BRPI0708792A2

BRPI0708792A2 - mÉtodo passÍvel de utilizaÇço em um poÇo, mÉtodo para monitoraÇço de fraturamento hidrÁulico, aparelho de furo de poÇo para monitoraÇço de fraturamento hidrÁulico, e aparelho passÍvel de utilizaÇço em um poÇo

Info

Publication number: BRPI0708792A2
Application number: BRPI0708792-6A
Authority: BR
Inventors: Theodore Lafferty; William Underhill; Les Nutt; Alejandro Martinez
Original assignee: Prad Res & Dev Ltd
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2011-06-14
Also published as: MX2008011685A; EA200870355A1; PL1996792T3; EA013610B1; CN101460703A; ATE539232T1; WO2007105167A3; CN101460703B; EP1996792B1; EP1996792A2; US20070215345A1; CA2645351A1; WO2007105167A2

Abstract

MÉTODO PASSÍVEL DE UTILIZAÇçO EM UM POÇO, MÉTODO PARA MONITORAÇçO DE FRATURAMENTO HIDRÁULICO, APARELHO DE FURO DE POÇO PARA MONITORAÇçO DE FRATURAMENTO HIDRÁULICO, E APARELHO PASSÍVEL DE UTILIZAÇçO EM UM POÇO. Trata-se de uma técnica que é passível de utilização com um poço e inclui a instalação de um conjunto de dispositivos no interior de um furo de poço. O conjunto inclui pelo menos um sensor. Um fluido de fraturamento é injetado sob pressão para o interior do furo de poço para fraturar hidraulicamente uma formação subterrânea de interesse. A técnica inclui a isolação do sensor relativamente ao fraturamento e medição da energia acústica que é gerada pelo fraturamento hidráulico mediante utilização do(s) sensor(es).

Description

MÉTODO PASSÍVEL DE UTILIZAÇÃO EM UM POÇO, MÉTODO PARAMONITORAÇÃO DE FRATURAMENTO HIDRÁULICO, APARELHO DE FURO DEPOÇO PARA MONITORAÇÃO DE FRATURAMENTO HIDRÁULICO, EAPARELHO PASSÍVEL DE UTILIZAÇÃO EM UM POÇO

TÉCNICA ANTERIOR

A matéria que constitui o assunto da presenteinvenção refere-se a um método e um aparelho parafraturamento hidráulico e monitoração.

o fraturamento hidráulico é utilizado para aumentara condutividade de uma formação subterrânea pararecuperação ou produção de hidrocarbonetos e para permitira injeção de fluidos para o interior de uma formaçãosubterrânea ou para o interior de poços de injeção. Em umaoperação de fraturamento hidráulico típica, um fluido defraturamento é injetado sob pressão para o interior daformação através de um furo de poço. Um material empartículas conhecido como agente de escoramento ou"proppant" pode ser adicionado ao fluido de fraturamento edepositado na fratura por ocasião da formação da mesma paramanter a fratura aberta após o alívio da pressão defraturamento hidráulico.

Quando o fluido de fraturamento hidráulico éfornecido da superfície para a formação subterrânea atravésdo furo de poço, é importante que o fluido pressurizadopara fraturamento seja orientado para o interior daformação ou formações de interesse,. Tipicamente, a formaçãoou formações subterrânea(s) é/são fraturada(s)hidraulicamente alternativamente através de perfurações emum furo de poço provido com revestimento ou em uma seçãoisolada do furo de poço aberto. Uma consideração importanteno fraturamento para produção de hidrocarbonetos oudescarte de refugo consiste na orientação da fratura para ointerior de uma formação desejada. Δ orientação da fraturahidráulica é controlada por características da formação epelo regime de esforço na formação. É importante monitorara fratura quando a mesma está sendo formada para assegurarque a mesma não se estenda para além da zona pretendida etenha a extensão e orientação desejadas.

É conhecido que as operações de fraturamentohidráulico em um furo de poço geram uma atividade sísmicasignificativa resultante do crescimento da fratura para ointerior de uma formação subterrânea. O fluido injetado sobpressão para o interior de uma formação subterrânea causaum acúmulo de pressão até o esforço in situ de uma formaçãosubterrânea ser excedido,, resultando em fraturas naformação que se estendem por alguma distância a partir dofuro de poço.

Este fraturamento da formação cria urna sériede pequenos "micro-terremotos" conhecidos como micro-sismos. Estes micro-sismos distintos e localizados ocorremdurante o crescimento das fraturas, e as amplitudes daenergia sísmica ou acústica (ondas de compressão ("P") eondas de cisalhamento ("S")) são geradas com uma amplitudesuficientemente significativa para serem detectadas porsensores remotos. Desta forma, mediante detecção e registrodas ondas PeSe seus respectivos tempos de chegada a cadaum dos sensores, os sinais acústicos podem ser processadosde acordo com uma metodologia conhecida de monitoraçãosísmica ou de terremotos para determinação da posição dosmicro-sismos. Desta forma, é possível inferir a geometriada fratura e sua localização. Um método para determinaçãoda orientação de fraturas resultantes de operações defraturamento hidráulico encontra-se descrito na patentenorte-americana n° US 6.985.816, aqui incorporada a títulode referência.

Um método conhecido para monitoração da localizaçãoe dimensões de uma fratura hidráulica é designado comomapeamento micro-sísmico. Neste método, um segundo poçodesviado é utilizado para monitoração de atividades defraturamento hidráulico no poço principal de tratamento ouinjeção. No mapeamento micro-sísmico, uma pluralidade desensores acústicos (por exemplo, geofones) são posicionadosem um poço desviado do poço a ser fraturado. Estes sensoresno poço desviado são utilizados para registro de sinaisresultantes de micro-sismos causados pelo esforço induzidonas formações superficiais subterrâneas pelo acúmulo depressão de fluido de fraturamento hidráulico no poço detratamento ou injeção.

Exemplos de monitoração micro-sísmica são descritosnas patentes norte-americanas n° US 5.771.170 concedida aWithers e outros e n° US 5.996.726 concedida a Sorrels eWarpinski. Nos métodos descritos nas mesmas, aslocalizações de fraturas dentro de um poço de injeção sãomonitoradas em poços de monitoração separados providos cominstrumentação, com utilização de sinais acústicosresultantes de eventos micro-sismicos causados pelaatividade de fraturamento no poço de injeção. Os poço demonitoração separados com finalidades especificas adicionamentretanto uma despesa significativa a estes métodos. Foramfeitos esforços limitados para utilização de dispositivosinstalados em poços de injeção ou tratamento paramonitoração micro-sismica em poços de tratamento ouinjeção. Na patente norte-americana n0 US 6.935.424, édescrito um método para mitigar o risco de afetaradversamente a produtividade de hidrocarbonetos (porexemplo, desmoronamento ("screen out")) durante ofraturamento mediante monitoração do processo defraturamento. 0 método utiliza medidores de inclinaçãoacoplados ao revestimento ou à parede do furo perfurado nopoço sendo submetido a fraturamento hidráulico para mediçãomecânica de deformação,, em que a medição de deformação éutilizada para inferir as dimensões da fratura. Nestemétodo, entretanto, um acoplamento menor que o desejáveldos medidores de inclinação ao revestimento ou à parede dopoço perfurado tem uma influência significativa na precisãodas dimensões inferidas. Na patente norte-americana n° US5.503.225, sensores acústicos são instalados em um poço deinjeção para monitoração micro-sismica. Os sensores sãoisolados no espaço anular do poço de injeção de refugo, comos sensores sendo geralmente acoplados à coluna de tubagem.

Nessa configuração, entretanto, o ruido acústico na tubagemde interior de poço causado pela injeção de fluido serádetectado por esse sistema e irá provavelmente mascararsignificativamente quaisquer eventos micro-sísmicosdetectados. Muito embora estes métodos eliminem anecessidade e os custos de poços de monitoração dedicados,as limitações de cada um dos mesmos impedem sua utilizaçãopara distinção precisa de eventos micro-sísmicos.

Desta forma, continua existindo uma necessidade demelhores métodos para uma .monitoração confiável e precisade operações de fraturamento hidráulico e injeção.

SUMÁRIO

Em uma configuração da invenção, uma técnicapassível de utilização com um poço inclui a instalação deum conjunto de equipamentos em um furo de poço. 0 conjuntode equipamentos inclui pelo menos um sensor. Um fluido defraturamento é injetado sob pressão para o interior do furode poço para fraturar hidraulicamente uma formaçãosubterrânea de interesse. A técnica inclui a medição deenergia acústica gerada pelo fraturamento hidráulicoutilizando o(s) sensor(es).

Em uma outra configuração da invenção, um aparelhopara utilização em um poço inclui um conjunto deequipamentos que inclui um corpo de ferramenta com pelomenos um sensor de energia acústica disposto sobre o mesmo.O conjunto inclui igualmente um dispositivo de isolaçãopara isolar o sensor de energia acústica relativamente auma operação de fraturamento hidráulico.

As vantagens e outras características da invençãoirão tornar-se aparentes dos desenhos, relatório descritivoe reivindicações que se encontram a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Fig. 1 ilustra ura poço de acordo com umaconfiguração da invenção.

A Fig. 2 é um diagrama esquemático de uma sonda decaptação de acordo com uma configuração da invenção.

A Fig. 3 é um diagrama de fluxo ilustrando umatécnica para monitoração de energia acústica gerada porfraturamento hidráulico de acordo com uma configuração dainvenção.

A Fig. 4 é um diagrama de fluxo ilustrando umatécnica para realização de fraturamento hidráulico emdiferentes zonas de um poço e monitoração do fraturamentode acordo com uma configuração da invenção.

A Fig. 5 é um diagrama de fluxo ilustrando umatécnica para monitoração de energia acústica gerada porfraturamento hidráulico de acordo com uma configuração dainvenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Fazendo referência á Fig. 1, de acordo com umaconfiguração da invenção, um poço 8 inclui sensores deenergia acústica 160 que são localizados no interior dopoço para propósitos de monitoração da energia acústica queé gerada por fraturaraento hidráulico. Os sensores 160 podemser isolados com relação a uma formação de interesse 60 naqual ocorre o fraturamento hidráulico. Devido à isolação, oruido de fluxo passível de ser atribuído à operação defraturamento não afeta as medições realizadas pelossensores 160, e adicionalmente, os sensores 160 sãoprotegidos com relação ao impacto do tratamento def rat u rameηt o.

De acordo com algumas configurações da invenção, ossensores 160 fazem parte de sondas de captação 120 (sondasde captação 1201, 120:2 e 1203, ilustradas a título deexemplo na Fig. 1) de um conjunto de monitoração de furoperfurado 10 de um conjunto de furo perfurado de interiorde poço 100. Adicionalmente ao conjunto de monitoração defuro perfurado 10, o conjunto de furo perfurado 100 incluiopcionalmente um dispositivo de isolação., tal como umdispositivo de isolação 50 (um obturador de assentamentopor compressão, um obturador de assentamento mecânico, umobturador de assentamento hidráulico, um obturador deassentamento por peso, uma bexiga inflável, um tampão, etc.como apenas alguns exemplos), para propósitos de isolaçãodas sondas de captação 120 (e portanto, dos sensores 160)relativamente à operação de fraturamento.

0 conjunto de furo perfurado 100 pode ser descidopara o interior do poço 8 mediante utilização de um demuitos mecanismos de encaminhamento, tal como uma coluna detubos 30 que se encontra ilustrada na Fig. 1. Como exemplomais especifi co, a coluna 30 pode consistir em uma tubagemheIicoidal.

Na generalidade, um sistema de aquisição desuperfície 80 pode encontrar-se em comunicação com umconjunto de monitoração de furo perfurado 100 através deuma linha de comunicação 40, tal como um cabo de perfuraçãotipo "wireline", um cabo de manobra liso tipo "slickline",um cabo de fibra ótica ou um cabo de fixação de fibraótica. Um cabo de fixação de fibra ótica refere-se a umafibra ótica instalada com uma cobertura de proteção ou umatubagem de proteção de pequeno diâmetro. Um exemplo de umsistema de recepção e processamento de dados que pode serutilizado como o sistema de aquisição de superfície 80encontra-se descrito na patente norte-americana n0 US6.552.665, que é aqui incorporada na íntegra. A linha decomunicação 40 pode ser contida ou instalada na coluna 30para prover comunicação do sistema de controle desuperfície para o conjunto de monitoração de furo perfurado100 ou comunicação do conjunto de monitoração de furoperfurado 100 para o sistema de controle de superfície, ouambas. Comunicação e/ou energia podem ser providas pelaslinhas de comunicação 40, dependendo da configuraçãoespecífica da invenção.

o conjunto de monitoração de furo perfurado 10 podeconsistir em qualquer equipamento ou ferramenta adequadopara monitoração de sinais acústicos em um furo de poço. Deacordo com algumas configurações da invenção, cada sonda decaptação 120 do conjunto de monitoração de furo perfurado10 pode ser um sensor similar à sonda de captação que édescrita na patente norte-americana n° US 6.170.601, que éaqui incorporada na integra a titulo de referência.

A Fig. 2 ilustra uma configuração exemplar da sondade captação 120 de acordo com algumas configurações dainvenção. Na generalidade, a sonda de captação 120 incluium corpo de ferramenta 124, que possui uma cavidade 130 emuma abertura na parede do corpo de ferramenta 124. Acavidade 124 recebe um conjunto de sensor de energiaacústica 140 que é posicionado na cavidade 130 e é montadoera suportes resilientes 150 (molas, por exemplo) parapressionar o conjunto de sensor acústico 140 contra aparede do furo perfurado (ou contra a coluna derevestimento 22, se o poço for revestido), entretantoisolando os sensores 160 do conjunto 16 relativamente adistúrbios de pressão transportados por fluido. A sonda decaptação 120 pode incluir três dos sensores 160, cada umdos quais detecta energia acústica ao longo de um eixogeométrico diferente (eixo x, y ou z). Fazendo referência àFig. 2 em combinação com a Fig. 1, a sonda de captação 120pode igualmente incluir um braço 136 que é ativado parapressionar a sonda de captação 120 contra a parede do furoperfurado (ou contra a coluna de revestimento 22, se o poço10 for revestido) para propósitos de disposição dossensores 160 na proximidade do furo de poço ou da coluna derevestimento 22.

Fazendo novamente referência à Fig. 1, conforme foiobservado acima., o poço 8 pode ser revestido (por meio dacoluna de revestimento 22) ou não revestido, dependendo daconfiguração especifica da invenção. Se estiver instalada,a coluna de revestimento 22 pode estender-se desde asuperfície ao longo da extensão inteira de um furo de poço20, ou somente ao longo de uma parte do furo de poço 20.

Adicionalmente, de acordo com outras configurações dainvenção, o furo de poço 20 no qual o conjunto de furo depoço 100 é instalado pode ser um furo de poço desviado oulateral. Em algumas configurações em um furo de· poçodesviado ou lateral, poderá ser utilizado um trator parainstalação do conjunto de furo perfurado 100.

Adicionalmente, o poço 10 pode ser um poço subterrâneo ouum poço submarino, dependendo da configuração específica dainvenção. Desta forma, muitas variações são possíveis eencontram-se no âmbito do escopo das reivindicações emanexo.

No estado do poço que se encontra ilustrado na Fig.1, o poço 8 foi perfurado em urna manobra precedente por umcanhão de perfuração para formação de correspondentesperfurações na coluna de revestimento 22 e decorrespondentes túneis de perfuração 61 que se estendempara o interior da formação de interesse 60.

0 conjunto de furo perfurado 100 é instalado nopoço 8 para propósitos de fraturamento hidráulico emonitoração do fraturamento. Esse fraturamento hidráulicopode ser desejado ou realizado para uma variedade depropósitos, tais como, sem limitação, aumento ouaperfeiçoamento da recuperação de hidrocarbonetos daformação de interesse 60 ou injeção de fluido, tal comoágua, água produzida, fluidos para recuperação aperfeiçoadade óleo, ou gás, para o interior da formação de interesse60. A expressão fluido de fraturamento conforme é aquiutilizada inclui qualquer fluido injetado para propósitosde fraturamento da formação e inclui sem limitação fluidosde tratamento, fluidos de recuperação aperfeiçoada, efluidos de descarte. Na Fig. 1 encontra-se ilustradasomente uma formação subterrânea de interesse 60 parapropósitos de ilustração. É previsto que possam existirmúltiplas formações subterrâneas de interesse 60 emqualquer furo de poço 20; e estas múltiplas formaçõespoderão ser fraturadas hidraulicamente em separado, emconjunto, ou em diversas combinações conforme for desejadopelo operador.

O dispositivo de isolação 50 é igualmente instaladono interior do furo de poço em uma coluna 30, fazendo partedo conjunto de furo perfurado 100. Mais especificamente, odispositivo de isolação 50 pode ser posicionado ao longo dacoluna 30 acima do conjunto de monitoração de furoperfurado 10.

Os sensores 160 formam um conjunto de sensores epodem ser selecionados de quaisquer dispositivos dedetecção apropriados tais como geofones, hidrofones, ouacelerômetros, e diversas combinações que geram sinais emresposta à recepção de energia acústica. Poderá serutilizada qualquer tipo de sensor de energia acústica ouuma combinação de tipos desses sensores. 0 sensor ousensores de energia acústica deve(m) ter boa sensibilidadeà energia acústica na banda de freqüência micro-sismicaacima de 3Q Hz. Esta banda pode estender-se até 4quiIoHertζ (kHz), como exemplo.

Poderá ser utilizado mais de um sensor de energiaacústica em combinação com outros sensores acústicos paraformação de um conjunto de sensores de energia acústica. Asconfigurações podem compreender uma pluralidade de geofonestriaxiais (3 geofones ortogonais) para provisão decapacidade de detecção em três direções. Esses conjuntos desensores acústicos podem ser espaçados a intervalosdesejados (por exemplo, 50 pés (15,24 metros)) ao longo dofuro de poço 20. Os conjuntos de sensores acústicos podemser acoplados à parede do furo de poço ou ao revestimento22 através de um sistema de ancoragem para ferramentassísmicas de furo perfurado.

Os sinais que são gerados por cada um dos sensores160 em resposta à energia acústica são digitalizados etransmitidos através da linha de comunicação 40 para osistema de aquisição de superfície 80, na superfície dopoço 8. Os sensores 160 podem fornecer um sinal digital ouótico diretamente para a linha de comunicação 40 ou poderáser utilizado um conversor para converter os sinaisacústicos recebidos pelos sensores em sinais digitais ouóticos para transmissão. Em algumas configurações, osistema de aquisição de superfície 80 pode empregarmétodos, tais como filtros digitais, para remoção de ruídodas operações de bombeamento para fraturamento hidráulicodos sinais gerados. Em algumas configurações, os sinaisgerados por cada sensor são registrados em um ou maisdispositivos de memória que podem fazer parte do conjunto de monitoração de furo perfurado 10, em que os dispositivosde memória são geralmente recuperáveis com o conjunto demonitoração de fundo de poço 10. Em algumas configuraçõesque utilizam dispositivos de memória, os sinais podemigualmente ser transmitidos através da linha de comunicação40, enquanto que em outras configurações os sinais não sãoigualmente transmitidos através de uma linha decomunicação, já que os dados de sensor que são armazenadosnos dispositivos de memória podem ser recuperados após oconjunto de furo perfurado 100 ser recuperado do poço.

Conforme se encontra ilustrado na Fig. 1, oconjunto de monitoração de furo perfurado 10 e os sensoresde energia acústica 160 do mesmo são posicionados no furode poço em uma localização que não é adjacente à formaçãode interesse 60. 0 conjunto de monitoração de furoperfurado 10 pode ser posicionado abaixo da formação deinteresse 60. No caso de o furo de poço ser revestido, oconjunto de monitoração de furo perfurado 10 pode serposicionado no furo de poço em uma localização que não éadjacente à zona perfurada no revestimento. 0 conjunto demonitoração dè furo perfurado 10 pode ser disposto abaixoda zona perfurada e portanto, conforme se encontrailustrado na Fig. 1, as sondas de captação 120 podem sersuspensas por um cabo de um corpo tubular montado nodispositivo de isolação 50 e formando a extremidadeinferior da coluna 30. O dispositivo de isolação 50 éinstalado no furo de poço 20 para separar o conjunto demonitoração de furo perfurado 10 com relação à formaçãosubterrânea de interesse 60. Desta forma, o conjunto demonitoração de furo perfurado 10 é isolado com relação auma atividade de fraturamento hidráulico ou injeção emcurso na formação subterrânea de interesse 60.

Em algumas configurações da invenção, umdispositivo ou dispositivos de supressão de ruído tal comoum amortecedor de choques pode(m) ser provido(s), sendodisposto(s) entre o dispositivo de isolação 50 e o conjuntode monitoração de furo perfurado 10. Em algumasconfigurações, poderão ser utilizados métodos de supressãode ruído, tal como afrouxamento do cabo de conexão entrecomponentes, para redução da possibilidade de transmissãode ruídos. Podem similarmente ser utilizados dispositivosou métodos de supressão de ruídos entre os sensores 160 emum conjunto. Em algumas configurações da invenção, asupressão de ruído pode ser realizada medianteprocessamento digital dos sinais gerados pelas mediçõesfeitas pelos sensores de energia acústica.

o conjunto de furo perfurado 100 pode igualmenteincluir aparelhos ou características para utilização noprocesso de fraturamento hidráulico. Caso o meio deencaminhamento 30 consista em uma tubagem helicoidal, umtal aparelho poderá ser um bocal de jateamento 86 que édisposto acima do dispositivo de isolação 50 para permitiro bombeamento de fluidos no sentido descendente ao longo dacoluna 30 saindo pelo bocal de jateamento 8 6 para limpezade detritos tais como areia que podem acumular-se acima doobturador 30. 0 bocal de jateamento 8 6 pode igualmente serutilizado para propósitos de perfuração da coluna derevestimento 2.2 e para formar os túneis perfurados 61 aoinvés de ser utilizado para tal propósito um canhão deperfuração. Neste contexto, um fluido abrasivo pode sercomunicado para o interior do poço através da via depassagem central da coluna 30, com o fluido abrasivo sendoorientado radialmente pelos bocais de jateamento 86 nadireção da coluna de revestimento 22 de tal forma que osjatos resultantes perfurem a coluna de revestimento 22 eformem túneis para o interior da formação circundante.

O conjunto de furo perfurado 100 pode incluir umacaracterística tal como uma abertura de limpeza, que poderáser seletivamente aberta ou fechada em uma localizaçãoacima do dispositivo de isolação 50 para permitir, se assimfor desejado, que um fluido bombeado no sentido descendenteatravés do espaço anular faça fluir em sentido inverso ofluido no sentido ascendente através da tubagem helicoidal.Métodos tais como queda de esferas ou atuação mecânicapoderão ser utilizados para abertura ou fechamentoseletivos de uma abertura de limpeza.

Em algumas configurações, o conjunto de furoperfurado 100 pode incluir um ou mais dispositivos deisolação adicionais localizados acima do conjunto demonitoração de furo perfurado 10. Os dispositivos deisolação adicionais podem ser de assentamento simples oumúltiplo.

O conjunto de furo perfurado 100 pode incluir um oumais dispositivos adicionais para provisão de informaçõesdo furo de poço. Por exemplo, o conjunto de furo perfurado100 pode incluir adicionalmente um sensor de pressão ou detemperatura ou ambos. Em algumas configurações da invençãopoderá ser provido um giroscópio para utilização naorientação dos sensores 160 ou para determinação daorientação do conjunto de monitoração de furo perfurado 10para permitir um subseqüente ajuste de dados.

Alternativamente, os sensores podem ser orientados pormétodos tais como uma análise de hodograma de trêscomponentes que utiliza o registro de um disparo decalibração em um poço próximo ou uma superfície. Medianteregistro e análise de um ou mais desses disparos, épossível calcular a orientação da ferramenta pelos métodosconhecidos tal como utilizando geometria de plano e asuposição de um raio reto da fonte para o receptor,projetando-se o raio sobre um plano perpendicular erodando-se a projeção através do ângulo de polarizaçãohorizontal para obtenção da direção do sensor de componenteχ e o ângulo de orientação relativo ou o método de cálculodo ângulo de orientação relativo da polarização 3C dachegada de onda P direta conforme descrito no trabalho deBecquey, M. e Dubesset, Μ., 1990, Three-component sondeorientation in a deviated well (short note): Geophysics,Society of Exploration. Geophysics, 55, 138 6-1388.

De acordo com algumas configurações da invenção, oconjunto de furo perfurado 100 pode incluir outrosdispositivos, que são destinados a outras funções. Porexemplo, de acordo com algumas configurações da invenção, oconjunto de furo perfurado 100 pode incluir um localizadorde colar de revestimento ("Casing Collar Locator" - CCL) 87que é utilizado para propósitos de localização precisa doconjunto de furo perfurado 100 no interior do poçò, ououtra ferramenta. Neste contexto, o CCL 87 pode ser umdispositivo com sensibilidade magnética que gera um sinal(observado na superfície do poço 8) para propósitos dedetecção de juntas de revestimento do revestimento 22 parapropósitos de localização precisa do conjunto 100. Istopode ser útil para propósitos de localização precisa dosbocais de jateamento 86 quando os bocais de jateamento 86perfuram o revestimento 22 e a formação de interesse 60.

Como outro exemplo de um outro dispositivo potencial doconjunto de furo perfurado .100, de acordo com algumasconfigurações da invenção, o conjunto 100 pode incluir umsub de tensão 85, que é localizado abaixo do dispositivo deisolação 50 e é utilizado para monitorar a tensão do cabo,que se estende para as sondas de captação 120. Nestecontexto, se o cabo ou as sondas de captação 120 ficaremencravados no poço 8, a correspondente tensão indicativadeste evento é detectada pelo sub de tensão 85 e écomunicada para a superfície do poço. Desta forma, épossível tomar medidas corretivas para desencravar comsegurança as sondas de captação 120.

Como outro exemplo, o conjunto de furo perfuradopode incluir um sensor suplementar., por exemplo um sensorde pressão ou temperatura., capaz de prover uma medição deinterior de poço. Neste contexto,, a medição obtida comutilização do sensor suplementar pode ser utilizada emcombinação com ou separadamente das medições obtidas comutilização dos sensores 160 para monitoração defraturamento hidráulico. Em algumas configurações, o sensorsuplementar pode ser um sensor acústico adicional, tal comoum hidrofone, útil para medição de ruído na forma de ondasacústicas do furo perfurado. 0 sensor suplementar pode serum acelerômetro. Em algumas configurações, podem serprovidos vários sensores suplementares, especificamentesensores acústicos. A saída deste sensor suplementar podeser utilizada para supressão ou remoção digital de ruídomediante processamento das .medições do(s) sensor (es)acústico(s). Esta utilização é diferente da utilização demedições de sensores acústicos em um conjunto paraeliminação de ruído mediante processamento cumulativo dasmedições conforme é conhecido em perfis sísmicos verticais.

0 conjunto de furo perfurado 100 pode igualmenteincluir, de acordo com configurações da invenção, um engatede atuação remota,, ou conector 90, para propósitos deconexão seletiva do conjunto de furo perfurado 100 edesacoplamento do conjunto 100 da coluna 30 (dessa formadeixando o conjunto 100 no interior do poço) quando sãotratadas múltiplas zonas, conforme é descritoadicionalmente mais abaixo. Desta forma, muitas variaçõessão possíveis e encontram-se dentro do escopo dasreivindicações em anexo.

O fraturamento hidráulico e a monitoração podemprosseguir da forma indicada a seguir de acordo com algumasconfigurações da invenção. O furo de poço 20 é em primeirolugar completado com o revestimento 22, e em seguida orevestimento 22 é perfurado em uma ou mais formaçõessubterrâneas de interesse 60. De acordo com configuraçõesda invenção, o conjunto de monitoração de furo perfurado 10pode ser então encaminhado para o interior do furo de poço20 na coluna 30. O dispositivo de isolação 50 ésimultaneamente encaminhado no furo de poço 20 na coluna 30em uma posição desejada acima do conjunto 10. 0 dispositivode isolação 50 é assentado no lugar para provisão de umavedação no espaço anular entre a coluna 30 e o revestimento22, dessa forma isolando o conjunto de monitoração de furoperfurado 10 no furo de poço 20 abaixo do dispositivo deisolação 50. Se forem providos dispositivos de isolaçãoadicionais, os mesmos podem ser atuados ou assentados nolugar para provisão de isolação adicional entre o conjuntode monitoração de furo perfurado 10 e o dispositivo deisolação 50.

O fluido de fraturamento hidráulico ou fluido deinjeção é então bombeado com pressão no sentido descendenteatravés do espaço anular formado entre o meio deencaminhamento 30 e o revestimento 22 ou a parede do furode poço e para o interior da formação subterrânea deinteresse 60. O fluido de fraturamento hidráulico pode serqualquer fluido útil para fraturamento de uma formaçãosubterrânea, incluindo sem limitação fluidos paratratamento de furos de poço, hidrocarbonetos, água, águaproduzida, água para descarte, fluidos espumados ou gases,tal como gás natural ou CO2.

O dispositivo de isolação 50, e se for(em)Provido(S)1, um dispositivo ou dispositivos adicionais deisolação, separam o conjunto de monitoração de furoperfurado 10 dos fluidos de fraturamento hidráulico eoperações realizadas no furo de poço acima do dispositivode isolação 50.. O dispositivo de isolação 50 pode serqualquer obturador, dispositivo inflável òu mecânico capazde ser assentado e desassentado que proporciona uma pressãode vedação suficiente dentro do furo de poço para isolar oconjunto de monitoração de furo perfurado do fluido defraturamento hidráulico ou fluido de injeção sob pressão.

Em configurações da invenção em que o conjunto demonitoração de furo perfurado 10 é instalado no furo depoço abaixo do dispositivo de isolação 50, o dispositivo deisolação 50 inclui meios de passagem para permitir apassagem da linha de comunicação 40 através do dispositivode isolação 50 e para o conjunto de monitoração de furoperfurado 10. algumas configurações podem incluir tirantesrígidos ou barras de instalação para utilização nainstalação do conjunto de sensores de furo perfurado 10 empoços direcionais, horizontais ou pressurizados.

De acordo com configurações da invenção aquidescrita, fazendo referência à Fig. 3, uma técnica 200 podeser utilizada para monitoração do fraturamento hidráulicode uma formação de interesse especifica. De acordo com atécnica 200, o conjunto de furo perfurado 100 é descido nopoço até a posição desejada, de acordo com o bloco 204, como conjunto de furo perfurado compreendendo um sensoracústico. É então realizada uma operação de fraturamentohidráulico mediante bombeamento de fluido de fraturamentopara o interior do furo de poço sob pressão, de acordo como bloco 206. O (s) um ou mais sensores acústicos é/sãoutilizado(s) para monitoração de energia acústica de acordocom o bloco 208. Ά energia acústica monitorada pode serproveniente de 'Operações de fraturamento, ou podem serresultantes de operações de fraturamento em que o fluido defraturamento hidráulico compreende um elemento gerador desinal acústico, tal como um agente de escoramento ruidosodescrito na patente norte-americana n° US 7.134.492, aquiincorporada na integra a titulo de referência. 0 sensor 160é utilizado para monitorar a operação ou os sinais geradospelo elemento gerador de sinal acústico.

Muito embora o fraturamento hidráulico emonitoração de uma única formação de interesse, ou zona,seja aqui descrito para propósitos de esclarecimento decertos aspectos da invenção, é observado que são possíveisoutras configurações e que as mesmas são abrangidas noescopo das reivindicações que se encontram em anexo. Maisespecificamente, de acordo com algumas configurações dainvenção, o conjunto de furo perfurado 100 pode serutilizado em combinação com o fraturamento hidráulico emonitoração de várias zonas no poço.

Desta forma., fazendo referência à Fig. 4, de acordocom algumas configurações da invenção, uma técnica 250inclui a descida (bloco 254) de um dispositivo deperfuração para o interior do poço até uma profundidadeespecífica em um poço. O dispositivo de perfuração é entãoutilizado para perfurar o revestimento ou o furo de poço(bloco 258). O conjunto de furo perfurado 100 é posicionadono poço, de acordo com o bloco 262. em seguida, odispositivo de isolação 50 é assentado (bloco 266) e ésubseqüentemente realizada uma operação de fraturamento eos sensores 160 são utilizados para monitoração daoperação, de acordo com o bloco 27 0. Em algumasconfigurações poderá ser estabelecido e atualizado ummodelo de fraturamento com utilização de uma medição dosensor 160.

Após ter sido completada a operação de fraturamentohidráulico, é feita uma determinação (losango 274) paradecidir se deverá ser fraturada uma outra zona. Em casonegativo, o conjunto de furo perfurado 100 é recuperado dopoço, de acordo com o bloco 278. Se uma outra zona deverser fraturada, a zona seguinte é perfurada, de acordo com obloco 254; e de acordo com os blocos 258, 262, 266 e 270,uma outra zona é fraturada hidraulicamente e monitorada.

Assim, de acordo com a técnica 250, podem serfraturadas e monitoradas zonas no poço conforme se encontraindicado na Fig. 4. Observa-se que a técnica 250 é providapara propósitos exemplif!cativos, e que outras técnicaspodem ser utilizadas para propósitos de fraturamentohidráulico e monitoração, de acordo com outrasconfigurações da invenção.

Fazendo referência à Fig. 5, de acordo com algumasconfigurações da invenção,, uma técnica 300 inclui a descida(bloco 304) de um dispositivo de perfuração para o interiordo poço até uma profundidade especifica em um poço. Odispositivo de perfuração é então utilizado para perfurar orevestimento ou o furo de poço (bloco 308.). O conjunto defuro perfurado 100 é posicionado no poço, de acordo com obloco 312. Em algumas configurações, o conjunto de furoperfurado 100 pode compreender o dispositivo de perfuração.É subseqüentemente realizada urna operação de fraturamento eos sensores 160 são utilizados para monitoração daoperação, de acordo com o bloco 320.

Após a operação de fraturamento hidráulico ter sidocompletada, é feita uma determinação (losango 324) paradecidir se uma outra zona deverá ser fraturada. No casonegativo, o conjunto de furo perfurado 100 é recuperado dopoço., de acordo com o bloco 328. Se uma outra zona deverser fraturada, a zona perfurada seguinte é perfurada, deacordo com o bloco 324; e de acordo com os blocos 304, 308,312, e 320, urna outra zona é hidraulicamente fraturada emonitorada.

Assim, de acordo com a técnica 300, é possívelfraturar e monitorar zonas no poço conforme se encontraindicado na Fig. 5. Observa-se que a técnica 300 é providapara propósitos exemplificativos, já que outras técnicaspodem ser utilizadas para propósitos de fraturamentohidráulico e monitoração, de acordo com outrasconfigurações da invenção.

O conjunto de monitoração de furo perfurado 100 etécnicas que são aqui descritas podem proporcionar uma oumais vantagens e/ou aperfeiçoamento relativamente atécnicas e dispositivos de monitoração hidráulicosconvencionais. Em particular, a disposição do conjunto demonitoração de furo perfurado no poço de injeção ao invésde ser disposto em um poço de monitoração separado reduz otempo e as despesas requeridos para perfuração de um poçoseparado. A disposição dos sensores acústicos abaixo doobturador isola os sensores relativamente ao fluido defraturamento e reduz o risco de danos nos sensores causadospelo fluido de fraturamento quando o mesmo é bombeado nosentido descendente através do furo de poço. Similarmente,a disposição da linha de comunicação 40 no interior dacoluna 30 isola a mesma do fluido de fraturamento que ébombeado no sentido descendente através do espaço anular ereduz significativamente a possibilidade de erosão ou danosna linha de comunicação. Adicionalmente, a disposição dossensores 160 abaixo do dispositivo de isolação 50 tem oefeito de proporcionar isolação relativamente a ruídoinduzido por fluxo.

Anteriormente à presente invenção, o ruído geradopelo bombeamento de fluido de fraturamento em um furo depoço inibia a possibilidade de obtenção com êxito demedições micro-sísmicas no poço de injeção. Várioselementos são utilizados individualmente ou em combinaçãona presente invenção para isolação e atenuação de ruído dofuro de poço. A disposição do sensor ou sensores de energiaacústica abaixo do dispositivo de isolação 50 proporcionauma barreira para ruído de fluxo direto. O dispositivo deisolação 50 é projetado para permitir com eficiência asoperações de assentamento/desassentamento, limpeza de areiadepositada no topo, e habilitação de técnicas de isolaçãode ruído (por exemplo, afrouxamento). A configuração desensores 160 em um conjunto de sensores de energia acústicae a isolação mecânica do conjunto de sensores 14 0 (ver aFig. 2) relativamente ao corpo de ferramenta 124 pode serutilizada para atenuação de propagação de ruído (conhecidocomo onda tubular) no fluido do furo de poço. Oafrouxamento da linha de comunicação 40 pode ser utilizadopara atenuar propagação de ruído ao longo da linha decomunicação 40 ou conjunto de monitoração de furo perfurado10. O dispositivo de isolação 50 pode compreender um ajustede compressão que é operacional em um movimento descendenteque acomoda o afrouxamento da linha de comunicação 40.

Amortecedores de choque projetados para atenuaçãode propagação de ruído no conjunto de fundo de poço podemser inseridos entre o dispositivo de isolação 50 e ossensores acústicos. Pode ser utilizada filtração digitalpara identificação de ruído de propagação ascendente edescendente com características distintamente diferentesdos micro—sismos. Podem ser utilizadas técnicas defiltração digital tais como formação de feixe adaptável oufiltragem de velocidade, para atenuação de ruído. Umsubconjunto de hidrofones dispostos dentro de um conjuntode geofones ou acelerômetros pode ser útil para identificare remover ondas (tubulares) de fluido de propagação.Adicionalmente, o ruído de bombeamento situa-se defreqüências baixas (< 20 Hz) muito abaixo da banda típicade micro-sismos e pode ser substancialmente removido porfiltros convencionais de passagem de banda alta.

O conjunto de furo perfurado 100 pode incluiradicionalmente outros dispositivos de medição tais como depressão, temperatura, giroscópios, ou qualquer outrodispositivo útil para medir indicações de característicasde fratura. 0 conjunto de furo perfurado 100 podeigualmente incluir ferramentas de fraturamento posicionadasacima do dispositivo de isolação 50 para utilização noprocesso de fraturamento hidráulico, tais como bocais dejateamento, aberturas de limpeza, etc. Adicionalmente, oconjunto de furo perfurado 100 pode incluir um dispositivode isolação de assentamento simples ou múltiplo acima dosdispositivos de medição para proteção do mesmo contra ainfluência do tratamento de fraturamento.

Muito embora expressões direcionais e termos deorientação tais como "vertical", "ascendente","descendente" etc. tenham sido utilizados por uma questãode comodidade na descrição anterior, deverá ser entendidoque essas direções e orientações não são necessárias para aprática da invenção. Por exemplo, de acordo com outrasconfigurações da invenção, o conjunto de furo perfurado 100pode ser utilizado em um furo de poço lateral. Desta forma,são contempladas muitas variações e as mesmas sãoabrangidas no escopo das reivindicações que se encontram emanexo.

Muito embora a presente invenção tenha sidodescrita com relação a um número limitado de configurações,aqueles que são versados na técnica e auferem o benefícioda presente divulgação poderão apreciar que são possíveisnumerosas modificações e variações dessas configurações. Épretendido que as reivindicações em anexo abranjam todas asmodificações e variações abrangidas no verdadeiro espiritoe escopo da presente invenção.

Claims

1. MÉTODO PASSÍVEL DE UTILIZAÇÃO EM UM POÇO,caracterizado por compreender:instalação de um conjunto de dispositivos nointerior de um furo de poço, o conjunto compreendendo pelomenos um sensor;injeção de um fluido de fraturamento sob pressãopara o interior do furo de poço para fraturarhidraulicamente uma formação subterrânea de interesse;isolação do sensor relativamente à operação defraturamento; emedição da energia acústica gerada pelofraturamento hidráulico mediante utilização do referidopelo menos um sensor.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a isolação compreender o assentamento deum obturador do conjunto.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por compreender adicionalmente:posicionamento do referido pelo menos um sensorabaixo do obturador.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por compreender adicionalmente:desassentamento do obturador;reposicionamento do conjunto de furo perfurado nofuro de poço; erepetição da injeção e isolação.

5. Método, de acordo cora a reivindicação 1,caracterizado por a instalação compreender a instalação doconjunto era uma coluna, e o método compreenderadicionalmente a disposição de uma linha de comunicação nointerior da coluna para estabelecimento de comunicaçãoentre o referido pelo menos um sensor e a superfície dopoço.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o referido pelo menos um sensorcompreender uma pluralidade de sensores, e o métodocompreender adicionalmente:espaçamento dos sensores ao longo do furo de poço.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por compreender adicionalmente:recuperação do conjunto do furo de poço.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a medição ocorrer concomitantemente com ainjeção.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por compreender adicionalmente:armazenamento de dados indicativos da energiaacústica medida pelo referido pelo menos um sensor em umamemória de conjunto; erecuperação dos dados da memória após o conjuntoser recuperado do poço.

10. MÉTODO PARA MONITORAÇÃO DE FRATURAMENTOHIDRÁULICO, caracterizado por compreender:a) instalação de um conjunto de furo perfurado parao interior de um furo de poço em uma tubagem helicoidalpossuindo urna linha de comunicação disposta na mesma, oconjunto de furo perfurado compreendendo um conjunto demonitoração de furo perfurado posicionado abaixo de umobturador, o conjunto de monitoração de furo perfuradocompreendendo pelo menos um sensor de energia acústica;b) disposição do conjunto de furo perfurado abaixode uma formação subterrânea de interesse,c) assentamento do obturador abaixo da formaçãosubterrânea de interesse;d) injeção de um fluido de fraturamento sob pressãono sentido descendente através do espaço anular, dessaforma fraturando hidraulicamente a formação subterrânea deinteresse; ee) utilização do sensor de energia acústica pararealização de uma medição de energia acústica gerada pelofraturamento hidráulico.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por adicionalmente a linha de comunicação serselecionada do grupo que consiste em cabo de perfuração"wireline", cabo de manobra liso "slickline", fibra óticaou um cabo de fixação de fibra ótica.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por o conjunto de monitoração de furoperfurado compreender mais de um sensor, os sensores seremespaçados ao longo do furo de poço, e os sensores seremseparados da formação subterrânea pelo obturador.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por compreender adicionalmente as etapas (f)de desassentamento do obturador e <g) de deslocamento doconjunto de furo perfurado no interior do furo de poço, emque as etapas (b) até (f) são repetidas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por a medição de energia acústica compreendercomunicação através da linha de comunicação.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado por a etapa de injeção de um fluido defraturamento compreender adicionalmente uma modificaçãobaseada na medição de energia acústica.

16. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por compreender adicionalmente a recuperaçãodo conjunto de furo perfurado do interior do furo de poço.

17. Método, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por compreender adicionalmente oestabelecimento de um modelo de fraturamento e atualizaçãodo modelo de fraturamento mediante utilização de pelo menosuma medição de energia acústica.

18. APARELHO DE FURO DE POÇO PARA MONITORAÇÃO DEFRATURAMENTO HIDRÁULICO, caracterizado por compreender umconjunto de furo perfurado instalado em tubagem helicoidal,o conjunto possuindo ura corpo de ferramenta compelo menos um sensor de energia acústica disposto no mesmo.,um dispositivo de isolação, e pelo menos uma abertura dedescarga adjacente ao dispositivo de isolação,em que o conjunto é acoplado a uma tubagemhelicoidal possuindo uma linha de comunicação disposta nointerior da mesma.

19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado por o pelo menos um sensor de energiaacústica compreender um sensor selecionado do grupo queconsiste em um geofone, um hidrofone, e um acelerômetro.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado por o dispositivo de isolação compreender uraobturador.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado por compreender adicionalmente meios paraprocessamento de dados do sensor de energia acústica.

22. APARELHO PASSÍVEL DE UTILIZAÇÃO EM UM POÇO,caracterizado por compreender:um corpo de ferramenta;um dispositivo de isolação disposto sobre o corpodeferrameηta;pelo menos um sensor acústico disposto sobre ocorpo de ferramenta para monitoração de fraturamentohidráulico.

23. Aparelho,, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado por o referido pelo menos um sensor acústicocompreender pelo menos ura de um geofone, um hidrofone e umacelerômetro.

24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado por compreender adicionalmente:uma coluna para encaminhamento do dispositivo deisolação e do referido pelo menos um sensor acústico para ointerior do poço na forma de uma unidade.

25. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado por compreender adicionalmente:um conector ativado remotamente para conectarseletivamente o dispositivo de isolação a uma colunatubular.

26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado por o dispositivo de isolação compreender umobturador.

27. Aparelho,, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado por compreender adicionalmente:urna memória ligada e instalada no interior do poçocom o corpo de ferramenta para armazenamento de dadosprovidos pelo referido pelo menos um sensor de tal formaque os dados são recuperados da memória após o aparelho serrecuperado do poço.

28. MÉTODO PARA MONITORAÇÃO DE FRATURAMENTOHIDRÁULICO, caracterizado por compreender:a) instalação de um conjunto de furo perfurado parao interior de um furo de poço, o conjunto de furo perfuradocompreendendo um conjunto de monitoração de furo perfuradopossuindo pelo menos um sensor de energia acústica;b) injeção de um fluido de fraturamento sobpressão, dessa forma fraturando hidraulicamente umaformação subterrânea de interesse; ec) utilização do sensor de energia acústica pararealização de uma medição de energia acústica.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado por o conjunto de furo perfurado compreenderadicionalmente um sensor suplementar.

30. Método, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado por o fluido de fraturamento compreender uraelemento gerador de energia acústica.

31. Método, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado por o fluido de fraturamento compreender umagente de escoramento ruidoso.

32. Método, de acordo com a reivindicação 28,,caracterizado por compreender adicionalmente as etapas (e)de movimentação do conjunto de furo perfurado no interiordo furo de poço, em que as etapas (b) até (c) sãorepetidas.

33. Método, de acordo com a reivindicação 29,caracterizado por o sensor suplementar ser um sensor deenergia acústica.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33,caracterizado por compreender adicionalmente a etapa deutilização da salda produzida pelo sensor suplementar paraprocessamento da medição de energia acústica.

35. Método, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado por compreender adicionalmente a orientaçãodo conjunto de furo perfurado.