Novo método para estimativa do gradiente de fratura para poços de petróleo

The development of oil wells drilling requires additional cares mainly if the drilling is in offshore ultra deep water with low overburden pressure gradients which cause low fracture gradients and, consequently, difficult the well drilling by the reduction of the operational window. To minimize, in the well planning phases, the difficulties faced by the drilling in those sceneries, indirect models are used to estimate fracture gradient that foresees approximate values for leakoff tests. These models generate curves of geopressures that allow detailed analysis of the pressure behavior for the whole well. Most of these models are based on the Terzaghi equation, just differentiating in the determination of the values of rock tension coefficient. This work proposes an alternative method for prediction of fracture pressure gradient based on a geometric correlation that relates the pressure gradients proportionally for a given depth and extrapolates it for the whole well depth, meaning that theses parameters vary in a fixed proportion. The model is based on the application of analytical proportion segments corresponding to the differential pressure related to the rock tension. The study shows that the proposed analytical proportion segments reaches values of fracture gradient with good agreement with those available for leakoff tests in the field area. The obtained results were compared with twelve different indirect models for fracture pressure gradient prediction based on the compacting effect. For this, a software was developed using Matlab language. The comparison was also made varying the water depth from zero (onshore wellbores) to 1500 meters. The leakoff tests are also used to compare the different methods including the one proposed in this work. The presented work gives good results for error analysis compared to other methods and, due to its simplicity, justify its possible application

Nova técnica para obtenção de fraturas com altíssima condutividade em poços de petróleo

Increase hydrocarbons production is the main goal of the oilwell industry worldwide. Hydraulic fracturing is often applied to achieve this goal due to a combination of attractive aspects including easiness and low operational costs associated with fast and highly economical response. Conventional fracturing usually involves high-flowing high-pressure pumping of a viscous fluid responsible for opening the fracture in the hydrocarbon producing rock. The thickness of the fracture should be enough to assure the penetration of the particles of a solid proppant into the rock. The proppant is driven into the target formation by a carrier fluid. After pumping, all fluids are filtered through the faces of the fracture and penetrate the rock. The proppant remains in the fracture holding it open and assuring high hydraulic conductivity. The present study proposes a different approach for hydraulic fracturing. Fractures with infinity conductivity are formed and used to further improve the production of highly permeable formations as well as to produce long fractures in naturally fractured formations. Naturally open fractures with infinite conductivity are usually encountered. They can be observed in rock outcrops and core plugs, or noticed by the total loss of circulation during drilling (even with low density fluids), image profiles, pumping tests (Mini-Frac and Mini Fall Off), and injection tests below fracturing pressure, whose flow is higher than expected for radial Darcian ones. Naturally occurring fractures are kept open by randomly shaped and placed supporting points, able to hold the faces of the fracture separate even under typical closing pressures. The approach presented herein generates infinite conductivity canal held open by artificially created parallel supporting areas positioned both horizontally and vertically. The size of these areas is designed to hold the permeable zones open supported by the impermeable areas. The England & Green equation was used to theoretically prove that the fracture can be held open by such artificially created set of horizontal parallel supporting areas. To assess the benefits of fractures characterized by infinite conductivity, an overall comparison with finite conductivity fractures was carried out using a series of parameters including fracture pressure loss and dimensionless conductivity as a function of flow production, FOI folds of increase, flow production and cumulative production as a function of time, and finally plots of net present value and productivity index

Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação

The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ³), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 °C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m³) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole

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

Desenvolvimento de um sistema misto de pasta à base de geopolímero e cimento portland para correção de perda de circulação

The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ³), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 °C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m³) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole

Efeito de adições poliméricas na aderência de pastas de cimento a tubos metálicos após ciclagem térmica

Thermal recovery methods, especially steam injection, have been used to produce heavy oils. However, these methods imply that the metallic casing-cement sheath interface is submitted to thermal cycling. As a consequence, cracking may develop due to the thermal expansion mismatch of such materials, which allows the flow of oil and gas through the cement sheath, with environmental and economical consequences. It is therefore important to anticipate interfacial discontinuities that may arise upon Thermal recovery. The present study reports a simple alternative method to measure the shear strength of casing-sheath interfaces using pushthrough geometry, applied to polymer-containing hardened cement slurries. Polyurethane and recycled tire rubber were added to Portland-bases slurries to improve the fracture energy of intrinsically brittle cement. Samples consisting of metallic casing sections surrounded by hardened polymer-cement composites were prepared and mechanically tested. The effect of thermal cycles was investigated to simulate temperature conditions encountered in steam injection recovery. The results showed that the addition of polyurethane significantly improved the shear strength of the casing-sheath interface. The strength values obtained adding 10% BWOC of polyurethane to a Portland-base slurry more than doubled with respect to that of polyurethane-free slurries. Therefore, the use of polyurethane significantly contributes to reduce the damage caused by thermal cycling to cement sheath, improving the safety conditions of oil wells and the recovery of heavy oils

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

CARACTERÍSTICAS DO CIMENTO DOS DEPÓSITOS SEDIMENTARES DA BACIA BAURU: REGIÃO DE PRESIDENTE PRUDENTE – SP

Este artigo apresenta resultados parciais de uma pesquisa referente à cimentação em rochas sedimentares na região de Presidente Prudente – SP, que é integrada a um projeto aplicado à gestão de águas subterrâneas. Geologicamente, a área está localizada em depósitos sedimentares da Bacia Bauru, do Cretáceo Superior. Os resultados da pesquisa, baseados em dados de superfície e subsuperfície, demonstram uma correspondência entre o grau de cimentação carbonática e distinções petrográficas. Uma distinção nítida na porção leste da área da pesquisa deve ser relacionada a eventos tectônicos sindeposicionais ou pós-deposicionais. A presença de analcima no cimento indica a ocorrência de hidrotermalismo, que pode estar associado a esses eventos. Do ponto de vista hidrogeoquímico, a variação do pH das águas subterrâneas em função da profundidade dos poços está relacionada ao comportamento hidroquímico dos minerais constituintes do cimento. A pesquisa mostra também que as camadas menos cimentadas são as mais valorizadas do ponto de vista da explotação de águas subterrâneas.

Estudo das propriedades dos adjuvantes na compatibilidade/robustez cimento/adjuvante

A qualidade do betão pode ser controlada pelo comportamento da fluidez da pasta de cimento, o qual está relacionado com a dispersão das partículas de cimento. Um dos maiores avanços na tecnologia do betão tem sido o desenvolvimento de aditivos. Um destes tipos de aditivos, os Superplastificantes (SP), fornecem a possibilidade de se obter uma melhor dispersão das partículas de cimento, produzindo pastas com elevada fluidez. Com o desenvolvimento de betões de alta resistência e elevado desempenho, os superplastificantes tornaram-se indispensáveis. Os superplastificantes são adsorvidos nas partículas de cimento e esta adsorção depende da composição do clínquer do cimento e do tipo de SP utilizado. Com a difusão do emprego dos aditivos redutores de água, têm surgido vários problemas de compatibilidade cimento/adjuvante. Esta investigação dedicada aos superplastificantes, fortes redutores de água, visou estudar quais as propriedades que poderiam influenciar a sua compatibilidade/robustez com o cimento. Também se procurou ganhar experiência com as técnicas analíticas de caracterização de adjuvantes. Assim, utilizou-se um tipo de cimento e dois tipos de superplastificantes (poli(étercarboxilatos) e poli(naftalenossulfonatos)) disponíveis no mercado português. Mantendo a mesma razão água/cimento (A/C), pretendeu-se determinar a natureza química, grau de funcionalização, teor e tipo de contra-ião, teor de sulfatos/sulfonatos do adjuvante e o comportamento dos superplastificantes nas pastas cimentícias, de forma a poder determinar indicadores de compatibilidade entre cimentos e superplastificantes. Constatou-se que a natureza química, o grau de funcionalização e a quantidade consumida dos superplastificantes têm influência nas pastas. Os indicadores de compatibilidade por parte dos superplastificantes parecem estar relacionados com o comprimento da cadeia lateral de éter e com o rácio CO2R/CO2 -. A alteração do momento da adição do adjuvante tem influência na compatibilidade cimento/adjuvante, sendo benéfico para os poli(étercarboxilatos) e prejudicial para o poli(naftalenossulfonato).

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

Adição de óxido de zinco (ZnO) em pastas de cimento visando viabilizar a reciclagem de pós de aciaria elétrica (PAE) na construção civil

O Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo sólido perigoso gerado durante o processo de fabricação do aço. Devido ao grande volume gerado, de 12 a 14 kg por tonelada de aço fabricado, faz-se necessário o estudo de alternativas de reciclagem do mesmo. A caracterização química, física e de fases é etapa fundamental para avaliar a viabilidade de reciclagem deste resíduo. Uma das alternativas de reciclagem do PAE é a adição deste resíduo na fabricação de artefatos para a construção civil. Entretanto, esta adição retarda o início das reações de hidratação dos artefatos, dificultando seu uso. Esse retardo é atribuído aos compostos de zinco (Zn) presentes no resíduo. Este trabalho foi desenvolvido em duas etapas. Na primeira etapa foi realizada a caracterização química, física e de fases. Os resultados analíticos indicam que o PAE possui um tamanho médio de partícula que possibilita sua adição na produção de artefatos de cimento. Em relação às fases cristalinas as amostras de PAE estudadas contêm: ZnFe2O4, Fe3O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4, SiO2 e ZnO. Na segunda etapa deste trabalho, o ZnO, uma das formas cristalinas do Zn detectadas no PAE, foi adicionado em pastas de cimento. O objetivo desta etapa foi estudar os fenômenos relacionados ao início das reações de hidratação destas pastas. Essas amostras foram analisadas via Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e mapeamento por raios-x característicos em diferentes idades (1, 2, 4, 7 e 14 dias), a fim de rastrear os fenômenos ocorridos durante a hidratação das pastas de cimento Os resultados obtidos nesta segunda etapa indicam que no primeiro momento antes da hidratação (1 dia) o Zn apresentava-se na forma de ZnO. A partir do quarto dia observa-se a formação de uma nova fase contendo Zn: CaZn2(OH)6 . 2H2O e, sugerindo a transição de Zn na forma de óxido para hidróxido. Isto se torna mais evidente no sétimo dia, onde é possível constatar que as reações de hidratação aconteceram (pasta totalmente endurecida), pois neste caso, o Zn é encontrado somente na forma de hidróxido. A formação do composto CaZn2(OH)6 . 2H2O permite que as reações de hidratação da pasta de cimento contendo Zn sejam efetivadas. O trabalho finaliza com a apresentação de um modelo onde se busca explicar o fenômeno observado durante a execução do mesmo.

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