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Rio S E

São FranciscoA L

Raimundo Mendes de Brito Ministro de Estado

Otto Bittencourt Netto Secretário

Carlos Oití Berbert Diretor-Presidente

Antonio Juarez Milmann Martins Diretor de Geologia e Recursos Minerais

Augusto Wagner Padilha Martins Diretor de Relações Institucionais e Desenvolvimento

Gil Pereira de Souza Azevedo Diretor de Hidrologia e Gestão Territorial

José de Sampaio Portela Nunes Diretor de Administração e Finanças

Frederico Cláudio Peixinho Chefe do Departamento de Hidrologia

Humberto José T. R. de Albuquerque Chefe Divisão de Hidrogeologia e Exploração

Marcelo Soares Bezerra Superintendente Regional do Recife

Enjolras de Albuquerque Pereira Lima Gerente de Hidrologia e Gestão Territorial

José Carlos da Silva Supervisor de Hidrogeologia e Exploração

ELABORAÇÃO Waldir Duarte Costa Filho

Manoel Júlio da Trindade Gomes Galvão Josias Barbosa de Lima Onofre Leal

REVISÃO TÉCNICA Membros da GEHITE – Gerência de

Hidrologia e Gestão Territorial, Supervisão de Hidrogeologia e Exploração

CORDENAÇÃO TÉCNICA Jairo Fonseca Leite

SUPERVISÃO TÉCNICA José Carlos da Silva

Na região Nordeste do Brasil, desde o início do século, a perfuração de poços tubulares vêm sendo utilizada como uma alternativa para suprir o abastecimento de água de pequenas comunidades e dos rebanhos. Entretanto, apenas a partir do início da década de 60, com a criação da SUDENE e, consequentemente, com o surgimento da Hidrogeologia no Brasil, os poços perfurados nessa região passaram a ter um acompanhamento técnico na locação e perfuração. Porém, pelo fato destas ações serem tomadas de forma emergenciais, muitos destes poços não eram instalados e, até mesmo, eram abandonados quando passava o período de estiagem.

Preocupada com esta realidade, a Secretaria de Recursos Hídricos do M.M.A. instituiu o Programa de Ações Emergenciais de Combate aos Efeitos das Secas. Imbuída no propósito de assessorar a Secretaria, a CPRM Serviço Geológico do Brasil promoveu a confecção desta cartilha, com o objetivo de tentar melhorar o nível de informação técnica dos profissionais envolvidos diretamente neste programa emergencial, a partir do conhecimento generalizado, de forma clara, dos conceitos básicos sobre poços tubulares.

Ressaltamos que as noções básicas aqui apresentadas, embora com uma razoável gama de informações técnicas, constitui um texto sumarizado visando atender a emergência requerida pelo programa, devendo o interessado pelo tema, que desejem um conhecimento mais aprofundado recorrer à bibliografia especializada citada no final deste texto.

!! Poço Tubular: Também conhecido como poço artesiano, é aquele onde a perfuração é feita por meio máquinas perfuratrizes à percussão, rotativas e rotopneumáticas. Possui alguns centímetros de abertura (no máximo 50 cm), revestido com canos de ferro ou de plástico (Figura 1).

!! Formações Aqüíferas: São as formações (Figura 2) das quais se poderá obter água e poderão ser de dois tipos gerais, rocha consolidada (Aqüífero Fissural [A] e Cárstico-Fissural [B]) e rocha sedimentar não consolidada (Aqüífero Intersticial [C] e Aluvial [D]). A diferença, na natureza desses dois tipos gerais de formações aqüíferas, influi no projeto e construção dos poços que as atingem para extrair água ou que as atravessam.

Figura 1

Figura 2

!! Perfuração: É o ato de perfurar a formação aqüífera através de máquinas apropriadas, por métodos específicos. A perfuração de poços tubulares é composta por várias etapas até a utilização final do poço. Envolve a perfuração propriamente dita, a completação, a limpeza e desenvolvimento, o bombeamento e a instalação do poço.

!! Completação: Diz respeito ao ato de completar o poço, ou seja, colocar a tubulação do poço (revestimento e filtro), o cascalho (pré-filtro) e o cimento (cimentação). Esta etapa da perfuração refere-se a poços perfurados em material inconsolidado e em rochas sedimentares de porosidade intergranular, nos quais são instalados filtros (Figura 3 A). Poços perfurados em rochas cristalinas (granitos, xistos, quartzitos, etc.), com porosidade de fraturas, e calcários (porosidade de canais de dissolução), são revestidos apenas na sua parte superior, onde a rocha se encontra alterada sujeita à desmoronamentos, não se utilizando filtros portanto (Figura 3 B). Às vezes, quando a rocha cristalina se encontra intensamente fraturada, ou o calcário apresenta níveis de alteração ou de intensa dissolução, torna-se necessário revestir todo o poço.

Apesar de se ter apresentado apenas uma coluna de revestimento no poço em sedimento (Figura 3 A), pode-se ter poços concluídos com uma configuração similar a um telescópio, muito embora os revestimentos externos são utilizados apenas para segurança em formações menos consolidadas ou para isolar águas contaminadas superiores. O revestimento mais interno diz-se de produção. Quando houver necessidade de filtros, os mesmos são descidos em conjunto com os tubos de revestimento.

AQÜÍFERO INTERSTICIALAQÜÍFERO INTERSTICIALAQÜÍFERO FISSURALAQÜÍFERO FISSURALFigura 3

!! Cimentação: Consiste no enchimento do espaço anelar existente entre os tubos e a parede da formação e tem a principal finalidade da união da tubulação de revestimento com a parede do poço e evitar que as águas imprestáveis contaminem o aqüífero, além do objetivo de formar um tampão de selo no fundo do poço ou para corrigir desvios do furo durante a perfuração.

!! Desenvolvimento: Os trabalhos de desenvolvimento em um poço para água, objetivam a remoção do material mais fino da formação aqüífera nas proximidades do poço, aumentando, assim, sua porosidade e permeabilidade ao redor do poço. Além disso, estabiliza a formação arenosa em torno de um poço dotado de filtros, permitindo fornecer água isenta de areia. Nas rochas consolidadas, o desenvolvimento atua limpando e desobstruindo as fendas e fraturas por onde circula a água. Isso tudo permite que a água possa entrar mais livremente no poço, assegurando assim, quando bem feito, o máximo de capacidade e diminuindo as perdas de cargas do aqüífero para o poço. Os trabalhos de desenvolvimento, portanto, são fundamentais para o perfeito acabamento do poço.

!! Bombeamento: É a ação da retirada da água de um poço por intermédio de uma bomba. O ensaio de bombeamento destina-se a determinar a vazão de explotação do poço, utilizando-se o equipamento de bombeamento adequado para sua explotação, permitindo ainda a determinação dos parâmetros hidrodinâmicos do aqüífero e das perdas de carga no poço e no aqüífero. Para tanto, são feitos os registros e controle da vazão (Q), nível estático (NE) e nível dinâmico (ND), durante um teste de produção ou de aqüífero (Figura 4).

!! Vazão (Q): É a medida do volume de água que sai do poço por determinado período de tempo. Medida geralmente em metros cúbicos por hora (m3/h).

POÇO SEM BOMBEAMENTOPOÇO BOMBEANDO Figura 4

!! Nível Estático (NE): É a profundidade do nível da água dentro do poço, quando não está em bombeamento por um bom período de tempo. Medido geralmente em metros (m) em relação à boca do poço.

!! Nível Dinâmico (ND): É a profundidade do nível da água dentro do poço, quando está em bombeamento. Medido geralmente em metros (m) em relação à boca do poço.

!! Rebaixamento (sw): É a diferença entre o nível estático e o dinâmico, ou seja, o quanto o nível da água rebaixou dentro do poço, durante o bombeamento.

Medido geralmente em metros (m).

!! Altura da Boca do Poço: É o tamanho do cano exposto, ou seja, a altura da boca do poço até a superfície do terreno (Figura 5). Medido geralmente em metros (m).

!! Instalação: É a etapa final na construção de um poço, deixando-o apto à funcionar normalmente. Consiste na colocação de um equipamento de bombeamento, com tubulações edutoras, um sistema de acumulação (caixa d’água) e um sistema de distribuição da água (chafarizes, encanação, etc...) – Figura 6.

Quando um poço é perfurado numa formação de rocha consolidada, o orifício geralmente é mantido em equilíbrio, sem necessidade de revestimento, enquanto que, numa formação de areia, argilas expansivas, pedregulho e outras formações não

Caixa d'Água 8.0 litros

Figura 5 Figura 6 consolidadas, deverá ser sustentado por um revestimento ou filtro para poço, a fim de evitar seu desmoronamento ou fechamento do poço. A água, nas formações consolidadas ocorre nas fraturas, fendas ou cavernas existentes nas rochas ou nos poros do arenito, enquanto nas areias e pedregulhos, está presente nos vazios formados entre partículas adjacentes.

!! Em Rochas Cristalinas

- Poços com profundidades máximas em torno de 80 metros; mais freqüente 60 metros - Diâmetro mais frequente de 4” a 6” (4 a 6 polegadas)

- Perfurados com máquinas apropriadas (percussão e ar comprimido)

- Dispensam revestimentos, filtros e pré-filtros

- Captam aqüíferos fissurais

- Geralmente tem baixas vazões (média 2 a 5 m3/h), servindo para abastecimento de casas, vilas e pequenas comunidades.

!! Em Rochas Sedimentares

- Poços com profundidades as mais variadas, podendo atingir mais de 1.000m.

- Diâmetro variável desde 4” a 2” (mais utilizado de 4” a 8” para revestimento de produção) - Perfurados com máquinas apropriadas (percussão e rotação mais utilizadas)

- Exigem revestimentos, filtros e pré-filtros

- Custos elevados de material de completação

- Pequenas a grandes vazões (até 1.0 m3/h)

- Servindo para abastecimento de casas, vilas, pequenas e grandes comunidades e até cidades populosas.

Perfuração rotativa é o método de fazer um furo em formações sedimentares (principalmente) por meio de uma composição de perfuração rotativa que incorpora mecanismos de alimentação de fluido, controles de peso sobre broca, dentre outros, cortando, triturando e desgastando as rochas. O fluído de perfuração é injetado por dentro da haste e coluna de perfuração saindo pelos orifícios da broca e retornando à superfície conduzindo os fragmentos da rocha triturada, através do espaço entre a coluna e a parede do poço.

Uma máquina perfuratriz rotativa (Figura 7) normalmente é equipada com todos ou com uma combinação dos seguintes componentes: motorização (um motor a explosão ou um motor elétrico); sistema de transmissão de potência (sistemas mecânicos, hidráulicos, pneumáticos ou elétricos); mecanismo rotativo (mesa rotativa ou fixa, cabeçote fixo ou móvel mecânico, ou motores de acionamento hidráulico ou pneumático ou elétrico); mastro ou torre; hastes (de perfuração e de acionamento ou

Kelly); sistema de circulação de fluido (linhas de transmissão com um compressor de ar ou uma bomba de lama, ou ambos); chassi; equipamento de pull-down (sistemas de cilindros hidráulicos e prendedores, correntes acionadas hidráulica, pneumática ou eletricamente, cabo ou pinhão e cremalheira); equipamento de levantamento (guincho + cabo, ou o equipamento de pull-down usado em reverso); equipamento de manuseio da haste de perfuração; e dispositivos de nivelamento acionados hidraulicamente.

O princípio do método consiste em se erguer e deixar cair em queda livre alternadamente, um pesado conjunto de ferramentas (porta-cabo, percussores, haste e trépano), que está suspenso por um cabo montado num tambor (Figura 8). O cabo é acionado por meio de um balancim de curso regulável. Ao cair em queda livre, o trépano rompe o material rochoso, triturando-o, ao mesmo tempo em que gira sobre o seu próprio eixo, proporcionando um furo circular. O material solto, conhecido como fragmentos da perfuração é retirado do furo por meio de uma caçamba, necessitando para isto colocar água no furo enquanto o poço não estiver produzindo.

Uma máquina perfuratriz percussora (Figura 8), consiste essencialmente de um guincho de 3 tambores, com carretel principal, carretel do revestimento, carretel da caçamba; balancim para o cabo; eixo principal; torre telescópica e unidade motriz. Todo esse equipamento é montado sobre um chassi feito de aço e soldado eletricamente. Os acessórios (Figura 9), consistem de porta-cabo, percussores, hastes, trépano e cabos, além de ferramentas utilitárias diversas.

Figura 7

O princípio do método roto-pneumático é baseado numa percussão em alta freqüência e de pequeno curso dado por um martelo (megadrill) em uma broca (bit) que, concomitantemente, é rotacionado triturando e desgastando a rocha. O fluido é o próprio ar comprimido transmitido pelo compressor por dentro da coluna de perfuração, passando por dentro do martelo e da broca.

A perfuratriz é composta basicamente de: um compressor (unidade geradora do sistema pneumática); um martelo de impacto (megadrill - Figura 10); e brocas (bits de botões e/ou pastilhas feitas de carbureto de tungstênio).

Figura 8Figura 9 Figura 10

A tubulação definitiva, que vai constituir as paredes do poço propriamente dito, chama-se revestimento do poço. É a que se coloca para revestir definitivamente o poço e desempenha duas funções principais: sustentar as paredes da perfuração e constituir a condução hidráulica que ponha os aqüíferos em comunicação com a superfície. Como já foi dito, em rochas cristalinas, onde a água é extraída a partir de fraturas na rocha, essa tubulação de revestimento pode ser dispensada, usando-se apenas o revestimento de proteção superficial. O revestimento também é empregado para impedir a drenagem para o interior do poço de água superficial ou de água poluída de aqüíferos impróprios, que iriam contaminar o poço.

Os tipos mais utilizados são os metálicos e os de PVC aditivado (geomecânico). Os tubos metálicos mais utilizados são feitos em aço estirado, sem solda ou soldados segundo uma geratriz ou helicoidalmente, unidos através de luvas de roscas ou soldados em suas extremidades; enquanto que a linha geomecânica é produzida com pontas e bolsas roscáveis (rosca trapezóidal) que, além de dispensarem o uso de solda, cola, luva ou trava, possibilitam uma instalação rápida e segura, porém a sua utilização fica restrita a pequenas profundidades (menores pressões hidráulicas).

Para que a coluna de revestimento mantenha-se equidistante da parede do poço, facilitando a descida do pré-filtro, é fundamental o uso de centralizadores para os quais o espaçamento ideal é de 20 metros entre si.

Os centralizadores, Figura 1 ao lado, não necessitam ser robustos, devendo, preferencialmente, ser executados em ferro de perfil redondo, com 03 (três) haletas. Devem ser instalados sempre nos revestimentos de forma solta, com movimentação livre entre duas bolsas consecutivas ou de forma presa se os tubos forem soldados sem ressaltos expressivos.

Ao término da perfuração de um poço, em formações aqüíferas inconsolidadas ou pouco consolidadas, torna-se necessário instalar um dispositivo de admissão para a água, denominado filtro do poço (Figura 12). O filtro tem a função de permitir que a água entre no poço sem a perda excessiva de carga, impedir a passagem de material fino durante o bombeamento, e servir como suporte estrutural, sustentando a perfuração no referido material.

O dimensionamento correto de um filtro é muito importante, consistindo em se determinar o tamanho das aberturas, diâmetro, comprimento e resistência mecânica ideais. Consiste, ainda, na escolha do tipo de material a ser utilizado na sua construção.

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