Métodos de perfuração para poços tubulares e sua seleção

Leia este artigo para aprender sobre os métodos de perfuração e sua seleção.

Métodos de Perfuração para Poços de Tubos:

1. Método de perfuração de percussão:

Este método é adequado para as formações rochosas macias e fissuradas. Nas formações puramente do solo, este método oferece uma taxa de trabalho muito alta. Este método consiste em quebrar e pulverizar o material do subsolo por meio de séries de golpes repetidos com um cortador feito de metal duro. O material pulverizado mistura-se com água e é então removido. Às vezes, esse método também é chamado de método de ferramenta de cabo. O mandrilamento pode ser feito manualmente ou mecanicamente. Perfurações de até 30 cm de diâmetro e mais de 200 a 300 m de profundidade podem ser muito convenientemente perfuradas, atendendo às exigências normais.

Os golpes são dados por meio de um êmbolo. O êmbolo é constituído por um tubo de metal oco. Um cortador é fixado na extremidade inferior do atuador por rebitagem ou soldagem. Uma válvula de esfera de aço também é fornecida na parte inferior do pistão. A válvula é tal que permite que a lama do material pulverizado do solo em água entre no êmbolo.

Uma vez que a lama entra no êmbolo, a válvula fecha e a polpa é impedida de sair. Assim, a válvula tem apenas uma ação. Às vezes, a válvula de aba também pode ser fornecida no pistão. A finalidade servida é exatamente a mesma que a da válvula de esfera. A figura 18.4 mostra uma válvula de flap. Assim, o atuador desempenha também a função de um sludger e de um fiador.

O êmbolo pode ser baixado e levantado de duas maneiras:

Eu. Por sistema de corda, e

ii. Por sistema de vareta.

No sistema de corda, a extremidade superior do êmbolo está presa a uma corda. A corda passa por uma polia. O êmbolo é levantado e solto de repente para dar um golpe. O sistema de barras é similar em princípio ao sistema de cabos. A única diferença é que a haste substitui a corda e, conseqüentemente, a máquina operadora da haste também é alterada. A desvantagem do sistema de barras é que o tempo é desperdiçado aumentando ou diminuindo o comprimento da haste. O comprimento da haste pode ser aumentado ou diminuído parafusando ou desaparafusando pequenos comprimentos de vareta.

O procedimento chato real pelo método de percussão manual é como descrito abaixo:

Um buraco é cavado no local onde o tubo deve ser afundado. O tubo de revestimento com uma sapata cortadora é inserido no fosso. Uma plataforma é presa ao tubo de revestimento. A plataforma é carregada por meio de material disponível localmente preenchido com sacos de juta.

Sobre o tubo de revestimento, um tripé é erguido e uma polia é fixada a ele centralmente. Uma corda passa pela polia. Uma extremidade da corda está presa ao êmbolo. O diâmetro do êmbolo é ligeiramente menor do que o tubo do invólucro (digamos por 6 cm). O arranjo é claro na Fig. 18.5.

Antes de iniciar a perfuração real, um pouco de água é derramada no buraco. À medida que o êmbolo der golpes durante cada golpe, a lama entra no êmbolo. Os golpes são dados repetidamente até que o êmbolo esteja cheio de lama. O êmbolo é retirado e a polpa é removida girando o êmbolo de cabeça para baixo. O êmbolo é novamente baixado e o processo repetido. Assim, o tubo de revestimento continua afundando. Quando o comprimento do tubo de revestimento fica abaixo do nível do solo o suficiente, um tubo adicional pode ser fixado no topo do primeiro tubo. A fim de aumentar a percussão da máquina de taxa de trabalho, é usado.

O material que sai é inspecionado cuidadosamente e um registro é preparado, é chamado de registro. A partir do poço, a posição dos aquíferos pode ser calculada corretamente. Quando o tubo de revestimento do poço do tubo atinge uma profundidade predeterminada, a plataforma é removida e um tubo com filtros nos níveis determinados de aquíferos é baixado no orifício. Depois de abaixá-lo até a profundidade exigida, o tubo do filtro é fixado. Ele dá suporte e impede que caia no fundo do buraco. Então o encolhimento é iniciado. No início cerca de 60 cm de comprimento de cobertura é feito. Em seguida, o revestimento do tubo é removido lentamente por 30 cm.

Então novamente 30 cm de encobrimento é feito e novamente tubo de tubo é levantado por cerca de 30 cm. Assim, o encobrimento e a retirada do tubo são feitos lentamente, sucessivamente e em pequenas elevações de cerca de 30 cm, até que todo o invólucro do tubo seja retirado. A quantidade de material necessária para encobrir por 30 cm de comprimento pode ser calculada com precisão de antemão. Dependerá naturalmente da espessura do pacote de cascalho. Normalmente a espessura do pacote de cascalho varia entre 7, 5 cm a 25 cm. A espessura do pacote de cascalho deve ser tal que não permita que as partículas mais finas se movam.

Método de percussão de máquina ou ferramenta de cabo:

A máquina usada para perfuração de poços é chamada de sonda de perfuração. A plataforma para o método de ferramenta de cabo é um conjunto montado em caminhão a partir da consideração da mobilidade e consiste em um mastro, uma talha multilinha, um raio de marcha e um motor. A Figura 18.6 mostra a montagem. A série de ferramentas inclui broca, haste de perfuração, frascos de perfuração que servem como elos de conexão e soquete de corda para conectar a linha de perfuração. A Figura 18.7 mostra os componentes da ferramenta de perfuração. O peso total da ferramenta varia de 100 a 2000 kg. porque diferentes tipos de bits são necessários para diferentes formações rochosas. O comprimento da broca varia de 1 a 3 m enquanto a haste da broca tem de 2 a 10 m de comprimento.

A operação, em princípio, é semelhante ao método manual. O bit da ferramenta de cabo atua como um britador para perfuração em rochas consolidadas. A perfuração é realizada por golpes repetidos da ferramenta de perfuração que faz cerca de 40 a 60 golpes em um minuto. A linha de perfuração é girada para que um furo redondo seja perfurado. Como no método manual, a água é adicionada ao furo para formar a pasta, se a mesma não estiver presente na formação do subsolo. Depois que o furo é perfurado por 1, 25 a 1, 5 m, a ferramenta de perfuração é removida e a suspensão é retirada do furo por meio de uma bomba de areia ou fiador.

O fiador tem uma válvula de sentido único que permite que o chorume entre no fiador, mas não permite escapar. Depois que o fiador é preenchido, ele é levantado e esvaziado na superfície. O comprimento do fiador também varia de 3 a 12 m. Em formações não consolidadas, o invólucro do poço é inserido e, ao mesmo tempo, afundado a toda a profundidade para evitar a escavação do material. A taxa de perfuração depende do tipo de formação de sub-solo, diâmetro do poço e profundidade do buraco, principalmente. Nas formações rochosas cristalinas sólidas, a taxa de perfuração pode ser tão baixa quanto 2 a 3 m por dia.

A taxa de perfuração em formações de areia fina soltas é igualmente baixa porque preenche o buraco assim que o material é resgatado. Para verificar o fluxo de areia, o buraco pode ser mantido cheio de água. Perfurar na formação não consolidada com o boulder é bastante difícil porque os pedregulhos não somente desviam o furo mas são difíceis de perfurar e impedem o naufrágio do poço. Em formações macias como areia de pedra ou argila arenosa, a taxa de perfuração pode ser de 20 a 30 m por dia. O furo é cuidadosamente registrado para determinar a posição de vários tipos de formações encontradas.

2. Método de perfuração rotativa:

Método de perfuração rotativa hidráulica:

Este método é geralmente chamado de método de perfuração rotativa. Este método pode ser usado com sucesso para a formação de rochas, bem como não consolidadas. O método é, portanto, usado tanto para poços de água quanto para perfuração de poços de petróleo. Os poços de petróleo são geralmente muito profundos e este método é bem adequado para eles, porque, ao contrário de outros métodos, a taxa de perfuração não depende da profundidade do furo.

Neste método, a perfuração é feita por meio de bits giratórios fixados na extremidade inferior do tubo de aço. O tubo de aço é preso a uma seção quadrada de uma barra de aço no topo, chamada de kelly. Kelly se encaixa em uma mesa rotativa na superfície. A mesa rotativa é girada pela força. A rocha em pó e as aparas são removidas pela circulação contínua do fluido de perfuração.

A perfuratriz rotativa hidráulica consiste de um guindaste ou mastro, uma mesa rotativa, uma bomba para injetar lama de perfuração, uma talha e um motor. Os tubos de perfuração são tubos de aço sem costura geralmente disponíveis em comprimentos de 6 m. O diâmetro externo dos tubos varia de 6 a 12 cm.

O tamanho geralmente adequado do tubo é usado porque a perfuração do poço requer grande quantidade de fluido de perfuração em circulação. Os bits de perfuração fixados à extremidade inferior do tubo de perfuração são providos de bocais curtos para direcionar os jatos do fluido de perfuração para baixo nas faces das lâminas da broca de perfuração. A Figura 18.8 mostra o diagrama esquemático do método de perfuração rotativa.

A mesa rotativa na qual o kelly se encaixa de perto gira a broca. A broca corta a formação e, à medida que o buraco se aprofunda, a haste desliza para baixo. Neste estágio, o kelly é solto e puxado para prender o novo tubo. O fluido de perfuração ou polpa de bentonita (argila) é bombeada para baixo através do tubo de perfuração e para fora através dos bicos na broca. A lama então sobe para a superfície através do espaço anular entre o tubo de perfuração e o furo e remove os fragmentos de rocha e os cortes com ele.

O fluido de perfuração executa as seguintes funções:

(i) Suporta as paredes do furo e impede a desabamento.

(ii) Remove as aparas do furo.

(iii) Verifica a entrada de água subterrânea no poço enquanto a perfuração está em andamento.

(iv) esfria a broca e lubrifica a haste da broca.

(v) Evita que as estacas se instalem no fundo do furo.

(vi) Suaviza a formação subterrânea e acelera a perfuração.

Uma vez que é provável que a lama de perfuração possa vedar formações com baixa pressão de água, é necessário controlar a quantidade de lama na água. Uma vez que o fluido de perfuração chega à superfície, é levado para um poço de decantação onde os fragmentos de rocha se assentam. O fluido limpo é recirculado pelo orifício.

À medida que os progressos são aborrecidos, a extração detalhada das formações subsuperficiais encontradas é feita. Depois que o poço é perfurado na profundidade necessária, um tubo de poço com filtro e comprimentos cegos de tamanhos determinados é baixado. Uma vez que as paredes do furo são revestidas com mistura coloidal de bentonita, torna-se necessário lavar as paredes.

É chamado de lavagem de costas. Para back-wash tubo de perfuração com um colar do tamanho do tubo bem ligado acima da broca é novamente inserido. A bomba força a água contendo calgão (hexa-meta-fosfato de sódio) pelo tubo de perfuração.

A água corre através dos filtros e a calandra dispersa os colóides de argila depositados nas paredes do poço. Para aumentar a eficiência da lavagem traseira, o tubo de perfuração é movido para cima e para baixo para criar ação de afluência. A taxa de perfuração por este método depende do tipo de formação subsuperficial penetrada e do tipo de equipamento de sonda utilizado. Ao contrário do método da ferramenta de cabos, a taxa de perfuração pelo método rotativo hidráulico não depende da profundidade do furo.

A taxa de perfuração em formações rochosas consolidadas pode variar de 10 a 15 m por dia, enquanto em formações não consolidadas pode atingir de 100 a 150 m por dia.

As principais vantagens do método rotativo hidráulico são as seguintes:

(i) A perfuração pode continuar continuamente.

(ii) As taxas de perfuração são bastante elevadas.

(iii) tubo de revestimento não é necessário. A lama forma um revestimento de argila na parede do furo e evita a escavação.

(iv) Quando o furo não der certo, pode ser abandonado imediatamente, pois a remoção do tubo de revestimento, etc., não está envolvida.

Método de mandrilamento rotativo reverso:

Este método é chamado de método de rotação reversa porque o fluxo do fluido de perfuração é invertido em comparação com o método de perfuração rotativa (hidráulica). O equipamento de perfuração usado para o método de rotação reversa é semelhante ao usado para perfuração rotativa. Existem, no entanto, duas variações. A primeira é que o tubo de perfuração é de maior diâmetro (digamos, 15 cm) e o segundo é que a bomba especial de grande capacidade com rotores de lâmina aberta é usada. A bomba permite que o cascalho grande seja descarregado. O tubo de perfuração de grande diâmetro permite que pedras de tamanho de 12 cm de diâmetro sejam levantadas até a superfície.

Como fluido de perfuração, somente água é geralmente usada. Ele se move para dentro do furo através do espaço anular entre o tubo de perfuração e as paredes do furo. A água pega os cortes e a mistura é sugada para cima pela bomba através do tubo de perfuração. Devido a força de sucção o fluido ascendente tem grande velocidade e eleva com ele grandes partículas. O diagrama esquemático do método é mostrado na Fig. 18.9.

Na superfície, a mistura é descarregada em um poço de decantação. A água pega partículas finas das formações subterrâneas e não é necessário adicionar hentonita ou qualquer outra lama à água. O nível do fluido de perfuração dentro do espaço anular deve ser mantido até a superfície do solo para evitar a cavitação do furo. Por este método é possível perfurar poços de grande diâmetro digamos até 150 cm. Este é o método mais barato de perfurar poços de grande diâmetro em formações moles não consolidadas feitas de areia, silte ou argila macia.

Seleção do Método de Perfuração:

A escolha do método de perfuração particular depende:

Eu. Finalidade do poço;

ii. Quantidade de descarga necessária;

iii. Profundidade do lençol freático

iv. Tipo de formação subsuperficial; e

v. Tipo de equipamento disponível.

Poços rasos de pequeno diâmetro podem ser perfurados em formação inconsolidada por um trado operado manualmente.

Pequenos poços de capacidade em formações não consolidadas podem ser perfurados pelo método de ponto de poço auto-jateamento ou pelo método de perfuração com jato de água.

Todos os poços tubulares profundos são construídos por perfuração. Os métodos rotativos são geralmente melhores para investigações geológicas, enquanto o método de cabo ou de percussão é superior para o estudo da qualidade da água.