Como evitar que a coluna de perfuração fique presa (perda de peso na broca) durante a perfuração?

O termo “perda de peso na broca” (LWB, na sigla em inglês) refere-se a um cenário durante a perfuração em que o peso projetado na broca (WOB, na sigla em inglês) não atua sobre a broca. Em vez disso, devido ao atrito excessivo entre a coluna de perfuração e a parede do poço, todo o peso aplicado é absorvido pela coluna de perfuração.

Ao aplicar WOB (peso sobre a base), a contração do poço geralmente faz com que o peso seja totalmente exercido sobre o...coluna de perfuraçãoou estabilizadores. Isso requer a aplicação contínua de peso, mas a resistência à compressão da coluna de perfuração deve ser levada em consideração. Cada incremento de peso pode resultar em um pequeno movimento descendente da coluna de perfuração; a aplicação repetida de peso permite que a coluna de perfuração ultrapasse a seção do poço contraída. No momento em que a coluna de perfuração sai dessa seção, a broca entra em contato rapidamente com o fundo do poço. Como o peso sobre a broca (WOB) nesse ponto é maior do que o da perfuração normal, a broca penetra mais profundamente na formação, levando a um aumento repentino do torque. Isso pode causar o travamento da mesa rotativa ou da unidade superior. Se ocorrer o travamento, não levante a coluna de perfuração abruptamente — libere o torque primeiro. A perfuração normal pode ser retomada após ajustes repetidos.

A perda de peso na broca ocorre tipicamente nos seguintes casos: perfuração direcional de poços verticais com alargamento reverso ou poços direcionais com múltiplas operações de alargamento reverso, perfuração direcional com fresamento de janela e desvio, e perfuração direcional de poços horizontais. Devido à trajetória do poço e a diversos fatores de resistência, a pressão aplicada à coluna de perfuração tem dificuldade em ser transmitida à broca. A partir de instrumentos de perfilagem de lama e indicadores de peso, isso se manifesta da seguinte forma: a posição da broca permanece inalterada e não há ganho de perfuração, apesar do aumento contínuo do peso na broca; a pressão da bomba não aumenta e não ocorre bloqueio da bomba. No entanto, um aumento adicional do peso na broca pode levar ao bloqueio repentino da bomba. Para poços direcionais, a perda de peso na broca não apenas interrompe as operações direcionais normais, mas também aumenta o risco de aprisionamento da coluna de perfuração se as operações forem realizadas de forma inadequada.

1. Reforçar o controle da trajetória do poço e otimizar a configuração da coluna de perfuração.

Para solucionar a perda de peso na broca causada por uma trajetória inadequada do poço, a principal medida de engenharia é aprimorar o controle da trajetória. Para poços direcionais de alto ângulo e longo alcance, o controle guiado de todo o poço deve ser adotado para manter o desvio e o azimute do poço em conformidade com o projeto, evitando a necessidade de alargamento reverso devido a desvios do projeto.

Para compensar a perda de peso na broca resultante de uma trajetória inadequada do poço, a solução mais eficaz é simplificar a configuração da coluna de perfuração: reduzir o número de colares de perfuração e aumentar o número de tubos de perfuração de alta resistência (HWDP). Isso diminui a rigidez da coluna de perfuração, reduz a área de contato entre a coluna e a lama de perfuração e previne tanto a perda de peso na broca quanto o aprisionamento diferencial.

Para compensar a perda de peso na broca em poços horizontais, as medidas devem se concentrar na limpeza do poço, na lubrificação e nas técnicas operacionais do perfurador.

2. Melhorar a limpeza

A melhoria da limpeza inclui a limpeza do poço e a purificação da lama superficial utilizando equipamentos de controle de sólidos na superfície.

Melhorar a capacidade de transporte de detritos da lama.

Em projetos recentes de perfuração direcional, brocas PDC combinadas com tecnologia de motor direcionável são comumente utilizadas, o que permite avançar relativamente rápido e triturar os detritos em partículas finas — apresentando certos desafios para a limpeza do poço.

Requisitos de deslocamento para diferentes seções do poço:Para a seção do poço de φ311 mm, o deslocamento deve ser superior a 3,4 m³/min; para a seção do poço de φ216 mm, deve ser superior a 1,1 m³/min.

Ajuste dos parâmetros reológicos da lama com base no retorno dos detritos de perfuração:Para fluidos de perfuração poliméricos com baixo teor de sólidos, a relação de plasticidade dinâmica deve ser controlada entre 0,42 e 0,50 para garantir um bom efeito de transporte de cascalho. Em relação à viscosidade da lama e à resistência do gel, a viscosidade de poços direcionais de alto ângulo deve ser mantida acima de 48 segundos — alta viscosidade e resistência do gel ajudam a prevenir a sedimentação vertical do cascalho.

Em um projeto de perfuração, quando o desvio do poço era de 50 a 60 graus, a adição de gel orgânico positivo reduziu a viscosidade da lama para aproximadamente 42 segundos, resultando em baixo retorno de cascalho no fundo do poço e perda de peso na broca durante a perfuração direcional. As condições normais no fundo do poço foram restauradas após o aumento da viscosidade da lama para 50 segundos.

Para poços com profundidade superior a 200-300 metros, os poços horizontais podem ser perfurados até a seção com um desvio de 20-30 graus. Na configuração da coluna de perfuração para perfuração direcional, geralmente são utilizadas várias fileiras de colares de perfuração. Em poços recém-perfurados, a presença dos colares aumenta a velocidade de retorno da lama anular, fazendo com que os cascalhos se depositem na seção antiga do poço. Portanto, algumas equipes de perfuração perfuram apenas a seção recém-perfurada, o que tem pouco efeito na quebra dos cascalhos.

3. Melhorar a lubrificação da lama e a qualidade da torta de lama.

Aumentar a lubrificação da lama

Medidas específicas para melhorar a lubrificação da lama incluem, em primeiro lugar, aumentar a dosagem de lubrificantes e, em segundo lugar, usar uma combinação de diferentes lubrificantes.

Na perfuração direcional, o petróleo bruto é geralmente misturado à lama durante as operações. Embora o petróleo bruto possua boa lubricidade, sua adição degrada a qualidade da lama de perfuração. Portanto, em operações de perfuração direcional, o petróleo bruto deve ser usado em conjunto com lubrificantes à base de água. Isso não só resolve o problema de lubrificação, como também evita a formação de lama espessa causada pela dosagem excessiva de petróleo bruto.

O atrito por deslizamento aumenta com o coeficiente de atrito. Para solucionar esse problema, podem ser misturadas aproximadamente 3 a 5 toneladas de petróleo bruto na lama, com o teor de petróleo bruto não excedendo 9 a 10%.

Melhorar a qualidade do bolo de chocolate

Para melhorar a qualidade da lama de perfuração, podem ser adicionados materiais como asfalto sulfonado e resina fenólica. Uma lama de perfuração de alta qualidade reduz o risco de aderência diferencial causada pela perda de peso na broca.

Além dos lubrificantes líquidos, os lubrificantes sólidos e os lubrificantes de extrema pressão também são eficazes na redução da perda de peso na broca. Quando ocorre perda de peso na broca durante a perfuração direcional em formações duras, a adição de 200 a 300 kg de grafite expandido de uma só vez tem um bom efeito na resolução da perda de peso na broca causada por lubrificação inadequada.

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