First Kelly-Rig Casing-While-Drilling Field Trial: Overcoming Surface-Hole Losses in Egypt’s Western Desert

Resumo Técnico: Primeiro Teste de Campo de Casing-While-Drilling com Kelly no Deserto Ocidental do Egito

Definição do Problema
A perfuração de seções superficiais no Deserto Ocidental do Egito, especificamente no Campo X, tem sido historicamente assolada por severos desafios operacionais. A estratigrafia rasa consiste em formações altamente porosas e fraturadas, variando de areias não cimentadas a carbonatos inconsolidados, que frequentemente causam perda total de circulação. Além disso, a formação de folhelho Dabaa apresenta instabilidade, levando ao colapso do poço e eventos de stuck-pipe durante as manobras ou descida de revestimento. Esses problemas resultaram no abandono de três poços em um período de dois anos apenas no Campo X, acarretando custos significativos com preparação de célula, remanejamento de sonda e investimento perdido. Os métodos convencionais de perfuração, que envolvem operações separadas de perfuração e revestimento, mostraram-se insuficientes devido à extensa exposição do poço aberto e à incapacidade de selar efetivamente as zonas fraturadas.

Metodologia e Design de Engenharia
Este estudo detalha a primeira implementação de campo de Casing-While-Drilling (CWD) não retrievável na região, executada em uma sonda convencional de Kelly de 1.200 HP — uma configuração raramente documentada na literatura de CWD. A abordagem substituiu a coluna de perfuração padrão por uma coluna de revestimento de 9⅝″ para perfurar e revestir a seção superficial simultaneamente, de 294 ft a 2.700 ft (Formação Apollonia).

Os principais componentes de engenharia e modificações incluíram:

• Aumento de Torque: Para superar os baixos limites de torque das conexões padrão de 9⅝″ Buttress Thread Coupling (BTC), foram instalados anéis de torque. Este upgrade aumentou a capacidade de torque da conexão de um valor base de 9.630 ft-lb para um total ótimo de 20.300 ft-lb, permitindo a perfuração rotativa segura.
• Bottom Hole Assembly (BHA): O BHA utilizou um sapato do tipo PDC perfurável, um colar de flutuação (float collar) e centralizadores com bandas de desgaste de carbeto de tungstênio.
• Modificações na Sonda: A sonda Kelly foi modificada com um mousehole estendido (36 ft), um manifold de standpipe alongado e uma mangueira Kelly de 75 ft para acomodar as juntas de revestimento e o comando Kelly durante as conexões.
• Análise Pré-Perfuração: Um programa de engenharia abrangente foi conduzido, incluindo modelagem de torque e arrasto (torque-and-drag), simulação de hidráulica e Densidade de Circulação Equivalente (ECD), análise de flambagem (buckling) e análise de vibração. Essas simulações confirmaram que o revestimento de 9⅝″ poderia ser rotacionado com segurança sem exceder os limites de conexão ou induzir flambagem na geometria vertical do poço.
• Mitigação de Riscos: Um plano de risco estruturado abordou potenciais problemas como bit balling, stuck-pipe diferencial e inexperiência da equipe com conexões de revestimento, incorporando medidas de mitigação específicas, como o uso de anéis de torque e reuniões de segurança pré-operacionais.

Principais Contribuições
O artigo identifica três contribuições primárias para o campo da engenharia de perfuração:

1. Primeiro CWD com Comando Kelly no Oriente Médio: Documenta a execução bem-sucedida de CWD não retrievável em uma sonda de comando mecânico Kelly, demonstrando que Sistemas de Top Drive não são um pré-requisito estrito para operações de CWD.
2. Estrutura Específica Regional: Fornece um framework de engenharia-para-execução transferível, adaptado à estratigrafia única do Deserto Ocidental do Egito, propensa a perdas, preenchendo uma lacuna na literatura regional publicada.
3. Dados de Desempenho Quantificados: Oferece uma comparação detalhada de desempenho contra onze poços offset, quantificando os benefícios do CWD em termos de redução de tempo, mitigação de perdas e controle de trajetória.

Resultados de Campo
O teste no Poço T-1 rendeu melhorias operacionais significativas em comparação com os poços offset históricos:

• Eficiência de Tempo: O tempo de perfuração da seção superficial foi reduzido em 40% em relação aos poços offset convencionais. Isso foi alcançado pela eliminação do tempo de manobra (tripping), manobras de limpeza (wiper trips) e atrasos na descida de revestimento separada.
• Perda de Circulação: A operação alcançou zero perdas em areias inconsolidadas, um contraste marcante com todos os poços offset que sofreram perdas severas ou totais nesses intervalos.
• Estabilidade do Poço e Trajetória: O poço atingiu uma inclinação final de apenas 0,45° com 11,64 ft de deslocamento horizontal, representando a menor desviação registrada no campo. Isso confirmou a hipótese de que a rigidez da coluna de revestimento efetivamente suprime as tendências de build em formações moles.
• Aprendizado Operacional: Os tempos de conexão da equipe melhoraram dramaticamente, diminuindo de um inicial de 2 horas por junta para 20 minutos por junta ao final da corrida, validando a eficácia do treinamento pré-job e do monitoramento de risco.
• Segurança e Integridade: A operação foi concluída com zero incidentes de segurança, cimentação bem-sucedida e uma limpeza eficiente (drill-out) do sapato.

Desafios Operacionais e Lições Aprendidas
Apesar do sucesso, o teste identificou desafios específicos que requerem atenção futura:

• Logística de Água: Ocorreram perdas completas durante a corrida, mas a disponibilidade insuficiente de água no local forçou a suspensão das operações. O artigo recomenda tratar a logística de suprimento de água como um item de caminho crítico para testes futuros.
• Dimensionamento do Sapato Perfurável: O sapato perfurável de 12″ estava subdimensionado em relação ao gauge do BHA convencional, exigindo tempo adicional de reamer. Recomenda-se um sapato de 12,25″ para transições futuras.
• Bit Balling: O bit balling em formações de folhelho causou baixa ROP. O artigo sugere o uso de detergentes de perfuração, sweeps de nut plug e parâmetros de perfuração específicos (baixo WOB, alto RPM) para mitigar o problema.
• Falha do Sapato: O sapato perfurável falhou durante a transição para a perfuração convencional, exigindo reamer.

Significância e Alegações
O artigo afirma que este estudo estabelece o CWD como um método viável e altamente eficaz para superar os desafios da seção superficial no Deserto Ocidental do Egito. Sua significância reside em provar que o CWD pode ser implantado em frotas de sondas existentes com comando Kelly, sem a necessidade de upgrades caros de Top Drive, ampliando a aplicabilidade da tecnologia para bacias onshore maduras. A mitigação bem-sucedida da perda de circulação através do "efeito plastering" (plastering effect) — onde os cortes e sólidos de lama são esmagados na formação para selar as fraturas — demonstra uma solução transformadora para campos onde a perfuração convencional falhou repetidamente. Os autores concluem que, embora o estudo seja baseado em um teste de um único poço, o framework de engenharia e os ganhos de desempenho fornecem uma base robusta para aplicação mais ampla, potencialmente prevenindo futuros abandonos de poços e reduzindo significativamente o tempo não produtivo (NPT).