BRPI0819995B1

BRPI0819995B1 - conjunto e método de completação.

Info

Publication number: BRPI0819995B1
Application number: BRPI0819995A
Authority: BR
Inventors: Richard Bennett; H Johnson Michael; J Fay Peter
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2018-10-23
Also published as: WO2009073391A2; CA2707480A1; EP2222936A4; EP2222936B1; US20090139717A1; CN101910550A; CN102817583B; US8127847B2; EP2222936A2; BRPI0819995A2; US8342245B2; US20120080188A1; CN102817583A; WO2009073391A3; CN101910550B

Description

(54) Título: CONJUNTO E MÉTODO DE COMPLETAÇÃO.

(51) lnt.CI.: E21B 34/16; E21B 34/08 (30) Prioridade Unionista: 03/12/2007 US 11/949,403 (73) Titular(es): BAKER HUGHES INCORPORATED (72) Inventor(es): BENNETT RICHARD; MICHAEL H. JOHNSON; PETER J. FAY (85) Data do Início da Fase Nacional: 02/06/2010

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CONJUNTO E

MÉTODO DE COMPLETAÇÃO.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a técnicas de acabamento que 5 envolvem fratura e, mais particularmente, à capacidade de compactar cascalho e segmentos discretos de fratura de uma formação em uma ordem desejada através de portas dedicadas dotadas de válvulas, seguido pela configuração de uma outra válvula para controle de areia peneirada para deixar iniciar a produção. Uma ferramenta de passagem e um percurso separado para peneiras de controle de areia após a operação de fratura não são necessários.

Antecedentes da Invenção

Sequências típicas de acabamento, no passado, envolviam escoamento em um conjunto de peneiras com uma ferramenta de passagem e um compactador de isolamento acima da ferramenta de passagem. A ferramenta de passagem tem uma posição de compressão onde ela elimina um caminho de retorno para permitir que o fluido bombeado em uma cadeia de trabalho e através do compactador, cruze o anel externo às seções de peneira e entre na formação através, por exemplo, de um envoltório cementado e perfurado ou no orifício aberto. Alternativamente, o envoltório pode ter elementos telescópicos que podem ser estendidos para dentro da formação e elementos tubulares, a partir dos quais eles se estendem, podendo ser ou não cementados. O fluido de fratura, em qualquer caso, entra no espaço anular fora das peneiras e é espremido para dentro da formação, que é isolada pelo compactador acima da ferramenta de passagem e um outro compactador orifício abaixo ou no fundo do orifício. Quando uma parte particular de uma zona é fraturada desta maneira, a ferramenta de passagem é reposicionada para permitir um caminho de retorno, usualmente através do espaço anular acima do compactador de isolamento e fora da cadeia de trabalho, de modo que possa iniciar então uma operação de compactação de cascalho. Na operação de compactação de cascalho,

Petição 870180061704, de 18/07/2018, pág. 6/14 o cascalho sai da ferramenta de passagem para o espaço anular fora das peneiras. O fluido carreador passa através das peneiras e volta para a ferramenta de passagem para seguir através do compactador acima e no espaço anular fora da cadeia de trabalho, voltando à superfície.

Todo este procedimento é repetido se uma outra zona no poço precisar ser fraturada e tiver o cascalho compactado antes que ele possa ser produzido. Uma vez que uma dada zona tenha o cascalho compactado, a cadeia de produção é marcada no compactador e a zona é produzida.

Existem muitos problemas com esta técnica e o principal deles é o tempo de montagem para o escoamento no orifício e condução das operações discretas. Outros problemas referem-se às qualidades erosivas da pasta fluida de cascalho durante a deposição de cascalho no procedimento de compactação de cascalho. Partes da ferramenta de passagem podem se desgastar durante a operação de fratura ou subsequente operação de com15 pactação de cascalho, se a zona for particularmente longa. Se mais de uma zona precisar ser fraturada e tiver o cascalho compactado, isso significa deslocamentos adicionais no orifício com mais peneiras acopladas e uma ferramenta de passagem e um compactador de isolamento e uma repetição do processo. A ordem de operações com o uso desta técnica geralmente era limitada a trabalhar o orifício desde baixo até em cima. Alternativamente, foram desenvolvidos sistemas de um deslocamento com múltiplas zonas que requerem um grande volume de pasta fluida através da ferramenta de passagem e que aumenta o risco de erosão.

O que a presente invenção procura são maneiras de otimizar a operação para reduzir o tempo de montagem e melhorar as opções disponíveis para a sequência de locais onde a fratura pode ocorrer. Além do mais, através de um único sistema de válvulas, a fratura pode ocorrer em uma pluralidade de zonas em qualquer ordem desejada seguida pela operação de outra válvula para colocar filtros em posição de portas, de tal modo que a produção possa começar com uma cadeia de produção sem ter que usar peneiras ou uma ferramenta de passagem no poço. Essas e outras vantagens da presente invenção se tornarão mais imediatamente aparentes para aqueles que são versados na técnica a partir da descrição das diversas modalidades que são discutidas abaixo junto com seus desenhos associados, ao mesmo tempo em que se reconhece o que as reivindicações definem como o escopo completo da invenção.

Sumário da Invenção

Um tubo de acabamento é colocado em posição adjacente à zona ou às zonas a serem fraturadas e produzidas. Ele apresenta, de preferência, válvulas corrediças de camisa, que podem ser colocadas na posição totalmente aberta após o escoamento para compactação de cascalho e zonas de fratura, uma de cada vez ou em qualquer ordem desejada. Então, essas válvulas são fechadas e uma outra série de válvulas pode ser aberta, mas com um material de peneira justaposto na passagem de fluxo para produzir seletivamente a partir de uma ou mais zonas fraturadas. Um caminho anular além do cascalho é proporcionado por uma peneira deslocada para promover o fluxo para a porta de produção dotada de peneiras. O caminho pode ser um anel fechado que fica perto de uma porta de produção ou vai além dela. Para escoamentos curtos, uma peneira externa ou cobertura é eliminada, para uma camisa deslizante com múltiplas portas dotadas de peneira que podem ser abertas em tandem.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista em corte de uma modalidade com uma coberta de controle mostrada na posição de funcionamento;

a figura 2 é a vista da figura 1 com uma válvula aberta para fratura e deposição de esteio;

a figura 3 é a vista da figura 2 com a válvula frac fechada e a válvula de produção aberta com uma peneira no caminho de fluxo da válvula de produção;

a figura 4 é a vista da figura 1, mas com uma modalidade alternativa onde a coberta de esteio fica por cima da válvula de produção;

a figura 5 é a vista da figura 4 com a válvula de deposição de esteio e fratura aberta;

a figura 6 é a vista da figura 5 com a válvula de deposição de esteio e fratura fechada e a válvula de produção aberta, com uma peneira no caminho do fluxo;

a figura 7 é uma modalidade alternativa sem coberta externa de esteio e tendo, ao invés disso, uma camisa para abrir múltiplas portas de produção dotadas de aberturas com peneiras e uma válvula de frac, tudo mostrado em uma posição fechada;

a figura 8 é a vista da figura 7 com a válvula frac na posição de fratura totalmente aberta;

a figura 9 é a vista da figura 8 com a válvula frac fechada e a camisa deslizante de produção na posição aberta;

a figura 10 é uma vista de uma válvula frac na posição fechada; a figura 11 é a vista da figura 10 com a válvula frac na posição aberta;

a figura 12 é a vista da figura 11 com a válvula frac na posição aberta e uma peneira que pode ser inserida na posição para produção;

a figura 13 é a vista da peneira que pode ser inserida, mostrada na figura 12.

Descrição Detalhada da Modalidade Preferida

A figura 1 é uma ilustração esquemáticá de um poço 10 que po20 de ser dotado de envoltório ou em orifício aberto. Existem perfurações 12 em uma formação 14. Uma sequência 16 é mostrada em parte na figura 1 até o ponto em que abarca um intervalo de produção definido entre vedações ou compactadores 18 e 20. Estes locais de vedação podem ser orifícios polidos em um orifício dotado de envoltório ou qualquer tipo de compactador. As duas barreiras 18 e 20 definem um intervalo de produção 22. Embora seja mostrado apenas um intervalo, a sequência 16 pode passar através de múltiplos intervalos que têm, de preferência, equipamento similar, de tal modo que o acesso a eles possa ocorrer em qualquer ordem desejada e o acesso possa ser a um intervalo de cada vez ou a múltiplos intervalos juntos.

A montagem 16 para o intervalo 22, que está ilustrada, tem uma válvula de fratura 24 que é, de preferência, uma camisa deslizante mostrada na posição fechada na figura 1 para escoamento. A válvula 24 regula a aber5 tura ou as aberturas 25 e é usada em duas posições. A posição fechada é mostrada na figura 1 e a posição totalmente aberta é mostrada na figura 2. Na posição da figura 2, pasta fluida de cascalho pode ser comprimida para dentro da formação 14, deixando o cascalho 28 no intervalo anular 22 fora da peneira ou coberta 29. A coberta 29 é vedada nas extremidades opostas 30 e 32 e define, entre elas, uma área de fluxo anular 34. Embora a coberta 29 seja mostrada como uma unidade contínua, ela também pode ser segmentada com segmentos discretos ou interconectados. O esteio 28 fica no intervalo 22 e o fluido carreador é bombeado para dentro da formação 14 para completar a operação de fratura. Naquele ponto, a válvula 24 é fechada e o esteio em excesso 28, que ainda está na montagem 16, pode ser circulado para fora da superfície usando, por exemplo, tubulação em espiral 36.

Neste ponto, a válvula de produção 26, que é, de preferência, uma válvula deslizante com um material de peneira 38 em ou sobre suas portas, é colocada em alinhamento com as portas 40 e começa a produção a partir da formação 14. Alternativamente, o material de peneira 38 pode ser fixado em um lado ou outro da montagem 16. Em suma, a posição aberta da válvula de produção 26 resulta em o fluxo de produção ser peneirado, a despeito da posição da peneira e do tipo de peneira. O fluxo pode tomar um caminho de menor resistência através da área de fluxo 34 até alcançar a porta 40. Embora tal fluxo evite a maior parte de compactação de cascalho 28 por desenho, a presença da passagem 34 permite que um fluxo maior atinja as portas 40, de modo a não impedir a produção. A presença de um material de peneira 38 nas portas 40 serve para excluir sólidos que possam ter ficado na passagem 34 através das aberturas grosseiras na coberta 29. O material de peneira 38 pode ter uma série de projetos, como uma trança, esferas unidas, metal sinterizado poroso ou projetos equivalentes que executem a função de uma peneira para manter o cascalho 28 fora da passagem de fluxo através da montagem 16.

Deve-se notar que, embora apenas uma única porta 25 e 40 seja mostrada, pode haver múltiplas portas que são expostas, respectivamente, por operação de válvulas 24 e 26. Embora as válvulas 24 e 26 sejam, de preferência, camisas deslizantes que podem ser deslocadas longitudinalmente, que podem ser operadas com uma ferramenta de deslocamento, por pressão hidráulica ou pneumática ou por uma série de acionadores de motor, outros estilos de válvulas podem ser usados. Por exemplo, as válvulas podem ser uma camisa que gira, ao invés de se deslocar axialmente. Embora seja ilustrado um único conjunto de válvula em um intervalo entre as barreiras 18 e 20 para as válvulas 24 e 26 e suas portas associadas, podem ser usados múltiplos conjuntos com camisas discretas para uma dada fileira de aberturas associadas ou camisas mais longas que podem atender múltiplas fileiras de aberturas associadas que são deslocadas axialmente.

As figuras 4 a 6 correspondem às figuras 1 a 3, apenas com a diferença de a coberta 29 ter uma extremidade 32 que vai além das aberturas 40, de tal modo que a passagem 34 vai diretamente para as portas 40. Aqui, em oposição às figuras 1 a 3, uma vez que o fluxo vindo da formação 14 passa através da coberta 29, ele não tem que passar através daquela coberta 29 uma segunda vez. Em todos os outros aspectos, o método é o mesmo. Na figura 4, as válvulas 24 e 26 são fechadas. Quando a montagem 16 está em posição e as barreiras 18 e 20 são ativadas, a válvula 24 é aberta, conforme mostrado na figura 5, e a pasta fluida de esteio 28 é entregue através das portas 25. Não existe passagem necessária. Quando a quantidade adequada de esteio é depositada no intervalo 22, a válvula 24 é fechada e a válvula 26 é aberta para colocar o material de peneira 38 sobre as aberturas 40 para deixar a produção começar. Como antes, com o projeto das figuras 1 a 3 e as variações descritas para aquelas figuras, as mesmas opções estão disponíveis para o projeto alternativo das figuras 4 a 6. Uma vantagem do projeto das figuras 4 a 6 é que existe menos resistência ao fluxo na passagem 34 porque se evita passar através da coberta 29 uma segunda vez para chegar às portas 40. Por outro lado, uma das vantagens do projeto das figuras 1 a 3 é que a dimensão interna da montagem 16 na região próxima à válvula 26 pode ser maior porque a coberta 29 termina na extremidade 32 bem abaixo das portas 40.

Em ambos os projetos, a extensão da coberta 29 pode alcançar muitas juntas de tubos e pode exceder centenas, se não milhares, de pés, dependendo do comprimento do intervalo 22. Aqueles que são versados na técnica irão apreciar que seções de salto curtas podem ser usadas para cobrir as conexões após a montagem, de tal modo que a passagem 34 enrole de modo contínuo.

As figuras 7 a 9 funcionam de modo similar às figuras 1 a 3, apenas com a diferença sendo que a coberta 29 não é usada porque a aplicação para este projeto é para intervalos curtos, onde uma passagem de desvio, como 34 em torno de uma coberta 29, não é necessária para obter as taxas de fluxo de produção desejadas. Ao invés disso, a válvula 26 tem uma pluralidade de seções de peneira 38 que podem ser alinhadas com arranjos axialmente espaçados de aberturas 40. Neste caso, como com os outros projetos, as válvulas 24 e 26 podem estar localizadas no interior ou no exterior da montagem tubular 16. Em todas as outras maneiras, a operação da modalidade das figuras 7 a 9 é a mesma das figuras 1 a 3. Na figura 7, para escoamento, as válvulas 24 e 26 estão fechadas. A montagem 16 é colocada em posição e as barreiras 18 e 20 definem a zona de produção 22. Na figura 8, a válvula 24 é aberta e a pasta fluida de cascalho 28 é espremida para dentro da formação 14, deixando o cascalho no intervalo 22 fora das aberturas 40. Na figura 9, a compactação de cascalho e fratura é completada e a válvula 24 é fechada. Então, a válvula 26 é aberta, colocando o material de peneira 38 à frente das aberturas 40 e a produção pode começar. Em essência, a válvula 26 com as seções de peneira 38 e aberturas 40, age como uma peneira que está bloqueada para escoamento e deposição de cascalho e fratura e então, funciona como uma peneira para produção. Novamente, múltiplos conjuntos de válvulas 24 e 26 podem ser usados, de tal modo que se um falhar em operar, outro pode ser usado como um apoio. Da mesma maneira, se um conjunto de seções de peneira 38 entupir, uma outra seção pode ser colocada em serviço para continuar a produção.

A figura 10 ilustra uma válvula 50 que usa uma camisa deslizante 52 para cobrir seletivamente as portas 54. As portas 54 são fechadas na figura 10 e abertas na figura 11. Um perfil de lingueta 56 é proporcionado adjacente a cada camisa 52. Um arranjo de válvulas 50 e portas associadas 54 é previsto. A configuração do perfil de lingueta 56 é, de preferência, único, de modo a aceitar um conjunto específico de peneira 58, um dos quais é mostrado na figura 13. Cada conjunto de peneira tem uma lingueta 60 que corresponde unicamente a um perfil 56. A figura 12 mostra um conjunto de peneira 58 que tem uma lingueta 60 engatada em seu perfil correspondente 56. Naquela posição, uma peneira 62 tem vedações de extremidade 64 e 66 que ficam por cima das portas 54 com a camisa 52 disposta de modo a descobrir as portas 54. Um ou mais tais conjuntos são previstos em um intervalo 22 entre os isoladores 18 e 20 da maneira descrita anteriormente. Em operação, as portas 54 são fechadas, conforme mostrado na figura 10. Após colocar a montagem 16 em posição e definir as barreiras (não mostradas na figura 10) para um intervalo 22, como antes, as portas 54 são expostas e a pasta fluida de cascalho é forçada para dentro da formação, conforme a formação é fraturada. Neste momento, o conjunto de peneira 58 não está na montagem 16. Quando aquela etapa é feita e a pasta fluida em excesso é circulada para fora, as válvulas 50 a serem usadas na produção são abertas. Um conjunto de peneira 58 com uma lingueta 60, que corresponde à válvula ou válvulas 50, recém-abertas, é entregue na montagem 16 e segura a seu perfil associado 56. Desta maneira, as portas 54 que agora estão abertas, recebem, cada uma, um conjunto de peneira 58 e a produção pode começar. Pode ser estabelecida qualquer ordem de produção de múltiplos intervalos. As seções de peneira 58 podem ser baixadas ou arriadas ou estarem em linha ou outros meios. Elas estão projetadas para liberar um puxão para cima se elas entupirem durante a produção elas podem ser liberadas da lingueta 56 e removidas e substituídas para possibilitar a retomada da produção. Os conjuntos de peneira podem ter um gargalo 68 para ser usado com ferramentas conhecidas, para recuperar a seção de peneira 58 para a superfície. Uma seção de peneira pode cobrir um arranjo de portas 54 ou múltiplos arranjos, dependendo de seu comprimento e do espaçamento entre as vedações 64 e 66.

Opcionalmente, o esteio 29 das outras modalidades pode ser combinado nas figuras 10 a 13 e pode ser posicionado para ficar logo antes das portas 54 ou para cobri-las, conforme descrito anteriormente e pelas mesmas razões.

A descrição acima é ilustrada da modalidade preferida e muitas 5 modificações podem ser feitas por aqueles que são versados na técnica sem que se afaste da invenção, cujo escopo deve ser determinado a partir do escopo literal e equivalente das reivindicações abaixo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de completação, compreendendo:

um envoltório tubular (16) definindo uma parede;

pelo menos uma primeira porta com válvula (25) na parede

5 seletivamente regulada por uma válvula (24) entre uma posição fechada e uma posição aberta em que a primeira porta com válvula (25) é substancialmente desobstruída; e pelo menos uma segunda porta com válvula (40) na parede, caracterizado pelo fato de que pelo menos a segunda porta com

10 válvula (40) é regulada seletivamente por uma válvula (26) entre uma posição totalmente fechada e uma segunda posição aberta onde o fluxo através da segunda porta com válvula (40) é peneirado por material de peneira (38), o material de peneira (38) sendo fixado a uma porta de uma camisa deslizante (38) ou na segunda porta com válvula (40).

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2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede compreende uma superfície exterior e pelo menos uma cobertura porosa (29) montada a esta que define uma passagem anular (34) sobre a superfície exterior da parede.
3. Conjunto de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo

20 fato de que a cobertura (29) se estende pelo menos sobre a segunda válvula com porta (40).
4. Conjunto de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a passagem (34) é vedada em extremidades opostas à superfície externa.

25 5. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda portas com válvula (25, 40) compreenderem primeira e segunda válvulas de camisa deslizante (24, 26), respectivamente.

6. Conjunto de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo

30 fato de que a segunda válvula de camisa deslizante (26) compreende uma pluralidade de portas sobre a sua camisa deslizante que cada uma pode ser

Petição 870180061704, de 18/07/2018, pág. 7/14 alinhada em conjunto com as segundas portas de válvula (40) na parede de tal modo que o fluxo através portas alinhadas é peneirado.

7. Método de completação, caracterizado por compreender: prover um envoltório (16) que possui pelo menos uma primeira e
5 pelo menos uma segunda portas com válvula (25, 40) para uma localização desejada no fundo do poço;

realizar uma operação de fundo de poço através da primeira porta com válvula (25) quando esta estiver aberta;

fechar a primeira porta com válvula (25) após a realização da

10 operação de fundo de poço;

abrir a segunda porta com válvula (40), depois de fechar a primeira porta com válvula (25), de modo a permitir que o fluxo de produção para o envoltório (16) passe uma peneira (38) associada à segunda porta com válvula (40); o material de peneira (38) sendo fixado em uma porta em uma

15 camisa deslizante (38) ou na segunda porta com válvula (40).
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende: realizar uma compactação de cascalho (28) e fratura de formação como a operação de fundo de poço.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo 20 fato de que compreende: prover pelo menos uma cobertura porosa (29) em torno do envoltório (16) para definir uma passagem de fluxo (34) em torno do envoltório (16); depositar o cascalho (28) fora do envoltório (29); e levar o fluxo de produção através da passagem (34) para dentro da peneira (38) e em direção à peneira (38) associada à segunda porta com válvula (40).

25 10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende: vedar a passagem (34) do envoltório (16) em extremidades opostas (30, 32) da cobertura (29); e posicionar a cobertura (29) desviada da porta com válvula (40).

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo

30 fato de que compreende: vedar a passagem (34) do envoltório (16) em extremidades opostas (30, 32) da cobertura (29); e posicionar a cobertura (29) sobre a pelo menos uma segunda porta com válvula (40).

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12. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende: prover uma primeira camisa deslizante (24) para a primeira porta com válvula (25) e uma segunda camisa deslizante (26) para a segunda porta com válvula (40); prover pelo menos uma porta na segunda

5 camisa deslizante com uma peneira (38) cobrindo-a para alinhamento seletivo com pelo menos uma porta associada (40) no envoltório (16).

13. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende: vedar o envoltório (16) no furo do poço para isolar pelo menos uma zona de produção tendo pelo menos um conjunto de primeira
10 e segunda porta com válvula (25, 40).
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende: prover, pelo menos, uma cobertura porosa (29) em torno do envoltório (16) para definir uma passagem de fluxo (34) em torno do envoltório (16); depositar o cascalho (28) fora da cobertura (29); e
15 levar o fluxo de produção através da passagem (34) para dentro da peneira (38) e para a peneira (38) associada com a segunda porta válvula (40).

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