The extreme operating conditions in deepwater drilling lead to serious relative problems. The knowledge of subsea temperatures is of prime interest to petroleum engineers and geo-technologists alike. Petroleum engineers are interested in subsea temperatures to better understand geo-mechanisms; such as diagenesis of sediments, formation of hydrocarbons, genesis and emplacement of magmatic formation of mineral deposits, and crustal deformations. Petroleum engineers are interested in studies of subsurface heat flows. The knowledge of subsurface temperature to properly design the drilling and completion programs and to facilitate accurate log interpretation is necessary. For petroleum engineers, this knowledge is valuable in the proper exploitation of hydrocarbon resources. This research analyzed the thermal process in drilling or completion process. The research presented two analytical methods to determine temperature profile for onshore drilling and numerical methods for offshore drilling during circulating fluid down the drillstring and for the annulus. Finite difference discretization was also introduced to predict the temperature for steady-state in conventional riser drilling and riserless drilling. This research provided a powerful tool for the thermal analysis of wellbore and rheology design of fluid with Visual Basic and Matlab simulators.

Drilling operations in deepwater (DW) or ultra-deepwater areas, even more in exploratory frontiers, have been increasingly challenging due to the operational complexities and limited available data about the subsurface conditions. In this sense, enhancing safety and minimizing the likelihood of losing well integrity and damage to the environment is a currently essential objective relating to offshore drilling activities. Hence, deepwater well designs should advance to safely meet the challenges related to the progression of well and water depths. The safe construction of these wells requires the application of suitable well design considerations that include well integrity approaches to reduce the risk of an unintended release of formation fluids (oil, gas or water) to the environment during the deepwater drilling operations, in other words a \"Blowout\" occurrence. In this study it is proposed two deepwater well architectural designs, limited to drilling stage, that safely accomplish the well targets and facing several deepwater well complexities, e.g. narrow operating envelopes. Thus, well logging and geological data of two actual pioneer wells drilled in deep and ultradeep water zones in Ceará Basin are used as a basis to construct and assess the drilling operating envelopes, to define the casing shoe depths and well barrier envelope. Furthermore, it is introduced the application of at least two independent Barrier Integrated Sets (BISs) to ensure the well integrity during the 4th phase drilling of the proposed well architectures, as it has recently been required in Brazil by the National Petroleum Agency (ANP) through \"Well Integrity Management System\" (SGIP for its acronym in Portuguese). / As operações de perfuração em áreas de águas profundas ou ultra profundas, ainda mais nas fronteiras exploratórias, têm sido cada vez mais desafiadoras devido às complexidades operacionais e aos limitados dados disponíveis sobre as condições do subsolo. Nesse sentido, aumentar a segurança e minimizar a probabilidade de perder a integridade do poço e os danos ao meio ambiente são objetivos essenciais atualmente relacionados às atividades de perfuração offshore. Portanto, os projetos de poços em águas profundas devem avançar para enfrentar com segurança os desafios associados à progressão do poço e das profundidades da água. A construção segura desses poços requer a aplicação de considerações de projeto adequadas que incluam abordagens da integridade do poço para reduzir o risco de liberação não intencional de fluidos de formação (óleo, gás ou água) para o ambiente durante as operações de perfuração em águas profundas, em outras palavras a ocorrência de \"Blowout\". Neste estudo, são propostos dois projetos arquiteturais de poços em águas profundas, limitados à etapa de perfuração, que cumprem com segurança os objetivos do poço e enfrentam várias complexidades de poços em águas profundas, por exemplo janelas operacionais estreitas. Assim, dados geológicos e de perfilagem de dois poços pioneiros perfurados nas zonas de águas profundas e ultra profundas da Bacia do Ceará são usados como base para a construção e avaliação da janela operacional, para definir as profundidades da sapata do revestimento e do conjunto das barreiras do poço. Além disso, é introduzida a aplicação de pelo menos dois Conjuntos Solidários de Barreiras (CSBs) independentes para garantir a integridade do poço durante a perfuração da 4ª fase das arquiteturas dos poços propostos, como tem sido recentemente exigido no Brasil pela Agência Nacional do Petróleo (ANP), através do \"Sistema de Gerenciamento de integridade de Poços\" (SGIP).

Drilling operations in deepwater (DW) or ultra-deepwater areas, even more in exploratory frontiers, have been increasingly challenging due to the operational complexities and limited available data about the subsurface conditions. In this sense, enhancing safety and minimizing the likelihood of losing well integrity and damage to the environment is a currently essential objective relating to offshore drilling activities. Hence, deepwater well designs should advance to safely meet the challenges related to the progression of well and water depths. The safe construction of these wells requires the application of suitable well design considerations that include well integrity approaches to reduce the risk of an unintended release of formation fluids (oil, gas or water) to the environment during the deepwater drilling operations, in other words a \"Blowout\" occurrence. In this study it is proposed two deepwater well architectural designs, limited to drilling stage, that safely accomplish the well targets and facing several deepwater well complexities, e.g. narrow operating envelopes. Thus, well logging and geological data of two actual pioneer wells drilled in deep and ultradeep water zones in Ceará Basin are used as a basis to construct and assess the drilling operating envelopes, to define the casing shoe depths and well barrier envelope. Furthermore, it is introduced the application of at least two independent Barrier Integrated Sets (BISs) to ensure the well integrity during the 4th phase drilling of the proposed well architectures, as it has recently been required in Brazil by the National Petroleum Agency (ANP) through \"Well Integrity Management System\" (SGIP for its acronym in Portuguese). / As operações de perfuração em áreas de águas profundas ou ultra profundas, ainda mais nas fronteiras exploratórias, têm sido cada vez mais desafiadoras devido às complexidades operacionais e aos limitados dados disponíveis sobre as condições do subsolo. Nesse sentido, aumentar a segurança e minimizar a probabilidade de perder a integridade do poço e os danos ao meio ambiente são objetivos essenciais atualmente relacionados às atividades de perfuração offshore. Portanto, os projetos de poços em águas profundas devem avançar para enfrentar com segurança os desafios associados à progressão do poço e das profundidades da água. A construção segura desses poços requer a aplicação de considerações de projeto adequadas que incluam abordagens da integridade do poço para reduzir o risco de liberação não intencional de fluidos de formação (óleo, gás ou água) para o ambiente durante as operações de perfuração em águas profundas, em outras palavras a ocorrência de \"Blowout\". Neste estudo, são propostos dois projetos arquiteturais de poços em águas profundas, limitados à etapa de perfuração, que cumprem com segurança os objetivos do poço e enfrentam várias complexidades de poços em águas profundas, por exemplo janelas operacionais estreitas. Assim, dados geológicos e de perfilagem de dois poços pioneiros perfurados nas zonas de águas profundas e ultra profundas da Bacia do Ceará são usados como base para a construção e avaliação da janela operacional, para definir as profundidades da sapata do revestimento e do conjunto das barreiras do poço. Além disso, é introduzida a aplicação de pelo menos dois Conjuntos Solidários de Barreiras (CSBs) independentes para garantir a integridade do poço durante a perfuração da 4ª fase das arquiteturas dos poços propostos, como tem sido recentemente exigido no Brasil pela Agência Nacional do Petróleo (ANP), através do \"Sistema de Gerenciamento de integridade de Poços\" (SGIP).