Um poço com 560 m de profundidade está em parada técnica para realizar testes de cimentação. Como o poço deve ficar preenchido de fluido de perfuração para evitar desmoronamento, foi utilizado um fluido de massa específica de
. Sabendo que a pressão de poro e fratura para essa profundidade são respectivamente, 1100 e 2000, determine se o fluido de perfuração foi dimensionado corretamente. Se o fluido não foi dimensionado corretamente, qual deveria ser a massa especifica com margem de segurança de 20%.
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados e pede duas coisas (vou listar exatamente o que foi dado e o que se pede, sem começar a resolver ainda):
- Profundidade do poço:
. - Massa específica do fluido usado:
. - Pressão de poro à profundidade considerada:
(unidades assumidas como ). - Pressão de fratura à profundidade considerada:
(assumidas como ). - Perguntas:
- O fluido de perfuração com massa específica
foi dimensionado corretamente (isto é, gera pressão hidrostática suficiente para evitar influxo, mas sem fraturar o terreno)? - Se não foi dimensionado corretamente, qual deveria ser a massa específica do fluido levando em conta uma margem de segurança de
(isto é, projetar para uma pressão hidrostática acima da pressão de poro)?
- O fluido de perfuração com massa específica
Passo 2
Conceito e fórmula que usaremos (explicação didática):
- Queremos calcular a pressão hidrostática no fundo do poço gerada pelo fluido. A relação prática usada na indústria de petróleo, que expressa pressão em
quando a massa específica está em e a profundidade em , é
onde:
-
é a pressão hidrostática em , -
é a massa específica do fluido em , -
é a profundidade em , -
é uma constante que aparece na conversão de unidades (vem de converter para e depois para ).
Breve derivação da constante para ficar claro de onde vem: -
. Então a densidade em é . - Pressão por pé de coluna é
(porque ). Assim a contribuição em é , que arredondamos para .
Essa fórmula é a padrão prática e facilita contas rápidas sem calculadora científica avançada.
Passo 3
Converter a profundidade de metros para pés (porque a fórmula usa pés):
Vou usar
nas contas (arredondarei quando fizer produtos finais).
Passo 4
Calcular a pressão hidrostática gerada pelo fluido existente (
):
Usando ,
Usando
Faço em duas etapas:
Assim a pressão hidrostática fornecida pelo fluido é aproximadamente
.
Passo 5
Comparação com as pressões de poro e de fratura (dados do enunciado):
- Pressão de poro:
. - Pressão de fratura:
.
Interpretação prática:
- Para evitar influxo (kick) é necessário que
seja maior ou igual à pressão de poro. - Para não fraturar o poço é necessário que
seja menor que a pressão de fratura.
Aqui encontramos, que é menor que a pressão de poro . Portanto o fluido atual NÃO é suficiente: ele gera pressão abaixo da pressão de poro e existe risco de influxo (entrada de fluidos do reservatório). Conclusão inicial: o fluido não foi dimensionado corretamente.
Passo 6
Agora vamos calcular qual massa específica seria necessária se quisermos projetar com uma margem de segurança de
sobre a pressão de poro (ou seja, garantir que a pressão hidrostática seja
maior que a pressão de poro). Primeiro calculamos a pressão alvo:
Agora invertendo a fórmula para achar
:
Substituindo
e
:
Calculo do denominador:
Portanto
Arredondando de forma prática para uso em operação, podemos adotar
.
Passo 7
Verificação de segurança em relação à pressão de fratura (garantir que a massa específica requerida não leve à fratura):
- Massa específica correspondente à pressão de fratura máxima:
Comparando:
é bem menor que
. Logo a massa específica requerida para ter
acima da pressão de poro ainda está abaixo do limite de fratura — ou seja, é viável sem risco imediato de fraturar o poço.
Passo 8
Resumo prático e recomendação (curta e direta):
- O fluido atual (
) fornece aproximadamente na profundidade dada, que é insuficiente frente à pressão de poro ( ) — portanto o fluido não foi dimensionado corretamente e há risco de influxo. - Para ter uma margem de segurança de
acima da pressão de poro seria necessário usar um fluido com massa específica de aproximadamente . Essa massa específica ainda está abaixo do limite que fraturaria a formação.
Resposta
Não.