Formulação de pasta de cimento flexível utilizando planejamento experimental

Steam injection is an oil recovery method accomplished by introducing steam directly into the oil well to the reservoir. The steam causes dilation of the casing, which, after reduction in temperature, tends to return to the initial dimensions: causing the formation of cracks in the cement and loss of hydraulic isolation.. In this context, the type of the SBR latex is used to improve the flexibility of the cement matrix by reducing the amount of fatigue failure. To prevent these failures, the mechanical resistance parameters should be carefully adjusted to well conditions. This work aims to study the mechanical behavior of cement slurry systems additivated with SBR latex for cementing oil wells subject to steam injection. Through the central composite factorial design was studied the behavior of the compressive strength by varying the density of the paste between 1.75 g /cm³ (14.6 lb/ Gal) and 1.89 g/cm³ (15,8lb / Gal), curing time between 4 days and 28 days and concentration of SBR Latex between 0 L / m³ and 534.722 L / m³ (0 gpc and 4 gpc). The results showed that increasing the concentration of SBR latex, within the given ranges, there was a decreased compression resistance and elastic modulus by increasing the elastic deformability of the slurry. From the results it can determine best slurries formulation conditions in oil well cementing operations subject to steam injection.

Formulação e caracterização de pastas espumadas por incorporação de ar e estabilizantes minerais

Cementing operations may occur at various stages of the life cycle of an oil well since its construction until its definitive abandonment. There are some situations in which the interest zones are depleted or have low fracture pressure. In such cases, the adoption of lowdensity cement slurries is an efficient solution. To this end, there are basically three ways to reduce the density of cement slurries: using microspheres, water extending additives or foamed cement. The objective of this study is to formulate, to study and to characterize lowdensity foamed cement, using an air entrainment surfactant with vermiculite or diatomite as water extenders and stabilizers. The methodology consists on preparation and evaluation of the slurries under the American Petroleum Institute (API) and the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT) guidelines. Based on calculated densities between 13 and 15 ppg (1.559 and 1.799 g/cm3), the slurries were prepared with fixed surfactant concentration, varying the concentrations of vermiculite and diatomite and were compared with the base slurries. The results of plastic viscosity, yield point and gel strength and the compressive strength for 24 h showed that the slurries presented suitable rheology and mechanical strength for cementing operations in oil wells, and had their densities reduced between 8.40 and 11.89 ppg (1.007 and 1.426 g/cm3). The conclusion is that is possible, under atmospheric conditions, to obtain light weighted foamed cement slurries with satisfactory rheological and mechanical properties by means of air entrainment and mineral additions with extenders and stabilizers effects. The slurries have great potential for cementing operations; applicability in deep wells, in low fracture gradient formations and in depleted zones and bring cost savings by reducing the cementing consumption

Desenvolvimento de pastas cimentantes contendo nanossílica como material estendedor para aplicação em fases iniciais, de poços petrolíferos, submetidas à baixa temperatura (5°c ± 3ºc)

The improved performance of hydraulic binders, the base of Portland cement, consists in the careful selection and application of materials that promote greater durability and reduced maintenance costs There is a wide variety of chemical additives used in Portland cement slurries for cementing oil wells. These are designed to work in temperatures below 0 ° C (frozen areas of land) to 300 ° C (thermal recovery wells and geothermal); pressure ranges near ambient pressure (in shallow wells) to greater than 200 MPa (in deep wells). Thus, additives make possible the adaptation of the cement slurries for application under various conditions. Among the materials used in Portland cement slurry, for oil wells, the materials with nanometer scale have been applied with good results. The nanossílica, formed by a dispersion of SiO2 particles, in the nanometer scale, when used in cement systems improves the plastic characteristics and mechanical properties of the hardened material. This dispersion is used commercially as filler material, modifier of rheological properties and / or in recovery processes construction. It is also used in many product formulations such as paints, plastics, synthetic rubbers, adhesives, sealants and insulating materials Based on the above, this study aims to evaluate the performance of nanossílica as extender additive and improver of the performance of cement slurries subjected to low temperatures (5 ° C ± 3 ° C) for application to early stages of marine oil wells. Cement slurries were formulated, with densities 11.0;12.0 and 13.0 ppg, and concentrations of 0; 0.5, 1.0 and 1.5%. The cement slurries were subjected to cold temperatures (5 ° C ± 3 ° C), and its evaluation performed by tests rheological stability, free water and compressive strength in accordance with the procedures set by API SPEC 10A. Thermal characterization tests (TG / DTA) and crystallographic (XRD) were also performed. The use of nanossílica promoted reduction of 30% of the volume of free water and increased compression resistance value of 54.2% with respect to the default cement slurry. Therefore, nanossílica presented as a promising material for use in cement slurries used in the early stages of low-temperature oil wells

Gestão integrada das atividades de exploração, perfuração e produção de petróleo em uma unidade operacional

Este trabalho tem como objetivo central o crescimento da competividade de uma Companhia de Petróleo. Propõe melhoramentos operacionais continuos através de uma metodologia de gestão integrada das atividades de exploração, perfuração e produção fundamenta-se na teoria das restrições de Eliyahu M. Goldratt, este ilustre físico israelense

Financiamento de sondas de perfuração de petróleo : uma análise quanto às opções de financiamento no setor

Este trabalho tem como objetivo abordar as estruturas de financiamento de sondas de perfuração de poços de petróleo, tendo sido duas opções selecionadas para serem discutidas: o uso de empréstimos bancários e o uso de Project Bonds. O trabalho sugere uma estrutura híbrida de financiamento que tem sido usada no Brasil desde 2010 para sondas de perfuração de poços de petróleo, mas de forma não planejada, sem uma análise mais robusta dos fatores que podem interferir na escolha de uma opção em detrimento da outra. Se por um lado as restrições ao financiamento bancário de longo prazo estão aumentando, principalmente devido à adoção das regras da Basiléia III, logo isso tende a diminuir a preferência dos bancos por financiamentos de longo prazo. Por outro lado, o investidor institucional tem buscado diversificar seus investimentos de longo prazo, principalmente após a diminuição das taxas de juros nos países desenvolvidos (Europa e América do Norte). O momento atual é favorável para a discussão desta temática, portanto, o trabalho analisa de forma crítica o cenário e as opções mais utilizadas de financiamento e sugere uma alternativa de financiamento das sondas usadas na perfuração de poços para exploração de petróleo. Para tanto, foi realizado um estudo de caso, onde foi feita uma simulação de financiamento de uma sonda de perfuração do tipo drillship usando duas estruturas de financiamento: a primeira foi um empréstimo bancário via Project Finance e a segunda foi um empréstimo bancário via Project Finance pelo período de construção e um Project Bond após o período de construção pelo prazo remanescente. Em seguida foi feita uma análise quantitativa de algumas variáveis (taxa Treasury e risco de crédito da Petrobrás) que podem impactar as duas opções de estrutura de financiamento com o objetivo de fazer inferências sobre quais considerações os indivíduos tomadores de decisão do mercado, tais como o banco e o investidor institucional, precisam analisar antes de contratar a construção de uma sonda. Esta análise contribuirá para aumentar a previsibilidade na escolha da alternativa de financiamento de forma a proporcionar ao empreendedor a opção de financiamento mais barata antecipadamente e para que ele não precise esperar o período de construção acabar para optar em continuar no empréstimo bancário ou emitir um Project Bond. Se o empreendedor souber como essas duas variáveis se comportam durante o período de construção, poderá optar pela alternativa de financiamento mais barata no momento da estruturação do empréstimo inicial, economizando dinheiro devido ao fato de o período de empréstimo ser menor (o empréstimo seria apenas pelo período de construção) e, consequentemente, teria taxas de juros menores, quanto pelos custos adicionais cobrados em duplicidade (durante a estruturação do empréstimo e depois durante a emissão do Project Bond) que poderiam ser cobrados considerando a operação como um todo.

O impacto da melhoria de um processo operacional na lucratividade e competitividade: um estudo de caso na subsidiária brasileira de uma empresa do ramo de petróleo

Após uma sequência histórica de ciclos econômicos no Brasil, desde o final da década de 90, o país presencia a abertura do setor do Petróleo ligado à descoberta do pré-sal e o volume imensurável das reservas naturais. Esse marco pôde determinar o início de um dos mais relevantes e diversificados ciclos de industrialização na história econômica do Brasil. Mesmo nesse ramo de negócio, um mercado de gigantes, de multinacionais, de grandes players com estratégias inovadoras e múltiplos know-how's insubstituíveis, é fato conhecido, principalmente para os profissionais dessa seara, que muitas empresas de petróleo possuem inúmeros fatores críticos com urgente necessidade de melhoria. O objetivo principal desta dissertação é fazer inicialmente uma breve análise estratégica e mercadológica da subsidiária brasileira de um grupo multinacional do ramo de Petróleo e Gás especializado em tecnologia de fluidos de perfuração de poços de petróleo, com presença em mais de vinte países. Após imersão no contexto, realizar a análise detalhada de um processo em especial, a primeira vista sem importância, que ao ser estudado, monitorado e mapeado, pôde ser ajustado, redesenhado e implementado, apresentando ganhos substanciais para a corporação relacionados à competitividade e lucratividade.

Comparação da análise de diferentes perfis de poços pelo método DFA

The study of complex systems has become a prestigious area of science, although relatively young . Its importance was demonstrated by the diversity of applications that several studies have already provided to various fields such as biology , economics and Climatology . In physics , the approach of complex systems is creating paradigms that influence markedly the new methods , bringing to Statistical Physics problems macroscopic level no longer restricted to classical studies such as those of thermodynamics . The present work aims to make a comparison and verification of statistical data on clusters of profiles Sonic ( DT ) , Gamma Ray ( GR ) , induction ( ILD ) , neutron ( NPHI ) and density ( RHOB ) to be physical measured quantities during exploratory drilling of fundamental importance to locate , identify and characterize oil reservoirs . Software were used : Statistica , Matlab R2006a , Origin 6.1 and Fortran for comparison and verification of the data profiles of oil wells ceded the field Namorado School by ANP ( National Petroleum Agency ) . It was possible to demonstrate the importance of the DFA method and that it proved quite satisfactory in that work, coming to the conclusion that the data H ( Hurst exponent ) produce spatial data with greater congestion . Therefore , we find that it is possible to find spatial pattern using the Hurst coefficient . The profiles of 56 wells have confirmed the existence of spatial patterns of Hurst exponents , ie parameter B. The profile does not directly assessed catalogs verification of geological lithology , but reveals a non-random spatial distribution

Ajuste automático e otimização do tempo de espera (Idle time) em bombeio mecânico de petróleo

The present work presents an algorithm proposal, which aims for controlling and improving idle time to be applied in oil production wells equipped with beam pump. The algorithm was totally designed based on existing papers and data acquired from two Potiguar Basin pilot wells. Oil engineering concepts such as submergence, pump off, Basic Sediments and Water (BSW), Inflow Performance Relationship (IPR), reservo ir pressure, inflow pressure, among others, were included into the algorithm through a mathematical treatment developed from a typical well and then extended to the general cases. The optimization will increase the well production potential maximum utilization having the smallest number of pumping unit cycles directly reflecting on operational cost and electricity consumption reduction

Otimização de Algoritmos Criptográficos para Redes de Sensores e Atuadores Sem-fio para Poços do Tipo Plunger Lift

Wireless sensors and actuators Networks specified by IEEE 802.15.4, are becoming increasingly being applied to instrumentation, as in instrumentation of oil wells with completion Plunger Lift type. Due to specific characteristics of the environment being installed, it s find the risk of compromising network security, and presenting several attack scenarios and the potential damage from them. It`s found the need for a more detailed security study of these networks, which calls for use of encryption algorithms, like AES-128 bits and RC6. So then it was implement the algorithms RC6 and AES-128, in an 8 bits microcontroller, and study its performance characteristics, critical for embedded applications. From these results it was developed a Hybrid Algorithm Cryptographic, ACH, which showed intermediate characteristics between the AES and RC6, more appropriate for use in applications with limitations of power consumption and memory. Also was present a comparative study of quality of security among the three algorithms, proving ACH cryptographic capability.

Uma arquitetura para sistemas supervisórios industriais e sua aplicação em processos de elevação artificial de petróleo

The using of supervision systems has become more and more essential in accessing, managing and obtaining data of industrial processes, because of constant and frequent developments in industrial automation. These supervisory systems (SCADA) have been widely used in many industrial environments to store process data and to control the processes in accordance with some adopted strategy. The SCADA s control hardware is the set of equipments that execute this work. The SCADA s supervision software accesses process data through the control hardware and shows them to the users. Currently, many industrial systems adopt supervision softwares developed by the same manufacturer of the control hardware. Usually, these softwares cannot be used with other equipments made by distinct manufacturers. This work proposes an approach for developing supervisory systems able to access process information through different control hardwares. An architecture for supervisory systems is first defined, in order to guarantee efficiency in communication and data exchange. Then, the architecture is applied in a supervisory system to monitor oil wells that use distinct control hardwares. The implementation was modeled and verified by using the formal method of the Petri networks. Finally, experimental results are presented to demonstrate the applicability of the proposed solution

Desenvolvimento de misturas ternárias para remoção de reboco de fluido de perfuração sintético

The construction of wells is one of the most important activities of the oil industry. The drilling process is the set of activities and operations to design, program and perform the opening thereof. During this process, the cuttings are removed by the drilling fluid, or mud, and carted to the surface. This fluid is injected into the drill string and returns to the surface through the annular space between the well walls and the drill string. After the descent of the column casing, the annular space between the casing string and the walls of the borehole is filled with cement so as to secure the spine and prevent any migration of fluids between the various permeable zones traversed by the well behind of the coating. To ensure the good quality of the cementation scrubbers are used mattresses which are pumped ahead of the cement slurry so as to avoid contamination of the drilling fluid paste, or vice versa, and assist in the removal of plaster, formed by drilling fluid of the borehole walls, thus enabling a better cement bond to the well. Within this context, this work aims to evaluate the efficiency of mattresses scrubbers, the basis of ionic and nonionic surfactants, on the removal of nonaqueous drilling fluid, based on n-paraffin in oil wells, and the compatibility between the Mattress relations washer / drilling fluid bed scrubber / cement paste mattress washer / cement slurry / drilling fluid and the drilling fluid / cement slurry using laboratory tests rheology, thickening time and compressive strength. Also technique was performed X-ray diffraction (XRD) for a more detailed analysis of these mixtures with hydrated cement paste. In compatibility tests the conditions of temperature and pressure used in the same laboratory procedure simulating the conditions of oil wells, the well is considered the depth of 800 m. The results showed that the compositions of the mattress washer nonionic, KMS obtained a 100% efficient in removing the non-aqueous drilling fluid, and the best formulation showed good results with respect to compliance testing

Predição em modelos de tempo de falha acelerado com efeito aleatório para avaliação de riscos de falha em poços petrolíferos

We considered prediction techniques based on models of accelerated failure time with random e ects for correlated survival data. Besides the bayesian approach through empirical Bayes estimator, we also discussed about the use of a classical predictor, the Empirical Best Linear Unbiased Predictor (EBLUP). In order to illustrate the use of these predictors, we considered applications on a real data set coming from the oil industry. More speci - cally, the data set involves the mean time between failure of petroleum-well equipments of the Bacia Potiguar. The goal of this study is to predict the risk/probability of failure in order to help a preventive maintenance program. The results show that both methods are suitable to predict future failures, providing good decisions in relation to employment and economy of resources for preventive maintenance.

Um estudo da estabilidade mecânica de poços a partir de perfis geofísicos em formações pouco consolidadas

A análise da estabilidade mecânica de um poço pode ser feita a partir do cálculo de parâmetros elásticos da formação utilizando a densidade do meio e as velocidades de propagação das ondas compressional e cisalhante na formação rochosa, os quais podem ser obtidos de perfis geofísicos do poço. Em formações sedimentares pouco consolidadas as ferramentas de perfilagem sônica convencionais (monopolares) não conseguem registrar com acuidade a velocidade da onda cisalhante pois a primeira chegada dessa onda é camuflada pela chegada de outras ondas que podem ser mais rápidas que a onda cisalhante num poço perfurado neste tipo de formação. Medidas das velocidades sônicas são feitas em laboratório em amostras da formação, sob condições semelhantes às condições in situ, servindo como ajuste das velocidades registradas no poço pela ferramenta de perfilagem sônica. Para a análise de estabilidade da formação, perfis auxiliares são necessários como o perfil de porosidade, saturação de fluidos e perfis de composição mineralógica da formação rochosa. Exige-se ainda dados de testes de avaliação da formação e de condições do reservatório, mas que são comuns em poços de petróleo, como o teste de formação e os testes de pressurização do poço, tais como o teste de micro-fraturamento hidráulico ou o teste de absorção. A avaliação das tensões principais efetivas que atuam distante do poço, e que não são afetadas pela sua presença, é feita através da associação de um modelo de deformação elástica apropriado e o resultado do teste de pressurização disponível para o poço em estudo. Utilizando resultados clássicos da teoria da elasticidade geral pode-se calcular o campo de tensões modificado na vizinhança da parede do poço devido ao efeito da própria presença do poço ali perfurado e da diferença de pressão existente entre o interior do poço e a formação rochosa. A determinação das propriedades mecânicas da formação a partir das velocidades sônicas e a avaliação do campo de tensões assumindo um modelo elástico de deformação, supõem o meio rochoso no qual as ondas se propagam como elástico, homogêneo e isotrópico. Esta suposição representa a principal aproximação assumida pela metodologia descrita neste trabalho. De posse das propriedades mecânicas da formação e do campo de tensões que age na vizinhança do poço resta definir o critério segundo o qual a rocha sofre instabilidade mecânica quando submetida aquele campo de tensões. Isto permite determinar se, nas condições avaliadas do poço e da formação, haverá quebra da parede do poço por excesso de tensão e, se houver, qual a sua extensão. Assim o problema é como analisar o comportamento mecânico de um poço em uma formação pouco consolidada a partir de perfis geofísicos os quais podem ter problemas no registro das propriedades físicas do meio em formações deste tipo. A metodologia proposta é aplicada a dois intervalos de profundidade pertencentes a dois poços onde arenitos e folhelhos se intercalam e nos quais todos os dados necessários estão disponíveis. Os resultados obtidos mostram que, exceto quando outros mecanismos de quebra da parede do poço agem na formação, a metodologia proposta consegue com sucesso detectar zonas de ocorrência de instabilidade mecânica do poço provocadas por um campo de tensões que excede a resistência mecânica da formação.

Comparação da análise de diferentes perfis de poços pelo método DFA

The study of complex systems has become a prestigious area of science, although relatively young . Its importance was demonstrated by the diversity of applications that several studies have already provided to various fields such as biology , economics and Climatology . In physics , the approach of complex systems is creating paradigms that influence markedly the new methods , bringing to Statistical Physics problems macroscopic level no longer restricted to classical studies such as those of thermodynamics . The present work aims to make a comparison and verification of statistical data on clusters of profiles Sonic ( DT ) , Gamma Ray ( GR ) , induction ( ILD ) , neutron ( NPHI ) and density ( RHOB ) to be physical measured quantities during exploratory drilling of fundamental importance to locate , identify and characterize oil reservoirs . Software were used : Statistica , Matlab R2006a , Origin 6.1 and Fortran for comparison and verification of the data profiles of oil wells ceded the field Namorado School by ANP ( National Petroleum Agency ) . It was possible to demonstrate the importance of the DFA method and that it proved quite satisfactory in that work, coming to the conclusion that the data H ( Hurst exponent ) produce spatial data with greater congestion . Therefore , we find that it is possible to find spatial pattern using the Hurst coefficient . The profiles of 56 wells have confirmed the existence of spatial patterns of Hurst exponents , ie parameter B. The profile does not directly assessed catalogs verification of geological lithology , but reveals a non-random spatial distribution

Nitretação a plasma em aço inoxidável 17-4 PH

Este trabalho tem por objetivo otimizar os parâmetros de nitretação a plasma para a formação de camadas nitretadas com propriedades tribológicas adequadas para a utilização em ponteiras de conexão utilizadas em “risers” de completação de poços de petróleo. Para atingir este objetivo, amostras de aço inoxidável endurecível por precipitação 17-4 PH foram nitretadas a plasma em um reator com mistura gasosa de 76%N2 e 24%H2 durante 4 horas. As temperaturas utilizadas no processo foram 400, 450, 480 e 550°C. As camadas nitretadas produzidas foram avaliadas quanto à morfologia, espessura, composição, dureza, resistência à corrosão e resistência ao desgaste. Os resultados demonstraram que as condições de nitretação utilizadas foram eficientes no endurecimento superficial das amostras. A utilização de temperatura elevada (550°C) não é adequada para a nitretação de aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação 17-4 PH. A amostra nitretada a 450°C apresentou a melhor combinação de propriedades para aplicação nas ponteiras de “risers” de completação.