Perfuração de poço de explosão: causas, sinais de alerta e barreiras de controle de poço

Uma explosão durante a perfuração é a perda de controle do poço: o fluido de formação entra no poço, as barreiras que deveriam impedi-lo falham uma após a outra e o petróleo ou gás atinge a superfície sem restrições. É uma cadeia de falhas, e não uma peça quebrada, e a cadeia geralmente começa muito antes de alguém no chão da plataforma perceber.

É por isso que a perfuração de poços explosivos é tratada como uma disciplina e não como um risco contra o qual deve ser segurado. O que se segue cobre o termo com precisão, as quatro causas por trás da maioria dos eventos, os indicadores de kick que dão à tripulação tempo para agir, o equipamento que forma a pilha de barreiras e as classificações e testes que vale a pena verificar quando você especifica ou compra hardware de controle de poço.

O que é um poço de explosão?

Um poço de explosão é um poço cujos fluidos de formação não podem mais ser contidos, de modo que óleo, gás ou salmoura escapam do poço para a superfície ou para outra formação. A diferença entre um chute e uma explosão é de escopo, não de tipo: um chute é um influxo que você ainda pode controlar, uma explosão é um influxo que você não pode.

Um chute começa quando a pressão exercida pelo fluido de perfuração cai abaixo da pressão dos poros da formação que está sendo perfurada. Se a tripulação fechar o poço, circular o influxo e restaurar a coluna de lama, o evento termina como um chute. Se o fechamento falhar ou for atrasado, o mesmo influxo se transforma em uma explosão e o vocabulário muda novamente dependendo de para onde vai o fluido.

Quatro causas que explicam a maioria das explosões na perfuração

Quase todas as explosões durante a perfuração remontam a uma coluna de lama que não equilibra mais a pressão da formação, seguida por um dos quatro caminhos de falha.

1. Densidade de lama insuficiente. A lama é muito leve para a formação que está sendo perfurada ou é diluída pelo próprio influxo, de modo que a carga hidrostática cai abaixo da pressão dos poros e o poço começa a fluir.
2. Circulação perdida. Quando a lama escapa para uma zona permeável ou fraturada, o nível do anel cai, a pressão hidrostática cai junto e uma formação inferior pode alimentar o poço. A perda de circulação e os chutes estão tão intimamente ligados que muitos operadores os planejam como uma única categoria de risco.
3. Pressão de formação anormal. Uma margem estreita entre a pressão dos poros e o gradiente de fratura deixa pouco espaço entre um chute e retornos perdidos. Uma janela de perfuração de apenas alguns décimos de libra por galão de largura pune qualquer desvio no peso da lama.
4. Falha na sapata de cimentação e revestimento. O cimento que não isola a sapata, ou uma formação atrás do tubo, permite que o fluido seja canalizado para cima – às vezes, dias depois de o trabalho de cimento parecer limpo no gráfico da bomba.

As falhas de equipamentos e procedimentos ficam por trás desses quatro, e não ao lado deles. Um preventor não testado, um volume de poço que ninguém comparou com a hora anterior ou uma decisão lenta de fechar transformam um chute de livro em uma explosão.

Sinais de alerta: do chute à explosão

Os indicadores de kick aparecem minutos ou horas antes de uma explosão, e cada um deles é uma mudança em um número que o perfurador já observa.

As revisões de incidentes repetem a mesma lição: as equipes que atuam no primeiro indicador contêm o poço, enquanto as equipes que aguardam a confirmação demoram mais do que a formação precisa para descarregar o anel.

A pilha de barreiras: equipamento que evita uma explosão

O equipamento de controle de poço é construído como uma pilha de barreiras independentes, e cada elemento tem uma função que os outros não podem realizar.

Preventores de explosão (API 16A)

Um preventor anular fecha primeiro, vedando quase qualquer formato do furo e permitindo que o tubo seja removido sob pressão. Os preventores de aríete então assumem o controle: um único aríete veda em um tamanho de tubo, enquanto um aríete duplo emparelha aríetes de tubo com aríetes cegos ou de cisalhamento que cortam a corda e selam um orifício aberto. A classificação da pressão de trabalho, e não a cor da tinta, decide se um preventor é aceitável para um determinado poço.

Preventor de explosão anular API 16A para controle de poço BOP de vedação anular mostrado como a primeira barreira de vedação em uma pilha de controle de poço, com detalhes de vedação, durabilidade e compatibilidade de equipamento. Ver Produto →

Um preventivo só vale sua classificação na placa de identificação depois de comprovado, e é aí que o coto de teste ganha seu lugar. Um coto de teste BOP devidamente classificado permite que uma plataforma verifique a pilha com pressão total antes de ser necessária, e não depois, e também protege a pilha contra danos durante repetidos ciclos não testados.

Coletores de sufocamento e eliminação (API 16C)

Uma vez fechado o poço, o coletor de estrangulamento se torna o instrumento usado para trazê-lo de volta ao controle: ele mantém a contrapressão no anel enquanto o influxo circula a uma taxa controlada. Um coletor de eliminação fornece o caminho paralelo para bombear fluido pesado para o poço. Ambos devem lidar com fluidos abrasivos, cortados por gás e, às vezes, ácidos com pressão total do poço, portanto, bobinas de face dura e caminhos de fluxo orientados corretamente são mais importantes aqui do que em quase qualquer outra parte da plataforma.

Matando bem uma explosão: o que funciona depois que o controle é perdido

Quando um poço está a explodir, o objectivo muda da prevenção para o controlo, e os métodos disponíveis dividem-se em três grupos.

• Bullheading e morte dinâmica. O fluido pesado é bombeado mais rápido do que a formação pode alimentar o poço, forçando o influxo de volta para onde veio. É adequado para poços rasos ou de baixa vazão e depende da capacidade de bombeamento da superfície.
• Limite. Uma pilha de cobertura é colocada na cabeça do poço para interromper o fluxo na superfície, geralmente de um navio. Ganha tempo, mas não mata o poço.
• Alívio bem. Um poço direcional é perfurado para cruzar o poço em expansão e, em seguida, lama pesada é bombeada através da interseção para matá-lo. É a opção mais lenta e confiável, e a escolha padrão para explosões submarinas.

Coletor de estrangulamento API 16C para controle de pressão de poço Coletor de superfície usado em métodos de controle de poço para regular a pressão através de válvulas de estrangulamento durante operações de perfuração, extração e recondicionamento. Ver Produto →

Todos os três dependem do mesmo hardware de superfície: bombas, linhas de alta pressão e um coletor que pode reter e regular a pressão sem erosão ou vazamentos.

Correspondência de classificações de equipamentos com condições reais de poço

A classificação de pressão é o primeiro filtro em qualquer compra de controle de poço, mas nunca é o único. Dois conjuntos com a mesma placa de identificação de 15.000 psi podem se comportar de maneira muito diferente em um poço ácido, quente e de alta pressão.

• Classe de pressão e pressão de teste. A pressão de trabalho define o limite de serviço; a pressão de teste é o que o hardware deve sobreviver no coto. Peça ambos e registre.
• Classe de temperatura. Os elastômeros e as sedes são qualificados em uma faixa definida, de aproximadamente -46 °C a 121 °C para classes comuns e superior para classes especiais. Um preventor classificado para um poço temperado não é automaticamente aceitável para um poço de gás quente.
• Classe de materiais. O conteúdo de H2S e CO2 decide se o aço carbono padrão é aceitável ou se as peças molhadas devem atender a uma especificação de serviço ácido.
• Nível de especificação do produto. Os níveis de PSL definem quantos testes e documentação extras são necessários e são a diferença prática entre uma válvula para serviço geral e outra para serviço crítico de controle de poço.

A fonte abaixo da pilha merece o mesmo escrutínio que os preventivos acima dela. Ele carrega as colunas de revestimento, sofre a mesma pressão de formação e é a última barreira antes que o fluido atinja a superfície.

Montagem de cabeça de poço e árvore de Natal para produção de petróleo e gás Montagem de cabeça de poço superficial e árvore de Natal para controle, monitoramento e distribuição do fluxo de petróleo e gás em poços produtores. Ver Produto →

Perguntas frequentes

Com que rapidez um chute pode se transformar em uma explosão?

Num poço de gás, isso pode levar apenas alguns minutos. O gás se expande à medida que sobe, de modo que um influxo vindo de vários milhares de metros de profundidade pode descarregar o anel muito rapidamente quando ele se aproxima da superfície. É por isso que o procedimento de fechamento é medido em segundos e praticado até se tornar automático.

Qual é a diferença entre uma explosão e uma explosão subterrânea?

Uma explosão superficial atinge o piso da plataforma e a atmosfera; uma explosão subterrânea permanece abaixo do solo e flui transversalmente para uma formação mais rasa. As explosões subterrâneas podem ser mais difíceis de diagnosticar porque pode haver pouco fluxo visível na superfície, mas ainda assim danificam o poço e o reservatório.

Uma explosão pode ser interrompida sem um poço de alívio?

Às vezes. Bullheading, capping e intervenção no poço interrompem as explosões, especialmente em terra ou em águas rasas. Um poço de alívio é usado quando outros métodos falham ou quando o poço não pode ser abordado com segurança.

Com que frequência um preventor de explosão deve ser testado?

O teste de funcionamento normalmente é feito semanalmente ou por viagem, com teste de pressão completo no início de um poço, após qualquer trabalho de BOP e em intervalos definidos pela política de controle de poço do operador.

A perfuração de poços de explosão recompensa mais a preparação do que a reação. Uma coluna de lama equilibrada, uma pilha de barreiras testada e uma equipe que trata um ganho de poço como um sinal de parada de trabalho evitam mais explosões do que qualquer peça única de equipamento e custam muito menos do que a alternativa.