apostila cimentação A

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OBTENÇÃO DE 
ISOLAMENTOS 
HIDRÁULICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
E&P-SERV/US-PO/SP/SERCIM 
RUBENS DE LEPELEIRE 
PAULO SÉRGIO BATISTA SANTOS JULHO/2005 
 0
 
 
INDICE 
 
INTRODUÇÃO...................................................................................................................02 
 
ISOLAMENTOS HIDRAULICOS...................................................................................02 
ISOLAMENTO HIDRÁULICO DA SAPATA...................................................................03 
ISOLAMENTO ENTRE FORMAÇÕES PERMEAVEIS E A SUPERFICIE....................04 
ISOLAMENTO ENTRE DUAS FORMAÇÕES PERMEAVÉIS.......................................04 
ISOLAMENTO DE CONTACTOS ÓLEO/ÁGUA, GÁS/ ÓLEO OU GÁS/ÁGUA..........05 
 
FALHAS NA CIMENTAÇÃO 
AUSÊNCIA DE CIMENTO.................................................................................................05 
REMOÇÃO DE LAMA........................................................................................................06 
FENÔMENOS PÓS CIMENTAÇÃO..................................................................................07 
TIPOS DE CANAL...............................................................................................................08 
 
BOAS PRÁTICAS PARA O PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO DE 
CIMENTAÇÕES PARA OBTENÇÃO DE ISOLAMENTOS 
CÁLCULO DO VOLUME DE PASTA DE CIMENTO.....................................................10 
EVITANDO PERDAS DE CIRCULAÇÃO........................................................................11 
PROPRIEDADES DO FLUÍDO DE PERFURAÇÃO.........................................................12 
CIRCULAÇÃO ANTES DA CIMENTAÇÃO....................................................................14 
CENTRALIZAÇÃO DA COLUNA DE REVESTIMENTO...............................................17 
USO DE COLCHÕES LAVADORES E ESPAÇADORES................................................21 
MOVIMENTAÇÃO DA COLUNA DE REVESTIMENTO...............................................22 
VAZÃO DE DESLOCAMENTO.........................................................................................23 
USO DE “PLUGS” DE FUNDO E TOPO...........................................................................24 
 
SELEÇÃO DA PASTA DE CIMENTO 
DENSIDADE........................................................................................................................24 
CONTROLE DE FILTRADO..............................................................................................24 
ESTABILIDADE DA PASTA E ÁGUA LIVRE.................................................................26 
USO DE AGENTES ANTI RETROGRESSÃO..................................................................26 
TEMPO DE PEGA...............................................................................................................26 
CONHECIMENTO DA TEMPERATURA.........................................................................27 
REOLOGIA..........................................................................................................................27 
RESISTÊNCIA MECÂNICA...............................................................................................27 
VARIAÇÃO DE VOLUME.................................................................................................28 
 
RECOMENDAÇÕES PARA CIMENTAR ZONAS PORTADORAS DE GÁS..........28 
 
 
 
 
 
 
 1
INTRODUÇÃO 
 
A cimentação primária de colunas de revestimento, basicamente, tem duas finalidades. A 
primeira delas é a proteção da coluna de revestimento de cargas mecânicas. A outra 
consiste em isolar hidraulicamente formações permeáveis situadas atrás das colunas de 
revestimento. 
A proteção mecânica, normalmente, é facilmente obtida, bastando poucos metros de 
cimento para garantir sustentação adequada do revestimento. 
Por outro lado, a obtenção de isolamentos hidráulicos é tarefa mais difícil e exige o 
emprego de técnicas mais apuradas. Esta dificuldade decorre da necessidade de colocar 
cimento em toda a circunferência do anular, impedindo qualquer comunicação e, por várias 
vezes, em trechos extremamente curtos. 
Uma vez que não se tenha obtido os isolamentos hidráulicos requeridos podem ser feitas 
operações para corrigir a cimentação primária e, então, obter os isolamentos necessários. 
Estas operações de correção da cimentação primária podem ser de dois tipos: as 
compressões de cimento (“squeezes”) e; as recimentações. Além do grande custo adicional 
envolvido as correções de cimentação são, na maioria das vezes, infrutíferas. Maus 
resultados na cimentação primária são de difícil reversão. 
Em vista da importância da obtenção de isolamentos hidráulicos e da dificuldade de 
correção, todo esforço possível deve ser empreendido no projeto, planejamento e execução 
da cimentação primária. Este trabalho discute as técnicas disponíveis para a obtenção de 
bons resultados em cimentações primárias onde sejam requeridos isolamentos hidráulicos. 
 
ISOLAMENTOS HIDRÁULICOS 
 
É objetivo primordial de uma cimentação primária o isolamento e contenção de fluídos 
presentes nas formações permeáveis atravessadas por um poço de óleo e/ou gás. Este 
isolamento previne a migração não controlada destes fluídos de uma formação para outra, 
ou de uma destas formações para a superfície. Os isolamentos também evitam a produção 
de fluídos indesejados, água ou gás, por exemplo. 
É muito comum a expressão “intervalo de pesquisa de isolamento” ser associada a duas 
profundidades. Estas duas profundidades são a base e o topo deste intervalo e o que se 
pretende é impedir a comunicação entre a base e o topo do mesmo. Estes intervalos devem 
ser determinados à luz da análise da litologia do poço. Não é necessário que toda a extensão 
de um intervalo de pesquisa de isolamento esteja bem cimentada. Basta que haja uma 
barreira, mesmo que apenas intermediária, que impeça a comunicação entre sua base e 
topo. A extensão mínima desta barreira depende da geometria do anular, dos fluídos e 
pressões envolvidos e é tanto menor quanto mais restrito for o anular. 
Conhecendo a posição das diversas formações permeáveis, os fluídos contidos e os diversos 
gradientes de pressão, bem como de que forma o poço será completado são selecionados os 
intervalos onde será necessário obter isolamento hidráulico. Normalmente a determinação 
destes intervalos para obtenção e pesquisa de isolamentos é feita por um time 
multidisciplinar: geólogos, engenheiros de reservatório, engenheiros de completação e, 
engenheiros de perfuração. É uma comissão conhecida como CCAPD (Comissão de 
completação e avaliação de poços de desenvolvimento) ou CRECAPE (Comissão regional 
de completação ou abandono de poços exploratórios). 
Há várias situações diferentes em que isolamentos são requeridos. Alguns exemplos são 
descritos a seguir: 
 
 2
ISOLAMENTO HIDRÁULICO DA SAPATA 
 
A cimentação primária de uma coluna de revestimento deve isolar as formações situadas 
em seu anular das formações a serem atravessadas na fase seguinte do poço. Este 
isolamento permitirá a contenção dos fluídos presentes nas formações da fase revestida 
possibilitando, por exemplo, a redução da densidade do fluído de perfuração na fase 
seguinte. Ao mesmo tempo tal isolamento isola e protege formações frágeis no anular 
revestido viabilizando o uso, na fase seguinte, de um fluído de perfuração com densidade 
maior. Em suma, este tipo de isolamento impede qualquer comunicação entre a parte já 
revestida do poço e a parte aberta do mesmo. É um isolamento a ser obtido nas cimentações 
de qualquer coluna de revestimento que vá ser sucedida por uma nova fase de perfuração. 
Normalmente é um isolamento de fácil obtenção e não requer o uso de técnicas muito 
apuradas de cimentação. 
Arenito
Isolamento hidráulico 
da sapata 
Fase revestida do 
poço 
Fase de perfuração 
seguinte 
Isolamento entre formação 
permeável e a superfície 
ArenitoFig.01 Isolamentos na sapata do revestimento e entre formação permeável mais rasa e a superficie 
 
Um isolamento não menos importante de ser obtido após a cimentação é o necessário entre 
o colar flutuante e a sapata, havendo ou não uma fase seguinte a ser perfurada. Este 
isolamento, evita a comunicação das formações expostas logo abaixo da sapata, ou do “rat 
hole”, com os fluidos e as pressões desenvolvidas no interior da coluna de revestimento. Na 
perfuração e na produção, permite as substituições dos fluidos presentes no interior do 
revestimento, as execuções de testes de pressões e de operações de correção de cimentação. 
Em revestimentos descidos na última fase do poço, além das funções acima, funciona como 
barreira no abandono do poço. 
A obtenção deste isolamento depende da extensão de coluna entre a sapata e o colar, do uso 
ou não de plugs de deslocamento de pasta, das características dos fluidos utilizados no 
deslocamento, da inclinação do intervalo, das características da pasta de cimento utilizada e 
principalmente dos controles de volumes de deslocamento utilizados na cimentação. 
 
 
 3
ISOLAMENTO ENTRE FORMAÇÕES PERMEAVEIS E A SUPERFICIE 
 
O intervalo permeável mais raso deve ser isolado da superfície terrestre ou do fundo do 
mar. Esta contenção evita que fluídos contidos neste intervalo migrem e atinjam o fundo do 
mar (em poços marítimos) ou a superfície (em poços terrestres). Este isolamento é, assim 
como outros, um requisito legal, ver a portaria da ANP n.25 de 2002. Formações 
impermeáveis não necessitam deste isolamento. 
Normalmente, a obtenção deste isolamento é que acaba determinando a profundidade 
projetada para o topo do cimento no anular. 
 
ISOLAMENTO ENTRE DUAS FORMAÇÕES PERMEAVÉIS 
 
Formações permeáveis adjacentes no anular devem ser isoladas entre si. Este isolamento 
previne que ocorra migração entre estas formações de fluídos de natureza diferente ou 
então de fluídos com gradientes de pressão diferentes. 
 
 
Arenito 1 
Isolamento hidráulico 
entre arenitos 1 e 2 
Arenito 2 
Fig.02 Isolamento entre duas formações permeáveis 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4
ISOLAMENTO DE CONTACTOS ÓLEO/ÁGUA, GÁS/ ÓLEO OU GÁS/ÁGUA 
 
São isolamentos a serem obtidos dentro de uma mesma formação contendo fluídos 
diferentes. Visam evitar que a água contida na seção inferior de um reservatório, ou o gás 
contido na seção superior, migre por um anular mal cimentado em direção aos canhoneados 
permitindo a produção indesejada destes fluídos. Normalmente são definidos para estes 
casos intervalos pouco extensos o que dificulta sobremaneira sua obtenção 
 
Gás 
 
 
Fig.03 Isolamentos de contatos óleo/água e óleo/gás 
 
 
FALHAS NA CIMENTAÇÃO 
 
Em alguns casos a falta de isolamento hidráulico decorre da completa ausência de cimento 
no intervalo que deveria estar provendo o isolamento. Esta ausência pode ser conseqüência 
ou de uma estimativa errada do volume de pasta necessário para cobrir este intervalo ou de 
erros no volume de deslocamento ou então, de uma perda de circulação (parcial ou total) 
que impediu a chegada de cimento na região a ser isolada. 
Mesmo com a presença de uma certa quantidade de cimento o isolamento pode não existir 
se houverem alguns canais de fluído de perfuração não completamente removido. 
Pode acontecer também que o cimento possa ter sua capacidade de isolamento diminuída 
por eventos ocorridos após a cimentação 
 
AUSÊNCIA DE CIMENTO 
 
A ausência de cimento em um determinado intervalo que se planejava cimentado pode ser 
conseqüência de erros de deslocamento. O subdeslocamento, além de criar outros 
transtornos, faz com que o topo do cimento no anular fique aquém do projetado. 
Isolamentos requeridos junto ao topo do cimento podem, neste caso, não ser obtidos. Por 
outro lado se a sapata do revestimento tiver sido “lavada” por sobredeslocamento, o 
isolamento hidráulico junto à base da coluna fica comprometido. A sapata também pode ser 
“lavada” quando os últimos barris de cimento são contaminados pela película de lama 
aderida às paredes internas do revestimento. Isto geralmente acontece quando não é 
utilizado um “plug” de fundo. A raspagem da película é feita, então, pelo “plug” de topo o 
Óleo 
 Água 
Canhoneados de produção 
Isolamento do contacto G/O
Isolamento do contacto O/A 
 5
que causa contaminação da pasta de cimento. Controle rigoroso do volume de 
deslocamento e uso do “plug” de fundo são práticas importantes em cimentações de 
produção. 
Mais freqüentemente a ausência de cimento é causada por perdas de circulação durante o 
deslocamento da pasta. É possível também que, em alguns poucos casos, o volume 
necessário de pasta seja subestimado o que compromete o topo do cimento no anular. 
A perda de fluidos para as formações pode ser conseqüência de perdas de cargas geradas 
por restrições mecânicas ou embuchamentos nos anulares. Pode ser também resultado de 
um projeto de cimentação inadequado para a competência das formações em suportar as 
pressões desenvolvidas nos anulares durante a cimentação. 
 
 
REMOÇÃO DE LAMA 
 
Para a construção de isolamentos hidráulicos, numa determinada seção do poço, é 
necessário obter uma bainha de cimento envolvendo toda a superfície lateral (externa) do 
revestimento e toda a superfície interna das paredes do poço. Para que isto aconteça é 
essencial que todo o fluído de perfuração e reboco que estavam nesta porção do anular 
sejam completamente removidos e substituídos por cimento. A esta substituição chamamos 
de “remoção da lama”. Pode se dizer que a cimentação num determinado intervalo está boa 
quando, durante o deslocamento da pasta de cimento, toda a lama e reboco são removidos e 
substituídos por cimento isento de contaminação. 
Vários fatores influem na eficiência da remoção da lama e em sua maior parte são 
gerenciáveis e podem ser otimizados de modo a obter uma boa cimentação. 
Alguns autores usam a expressão “eficiência de deslocamento” (displacement efficiency), 
numa determinada seção transversal do anular, como a relação entre a área ocupada por 
cimento consistente e a área de toda esta seção transversal. Tem se uma boa cimentação 
(isolamento hidráulico) quando a eficiência de deslocamento é de 100%, ou seja, toda a 
lama e reboco foram removidos e substituídos por cimento. 
 
C
Lama 
Cimento
Formação
C
“DISPLACEMENT 
EFFICIENCY” 
 
ÁREA CIMENTADA / 
ÁREA DO ANULAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.04 Ilustração e definição de Eficiência de Deslocamento (Displacement Efficiency) 
 6
 
 
 
FENÔMENOS PÓS CIMENTAÇÃO 
 
Mesmo em operações em que ocorreu boa remoção de lama a cimentação pode falhar em 
função de ocorrência de fenômenos posteriores ao deslocamento. Uma situação em que isto 
pode vir a acontecer é em poços inclinados em que a pasta de cimento tenha pouca 
estabilidade. Neste caso após o deslocamento começa a ocorrer sedimentação das partículas 
sólidas da pasta e um canal de água livre é formado na parte alta do poço. 
 
 
 
 
Fig.05 Formação de canal de água livre na parte alta do poço 
 
Em poços com zonas portadoras de gás a pasta de cimento pode permitir a invasão de gás 
após o deslocamento. Este assunto será abordado em tópico especifico mais adiante. 
 
 
Fig.06 Corpos de prova apresentando canais criados por migração de gás 
 
 7
 
Esforços na coluna de revestimento, decorrentes de variações de temperatura e/ou pressão, 
são transmitidas à bainha de cimento e podem causar a falência desta. 
 
 
 
 
Fig. 07 Bainha de cimento trincada após a aplicação de pressão no interior da coluna de revestimento 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
TIPOS DE CANAL 
 
Talvez a falha mais comum de remoção de lama seja a não remoção de reboco. O reboco 
não removido poderá permitir a comunicação hidráulica entre intervalos que se desejava 
isolar. 
Um canal que também pode ocorrer com facilidade é aquele formado na parte mais estreita 
de um anular de coluna de revestimento descentralizada. Esta parte mais estreitaestá 
situada, quase sempre, na parte baixa do poço. A presença de cascalhos depositados e a 
quase ausência de fluxo nesta região provoca a formação de um canal. 
 
 
 
Fig.08 Corpo de prova onde não ocorreu remoção do reboco e a descentralização do revestimento 
provocou má cimentação na parte estreita do anular 
 
 
 9
Quando a pasta de cimento não tem estabilidade ou controle adequado de água livre um 
canal de água ou de pasta menos resistente poderá surgir na parte alta do poço. Este tipo de 
canal está ilustrado na figura 05. 
Bainhas de cimento posicionadas em frente e acima de zonas de gás podem sofrer a invasão 
deste fluído e um canal de gás será formado, mesmo em situações em que a remoção de 
lama tenha sido perfeita. 
 
BOAS PRÁTICAS PARA O PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO DE 
CIMENTAÇÕES PARA OBTENÇÃO DE ISOLAMENTOS 
 
Como será visto adiante muitas variáveis interferem na obtenção de isolamentos 
hidráulicos. Geralmente é difícil otimizar todos os fatores que influem no êxito da 
operação. Deve-se trabalhar para adequar o maior número de variáveis possível, já que, 
como foi visto na introdução deste trabalho, é extremamente mais difícil (quando não 
impossível) corrigir uma cimentação mal feita. 
Em geral o resultado de uma cimentação não é conseqüência de uma única variável, mas de 
um conjunto de parâmetros. Muitas vezes, é possível compensar a deficiência de um 
determinado parâmetro com a otimização de uma outra variável. Por exemplo, é possível 
compensar uma reologia desfavorável da lama com um volume maior de colchões de 
lavagem. 
A seguir são descritas boas práticas no planejamento e execução de uma cimentação que 
vise a obtenção de isolamentos hidráulicos. 
 
CÁLCULO DO VOLUME DE PASTA DE CIMENTO 
 
Erros humanos no cálculo do volume de pasta de cimento são extremamente raros. Pode 
ocorrer, todavia, subestimativa do diâmetro real do poço. O ideal é dispor do perfil caliper 
do poço para calcular o volume necessário do cimento, e ainda aplicar um excesso de 5 a 
10% sobre este volume. Calipers corridos a cabo são mais confiáveis, porém nem sempre o 
empreendedor do poço se dispõe a investir tempo de sonda para a obtenção desta 
informação. Neste caso pode se lançar mão de perfis caliper determinados pela ferramenta 
de sônico do LWD. 
O uso de calipers de LWD não é a situação ideal porque o diâmetro do poço é determinado 
por meio sônico o que sujeita a resposta do perfil a várias interferências. Além disto 
geralmente não é informação recente, pois os dados podem ter sido adquiridos vários dias 
antes da cimentação. 
Há, finalmente, situações em que não se dispõe de qualquer informação sobre o caliper real 
do poço. São conhecidos apenas o diâmetro da broca, o tipo de fluído usado para perfurar e, 
o histórico de problemas mecânicos do poço. Nesta situação a experiência adquirida em 
outros poços na área pode auxiliar. O volume de pasta de cimento é calculado considerando 
o volume nominal do anular acrescido de um determinado excesso. A tabela abaixo sugere 
alguns excessos usados na Bacia de Campos. 
 
Anular Excesso sugerido
9 5/8” x 12 1/4” 25 – 30 % 
7” x 8 ½” 20 – 25% 
 
Fluídos a base de óleo sintético costumam produzir poços mais calibrados e nesta situação 
deve ser usado um excesso menor. 
 10
Poços em que houve retorno nas peneiras de cascalhos desabados ou que experimentaram 
muitos problemas mecânicos estão, provavelmente, mais arrombados e talvez seja 
necessário usar um excesso maior. 
O uso da circulação de traçadores, para determinação do volume do poço, é muito perigoso 
já que esta técnica não traz resultados confiáveis. Os erros causados por este tipo de 
avaliação são conseqüência de: canalização do colchão de traçador no próprio fluído de 
perfuração; grande volume de circulação (especialmente em lâminas de água profundas). 
Nesta situação em que não dispõe do caliper, e não há parâmetros de referência na área o 
supervisor de cimentação tem que fazer um exercício de bom senso ao calcular os volumes 
de pasta. Devem ser medidas as conseqüências de cometer um erro a maior, ou um erro a 
menor na estimativa do volume do poço. 
Normalmente erros a maior têm conseqüências menos ruins. Entretanto nos casos em que 
os topos previstos estão relativamente próximos da cabeça do poço, recomenda-se checar a 
possibilidade de chegada da pasta neste ponto no caso de o poço estar com diâmetro real 
igual ao nominal. 
Enfim, se qualquer erro, a maior ou a menor, for inaceitável um perfil caliper deve ser 
corrido. 
 
EVITANDO PERDAS DE CIRCULAÇÃO 
 
Perdas de circulação durante a fase de deslocamento podem impedir que a pasta de cimento 
chegue à profundidade desejada. Isto pode comprometer a obtenção de isolamentos de 
reservatórios mais rasos. 
As perdas de circulação podem ter já se iniciado durante a perfuração da fase ou 
condicionamento do poço. Podem, no entanto, ter sido induzidas ou durante a descida da 
coluna de revestimento, durante a circulação ou, durante a própria cimentação. 
Se as perdas surgiram já durante a perfuração é recomendável que as mesmas sejam 
tratadas antes da descida da coluna de revestimento. Nesta situação, cuidados redobrados 
devem ser tomados durante as operações de revestimento e cimentação para evitar a 
reincidência de perda de fluídos. 
A limpeza do poço antes da descida da coluna de revestimento é fundamental para evitar 
perdas por obstruções com cascalhos em pontos de restrição mecânica como “casing 
hangers”, topos de “liners”, centralizadores, acessórios, anulares restritos, etc. As 
velocidades desenvolvidas nos anulares dos revestimentos tendem a ser maiores que as 
desenvolvidas nos anulares da coluna de perfuração em razão das diferenças de áreas, 
mesmo quando se circula o revestimento com vazões menores que as utilizadas na 
perfuração. Este incremento de velocidades permite uma maior capacidade de carreamento 
dos cascalhos pelo fluido de perfuração, conduzindo-os até os pontos de restrição e gerando 
os embuchamentos que levam à perdas não previstas no projeto 
A descida de revestimento pode induzir perdas ou agravar perdas pré-existentes, em função 
do pistoneio que o movimento descendente da coluna provoca. Quanto mais viscoso for o 
fluído de perfuração e maior for a velocidade de descida da coluna, maior será a pressão 
induzida sobre a formação. Pode se evitar o surgimento ou agravamento de perdas 
limitando a velocidade de descida da coluna. Todas as prestadoras de serviço de “mud 
logging” dispõe de “softwares” que simulam a magnitude do pistoneio causado e podem 
recomendar velocidades seguras de descida da coluna. Acessórios de enchimento 
automático também produzem efeito benéfico ao permitir maior área de fluxo para o fluído 
que é expulso do poço. 
 11
Muitas perdas são induzidas durante a circulação que antecede a cimentação. Estas perdas 
são induzidas por grande perda de carga decorrente de vazões excessivas. As perdas 
também podem ocorrer durante o deslocamento das pastas de cimento, causadas pela 
combinação de perdas de cargas com carga hidrostática de fluídos mais densos (pastas de 
cimento). A simulação prévia das pressões desenvolvidas tanto durante a circulação como 
também durante a cimentação pode evitar a ocorrência de perdas. Todas as companhias de 
serviço de cimentação têm “softwares” que simulam o desenvolvimento de pressões 
durante a circulação e cimentação. 
É recomendável, em operações de cimentação que visam isolamentos hidráulicos, o uso de 
simuladores para a otimização do projeto de cimentação. Estas simulações prevêem o 
desenvolvimento de pressões durante a circulação e cimentação, e comparam estas 
solicitações com as resistências e pressões das várias formações expostas. Assim é possível 
planejar a operação evitando influxos ou perdas de circulação durante as cimentações. 
 
PROPRIEDADES DO FLUÍDO DE PERFURAÇÃO 
 
Como é necessário substituir completamente o fluído de perfuração por cimento, é 
interessante que aquele se deixe remover com facilidade.Nem sempre as propriedades desejáveis num fluído durante a fase de perfuração do poço 
são convenientes durante a cimentação. Para a perfuração se deseja que o fluído tenha boa 
reologia de forma a manter densidade estável, manter em suspensão e carrear com 
facilidade os cascalhos. Por outro lado, durante a cimentação o fluído de perfuração deve 
estar o mais fino possível de modo que se deixe deslocar com facilidade (emprego de 
menores vazões) minimizando as perdas de carga. 
Para a cimentação é desejável que os parâmetros reologicos da lama sejam os mais baixos 
possíveis, o que nem sempre é viável. Dentre as propriedades reologicas que interessam à 
qualidade da cimentação estão o limite de escoamento e a viscosidade plástica. Os géis 
inicial e final também são muito importantes. 
Os géis devem ser baixos e a relação entre final e inicial deve ser pequena, se possível 
inferior a 3/2. 
Quanto menores, melhores o limite de escoamento e a viscosidade da lama sob o ponto de 
vista da cimentação. Esta condição deve ser conciliada com a estabilidade do fluído de 
perfuração e também com sua capacidade de sustentação. Especialmente em poços de alta 
inclinação e horizontais, o limite deve ser mantido num patamar mínimo que garanta a 
sustentação e limpeza dos cascalhos. Os químicos de lama deverão manter a lama em 
condição que impeça sedimentação de baritina e cascalhos, e também garanta a boa limpeza 
do poço. 
As propriedades reologicas da lama devem ser mantidas como na fase de perfuração até a 
instalação da coluna de revestimento. Desta forma garante-se um poço mecanicamente 
estável e limpo para facilitar a descida dos tubos de revestimento. Com a chegada da coluna 
à posição de assentamento o fluído deve então ser condicionado para o ajuste de suas 
propriedades reologicas para a cimentação. 
Muitas vezes o condicionamento de todo o volume do sistema de fluído de perfuração fica 
muito caro, em função do gasto de material e, principalmente, do tempo de sonda 
necessário. Esta situação é mais comum em lâminas de água profundas em função dos 
grandes volumes de sistema (volume necessário para encher o "riser" de perfuração). Neste 
caso uma solução paliativa é bombear ao final da circulação (imediatamente antes do 
bombeio de colchões e de pastas de cimento) um determinado volume de fluído de 
perfuração com melhores propriedades. 
 12
Outra propriedade importante do fluído de perfuração com vistas à obtenção de uma boa 
cimentação é o seu filtrado, que deve ser o mais baixo possível. Fluídos com filtrado mal 
controlado tendem a formar rebocos espessos e criar zonas de fluídos de baixa mobilidade e 
de difícil remoção. É recomendável que o filtrado seja bem controlado desde a perfuração 
dos intervalos permeáveis a fim de prevenir a construção de rebocos espessos e 
consistentes. O valor do filtrado deve ser o mais baixo possível (menor que 4 ml). 
A figura seguinte mostra um exemplo de cimentação em que o reboco de lama nas paredes 
do poço não foi removido. 
 
 
 
 
Fig. 09 Cimentação em que o reboco não foi removido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 13
 
FILT
Formação
Filtrado
Cimento
Revestimento
Lama de 
baixa 
mobilidade 
Lama 
“movel”
Reboco 
Espaçador
G
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig 10 Ilustração da importância da reologia da lama e de seu controle de filtrado 
 
Do ponto de vista da cimentação o fluído de perfuração ideal seria água, pela facilidade 
com que se deixa remover. 
A condição do fluído de perfuração é um dos fatores mais importantes a governar a 
qualidade da cimentação e, é um fator gerenciável. Um bom controle de filtrado pode ser 
mantido desde a perfuração de intervalos permeáveis sem grande custo adicional. Já as 
propriedades reologicas, como já foi visto acima, podem que ser ajustadas durante a 
circulação que antecede a operação de cimentação, até os valores recomendados. Este 
ajuste nem sempre é plenamente possível, pois reduzir a reologia até os valores desejáveis 
pode demandar muito tempo de sonda além de prejudicar a estabilidade do fluído. De 
qualquer maneira, recomenda-se reduzir a reologia do fluído dentro do possível. 
 
CIRCULAÇÃO ANTES DA CIMENTAÇÃO 
 
Como já é sabido, é importante que o fluído de perfuração se deixe remover com facilidade, 
a fim de obter boas condições para otimizar a qualidade da cimentação. Para que o fluído 
esteja suscetível à remoção é necessário, além do ajuste de suas propriedades visto no item 
anterior, que todo o seu volume esteja em movimento. 
Quando a circulação é iniciada, ao contrário do que se imagina, nem todo o volume de lama 
no poço entra em movimento. Nos primeiros momentos apenas parte do volume do sistema 
flui, ocorrendo canalização de lama móvel em porções de lama imóvel. Para que todo 
sistema flua é necessário circular por um intervalo de tempo mínimo, que em configurações 
normais, é de três a quatro horas. 
 
 
 
 
 
 
 
 14
O gráfico seguinte (figura 10) , retirado de um trabalho técnico da Halliburton, relaciona o 
percentual de volume de lama em circulação com o número de ciclos circulados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6
Hole Volumes Pumped
%
 H
ol
e 
C
irc
ul
at
in
g
 
 
Fig.11 Relação entre volume de lama movel e tempo ou volume de circulação 
 
A movimentação da coluna de revestimento pode auxiliar no processo de tentar conseguir 
fluxo de todo o sistema. Esta movimentação pode ser por rotação ou reciprocação e será 
abordada em um tópico seguinte neste trabalho. 
O volume a ser circulado para obter total mobilidade do fluído de perfuração depende das 
propriedades reologicas do próprio fluído. 
Outra razão para circular antes da cimentação reside na necessidade de trazer a temperatura 
do poço da condição estática (BHST), para a condição de circulação (BHCT) para a qual o 
sistema de pastas de cimento foi projetado e testado (tempo de bombeabilidade). 
A vazão de circulação deve ser planejada cuidadosamente. Vazões muito baixas podem ser 
insuficientes ou demandar muito tempo para condicionamento do fluído de perfuração e 
resfriamento do poço. Por outro lado, vazões muito altas podem levar à indução de perdas 
de circulação e prejudicar a cimentação do poço. A vazão pode ser determinada com o 
auxílio de simuladores de perda de carga e pressões, largamente disponíveis no mercado. O 
uso destes simuladores requer o conhecimento da geometria do poço, das propriedades do 
fluído de perfuração e das resistências das formações expostas (gradientes de fratura). Em 
algumas ocasiões estas pressões de fratura não são conhecidas, e para estas situações, se 
recomenda manter as densidades equivalentes de circulação (ECD) em valores que tenham 
sido usados na perfuração sem causar perdas de circulação. 
 
 
 
 
 15
Exercício: Um poço de 12 ¼” foi perfurado com vazão de 15 bbl/min (DP´s de 5” OD). 
Com que vazão deverá ser um revestimento de 9 5/8” circulado de forma a manter o mesmo 
ECD causado na perfuração do poço? (Fluído mantido com mesma densidade). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O estabelecimento de circulação deve ser feito com aumento gradual de vazão de maneira a 
não submeter as formações à uma carga abrupta de pressão, principalmente quando se trata 
com fluídos com géis elevados. Este cuidado também é fundamental a fim de evitar que um 
grande pacote de cascalhos seja levado de uma só vez ao “casing hanger” ou ao topo do 
"liner" onde a geometria é muito restrita e pode ocorrer obstrução do anular 
A vazão a ser adotada depende, portanto, da reologia do fluído, da geometria de fluxo e da 
resistência das formações expostas e, deve ser determinada de maneira a não causar fratura 
das formações. Valores usuais nas configurações da Bacia de Campos são: 
 
Revestimento Vazão Usual 
7” 8 a 10 bbl/min 
9 5/8” 10 a 14 bbl/min
13 3/8” 12 a 16 bbl/min
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 16
CENTRALIZAÇÃO DA COLUNA DE REVESTIMENTO 
 
Outro fator chave para obtenção de boa qualidade de cimentação eisolamentos hidráulicos 
é a centralização da coluna de revestimento. De uma maneira geral os fluxos tendem a se 
desenvolver preferencialmente por trajetórias de menor resistência. Esta tendência faz com 
que haja “mais fluxo” nas geometrias maiores do que nas menores. Com isto na região mais 
estreita do anular pode não haver completa remoção de lama, o que provocaria uma 
canalização na bainha de cimento. 
 
 
Fig.12 Efeitos de descentralização d
L
o
 
O grau de centralização de uma c
percentual que costumamos cham
têm um “stand off” de 100%, colu
encostado na parede do poço) têm
off" está apresentada abaixo. 
 
 
 
 
 
 
A 
Rr 
Rp 
Revestime
Parede interna do 
Fig.13 Definição do grau de ce
 
 
Ciment
 
a coluna com fluxo preferencial pela parte mais larga do anular 
Revestimento 
descentralizado 
ama não removida 
oluna de revestimento é medido através de uma relação 
ar de “stand off”. Colunas perfeitamente centralizadas 
nas completamente descentralizadas (quando o tubo está 
 um stand off de 0%. A formula para o cálculo do "stand-
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SO (%) = 100*A/(Rp-Rr) 
SO – stand-off em percentagem 
A – menor afastamento entre a parede 
externa do revestimento e a parede 
interna do poço (pol) 
Rp – Raio interno do poço (pol) 
Rr – Raio externo do revestimento 
ntralização ou “stand-off” de uma coluna de revestimento 
17
A figura abaixo contém um gráfico que procura mostrar a variação da relação entre a 
velocidade de fluxo na região estreita e a velocidade média em uma determinada seção do 
poço em função do “stand off”. No gráfico se vê que quanto menor for o “stand-off” mais 
difícil (maiores vazões são necessárias) para manter a uniformidade de velocidades no 
anular. A região mais estreita apresenta menores velocidades de fluxo o que irá prejudicar a 
remoção de lama. Notar que a velocidade nesta região mais estreita pode chegar a valores 
quase nulos, o que significa que a lama ali contida não será removida por cimento. 
 
 
 
 
Fig.14 Efeito da descentralização na velocidade na região estreita do anular 
 
Vários autores recomendam um “stand-off” mínimo de 67% para a obtenção de uma boa 
cimentação. Para garantir a obtenção deste “stand-off” é que são usados os centralizadores. 
Os centralizadores devem ser posicionados nas regiões em que é necessária uma boa 
cimentação. Recomenda-se, portanto, instalá-los pouco abaixo, pouco acima e nos 
intervalos definidos para pesquisa de isolamento. Há alguns softwares que podem auxiliar 
na determinação na quantidade ou densidade de centralizadores necessários para a obtenção 
de um bom stand-off. Um dos dados de entrada necessários para uso destes aplicativos é a 
força de restauração dos centralizadores flexíveis. Estes dados podem ser obtidos junto ao 
fornecedor destes acessórios. Não se conhecendo estes valores, e em se tratando de 
acessórios fabricados sob o monograma da API, pode se recorrer à API Spec 10D para sua 
obtenção. 
Há vários tipos de centralizadores, para aplicação em casos distintos. Os centralizadores 
flexíveis ou de mola (ver figura abaixo) tendem a centralizar perfeitamente a coluna de 
revestimento desde que o poço seja vertical. No entanto, em poços com inclinação é 
possível que não se consiga um “stand-off” aceitável ao usar apenas centralizadores de 
mola. 
 
 18
 
 
Fig.15 Centralizador flexível instalado sobre um “stop ring” 
 
Os centralizadores rígidos são empregados onde os centralizadores de mola não conseguem 
garantir um valor mínimo de centralização. Como são rígidos tem que ter um diâmetro 
externo menor que o diâmetro do poço em que serão descidos. Por exemplo, os 
centralizadores rígidos para revestimentos de 7” descidos em poços de 8 ½” têm um 
diâmetro externo de 8 ¼”. 
 
Exercício: Calcular que o máximo “stand-off” (localizado) pode se ter ao usar o 
centralizador acima descrito: 
a- em um poço de 8 ½ polegadas 
 
 
 
 
b- em um poço com 9 polegadas de diâmetro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 19
Há vários tipos de centralizadores rígidos. Na Petrobras já foram usados os centralizadores 
rígidos em alumínio que apresentam como desvantagem grande potencial para causar 
obstruções nos anulares. Atualmente, estão em uso centralizadores do tipo “spiraglider”, 
que permitem o fluxo no anular com maior facilidade. Abaixo são mostrados estes dois 
tipos de centralizadores: 
 
 
 Centralizador spiraglider Centralizador de alumínio 
 
Fig.16 Exemplos de Centralizadores rígidos 
 
A desvantagem dos centralizadores rígidos, em relação aos de mola é que os mesmos 
garantem apenas um determinado afastamento mínimo em relação às paredes do poço, mas 
não tem habilidade para obter efetiva centralização da coluna. A boa técnica recomenda que 
os mesmos sejam utilizados em conjunto com centralizadores de mola em posições 
alternadas na coluna. Desta maneira pode se tirar proveito das vantagens de cada 
centralizador além de aumentar a flexibilidade da coluna para permitir sua passagem por 
“dog legs”. 
Se por um lado o uso de centralizadores pode ser considerado essencial para a obtenção de 
bons resultados de cimentação, por outro lado acessórios de centralização mal instalados 
podem causar problemas que dificultem a descida da coluna. Por esta razão se recomenda 
que tais acessórios sejam cuidadosamente selecionados e instalados. Em tubos com luvas os 
centralizadores de mola devem ser instalados em torno da luva, de tal modo que esta 
previna o escorregamento dos mesmos. Os centralizadores rígidos podem ser instalados 
livres para correr entre as luvas. No caso de tubos sem luvas (conexões “flush”) ou com 
leve “up set” (conexões semi “flush”) devem ser usados anéis de paragem (“stop rings”) 
para evitar a movimentação livre dos centralizadores. Há o caso de conexões especiais 
(“Premium”) em que o comprimento da luva não permite a instalação de centralizadores de 
mola, nesta situação devem ser usados “stop-rings” para instalar os centralizadores no 
corpo dos tubos. 
Para situações normais, na Bacia de Campos, os centralizadores devem ser instalados um a 
cada junta nos intervalos em que será pesquisado o isolamento. Para situações especiais, 
poços horizontais ou de alta inclinação, deve ser feito estudo através do uso de simuladores 
 20
(disponíveis nas Companhias de Serviço) para otimizar a seleção e distribuição dos 
centralizadores. 
 
USO DE COLCHÕES LAVADORES E ESPAÇADORES 
 
Os colchões lavadores têm como finalidade fluir á frente das pastas de cimento dispersando 
o fluído de perfuração. Quando não é usado um colchão espaçador, o lavador faz as vezes 
deste separando a pasta de cimento do fluído de perfuração. Entrando em turbulência com 
facilidade, os lavadores também facilitam a remoção do reboco. 
O colchão lavador mais simples e prático é a água. Em algumas ocasiões, esta água é 
aditivada com detergentes ou viscosificantes de modo a melhorar sua performance na 
limpeza do poço. 
Quando o fluído de perfuração for de base óleo também é necessário adicionar ao lavador 
um inversor de molhabilidade. Como as paredes do poço (e do revestimento) estão 
molhadas por óleo é necessário o uso de um solvente mútuo que torne as paredes 
novamente molháveis à água, de modo a permitir a aderência do cimento às paredes do 
poço. Com esta finalidade, na BC é normalmente usado o Butil-Glicol na concentração de 
10% em volume. 
Em cimentações de zonas de gás, zonas de alta pressão, poços perfurados com fluído de 
perfuração com alta densidade é necessário o uso de colchões espaçadores. Estes colchões 
têm finalidades parecidas com as dos lavadores, mas podem ter suas densidades ajustadas. 
Normalmente são preparados com um adensante (normalmente baritina) e um 
viscosificante que impeça a decantação do agente de peso. Inversores de molhabilidade 
também podem ser adicionados aos colchões espaçadores. É recomendável que sua 
densidade seja intermediária entrea do fluído de perfuração e da pasta de cimento.O 
mesmo se aplica ao limite de escoamento do espaçador que deve ser maior que o do fluído 
de perfuração e menor que o da pasta de cimento. 
Os volumes a serem usados dependem do tipo de operação. Recomenda-se como volume 
mínimo aquele volume que proporcione um tempo de contacto com a formação de pelo 
menos oito minutos. Assim se a vazão a ser usada, para o deslocamento da pasta, for de 10 
bbl/min o volume mínimo de colchões seria de 80 bbl (lavador mais espaçador). Por outro 
lado é necessário verificar que o volume escolhido não coloque o poço em fluxo, 
especialmente quando são usados lavadores que têm baixa densidade. Portanto, esta 
condição limita o volume máximo a ser usado para colchões lavadores. 
Quando espaçadores são usados em combinação com lavadores uma questão que se 
apresenta é: em que ordem devem ser bombeados? Em operações normais recomenda-se 
manter uma hierarquia de densidade, ou seja, primeiro deve ser bombeado o lavador e 
depois o espaçador (numa densidade intermediária entre a do lavador e da pasta de cimento 
que o sucede). Há casos de cimentações de zonas com gás, por exemplo, em que se 
recomenda o bombeio de um certo volume de espaçador à frente do lavador, de tal maneira 
que o aumento de hidrostática proporcionado pelo espaçador compense a redução 
provocada pelo lavador. Há autores que recomendam o bombeio de lavadores e 
espaçadores alternadamente, o que significaria bombear um volume de lavador, outro de 
espaçador, novamente lavador, mais uma vez espaçador e assim por diante. 
 
 
 
 
 
 21
MOVIMENTAÇÃO DA COLUNA DE REVESTIMENTO 
 
Uma ação que pode contribuir muito para obter melhores bainhas de cimento é a 
movimentação da coluna de revestimento. Movimentos como reciprocação e rotação são 
enfaticamente recomendados por vários autores. A movimentação da coluna tem como 
benefícios tornar um maior volume de lama móvel ao passo em que a variação constante da 
geometria do anular pode até compensar o fato de um revestimento estar mal centralizado. 
A rotação é mais eficiente do que a reciprocação no que diz respeito à otimização da 
remoção de lama. 
Infelizmente, é pouco prático movimentar as colunas em poços com cabeça de poço 
submarina, e por esta razão esta técnica não é usada na BC. Colunas de “liner”, no entanto, 
podem ser reciprocadas durante a cimentação. Há equipamentos de “liner” construídos para 
possibilitar a rotação da coluna, mesmo após o assentamento do “hanger”. Há alguns destes 
equipamentos disponíveis em Macaé. 
 
 
 
Fig.17 Efeito da rotação do revestimento na remoção da lama 
 
VAZÃO DE DESLOCAMENTO 
 
Outro fator importante para obtenção de isolamentos é a velocidade dos colchões e pasta de 
cimento no anular. A vazão de deslocamento governa estas velocidades. O ideal para a 
remoção de lama é efetuar o deslocamento de modo a ter fluxo turbulento nas interfaces 
dos fluídos envolvidos. Para tanto, idealmente, a lama, os colchões e as pastas de cimento 
devem estar em turbulência. Esta combinação nem sempre é possível, pois pode requerer 
vazões de bombeio muito altas e perdas de carga que causem perdas de circulação. 
Mesmo quando não é possível estar em regime turbulento deve se procurar empregar a 
maior vazão possível considerando as limitações impostas pela resistência à fratura das 
formações. Quanto mais energia (potência) for dispendida no deslocamento das pastas de 
cimento, melhor será a remoção de lama. 
Vazões baixas geralmente provocam canalizações e devem ser evitadas. 
Um outro fator que afeta a velocidade dos fluidos nos anulares é o fenômeno de “free fall”, 
em que a velocidade dos fluídos no anular é diferente da vazão de bombeio na cabeça. O 
“free fall” é causado pela diferença de densidades dos fluidos bombeados. Ele dependerá 
das geometrias envolvidas, das densidades, dos volumes e reologias dos fluidos, da taxa de 
mistura de pasta e da própria vazão de deslocamento. Eventualmente é necessário, no 
projeto, alterar alguns destes parâmetros para se evitar que boas parcelas de pasta e 
colchões adentrem no anular com velocidades muito aquém da recomendável. 
 22
Um bom projeto de cimentação obrigatoriamente inclui o uso de um software simulador de 
pressões. Desta maneira o projetista pode selecionar uma vazão que seja suficientemente 
alta de modo a promover boa remoção de lama, ao mesmo tempo em que fraturas da 
formação são evitadas. 
O gráfico abaixo mostra que uma eficiência razoável de remoção de lama é obtida quando a 
velocidade no anular é maior que 80 m/min. 
 
 
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
1 0 0
1 1 0
3 0 8 0 1 3 0 1 8 0
A n n u la r V e lo c i ty (m /m in )
D
is
pl
ac
em
en
t 
Ef
fic
ie
nc
y 
(%
) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.18 Relação entre a velocidade de fluxo no anular e a Eficiência de Deslocamento 
 
Exercício: Calcular as vazões necessárias para atingir a velocidade de 80 m/min nos 
seguintes anulares: 
 
a- 9 5/8” x 12 ¾” 
 
 
 
 
b- 7” x 9” 
 
 
 
 
 
 
USO DE “PLUGS” DE FUNDO E TOPO 
 
O “plug” de topo é usado para separar o fluído de deslocamento da pasta de cimento, 
evitando contaminações desta por aquele. Além disto o tampão de topo, ao atingir o colar 
de aterramento, serve como indicação auxiliar de que o deslocamento deve ser encerrado. 
O “plug” de fundo é empregado, normalmente, entre o fluído de perfuração no poço e os 
colchões. A principal função deste tampão é raspar o filme de lama aderido às paredes 
internas do revestimento. Desta maneira evita-se que esta raspagem seja feita pelo tampão 
de topo, o que contaminaria a pasta de cimento situada à frente do “top plug” e poderia 
 23
comprometer a estanqueidade do revestimento (trecho sapata até o colar) e até mesmo 
prejudicar a qualidade da cimentação no anular logo acima da sapata do revestimento. 
O emprego de “plugs” de topo é mandatório em qualquer cimentação de revestimentos 
(exceto quando é usada uma coluna interna ou “stinger”). 
O emprego de “plugs” de fundo é altamente recomendável quando o revestimento é muito 
extenso (maior que 1500 metros), ou o fluído de perfuração é muito viscoso e 
especialmente quando há intervalos de pesquisa de isolamentos próximos da sapata. 
Também é mandatório o uso de tampões de fundo quando cimento bastante consistente for 
exigido entre colar e sapata. 
 
SELEÇÃO DA PASTA DE CIMENTO 
 
O emprego de uma pasta de cimento adequada é outro fator chave para a obtenção de 
isolamentos permanentes no anular. Deve ser escolhida uma pasta que apresente boas 
propriedades em curto prazo e que também seja estável e durável ao longo de toda a vida 
do poço. 
A seleção do sistema de pasta de cimento deve ser feita tendo em conta informações sobre 
o poço que incluam finalidade do isolamento, litologia, fluídos presentes, profundidades, 
trajetória e temperatura. Também é necessário conhecer que operações serão executadas ao 
longo da vida do poço. 
Mais recentemente as propriedades de longo prazo da bainha de cimento passaram a 
preocupar a indústria do Petróleo. Propriedades elásticas como, por exemplo, o modulo de 
Young, do cimento começaram a ganhar importância. 
 
DENSIDADE 
 
De um modo bem genérico, a densidade ideal para as pastas de cimento com cimento classe 
“G” é 15,8 lb/gal, densidade obtida quando se mistura ao cimento 42% de água em peso. 
Com esta densidade se produzem pastas facilmente misturáveis, bombeáveis, estáveis, e 
com desenvolvimento de cimentos de boas resistências compressivas e de baixas 
permeabilidades. Quando é necessário cimentar grandes extensões de anular, ou em poços 
com baixos gradientes de fratura, pode ser impraticável empregar esta densidade e, neste 
caso pastas mais leves devem ser empregadas. 
Nos dias de hoje é possível obter pastas mais leves e que apresentem boa resistência 
compressiva. Estas alternativas compreendem pastas extendidas por microesferas de 
cerâmica, pastas espumadas (“foam cement”) ou pastas de “blends” com combinação 
granulométrica. Estas pastasleves apresentam, no entanto, algumas desvantagens como: 
custo mais elevado; dificuldades de logística e; alguma dificuldade de avaliação da 
cimentação através de perfis. 
No caso de poços de alta pressão (HP), quando o fluído de perfuração apresenta alta 
densidade devem ser usadas pastas de cimento com densidades mais elevadas. É 
interessante ter um contraste mínimo entre as densidades do fluído de perfuração e da pasta 
de cimento. O fato de a densidade da pasta de cimento ser maior que a densidade do fluído 
de perfuração melhora as condições de remoção da lama. 
 
CONTROLE DE FILTRADO 
 
Cimentações que visam obtenção de isolamentos hidráulicos se dão frente a intervalos 
permeáveis. Idealmente o reboco, que protege as formações de infiltração, é removido 
 24
pelos lavadores antes da chegada de cimento frente aos intervalos permeáveis. Por esta 
razão estas pastas devem ter um bom controle de filtrado. A desidratação das pastas de 
cimento pode ter as seguintes conseqüências: elevação substancial da reologia prejudicando 
as condições de fluxo no anular; diminuição e imprevisibilidade do tempo de 
bombeabilidade do cimento; obstrução do espaço anular frente aos intervalos permeáveis; 
etc. 
 
 
 
Fig 19 Comparação do comportamento de pastas com e sem controle de filtrado frente a meios porosos 
 
Aconselha-se o uso de pastas com controle de filtrado entre 100 e 200 ml para cimentações 
de produção. Para pastas de cimento que ficarão posicionadas frente a zonas com gás é 
altamente recomendável usar controles mais rigorosos (menores que 50 ml) para evitar que 
o cimento sofra a invasão do gás da formação. Recomendações especificas para 
cimentações frente a zonas de gás serão feitas mais à frente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 25
ESTABILIDADE DA PASTA E ÁGUA LIVRE 
 
Algumas pastas apresentam tendência à sedimentação das partículas de cimento. Este 
fenômeno pode ter severidade tal que forme certa quantidade de água livre na parte alta do 
poço. As pastas para obtenção de isolamentos devem apresentar estabilidade e água livre 
zero. Este cuidado é indispensável em poços direcionais e horizontais onde pastas com 
estabilidade deficiente podem permitir a formação de um canal de água na região superior 
do poço. Para tais situações é recomendável a realização, no laboratório, de um teste de 
água livre com a proveta simulando as condições de inclinação do poço. 
 
 
 
Fig.20 Teste para determinação de teor de água livre realizado na mesma inclinação do poço 
 
USO DE AGENTES ANTI RETROGRESSÃO 
 
Pastas de cimento submetidas a temperaturas superiores a 230 graus Fahrenheit tendem a 
ter sua resistência compressiva e permeabilidade comprometidas com o tempo (diminuição 
da resistência compressiva e aumento da permeabilidade). Quanto mais alta a temperatura 
mais rapidamente ocorre a degradação do cimento. Em temperaturas muito altas o cimento 
nem chega sequer a desenvolver resistência. 
Para evitar esta retrogressão das propriedades do cimento sílica é misturada a seco no 
cimento, geralmente na proporção de 35%. Temperaturas mais elevadas podem exigir 
concentrações maiores. 
Em poços muito profundos ou que venham a produzir em altas vazões, mesmo 
revestimentos e cimentações mais rasos podem sofrer grande aumento da temperatura. 
 
TEMPO DE PEGA 
 
As pastas de cimento devem ter um tempo de bombeabilidade que permita a execução da 
operação com segurança. 
Os testes de consistometria permitem a seleção de uma pasta com tempo de 
bombeabilidade adequado para o correto posicionamento da pasta de cimento. A 
temperatura empregada para estes testes é a temperatura de circulação (BHCT) da sapata do 
 26
revestimento. Em cimentações muito extensas a temperatura no topo do cimento pode ser 
significativamente menor que a temperatura usada no teste de bombeabilidade, o que pode 
resultar em super retardamento do cimento no topo. 
Nestas cimentações muito extensas convém, além do teste de consistometria, realizar testes 
de desenvolvimento de resistência à temperatura do topo do cimento. 
 
CONHECIMENTO DA TEMPERATURA 
 
Como visto nos dois itens anteriores, a temperatura desempenha papel importantíssimo no 
projeto de uma cimentação. A temperatura interfere em várias propriedades imediatas da 
pasta de cimento, e especialmente no tempo de bombeabilidade da pasta. Por esta razão sua 
determinação diretamente no poço é fundamental. 
O comportamento de temperaturas em um poço pode ser obtido de perfis corridos a cabo ou 
perfis obtidos durante a perfuração (LWD). O supervisor de cimentação deve, sempre, 
obter estas temperaturas reais de poço e comparar com as temperaturas utilizadas para a 
realização dos testes de consistometria. Pequenas diferenças, de até 10 graus Fahrenheit, 
são toleráveis e não devem produzir mudanças significativas no comportamento esperado 
das pastas de cimento. Discrepâncias maiores podem conduzir ou a tempos de 
bombeabilidade dramaticamente mais curtos ou então a pastas excessivamente retardadas 
no poço. 
 
REOLOGIA 
 
Normalmente a reologia é ensaiada a 80 graus Fahrenheit e na temperatura de circulação de 
fundo. O ensaio na temperatura de superfície dá uma idéia da consistência da pasta e da 
facilidade de mistura da mesma. 
A reologia em condições de temperatura de fundo é importante porque influi diretamente 
na perda de carga a que as formações estarão sujeitas durante o deslocamento da pasta de 
cimento. Sob este aspecto é interessante que a pasta seja a mais fina possível gerando o 
mínimo de perda de carga e, entrando em turbulência com facilidade. Por outro lado a pasta 
deve ter um mínimo de reologia que lhe confira estabilidade, impedindo a decantação de 
sólidos e a formação de água livre. A reologia da pasta deve ter também reologia superior 
(limite de escoamento) à do fluído que ela deslocará (ou espaçador ou lama de perfuração) 
 
RESISTÊNCIA MECÂNICA 
 
Espera-se do cimento, após o processo de cura, o desenvolvimento de resistência mecânica, 
de modo que o mesmo possa resistir aos esforços a que estará sujeito durante a vida do 
poço. O parâmetro usado para medir a capacidade mecânica do cimento tem sido a 
resistência compressiva. Esta resistência é medida em uma prensa que aplica uma carga 
sobre um cubo de cimento com dimensões conhecidas. Ao dividir a carga aplicada em 
libras pela seção transversal do cubo (polegadas quadradas) obtém-se a resistência 
compressiva em psi. A resistência compressiva também pode ser medida através de ensaio 
no UCA (Ultrasonic Cement Analizer). O UCA realiza um ensaio não destrutivo e mede de 
modo continuo o desenvolvimento da resistência do cimento. Este teste possibilita também 
a obtenção de parâmetros da pasta em cura ou curada como tempo de trânsito e Impedância 
acústica. 
Mais recentemente, surgiu a preocupação com a resiliência do cimento curado. Esta 
propriedade é importante em cimentos submetidos a esforços como: pressurizações e 
 27
despressurizações de colunas de revestimento; operações de canhoneio, operações de 
fraturamento, variações de temperatura. Chamamos de flexibilidade a habilidade para 
resistir a esforços de tração causados por deformações da coluna de revestimento durante a 
vida do poço. 
De um modo geral a recomendação é para que a pasta possua mais elasticidade (modulo de 
Young menor) que a formação rochosa que o envolverá. 
A Schlumberger acaba de desenvolver um aplicativo para prever as solicitações geradas na 
bainha de cimento (CemStress). 
 
VARIAÇÃO DE VOLUME 
 
Algumas pastas de cimento sofrem redução de volume (shrinkage) durante sua hidratação. 
Este fenômeno é indesejável, pois compromete a aderência entre a bainha de cimento, 
revestimento e formação. 
Em outros sistemas de pastas, mais específicos, pode ocorrer expansão o que é interessante, 
pois previne a formação de microanulares. 
 
RECOMENDAÇÕES PARA CIMENTAR ZONAS PORTADORAS DE GÁS 
 
A cimentação de zonas portadoras de gás requer mais planejamento e cuidados 
operacionaisdo que a cimentação de zonas contendo apenas óleo ou água. Além de garantir 
uma boa remoção de lama,como em outras cimentações, é necessário projetar e executar a 
operação de tal modo que o gás contido nas formações não flua para o poço após o 
deslocamento. 
O fenômeno da migração de gás após cimentações é bastante conhecido na indústria e, 
muitos esforços têm sido feitos para prevenir sua ocorrência. Apesar de ter sido largamente 
estudado ainda não há um consenso sobre suas causas. Várias teorias tentam explicar 
porque após a colocação da pasta de cimento no anular acontece a invasão de gás. As 
companhias de serviço de cimentação desenvolveram técnicas e produtos específicos para 
combate ao problema. Os “bloqueadores de gás” (“gas block”) à base de látex, por 
exemplo, tornam a pasta impermeável ao gás. 
Uma das explicações mais simples para a invasão de gás é a falta de hidrostática suficiente 
para manter este fluído contido na rocha permeável. Após seu posicionamento no espaço 
anular e, durante o processo de hidratação o cimento perderia a habilidade de transmitir 
hidrostática. Há duas explicações para este fato: a primeira é que ao gelificar o cimento se 
auto sustentaria no anular (como um gel); a segunda é que durante sua hidratação a 
densidade na região cimentada cairia para a densidade da água de mistura. Esta “perda” de 
hidrostática ocorreria desde o inicio de gelificação do cimento e até o momento em que o 
mesmo desenvolvesse uma força gel suficiente para prevenir a entrada de gás no cimento 
(em torno de 500 lbf/100 pes2). A este período de tempo chamamos de período de 
transição. Quanto maior for o período de transição, maiores serão as chances de ocorrer 
invasão de gás. 
Outra explicação estaria no encolhimento volumétrico (“shrinkage”) experimentado pelo 
cimento durante a pega, que em algumas pastas chega a 4%. Ao encolher o cimento abriria 
um espaço vazio no anular permitindo a invasão e migração do gás. 
Uma terceira explicação para o fenômeno seria a filtração da pasta. Enquanto ainda no 
estado liquido a pasta perderia filtrado para a formação. A cada fração de volume de 
filtrado se movendo da pasta em direção à formação permeável corresponderia ao mesmo 
 28
volume de gás deixando a rocha e fluindo em direção ao poço. Este processo evoluiria para 
uma troca de posições gás x filtrado que acabaria gerando uma invasão do poço pelo gás. 
Algumas ações podem ser tomadas quando planejando uma cimentação frente à zonas de 
gás, entre elas recomendamos: 
1) Dar bastante ênfase às técnicas conhecidas de remoção do fluido de perfuração 
2) As pastas que ficarão frente às zonas de gás devem ter controle rigoroso de filtrado, 
menor que 60 ml. 
3) Pastas que ficarão acima da zona de gás não devem apresentar encolhimento. Se 
possível o cimento posicionado frente ao gás deverá ser do tipo expansível. 
4) As pastas de cimento devem ter um período de transição bastante curto. Se não 
dispuser desta informação (forças géis) uma boa indicação é a pequena diferença de 
tempo entre 30 e 100 UC. São as pastas RAS (“right angle set”) em que a pega do 
cimento, uma vez iniciada ocorre muito rapidamente. 
5) Outra solução, não muito comum entre nós, é o uso de pastas tixotrópicas onde a 
força gel cresce rapidamente após a pasta encontrar condição de repouso. 
6) Quanto menor for a altura de cimento acima do topo do intervalo portador de gás 
menos drástica será a perda de hidrostática durante a gelificação do cimento. Por 
esta razão esta altura deve ser minimizada. 
7) O uso de pastas com bloqueadores de gás é a mais comum entre nós. Geralmente o 
uso destas pastas implica na adoção dos itens 1,2 e 3 acima 
8) O uso de lavadores (baixa densidade) deve ser minimizado. O uso de colchões 
espaçadores deve ser considerado. 
9) A operação deve ser desenhada de modo que ao final do deslocamento haja 
pressão positiva sobre a formação mesmo considerando a queda da densidade do 
cimento para a de sua água de mistura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Exercício: Uma formação contem gás com pressão de poros de 5.200 psi (topo desta 
formação a 3.000 metros de profundidade). A densidade do fluído de perfuração no poço 
(vertical) é de 10,7 lb/gal. O poço foi cimentado com uma pasta de densidade de 15,8 lb/gal 
cujo topo ficou situado a 2300 metros. Frente a pasta foi bombeado um colchão lavador 
com densidade de 8,5 lb/gal num volume tal que ocupava no anular uma extensão de 250 
metros. Calcule a pressão agindo no topo da formação com gás imediatamente após a 
conclusão do deslocamento da pasta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exercício: Qual seria a pressão no topo da formação com gás, se a densidade equivalente do 
cimento caísse para 8,6 lb/gal (densidade da água de mistura)? O gás poderia fluir nesta 
condição? 
 
 
 
 
 
 
 
Exercício: Criar duas soluções para evitar o fluxo do gás na situação acima 
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	USO DE COLCHÕES LAVADORES E ESPAÇADORES.....................
	USO DE COLCHÕES LAVADORES E ESPAÇADORES