Utilidades Dos Centralizadores na Indústria de Petróleo

Tradução: Paulo Rodrigues

A instalação segura de ferramentas e acessórios ao longo de colunas de perfuração e de completação é essencial para a execução de operações em poços.

Na cimentação de poços, por exemplo, o sucesso do trabalho depende da remoção eficiente da lama e do deslocamento do cimento ao redor do revestimento. Ambos esses objetivos podem ser comprometidos se a canalização ocorrer, onde o cimento não se espalha uniformemente em todas as direções. A prevenção da canalização depende de um planejamento correto do programa de cimentação, que inclui a obtenção do standoff ideal (100%) entre o revestimento que está sendo cimentado e a parede do poço, Figura 1.

Figura 1: Tipos de standoff entre o revestimento e poço. Fonte
Selecionar os centralizadores corretos e planejar sua localização ao longo da coluna são etapas críticas para alcançar o standoff. A fixação dos centralizadores para evitar que estes deslizem ao longo da coluna também é essencial para evitar danos à coluna e o risco de deixar “lixo” no poço, caso a coluna tenha que ser removida.

Um novo sistema de fixação projetado para simplicidade, confiabilidade e facilidade de instalação foi desenvolvido pela Ace Oil Tools para superar as limitações dos métodos tradicionais utilizados para fixar ferramentas e acessórios à colunas de perfuração e completação.

O design patenteado inclui colares (collars) masculinos e femininos de perfil fino que são deslizados para as juntas tipo API e unidos através do use de uma máquina leve. À medida que as partes são unidas, as rampas correspondentes acionam travas contra a junta para produzir uma força de fixação muito elevada enquanto mantém um perfil fino, Figura 2. Os colares também apresentam um mecanismo de catraca para evitar que se separem, formando um bloqueio permanente na junta.

Figura 2: Fixação utilizando o ARC.

Práticas atuais da indústria

Historicamente, o método mais comum para manter equipamentos de revestimento no lugar tem sido usar colares fixados ao liner através de parafusos. Essas ferramentas simples e baratas são usadas apenas quando uma baixa força de atrito é necessária e seu perfil relativamente alto não impeça que a coluna passe por restrições.

Este tipo de colar de retenção não é tipicamente adequado para poços críticos ou em programas de perfuração que utilizam conexões semi-flush ou flush-joint . Se o colar falhar, não há acoplamentos fixados à coluna para empurrar os acessórios pelas restrições, possivelmente impedindo que a coluna alcance a profundidade total. A falha do colar também pode resultar em standoffs não ideais, danos ao tubo e deixar lixo no poço.

À medida que a indústria de perfuração offshore evoluiu, os subs de centralização foram desenvolvidos como uma solução mais confiável. Estes tubos curtos são roscados na coluna entre as juntas. Subs contém perfis usinados para fazer interface com os centralizadores para evitar que eles deslizem ao longo da coluna à medida que são inseridos no poço. Como os perfis são integrados aos subs, esses não falharão sob cargas elevadas.

Mas, quais são os problemas dos subs de centralização?

Alguns dos problemas com os subs de centralização, são as suas altas despesas e as limitações que impõem ao design da coluna. Apenas um centralizador por junta pode ser instalado, e só podem ser posicionados em posições pouco ideais entre as juntas.

O design específico, por projeto, de cada sub baseado no tamanho do revestimento, peso, tipo e roscas significa que os subs são customizados e limitados a uma coluna específica. Por esta razão, os subs são muito caros, não apenas de forma antecipada, mas também nos custos de gerenciamento de estoque e descarte de produtos não utilizados. Além disso, a aquisição geralmente requer longos prazos de entrega.

Recentemente, os materiais de aplicação direta entraram no mercado. Eles são instalados ao tubo para agir como um centralizador de corpo sólido ou um colar de retenção. Como eles são aplicados diretamente, seu desempenho depende de variáveis como preparação satisfatória da superfície, condições atmosféricas e a aderência da equipe de instalação aos procedimentos corretos de aplicação. Limitações da temperatura de fundo e nas flutuações de temperatura durante operações de descida também podem restringir seu uso.

Centralizadores que são pressionados ao tubo também estão disponíveis. Embora a instalação seja fácil, os centralizadores só vêm em forma de corpo sólido. Seu posicionamento é tipicamente próxima ao final da junta de conexão, de modo que a área pressionada possa ser medida para garantir que a pressão não tenha criado uma restrição interna.

Novo Sistema de Fixação

Até a data atual, o novo sistema de fixação é apresentado em três tipos de ferramentas que foram projetadas para uso em todos os tamanhos e tipo de juntas.

Ace Ratchet Collar (ARC), mostrado na Figura 2, funciona como um colar de retenção para segurar centralizadores de corpo sólido e bow-spring (Figura 3) ou outros acessórios no liner. O Centralizador de Ace Drilling Collar (ADC) é um centralizador rotativo de corpo sólido para uso no revestimento e perfuração com liner. O Ace Tracer Carrier (ATC) abriga e protege os elementos transportados para dentro do poço na coluna de produção.

Figura 3: ARC de perfil fino e centralizadores instalados.
O design simples do ARC, ADC e ATC não afeta o diâmetro interno do liner durante a instalação e não requer conexões adicionais que oferecem possíveis caminhos de vazamento. Os projetos das ferramentas fornecem espaço suficiente para serem usados em poços de baixa tolerância. O colar envolve completamente a junta, sem soldas ou juntas que possam quebrar e acarretar a prisão da coluna ou/e lixo no poço.

Todas as três ferramentas são posicionadas no lado externo do revestimento ou liner, permitindo que o operador planeje a instalação de acessórios em qualquer lugar ao longo da junta e instale vários acessórios por junta, quando necessário.

Como cada ferramenta é totalmente independente do peso, grau e roscas, elas são versáteis. Assim, grandes variedades de aplicações podem ser atendidas a partir de um pequeno inventário, reduzindo o ônus do gerenciamento de inventário e o risco de desfazer de hardware não utilizado. Além disso, as ferramentas podem ser instaladas com algumas horas de antecedência. Um operador pode tomar decisões finais sobre um programa de centralização dentro de alguns dias antes da operação de revestimento.

Existem ferramentas adicionais nas quais o colar de fixação pode ser incorporado. O sistema pode ser usado em ferramentas ou acessórios para praticamente qualquer aplicação de perfuração ou completação.

O kit de instalação consiste em uma prensa manual, Figura 4, e uma pequena unidade hidráulica. A ferramenta de instalação pode ser manipulada por uma equipe de duas pessoas, permitindo que a instalação seja realizada em praticamente qualquer local sem mobilizar o tubo.

Figura 4: Kit de instalação do ARC.

Estudos de caso

ARC: Um operador importante que perfurava um poço de exploração com uma profundidade de água de 11.250 pés em uma localização remota da América do Sul planejou a descida de um revestimento de 13⅝-in. dentro de um revestimento de 17⅞-in. e, abaixo, um poço aberto de 16-in. Por causa de baixas condições do poço, havia planos de contingência para descer um liner de 16-in. Normalmente, o hardware para dois regimes de centralização separados teria sido necessário para otimizar o standoff da coluna de 13⅝-in., dependendo da presença do liner de contingência.

Ao determinar que o liner de contingência não era necessário, uma equipe de duas pessoas foi enviada para o depósito de tubos para instalar os ARCs e centralizadores em uma só escala de 8 horas. O tubo de 13⅝-in. foi entregue à plataforma, descido até a profundidade total de quase 16,000 pés e cimentado sem problemas. Essa flexibilidade salvou o operador do custo de ter dois conjuntos de centralizadores subs e levou à economia de custos na casa dos seis dígitos.


ADC: O centralizador giratório de corpo sólido, o mais recentemente desenvolvido das três ferramentas, fornece um rolamento interno para eliminar o desgaste no liner e reduzir o torque dentro do poço, ajudando a garantir que o liner possa ser perfurado com sucesso até a profundidade planejada. O uso da ferramenta foi comprovado em uma perfuração com liner de 7-in. por um operador que perfurou um intervalo direcional de 900 pés enquanto o tubo girava entre 30 rev / min e 80 rev / min. Um total de 54.000 rotações com o liner e ADCs foi registrada.

Depois que o intervalo foi perfurado, a coluna de liner foi retirada para avaliação. Muito pouco desgaste (<0,004 in.) foi registrado na interface centralizador / ARC e nenhum problema foi encontrado com o ADC. O operador optou por usar esta tecnologia em várias outras aplicações de perfuração com liner no Mar do Norte.

Fonte: JPTechnology  


 

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