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Processo upstream: Perfuração

A cadeia de valor do petróleo e gás é longa e no início do processo de extração está a perfuração. Depois de um local ter sido identificado e explorado, esta etapa da fase a montante utiliza uma série de maquinaria industrial para perfurar as formações geológicas e remover com segurança o petróleo bruto ou o gás natural do solo. O equipamento inclui:

  • Equipamento de perfuração
  • Bomba de lama
  • Dispositivo de prevenção de explosão e unidade de fechamento do BOP
  • Unidade de cimentação
  • Tanque de lama
  • Tanque de água
  • Coletor de estrangulamento

Esses equipamentos operam sob condições de alta pressão com fortes vibrações e pulsações. Em terra, a poeira e as temperaturas ambientes extremas são um desafio para as máquinas. A perfuração offshore expõe as máquinas à água salgada e aos sprays. Cada componente usado no cenário de perfuração se beneficia de sensores confiáveis ​​que são suficientemente resistentes para funcionar nessas condições exigentes.

Perfuração × 1

Equipamento de perfuração

Equipamento de perfuração
5

Tanque de lama

Tanque de lama
2

Bombas de lama

Bombas de lama
6

Tanques de água

Tanques de água
7

Coletor de estrangulamento

Coletor de estrangulamento
4

Unidade de cimentação

Unidade de cimentação
3

Prevenção de explosão

Prevenção de explosão
Perfuração
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Equipamento de perfuração

As plataformas de perfuração variam muito em tamanho e estão localizadas no mar ou em terra, variando de unidades móveis compactas a estruturas permanentes do tamanho de arranha-céus. Uma mesa rotativa ou, alternativamente, um top drive gira toda a coluna de perfuração com a broca posicionada na parte inferior dessa coluna. Independentemente do tamanho, localização ou tipo da plataforma, essas máquinas têm uma finalidade: perfurar profundamente o reservatório de um campo de petróleo para extrair hidrocarbonetos.

Para operações seguras e eficientes, cada plataforma de perfuração requer uma infinidade de sensores. Eles variam desde transdutores de força de tensão/compressão com compensação de temperatura no conjunto do bloco de coroa até sensores de nível e pressão em equipamentos de fluido de perfuração. Termorresistência, com tecnologia de película fina para suportar fortes vibrações e pulsações, ajudam a monitorar a condição de muitas bombas e motores que tornam possível a perfuração de poços.


Equipamento de perfuração × F

Força

Força
F

Força

Força
P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
T

Temperatura

Temperatura
P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
F

Força

Força
P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
Equipamento de perfuração
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Bomba de lama

À medida que a broca e o tubo de perfuração escavam a terra, uma ou mais bombas de lama enviam uma lama pelo poço a uma pressão extremamente alta – mais de 7.000 psi (483 bar) na perfuração de furos profundos. Esta lama de perfuração tem diversas funções:

  • Lubrifica e resfria a broca
  • Limpa o poço de cortes de perfuração
  • Fornece pressão de equalização para evitar que fluidos de formação entrem no furo

Este fluido de perfuração retorna então à superfície através do espaço anular, isto é, o espaço entre a coluna de perfuração e o furo de poço.

Uma bomba de lama tem uma extremidade de potência com motor e uma extremidade de fluido com portas. Um transmissor de pressão de união de martelo com um elemento de medição espesso e resistente à corrosão é emparelhado com uma barreira IS (intrinsecamente segura) para monitorar a pressão do processo nas portas de sucção e descarga. Além disso, um manômetro com selo diafragma fornece indicação local da pressão de descarga da bomba. Em algumas configurações de bomba de lama, um manômetro é usado para monitorar a pressão do óleo que lubrifica os rolamentos e vedações do maquinário.


Bomba de lama × P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
Bomba de lama
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Dispositivo de prevenção de explosão e unidade de fechamento do BOP

Blowouts ocorrem quando fluidos de formação, incluindo hidrocarbonetos altamente inflamáveis, fluem incontrolavelmente para fora do poço. Os dispositivos à prova de explosão (BOPs) e as unidades de fechamento do BOP evitam esta situação perigosa.

O BOP, montado com segurança no topo de um poço, é um conjunto de válvulas projetada para controlar e – quando necessário – vedar um poço de petróleo e gás no caso de um kick (influxo inesperado de fluidos em um poço). Manômetros, juntamente com transmissores de pressão intrinsecamente seguros ou à prova de explosão, são uma parte fundamental deste sistema de controle de poço.

Uma unidade de fechamento usa garrafas acumuladoras de bexiga de nitrogênio pré-carregadas, fluido hidráulico e bombas elétricas e pneumáticas para gerar pressão para operar múltiplas funções na pilha do BOP. Um complemento de manômetros, transmissores de pressão e sensores de nível garantem que esse mecanismo de segurança funcione corretamente quando necessário.


Dispositivo de prevenção de explosão e unidade de fechamento do BOP × P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
N

Nível

Nível
P

Pressão

Pressão
Dispositivo de prevenção de explosão e unidade de fechamento do BOP
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Unidade de cimentação

A cimentação desempenha um papel importante na perfuração. Após atingir a profundidade desejada, a coluna de perfuração é removida e a coluna de revestimento é inserida. A cimentação primária veda as diversas zonas de formação – petróleo, gás, água – do poço. Ele também preenche o espaço anular para manter o revestimento firmemente no lugar, evitando a corrosão e protegendo-o da pressão subterrânea. A cimentação secundária serve para reparar ou corrigir um trabalho de cimentação primária ou para tampar um poço esgotado.

Uma unidade de cimentação em uma plataforma de perfuração, montada em um skid ou semirreboque, recebe água, cimento seco, lama e aditivos especiais dos tanques de armazenamento. Em seguida, ele mistura os componentes em uma pasta de chumbo e uma pasta de cauda e, em seguida, os injeta no revestimento e no anel. Um painel de controle na unidade de cimentação permite ao operador regular o fluxo e a densidade das lamas, monitorar a pressão e controlar outros parâmetros. Parte integrante do monitoramento de pressão é o transmissor de pressão de união de martelo, que é projetado para pressões extremamente altas e pode suportar a qualidade abrasiva da mistura de cimento.


Unidade de cimentação × P

Pressure

Pressure
F

Force

Force
P

Pressure

Pressure
L

Level

Level
P

Pressure

Pressure
Unidade de cimentação
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Tanque de lama

Os tanques de lama são grandes recipientes multissegmentados para tratar, misturar e armazenar o fluido personalizado que uma bomba de lama circula dentro e fora de um poço durante a perfuração. Após retornar à superfície, a lama utilizada é bombeada através de vários compartimentos do tanque ativo:

  • 1. Tanque de sucção para aguardar a filtragem
  • 2. Sistema de controle de sólidos para separar fragmentos de perfuração (lascas de rocha, areia, etc.)
  • 3. Desgaseificador para remover ar preso e gás natural
  • 4. Tanque químico para tratamento adicional, se necessário
  • 5. Agitador para rehomogeneizar a mistura

Após a limpeza, a lama de perfuração está pronta para reutilização. Os tanques de reserva armazenam o excesso de lama e também lama pesada para diversão e outras emergências.

Sensores de nível permitem que os operadores monitorem o fluido em cada um desses compartimentos. Mas o mais importante é que a medição de nível pode revelar problemas durante as operações de perfuração:

  • Um ganho de volume indica que água ou fluidos de formação (petróleo, gás) estão entrando no poço.
  • Uma perda de volume indica que a lama de perfuração está entrando na formação através de fissuras.

Qualquer sensor de nível usado em tanques de lama deve ser adequado para áreas perigosas. O instrumento também deve ser resistente, pois a lama de perfuração costuma ser corrosiva, viscosa e abrasiva com sólidos em suspensão. Muitos tipos de sensores de nível podem ser usados ​​em tanques de lama, mas a opção mais robusta e livre de manutenção é um transmissor de pressão submersível intrinsecamente seguro que pode ser usado para medir a densidade do fluido e a pressão hidrostática. Um acessório antientupimento fornece estabilidade e proteção extra contra lama, turbulência e danos físicos.


Tanque de lama × N

Nível

Nível
F

Força

Força
Tanque de lama
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Tanques de água

Em um local de perfuração, uma bomba de lama injeta um fluido em um poço para lubrificar e resfriar a broca, para limpar o poço dos fragmentos e cascalhos da perfuração e para fornecer a pressão de equalização que evita que os fluidos da formação entrem no poço. Esta mistura especializada pode ser à base de água ou de óleo, dependendo da formação geológica, das considerações económicas, das regulamentações ambientais, da finalidade desejada da lama e de outros fatores.

Independentemente do líquido utilizado como fase contínua, a água é quase sempre um componente – em percentagens variadas – da lama de perfuração. A água é armazenada em enormes tanques, pronta para ser canalizada para tanques de lama e misturada com outros componentes.

Sensores de pressão submersíveis medem com precisão e confiabilidade o nível nos tanques de água do local de perfuração, garantindo que a água não transborde e que o tanque não seque. Um LevelGuardTM da WIKA oferece estabilidade extra para o sensor de pressão e protege ainda mais o instrumento contra turbulência e tensão.


Tanques de água
Tanques de água

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Coletor de estrangulamento

Os coletores de estrangulamento são uma parte importante do sistema de controle de poço de uma plataforma de perfuração. Durante um chute, o preventor de explosão (BOP) é ​​fechado enquanto o fluido de formação e a lama de perfuração que fluem do anel são desviados para a linha de estrangulamento e através do conjunto de tubos, conexões e válvulas do coletor. O coletor de estrangulamento sangra a lama de perfuração mais leve para ficar abaixo da MAASP (pressão máxima permitida da superfície do anel), enquanto a lama pesada do tanque de lama de reserva é bombeada para baixo do poço para recuperar o controle do poço. Caminhos alternativos no coletor do estrangulador permitem que os operadores redirecionem o fluxo conforme necessário, fechando e abrindo válvulas. Algumas bobinas são operadas manualmente, enquanto outras são controladas hidraulicamente (remotamente).

Manômetros e transmissores de pressão – partes integrantes de um sistema coletor de estrangulamento – estão localizados em vários locais, incluindo:

  • Onde a linha do afogador encontra o coletor (uma linha)
  • Onde o coletor descarrega fluidos para um poço e/ou tanque de lama (linhas múltiplas)

Para garantir confiabilidade e segurança, os sensores de pressão montados em um coletor de estrangulamento devem atender aos seguintes requisitos:

  • Alta precisão e tempo de resposta mínimo
  • Resistência à corrosão e abrasão
  • Alta proteção contra intempéries (classificação IP)
  • Aprovação para áreas perigosas (intrinsecamente seguras, à prova de explosão, etc.)

Coletor de estrangulamento × P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
P

Pressão

Pressão
Coletor de estrangulamento
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