Perfuração rotativa: tecnologia, princípio de funcionamento e características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Um dos métodos mais utilizados para a criação de poços de produção e exploração de água é a perfuração rotativa. É fornecido pela transferência de movimentos rotacionais do rotor de superfície para a coluna de perfuração.

A furação rotativa é diferente porque não tem força axial gerada pelo acionamento. Durante o processo, o trabalho (abate) é lavado dos resíduos de rocha com a ajuda de água e soluções especiais. Considere o método com mais detalhes.

Histórico

A perfuração rotativa é utilizada há mais de cento e quarenta anos. A tecnologia deste método de perfuração de poços foi usada pela primeira vez nos Estados Unidos da América no início dos anos oitenta do século XIX. Desde então, ele permaneceu praticamente in alterado, com exceção de pequenas inovações que levaram a uma maior eficiência. As mudanças afetaram as ferramentas de corte de rochas - elas foram aprimoradas, novos meios líquidos foram criados para lavagem de poços e a resistência de partes do mecanismo foi aumentada.

A furação rotativa é um dos tipos de furação rotativa. O princípio éque a ferramenta de quebra de rocha, localizada no interior do poço, opere a partir da força que lhe é transmitida por um motor elétrico ou equipamento de turbina a gás. Este método é bastante simples e eficaz. Com sua ajuda, são perfurados poços de produção e exploração de petróleo. O tamanho compacto da unidade permite que ela seja usada em terrenos particulares para criar poços de água.

Métodos de Perfuração

Atualmente, a perfuração de poços para água é realizada por métodos de corte de rocha usando mecanismos especiais. O solo pode ser alimentado de duas maneiras:

• Com a ajuda de mecanismos - método seco.
• Jato de água sob alta pressão ou gravidade - hidráulico.

Em geral, a perfuração mecânica é realizada de três maneiras:

• Perfuração rotativa rotativa - o solo é perfurado com movimentos rotativos.
• Impacto - o solo é destruído pelo impacto da broca.
• Vibração - o solo é quebrado por vibrações de alta frequência.

O primeiro método é o mais utilizado devido à sua simplicidade, baixo custo e desempenho ao mesmo tempo.

Quando o método é aplicado

A perfuração rotativa é utilizada quando solos semi-rochosos e rochosos estão sendo desenvolvidos para perfuração de poços de até cento e cinquenta metros de profundidade. Para a perfuração bem-sucedida de rochas, é necessário escolher a ferramenta de perfuração certa - um cinzel e tubos pesados. De acordo com especialistas, para uma operação eficaz, a perfuração rotativa deve ser usada seas seguintes condições são atendidas:

• O estudo da seção hidrogeológica do sítio foi realizado com bastante detalhe.
• Sabe-se que o solo é constituído por rochas.
• Há dados sobre o nível do aquífero.
• Existe uma boa pressão de água subterrânea.
• Existe a possibilidade de fornecimento constante de fluido de lavagem.

Além disso, deve-se levar em consideração que as condições das regiões sul permitem operações de perfuração durante todo o ano, e nas regiões norte, o trabalho é limitado pela temperatura do ambiente externo, na qual o fluido de lavagem congela.

Equipamentos para perfuração de poços

A tecnologia de perfuração rotativa envolve o uso de instalações especiais - montadas com base em veículos automotores ou estacionários. Ambos devem ter os seguintes componentes:

• Motor.
• Torre.
• Dirigir.
• Swivel - um sistema que fornece fluido para o fundo do poço.
• Corda de perfuração.
• Rotor.
• Bomba de pistão.
• Mecanismo de elevação incluindo bloco e bloco de coroa.
• Linha de pressão
• Um sistema de retorno e purificação de líquidos contendo hidrociclones, uma calha e uma peneira vibratória.

Vantagens e desvantagens do método

O método de perfuração rotativa tem várias vantagens em relação a outros métodos. Entre eles, devem ser observados:

• Excede o resto em termos de desempenho: cinco vezes o método de impacto e dez vezes o método de vibração.
• Tem um altovelocidade de trabalho.
• Devido ao uso de uma variedade de cinzéis removíveis, pode ser usado em solos de complexidade variável.
• A unidade tem um tamanho compacto, portanto pode operar em um espaço limitado.
• Devido à possibilidade de localização na plataforma, a unidade é bastante móvel.
• Permite perfuração de poços profundos e extração de água de calcário fraturado.
• O método tem boas propriedades de suporte de água.
• Permite perfurar poços de até duzentos centímetros de diâmetro.

Juntamente com essas vantagens, a perfuração orientável rotativa tem as seguintes desvantagens:

• Certifique-se de considerar o tipo de solo para encontrar o cinzel certo.
• A presença de partículas de rocha super-dura no caminho pode ser um obstáculo que exige o uso de mecanismos mais destrutivos.
• O solo argiloso pode interferir.
• Um sério obstáculo à perfuração é o solo congelado.
• A potência depende do rotor atualmente instalado.
• A necessidade de ter sempre uma grande quantidade de fluido de lavagem.

Apesar de algumas desvantagens, este método tem muito mais vantagens.

Princípio de funcionamento das unidades rotativas

A perfuração rotativa de poços é realizada por uma instalação especial - uma estrutura ou torre treliçada, fixada na plataforma. Todos os outros sistemas estão conectados a ele, permitindo que você levante e abaixe a coluna de perfuração perfilada. Tala coluna é montada a partir de vários tubos conectados por acoplamentos dobráveis.

A força motriz é o motor elétrico do carro ou um gerador separado, que transmite a rotação da coluna para o rotor através do eixo de acionamento e do trem de engrenagens. Girando, o rotor aciona o cinzel, que destrói a camada de solo no poço com suas bordas de trabalho. A faixa de rotação pode ser ajustada. As arestas da broca podem ser diamantadas, compostas ou carboneto. Sua forma pode variar.

A camada de solo desenvolvida é deslocada da mina por lavagem direta ou reversa por gravidade ou sob pressão usando unidades de bombeamento. Depois de lavar o poço, os tubos de revestimento são instalados nele. Através dos tubos giratórios e ocos da coluna de perfuração, o fluido de lavagem é fornecido à broca, o que erode o solo sob a broca. Através do espaço entre os canos e o barril, o líquido transporta o solo. Na superfície, o líquido é coletado e limpo através de filtros especiais para que possa ser colocado novamente em operação usando bombas de pistão.

Características da tecnologia de perfuração rotativa

O processo de perfuração é organizado de tal forma que, devido à lavagem da camada de solo da mina, a coluna de perfuração se aprofunda a cada movimento. Periodicamente, deve ser aumentado adicionando outros tubos.

O processo de perfuração é realizado nas etapas:

• Após passar as primeiras camadas soltas de solo, a coluna é elevada e o revestimento é abaixado no poço.
• A lacuna é preenchida em círculo com argamassa de cimento.
• Depoisquando o cimento endurece, uma broca com um diâmetro menor é alimentada no eixo e o trabalho continua.

Várias dessas etapas semelhantes podem ser executadas e, em seguida, um tubo de produção perfurado na extremidade é abaixado no eixo. Dependendo da qualidade da camada do solo e da profundidade, o número e o peso dos tubos, o tipo de broca, sua velocidade de rotação e material da borda e a pressão do fluido de lavagem são selecionados. As especificações são as seguintes:

• Formações rochosas leves correm na velocidade máxima e com mais fluxo.
• Solos rochosos requerem frequência reduzida e pressão de fluido reduzida.

Inclusões duras do solo - pedregulhos - no caminho do rotor, que podem emperrar, ou solos que absorvem ativamente a lavagem podem interferir no trabalho. O processo também é retardado pela f alta de água no canteiro de obras e pela presença de uma grande camada de argila. A argila, misturada com água, obstrui o canal de água e requer lavagem completa adicional.

Tubos de revestimento

Após a perfuração de um poço, é importante fortalecer suas paredes. O solo não é confiável e pode se deslocar, o que afetará negativamente o fundo do poço.

Para evitar o colapso da terra, uma coluna de revestimento é instalada. Ajuda a evitar o derramamento do solo e evita a infiltração de água. A primeira coluna é chamada de "condutor". É montado para cobrir rochas instáveis. A instalação ocorre a uma distância não inferior à marca de 30 metros e não superior a 600 metros. Para um poço de petróleo, a coluna é colocada a uma distância máximaperto da superfície.

Como a perfuração rotativa é utilizada em praticamente qualquer tipo de solo, durante a instalação das colunas, os trabalhadores são guiados pelas condições geológicas. Às vezes você tem que usar várias cordas de revestimento para fortalecer o fundo do poço.

O menor diâmetro deles afunda mais que o resto e é chamado de operacional. A perfuração é feita por baixo, é por esses orifícios que a massa de gás, água ou óleo vai fluir para dentro dela.

A importância do fluido de perfuração nas operações de perfuração

O método de lavagem correto para perfuração rotativa pode aumentar significativamente a eficiência do processo. Em obras deste tipo aplicar:

• Soluções de polímeros.
• Emulsões de óleo.
• Soluções aeradas.
• Água.

O método de purga de ar também é amplamente utilizado. Se o trabalho for realizado em áreas com baixa pressão do reservatório, os trabalhadores usam um gás especial. A lavagem ajuda a se livrar do excesso de impurezas e objetos, rochas desintegradas, o que é inevitável no processo de perfuração. O líquido que entra na broca esfria. O que prolonga a vida útil da ferramenta.

A perfuração rotativa ocorre em três etapas:

1. Destruição de rochas de terra usando um cinzel.
2. Lançamento de água para realizar a rocha destruída. O processo pode ser realizado tanto por lavagem reversa quanto direta, tudo depende da profundidade do poço, do volume de água utilizado e do tipo de solo. Usado em residências particularesmétodo popular de descarga direta.
3. Fortalecimento das paredes de um novo poço com tubos de revestimento.

A perfuração rotativa é um processo de trabalho intensivo, durante o qual muitos fatores devem ser levados em consideração. Apesar disso, é considerado bastante eficaz e é usado em várias condições.