a terra) ou arremessados do barco (para exploração sobre a água) e detonados.

As ondas de choque se deslocam abaixo da superfície da Terra e são refletidas pelas diversas camadas rochosas. Os reflexos se deslocam em diferentes velocidades dependendo do tipo ou densidade das camadas de rocha que devem atravessar. Os reflexos das ondas de choque são detectados por microfones ou detectores de vibração sensíveis: hidrofones sobre a água ou sismômetros sobre a terra. As leituras são interpretadas por sismólogos quanto a indícios de armadilhas de petróleo e gás.

Apesar de os métodos modernos de exploração de petróleo ser melhores do que os anteriores, eles ainda podem ter uma taxa de sucesso de 10% para a localização de novos campos de petróleo. Assim que um impacto com perspectiva de petróleo é encontrado, a localização é marcada por coordenadas de GPS sobre a terra ou por bóias marcadoras sobre a água.

Fontes e Receptores Sísmicos

As fontes de energia sísmicas mais utilizadas são a dinamite e o vibrador em terra e canhões de ar comprimido em levantamentos marítimos. Cada uma destas fontes emite um pulso característico conhecido como assinatura da fonte que se propaga em todas as direções. Estes pulsos elásticos ou detonações são de duração ou comprimento muito pequeno, da ordem de 200 milissegundos, e se refletem e refratam em cada uma das camadas geológicas em profundidade, retornando à superfície com informações valiosa para a pesquisa de petróleo.

Os receptores utilizados para registrar as reflexões destes pulsos são basicamente de dois tipos: eletromagnéticos (geofones) para registros em terra, e de pressão (hidrofones) para levantamentos na água. O primeiro é composto por uma bobina suspensa dentro de um campo magnético gerado por um potente imã acondicionado em invólucro impermeável, que é firmemente cravado à superfície da Terra. Quando uma onda sísmica atinge o geofone, o movimento relativo entre a bobina e o imã gera uma corrente elétrica induzida que é proporcional a vários fatores, inclusive à amplitude da onda incidente.

Os hidrofones utilizam cristais piezoelétricos, que geram uma corrente elétrica proporcional à variação de pressão produzida pelas ondas acústicas na água. Estes receptores, a exemplo dos geofones, devem reproduzir o mais fielmente possível as vibrações mecânicas na forma de oscilações elétricas.

Estas oscilações elétricas são transmitidas até o sismógrafo, onde são digitalizadas, multiplexadas e registradas após severo depuramento e amplificação eletrônicos.

Aquisição de Dados Sísmicos

Tanto em terra quanto no mar, a aquisição de dados sísmicos consiste na geração de uma perturbação mecânica em um ponto da superfície e o registro das reflexões em centenas (128 a 1024) de canais de recepção ao longo de uma linha reta. Estes canais encontram-se eqüidistantes (20 a 50 metros), todo o conjunto fonte/receptores tem seu posicionamento dinâmico definido por levantamentos topográficos em terra e por radioposicionamento e satélites no mar.

Sísmica Tridimensional (3D)

A sísmica 3-D consiste em executar o levantamento dos dados sísmicos em linhas paralelas afastadas entre si de distância igual a distancia entre os canais receptores.

Os dados assim obtidos são processados, seguindo basicamente o roteiro utilizado nos dados convencionais 2-D. Entretanto, o algoritmo de migração possui agora a flexibilidade de migrar eventos para a terceira dimensão, permitindo que eventos laterais presentes nas seções 2-D sejam migrados para suas respectivas posições verdadeiros em 3-D.

Após o processamento, cada ponto da superfície vai conter um traço sísmico com a resposta sísmica vertical naquele ponto. O conjunto dos traços sísmicos assim obtidos constitui o cubo de dados 3-D no qual se utilizam códigos de cores para melhor visualização.

Além da maior definição, a interpretação de dados 3-D é muito mais precisa e facilitada pelo detalhe das informações. Geralmente esta superfície é visualizada pelo valor relativo de amplitude do refletor através de código de cores. São os mapas de amplitude que tanto sucesso tem alcançado na exploração da Plataforma Continental.

Sísmica Aplicada à Perfuração

O desenvolvimento moderno da tecnologia de poços horizontais para a produção de hidrocarbonetos encontra na sísmica uma ferramenta poderosa para orientação espacial e direcionamento da perfuração, fatores vitais devido ao elevado investimento envolvidos.

Sísmica 4D

Sísmica 4-D nada mais é do que a repetição de um levantamento 3-D. Entretanto, se no intervalo entre um levantamento e outro houver alteração nas características petrofísicas dos reservatórios, os resultados serão diferentes e a análise destas diferenças poderá fornecer informações importantes para o desenvolvimento da produção.

O monitoramento da movimentação destes fluidos dentro do reservatório é de grande importância para a otimização da produção, e neste contexto situa-se a aplicação da sísmica 4-D.

Como as velocidades intervalares são sensíveis às variações de pressão, e como os contatos entre os fluidos modificam-se com o tempo, a sísmica 4-D pode revelar a dinâmica dos processos de injeção de água e gás.

Perfuração Prospectiva

Mesmo que você envie ondas sonoras de choque pelo piso do oceano o dia inteiro, chegará o momento em que será necessário escavar um pouco, se deseja determinar a presença de petróleo explorável. Para cuidar da tarefa, as empresas petroleiras enviam uma plataforma móvel de prospecção para reali­zar perfurações prospectivas no local. Algumas delas são instaladas em navios, outras precisam ser rebocadas ao local por embarcações. ­

Uma plataforma de perfuração prospectiva normalmente escava quatro poços de prospecção no local de um suposto depósito, cada qual requerendo de 60 a 90 dias de trabalho. Os geólogos escavam inicialmente para obter uma amostra de núcleo. O princípio é semelhante ao de enfiar um tubo oco em um bolo de aniversário e removê-lo. Seria possível examinar o cilindro e descobrir de que são feitas as diferentes camadas do bolo. Essa é uma maneira de descobrir sem cortar uma fatia.

Os geólogos petroleiros procuram sinais de petróleo, o que eles denominam de show. Assim que descobrem um show, a perfuração pára e os geólogos conduzem testes adicionais para garantir que a qualidade e a quantidade de petróleos disponíveis justificam trabalho adicional. Em caso positivo, eles escavam poços adicionais para substanciar as descobertas.

Assim que os geólogos estabelecem o valor de um depósito de petróleo, é hora de escavar um poço de produção e começar a extrair a riqueza. Um poço médio dura de 10 a 20 anos antes que deixe de ser lucrativo, de modo que as plataformas offshore são construídas para longas estadias. Elas geralmente são fixadas diretamente ao piso oceânico por fundações de metal ou concreto e cabos de amarração. Elas precisam ficar o mais estacionária possível durante as perfurações, não importa a instabilidade do clima.

Tipos de Rochas

Rocha Sedimentar

Formada na superfície da terra, e depositada no fundo dos oceanos, lagos e rios. Uma das características mais importante é sua formação em camadas, denominado estratificação.

Rocha Geradora

Rica em matéria orgânica e que apresenta um ambiente de baixa oxigenação. Quanto maior a profundidade, menor a quantidade de oxigênio existente, possibilitando assim elevada preservação da matéria orgânica. O petróleo após ser gerado, é excluído da mesma devido as altas pressões de compactação existente. O petróleo, então, migra para formações porosas e permeáveis, que estejam sujeitas a menores pressões, normalmente no sentido ascendente.·.

Rocha Reservatório

Porosa e suficientemente permeável para que o petróleo possa ter chegado até ela.

Rocha Capeadora/Selante

É uma camada de rocha impermeável, sobreposta ao reservatório de petróleo e/ou gás, que impede a migração dos fluidos.

Sistema Petrolífero

Estruturas de Armadilhas (oil trap) – Assim que constatada a presença de rochas geradoras, reservatórias e capeadoras, existe a possibilidade de encontrar petróleo. Porém, para que o petróleo seja encontrado em grandes quantidades, é indispensável à presença de uma estrutura adequada que confine o fluxo de petróleo.

Migração Primária

É o fluxo do petróleo ao longo do tempo da rocha geradora para a rocha reservatório.

Migração Secundária

É o fluxo do petróleo através da própria rocha reservatório até encontrar uma armadilha ou zona de menor pressão.

Porosidade

É uma caract erística física, definida como o percentual entre volume vazio e o volume total das rochas.

Permeabilidade

É a propriedade de um meio poroso permitir a passagem de fluidos através dele, sem deformar-se estruturalmente.

Equipamentos e Materiais

Barco Sísmico

Embarcação utilizada para realizar o levantamento sísmico. A embarcação segue um trajeto previamente estabelecido em linhas, esquadrinhando toda a área do bloco que se pretende estudar. Normalmente, a atividade é executada sem interrupções (24 horas por dia), com disparos realizados de forma regular, perfazendo, em média, 180 km por dia.

Equipamentos da Sonda de Perfuração

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

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.

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.

Sistema de Movimentação de Cargas

O sistema de movimentação de carga permite movimentar as colunas de perfuração, de revestimento e outros equipamentos.

(Parte 1 de 2)

Comentários