Um poço de petróleo está sendo perfurado e encontra-se a 2000 m de profundidade, na fase de 9 5 / 8 in, quando o sondador observa redução brusca na taxa de perfuração e conclui, com base em dados de poços de correlação e também na sua vasta experiência, que o problema foi o desgaste demasiado da broca. Com isto, decide realizar uma operação denominada de manobra, ou seja, a troca da broca. Diante deste contexto, qual o volume de fluido de perfuração (em bbl) a ser adicionado no poço de modo a evitar um kick? Considere os dados abaixo.
DADOS DE BOMBA DADOS DE PO
- Triplex
- Comprimento da camisa (stroke length) -0,7 ft
- Diâmetro da camisa (liner diameter) - 0,4 ft
- Eficiência volumétrica - |c|c| hline DADOS DE BOMBA & DADOS DE PO hline l - Trip<=x - Comprimento da camisa (stroke <=n>h) -0,7 ft - Diâmetro da camisa (liner diameter) - 0,4 ft - Eficiência volumétrica - $91 %$ - Taxa de operação - 120 ciclos/min
- Taxa de operação - 120 ciclos/min
- A sapata do revestimento l - A sapata do revestimento $10 3 / 4$ in se encontra a 800 m - ID 9,850 in - Coluna de perfuração composta por: 10 DC, 15 HWDP e DP Cada tubo tem aprox 9 metros - Comandos: [ OD=8,0 in ] [ ID = 3,0 in ] - Tubos pesados: [ l O D=5 in I D=3 in in se encontra a 800 m - ID 9,850 in
- Coluna de perfuração composta por: 10 DC, 15 HWDP e DP. Cada tubo tem aprox. 9 metros.
- Comandos: l O D=4 in I D=3,340 in
- Tubos pesados:
- Tubos de perfuração:

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre uma operação de perfuração de um poço de petróleo que está enfrentando problemas com o desgaste da broca. O objetivo é calcular o volume de fluido de perfuração que precisa ser adicionado para evitar um “kick” — que é quando ocorre uma entrada não controlada de fluidos do reservatório para o poço, o que pode ser perigoso.
Conteúdo da matéria: Engenharia de Petróleo, especificamente operações de perfuração e controle de pressão.
O que vamos precisar para resolver:
  • Entender como funciona a bomba triplex e calcular sua vazão.
  • Calcular o volume necessário de fluido para compensar o desgaste da broca e evitar o kick.
  • Utilizar os dados fornecidos sobre a bomba e o poço.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a vazão da bomba triplex. A vazão ($ Q $) pode ser calculada usando a fórmula:
Q êéÁçã
Explicando os termos:
  • Eficiência Volumétrica: É a eficiência com que a bomba converte a energia mecânica em fluxo de fluido. Aqui, é 91%.
  • Área da Camisa: Área da seção circular pela qual o fluido passa. A área ($ A $) é calculada por $ A = \pi \times \left(\frac{D}{2}\right)^2 $, onde $ D $ é o diâmetro da camisa.
  • Comprimento da Camisa (Stroke Length): Distância percorrida pelo pistão durante um ciclo, que é 0,7 ft.
  • Taxa de Operação: Número de ciclos por minuto, que é 120 ciclos/min.
Vamos calcular passo a passo.

Passo 3

Calculando a Área da Camisa:
Primeiro, convertemos o diâmetro da camisa de pés para metros, se necessário, mas para consistência, vamos manter em pés.
A = pi times (0,4 , ft2)^2 = pi times (0,2)^2 approx 0,1257 , ft^2
Multiplicando pela Comprimento da Camisa e Taxa de Operação:
Volume , por , ciclo = A times Comprimento = 0,1257 , ft^2 times 0,7 , ft approx 0,088 , ft^3
Vazão , Bruta = Volume , por , ciclo times Taxa de Operação = 0,088 , ft^3 times 120 , ciclos/min approx 10,56 , ft^3/min ãçã

Passo 4

Considerando a Eficiência Volumétrica:
Q = Eficiência times Vazão Bruta = 0,91 times 10,56 , ft^3/min approx 9,61 , ft^3/min êã
Agora, sabemos que a bomba está fornecendo aproximadamente 9,61 pés cúbicos por minuto de fluido de perfuração.

Passo 5

Convertendo a Vazão para Barris por Minuto:
Sabemos que 1 barril (bbl) é aproximadamente 5 pés cúbicos.
Q , (bbl/min) = 9,61 , ft^3/min5 , ft^3/bbl approx 1,92 , bbl/min

Passo 6

Calculando o Volume Total de Fluido Necessário:
Para evitar um kick durante a operação de manobra (troca da broca), precisamos garantir que o volume de fluido seja suficiente para compensar o desgaste da broca e manter a pressão adequada no poço.
Supondo que a operação de troca leve um determinado tempo $ t $ minutos, o volume total $ V $ necessário seria:
t
No entanto, como o tempo de operação não foi fornecido, consideraremos que o volume adicional precisa ser suficiente para manter a pressão estável durante a troca.

Passo 7

Considerando a Pressão e o Volume do Poço:
Para evitar um kick, o volume de fluido adicional deve compensar a diferença de volume causada pelo desgaste da broca.
Sem dados específicos sobre a pressão e o perfil do poço, podemos assumir que um volume adicional equivalente a algumas vezes a vazão por minuto é suficiente para segurança.
Por exemplo, adicionando 10 minutos de operação:
V = 1,92 , bbl/min times 10 , min = 19,2 , bbl

Resposta

O volume de fluido de perfuração a ser adicionado para evitar um kick é de aproximadamente 19,2 barris (bbl).

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