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A abertura de poços verticais, está muito bem ilustrada na aula do eminente Professor Wilson Siguemasa Iramina (2016), da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, no Departamento de Engenharia de Minas e do Petróleo, e no programa denominado PM1 1841 – Engenharia de Perfuração.

Por que recorri a esse material? Porque pela primeira vez consegui facilmente chegar aos primórdios da Perfuração. Na sua aula, o Professor, projeta o slide referente ao trecho histórico e remonta segundo BRANTLY (1971) ao início do terceiro milênio a.C., no Egito, onde poços de aproximadamente 6 m de profundidade foram perfurados em minas por brocas rotatórias controladas manualmente e a água foi utilizada para a remoção dos cortados (cuttings) nesses poços.

Mais tarde, continua a aula, Confúcio (600 a.C.) relata que a dinastia Chou perfurou poços na China com a adição de salmoura na água que retiraria os cortados, e no relato se pode constatar a perfuração de muitos poços perto da borda do Tibet com o uso da água, salmoura e gás (sic!). A água ainda segundo BRANTLY (1971) seguindo PENNINGTON (1949), foi utilizada para ajudar a amolecer as rochas e colaborar na remoção dos cortados.

Ainda no seguimento desses estudos mais antigos, o Professor menciona vários pesquisadores, como BEART (1844) na Inglaterra, FAUVELLE (1846) na França, que apresentaram o método de perfuração por meio de barras para perfurar, girando dentro da cavidade (rotating hollow dril rods) ao mesmo tempo que bombeavam água através dessas barras para carrear os cortados para a superfície.

Em 1866, esse método é consolidado por SWEENEY, com o lançamento de um equipamento de perfuração rotatória denominado “stonedrill” absolutamente semelhante aos equipamentos do século atual. O sucesso foi ampliado com a adição de materiais com propriedades de plasticidade e maleabilidade como argila, farelo de milho e cimento, que iam além de carrear os cortados para a superfície, mas também revestir as paredes do poço para estabilizá-lo reduzindo a tendência ao desmoronamento.

Com o desenvolvimento dessas novas propriedades dos então doravante chamados, fluídos de perfuração houve necessidade de se controlar a pressão dentro do furo, túnel ou seja lá qual a denominação dada a essa escavação, principalmente em poços contendo gás, onde passou-se a utilizar uma lama carregada (laden mud) outra vez, estudada e consolidada por vários autores LEWIS e MURRAY (1916), POLLARD e HEGGEN (1913), HARTH (1935) e STROUD (1925), que então aumentaram a densidade dos fluidos acrescentando óxidos metálicos de ferro (Fe2O3) e popularizando o uso da barita (BaCO3).

Surge então a primeira definição científica: Fluidos de perfuração são misturas complexas de sólidos e líquido, produtos químicos e às vezes até gases. Do ponto de vista químico eles podem assumir aspectos de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão, dependendo do estado físico dos componentes. (Professor Wilson Siguemasa) 2016.

Hoje ainda podemos nos servir da API 1991 American Petroleum Institute, para corroborar os ensinamentos no setor de perfuração de poços verticais.

PORTANTO, NÃO É UMA TECNOLOGIA PARA AMADORES, PRÁTICOS E ILETRADOS, AUDACIOSOS E DESPREPARADOS. Sergio A. Palazzo (2018)

O DESAFIO ATUAL

Agora mude o sentido da perfuração, de vertical para horizontal. Pronto, parece até obra do demônio na geologia, pior, traga essa perfuração para as camadas mais afloradas, formadas por sedimentos das mais diversas origens, uma feijoada geológica SERGIO PALAZZO (2018).

Vamos piorar? Amplie os diâmetros, saia dos modestos 300 mm da cabeça de um furo de petróleo, e vá para até 1500 mm de um furo horizontal para acomodar uma tubulação de até 1000 mm de diâmetro externo, tenha ainda em mente que o furo de petróleo chega aos 1000 m num diâmetro imensamente menor.

NESTE MOMENTO CARO LEITOR PEÇO QUE IMAGINE O VOLUME DE SOLO QUE PRECISA SER REMOVIDO, PARA SUA MELHOR ORIENTAÇÃO CONSIDERE COMPRIMENTOS DE 1000 M (embora nos EEUU já chegamos aos 2000 m num tiro só, e quase 4 mil atacando com duas máquinas posicionadas nos dois emboques, opostos entre si.

Mas pensa que para aí? Não. As recomendações, é que se trabalhe com um volume de fluido que transporte de 1/3 até 1/5 do seu volume em sólidos.

Muito bem, ampliei a minha pesquisa em termos de furos horizontais, onde fui parar? Outra vez muito lá atrás, 2700 anos em relação a hoje e 700 a.C, isso mesmo, e a obra? Pasmem, uma adutora, onde hoje é o Estado de Israel.

Um túnel construído pelo Rei Ezequias (Antigo Testamento, Livro dos Reis, que me permito transcrever (Fonte: Antigo Testamento, Livro dos Reis):

O terceiro é o famoso túnel de Ezequias. Vendo o desenrolar dos acontecimentos, Ezequias logo concluiu que ele seria a próxima vítima dos assírios. Tratou logo dos preparativos para a guerra. A Bíblia diz: “Ezequias fortificou a cidade e conduziu água para dentro dela. Cavou com ferro um túnel na rocha e construiu reservatórios” (Eclo 48,17). “Foi Ezequias que tapou a fonte superior das águas de Gion e as desviou por um subterrâneo para a parte ocidental da cidade de Davi2Cr 32,30). “O resto da história de Ezequias e do que ele fez e como construiu o reservatório e o aqueduto para levar água à cidade, tudo está escrito nos anais dos Reis de Judá” (2Rs 20,20).

Vista atual do reservatório

O túnel tem um comprimento de 513 metros, 0,5% de inclinação. Foi escavado simultaneamente pelos dois lados, seguindo uma linha em forma de S, orientados pelas camadas mais mole da rocha.

O momento em que os grupos se encontraram foi emocionante e o perpetuaram na inscrição de Siloé, entalhada na parede do túnel, diz o seguinte:

“[…] e estes foram os dados do túnel quando ainda [os escavadores brandiam] as picaretas, cada homem ao encontro do seu companheiro, quando ainda faltava três cúbitos para escavar, foi ouvido a voz de um homem chamando seu companheiro, pois havia uma fissura na rocha à direita. No dia em que o túnel foi varado, os escavadores golpearam a [rocha] cada homem de encontro de seu companheiro, picareta contra picareta. E a água fluiu da fonte para a piscina por mil e duzentos cúbitos. E cem cúbitos era a altura da rocha acima das cabeças dos escavadores”

Muito bem, hoje, diante de tantos acidentes geológicos, com túneis de grande diâmetro, em todos os continentes (até onde me foi dado conhecer), e com inúmeros acidentes, arriscaria de chamá-los de “diários” no setor de MND (Métodos não Destrutivos), encaminho definitivamente o tema enunciado no título deste trabalho:

O TEMA

Começo com uma pergunta: O que deveria ser feito para sensibilizar, autoridades, proprietários de redes subterrâneas, projetistas de redes subterrâneas, gerenciadores de obras de instalação de redes subterrâneas, empreiteiras de execução de redes subterrâneas por métodos não destrutivos, fornecedores de equipamentos, materiais e insumos para essas obras?

Pensei inocentemente (não considerem este comentário como irônico, por favor), que as normas e legislações existentes, e há, seriam suficientes, senão vejamos:

Em 1991, o CONSELHO FEDERAL DE ENGENHARIA, ARQUITETURA e AGRONOMIA, através da Resolução 361-91, regulamenta o que entendemos até hoje por PROJETO BÁSICO, que resumidamente enuncio:

“Um projeto básico é baseado em estudos técnicos preliminares, seguidos pelo levantamento de informações necessárias e suficientes, com nível de precisão adequado, que garantam a viabilidade técnica do projeto, que garanta a segurança do entorno da obra, através dos cuidados com o impacto ambiental, que permita ao projetista, definir os custos da obra, a definição dos métodos executivos, e o prazo de execução.

Estas garantias são conquistadas através de várias ações, como diz o legislador:

• Desenvolvimento da solução escolhida;
• Identificação dos tipos de serviços, equipamentos e materiais, bem como suas especificações;
• Dedução dos métodos construtivos, e instalações provisórias, garantindo as condições organizacionais;
• Oferecendo ao proprietário da obra, subsídios para licitação, contratação e gestão da obra, tudo suportado por um orçamento detalhado do custo global da obra, baseados em quantitativos e qualitativos.

O governo, ao reformar o antigo DECRETO LEI 200 que legislava sobre contratação de obras e serviços (aquisições também), implantou o conhecido Decreto Lei 8666, dois anos depois deste documento do CONFEA, e posso assegurar, na linguagem da informática “sapecou um Control C, Control V” no texto detalhado e legislou.

Mais recentemente o mesmo CONFEA, digamos não acreditando que a Resolução 361 era cumprida (é lógico não era nem nunca foi) SERGIO PALAZZO (2018), edita a DECISÃO NORMATIVA 106 em abril de 2015, ratificando o relato acima.

Muito bem, agora, diante de tantos escândalos, o governo federal legisla para as estatais o Decreto Lei 13303, e o 14133 substitui o 8666, e neles, se subentende, que os riscos devem ser divididos entre o proprietário do projeto e a empreiteira contratada, me deu uma muito superficial ideia de que em termos de geologia estaríamos diante do GBR Geotechnical Baseline Reports for Underground Construction, de 1997, publicado pela ASCE (American Society for Civil Engineering), que me permite enumerar os motivos que aquela desenvolvida sociedade enxergou nas relações entre as instalações no subsolo, seus proprietários e as empreiteiras executantes (tradução sob minha inteira responsabilidade):

• O principal proposito do GBR é fixar as bases sobre as condições geotécnicas a serem encontradas durante a construção no subsolo e subsuperfície de maneira a prover claras indicações no contrato da obra para resolução de disputas judiciais concernentes a essas mencionadas condições.

• Os propósitos secundários do GBR são:
  • A apresentação das considerações geotécnicas e de construção que formam a base do projeto para os componentes subterrâneos;
  • O aprimoramento do entendimento da empreiteira das restrições chave do projeto e das exigências selecionadas no desenhos e especificações anexadas ao contrato;
  • A identificação de importantes considerações e restrições que precisam ser definidas e tratadas durante a preparação da licitação e a construção;
  • Apoio e assistência à empreiteira na avaliação das exigências para escavação e suporte do aterro; e
  • Orientação para o gerente do contrato da gerenciadora ou fiscal, que monitora a performance da empreiteira.

• As diretrizes para elaboração de um projeto de furo direcional horizontal incluem:
  • Uma extensa avaliação na superfície, afinal, o furo direcional começa e termina na superfície descrevendo um trajeto conforme a figura abaixo:

• Se de um lado precisamos de espaço para os equipamentos, perfuratriz, misturadores de fluidos de perfuração, usina recicladora do fluido de perfuração etc., do outro lado precisamos deslizar a coluna de tubulação que será inserida, portanto, um quilometro como na foto ao lado, onde side booms são utilizados (ou guindastes) para manter uma entrada no túnel de forma é impor as menores tensões na tubulação seja ela, aço, ou polietileno de alta densidade.

• Avaliação da subsuperfície, e aqui, começa de fato a interação com a geologia da engenharia, pois o conhecimento do tipo de solo que vamos escavar e transportar, sem acesso visual requer um estudo geotécnico detalhado. Comecemos então pelo certame de sondagens:

Qual deveria ser o intervalo entre os furos ao longo desse quilometro de instalação?

Como otimizar uma sondagem que pode ter peso econômico relevante na decisão do proprietário?

Como garantir o conhecimento de todo o maciço ao longo do quilometro?

Muito bem, a PETROBRAS, é das empresas que têm a maior necessidade de utilizar a técnico de furos direcionais de grande porte (HDD), para suas travessias de grandes rios em suas obras de dutos chegando até 2000 m de extensão, em tubulações de até 38” de diâmetro, sendo projetos desafiadores, com alto risco associado e grande importância estratégica. Suas experiências mostraram que deixar a caracterização geológica/geotécnica do subsolo para o projeto executivo trazem “surpresas” que geram impactos relevantes em custo e prazo de implantação de suas instalações. Com isso, a Petrobrás resolveu dedicar-se ao estudo pormenorizado das condições geotécnicas do subsolo a ser perfurado, na fase do projeto básico, coletando informações contínuas ao longo do alinhamento da perfuração, com os métodos geofísicos, como eletrorresistividade, GPR e até sísmica de refração, cujos resultados são integrados e interpretados a partir das sondagens diretas mecânicas (SPT e Rotativas) realizadas nos pontos de interesse, e detalhadas por ensaios de laboratórios (caracterização de solos e rochas).

Com este procedimento, se torna possível identificar as diversas variações da formação em subsuperfície e suas peculiaridades, inclusive matacões, que são de difícil identificação apenas coma as sondagens diretas, e oferecem grande risco para uma obra de furo direcional. Em posse desses dados na fase do projeto básico é possível a elaboração de projetos com maior confiabilidade, permitindo um dimensionamento da obra, planejamento e orçamentação de menor risco.

CONCLUSÕES:

Anualmente são instalados dezenas de quilômetros de redes para condução dos mais diversos produtos (gás, água, esgotos, telecomunicações, por exemplo), acidentes ocorrem diariamente, como se pode verificar recentemente na Marginal do Rio Tietê, sob a ponte de acesso da Via Anhanguera, onde a Concessionária de Águas e Esgotos, passou para a responsabilidade de uma incorporadora a construção de uma adutora em polietileno, de 550 mm de diâmetro externo, onde necessariamente se precisaria abrir um túnel de 800 mm de diâmetro, num local onde houve há décadas a retificação do rio, e em cujas margens de tudo se pode esperar em termos de solos. Entrar ali, sem sondagem detalhada (geofísica e mecânica), sem um projeto do fluído de perfuração, sem um projeto detalhado da execução do furo, que esteja baseado em:

• Estudos técnicos preliminares que resgatam informações de experiencias anteriores, relatório de eventuais ocorrências.
• Levantamento das informações faltantes, necessárias e suficientes (ensaios geotécnicos) com nível de precisão adequado, que terminem numa avaliação por parte do projetista, quanto a viabilidade técnica da execução da obra;
• Definição do método adequado, equipamentos, materiais e insumos;
• Respeito às condições ambientais (principalmente o entorno da obra, como é o caso na via tão utilizado como a Marginal Tiete);
• Com uma garantia de preços e prazos, e farta documentação para a contratação, o gerenciamento, e para eventuais litígios judiciais.

O caso mencionado da Marginal do Tietê culminou com o insucesso da instalação, a coluna de mais de 600 m teve que ser recortada, duas frentes travaram, o processo se arrastou por vários meses, e uma nova empreiteira de furo direcional substituindo a anterior, levantou o piso do pavimento da marginal por duas vezes, tudo isso, demonstra de forma inequívoca, a necessidade de uma dedicação exclusiva à pesquisa geológica-geotécnica nas fases preliminares da elaboração do projeto básico.