BRPI0908199B1

BRPI0908199B1 - Peneira de poço e método de fabricação da mesma

Info

Publication number: BRPI0908199B1
Application number: BRPI0908199-2A
Authority: BR
Inventors: Graeme John Dowsett; Anush Rajaram; Hill Fung Michael Cheung; Hiong Wee Eddie Yap; Meng Yeow Gan
Original assignee: Completion Products Pte Ltd
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2019-09-24
Also published as: AU2009217787A1; EP2257689A4; BRPI0908199A2; CO6341499A2; AU2009217787B2; EP2257689B1; EP2257689A1; US20100319914A1; WO2009108128A1; US8701758B2; MY163278A; SG155087A1

Abstract

peneira de poço e método de formação da mesma a presente invenção se refere a uma peneira de poço (101) que compreende um tubo base (103) , uma camada de filtro ( 105) disposta ao redor do t ubo base ( 103) e uma camada externa de sustentação (107) de uma determinada malha disposta ao redor da camada de filtro (105) a modo de um primeiro envoltório em espiral (109) . a primeira sucessão de voltas ( 109) compreende uma primeira sucessão de voltas de modo que a borda de fuga da seguinte volta da primeira sucessão de voltas está em relação de contato ou de sobrepos ição com a borda de avanço de uma volta anterior da primeira sucessão de voltas para produzir a força de compressão sobre a camada de filtro (105) em direção radial ao tubo base (103) .

Description

A presente invenção se refere a uma peneira de poço e a um método de formação de tal peneira. A invenção, em particular, mas não exclusivamente, apresenta aplicação no uso de extração de fluidos do poço, tais como, petróleo, gás ou água.

Antecedentes da Invenção

	As	peneiras de	poços	são	geralmente	usadas	em
poços	subterrâneos, onde	é desejável	se extrair	fluidos	de
poços,	tais	como, petról	eo, gás	ou	água, provenientes	do
fundo,	sem	envolver a	presença	de	resíduos,	como,	por
exempl	o, areia e outros	materiais	particulados	do so	lo,
junto	com os	fluidos.

Convencionalmente, uma peneira de poço inclui uma extensão de tubo perfurado, conhecida como tubo base, cuja extremidade é conectada a um tubo de transporte, para transportar o fluido extraído para a superfície da terra. Um meio filtrante é disposto ao redor do tubo base para impedir os resíduos presentes no fluido de entrar no referido tubo base. Uma camada protetora é ainda disposta em volta da camada de filtro para proteger o meio filtrante de abrasão e impacto, enquanto o mesmo está sendo processado em um furo de poço. Portanto, existe uma folga (ou espaçamento) entre o meio filtrante e o tubo base e/ou entre o meio filtrante e a camada protetora para facilitar a montagem dos respectivos componentes da peneira de poço.

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Resumo da Invenção

A presente invenção está definida pelas reivindicações independentes. Algumas características opcionais da invenção são definidas pelas reivindicações dependentes.

Ao proporcionar uma camada externa de sustentação no formato de um envoltório em espiral, de acordo com uma ou mais das técnicas abaixo descritas, poderão ser reduzidas, ou até mesmo removidas, as folgas entre a camada de filtro e a camada externa de sustentação de uma determinada malha, e/ou entre a camada de filtro e o tubo base. Isso se deve a uma força de compressão que é produzida sobre a camada de filtro, em direção radial ao tubo base. Isso pode proporcionar uma maior resistência/rigidez mecânica do que até então disponibilizada para as peneiras de poços conhecidas, e a camada externa de sustentação de uma determinada malha pode proporcionar à camada de filtro uma maior resistência ao impacto e/ou aumento de resistência à ruptura em ocasiões de excessivas pressões no poço, quando, in situ, durante a extração de fluidos e/ou durante o bombeamento de fluidos de completação de poço. Além disso, a camada de filtro (a qual é normalmente feita de múltiplas camadas) pode ser reduzida quanto à espessura ou à resistência mecânica do material, devido ao suporte adicional proporcionado pela camada externa de sustentação e força de compressão. Assim, o custo dos componentes da peneira de poço especificamente, do meio filtrante - pode ser reduzido.

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Além disso, a orientação da camada externa de sustentação proporciona um aumento de apoio mecânico sob condições de impacto na peneira de poço, tipicamente, a propriedade mecânica mais difícil de ser obtida.

Por exemplo, uma camada interna de sustentação de uma determinada malha pode ser disposta ao redor do tubo base, em formato de envoltório em espiral, para espaçar a camada de filtro do tubo base. A disposição pode ser de tal forma, que a camada interna de sustentação de uma determinada malha entra em contato com o tubo base. Pelo fato de que as folgas existentes entre o tubo base e a camada interna de sustentação de uma determinada malha podem ser removidas, pode ser provido um suporte para a camada de filtro, para minimizar a ruptura da mesma.

Breve Descrição dos Desenhos

As modalidades da presente invenção serão agora descritas apenas por meio de exemplo, fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 representa um diagrama na forma de um leiaute, ilustrando uma camada externa de sustentação de uma determinada malha sendo enrolada em forma de espiral em volta de uma camada de filtro, durante a construção de uma primeira modalidade da peneira de poço;

- a figura 2 representa uma vista em corte, ilustrando uma vista em seção transversal longitudinal da peneira de poço, conforme mostrada na figura 1;

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- a figura 3 representa uma vista em corte, ilustrando uma vista em seção transversal A-A' da peneira de poço, conforme mostrada na figura 1;

- a figura 4 representa um diagrama na forma de um leiaute, ilustrando a peneira de poço, de acordo com uma segunda modalidade;

- a figura 5 representa um diagrama na forma de um leiaute,

ilustrando a camada	interna	de	sustentação de	uma
determinada malha sendo	enrolada	em	forma	de	espiral	em
volta do tubo base, durante a	construção	da	peneira	de
poço, conforme mostrada	na figura	4;
- a figura 6 representa	uma vista	em	corte,	ilustrando	uma

vista em seção transversal longitudinal da peneira de poço, conforme mostrada na figura 4;

- a figura 7 representa uma vista em corte, ilustrando uma vista em seção transversal B-B' da peneira de poço, conforme mostrada na figura 5;

- a figura 8 representa um diagrama na forma de um leiaute, ilustrando a peneira de poço conforme mostrada na figura 4, adicionalmente, tendo uma camada protetora.

Descrição Detalhada das Modalidades

A figura 1 representa um diagrama na forma de leiaute, ilustrando uma primeira peneira de poço. Conforme mostrado, uma porção de uma unidade de peneira de poço (101) apresenta um tubo base (103) apresentando perfurações (104), uma camada de filtro (105) disposta ao redor do tubo base (103), e uma camada externa de sustentação de uma determinada malha (107), de largura (107a), disposta em

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5/13 volta da camada de filtro (105) na forma de um envoltório em espiral (109) . Na figura 1, o detalhe da malha não é mostrado por razões de apresentar melhor clareza. Entretanto, a malha da camada externa de sustentação (107) pode ser, por exemplo, uma malha soldada ou uma malha tecida, na medida em que existe um caminho de fluxo para circulação de fluido, a partir do exterior da camada externa de sustentação (107), através da camada de filtro (105) e através das perfurações (104) do tubo base (103). O envoltório em espiral (109) da camada externa de sustentação (107) compreende uma sucessão de voltas (nesse exemplo, cada volta sendo definida por uma rotação de 360 graus na direção (117), ao redor do perímetro do tubo base (103), desviada por um ângulo (θ) (119) de uma direção normal ao eixo longitudinal da peneira de poço (101)). Uma borda de fuga (111a) de uma volta seguinte da sucessão de voltas se dispõe em contato ou em sobreposição (113) com uma borda de avanço (111b) de uma volta anterior da sucessão de voltas. Isto é, as bordas das voltas sucessivas do envoltório em espiral (109) se tocam entre si, de modo a se nivelarem, apresentando uma altura de superfície substancialmente uniforme na camada de filtro (105) ou se tocam de modo sobreposto - preferivelmente, uma pequena sobreposição (113) - entre si. Além disso, o envoltório em espiral (109) produz uma força de compressão sobre a camada de filtro (105), em direção radial com relação ao tubo base (103).

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Em uma construção, a camada externa de sustentação de uma malha determinada (107) é enrolada de modo apertado em torno da camada de filtro (105), de modo que qualquer folga (ou espaçamento) entre a camada externa de sustentação de uma determinada malha (107) e a camada de filtro (105), ou entre a camada de filtro (105) e o tubo base (103), é minimizada ou reduzida e, preferivelmente, removida.

Deve ser observado que o termo sucessão de voltas não deverá ser entendido como limitado a uma pluralidade de voltas completas (isto é, rotações) ao redor da camada de filtro base (105). Os presentes inventores descobriram que pode ser suficiente a provisão apenas de uma única volta completa e uma adicional volta parcial. Dependendo da largura da faixa da camada de filtro na direção longitudinal (115) e da largura (107a) da camada externa de sustentação (107), pode ser suficiente somente prover uma segunda volta parcial para cobrir a camada de filtro (105). Assim, uma borda de fuga (111a) da segunda volta parcial da sucessão de voltas pode ser disposta em contato ou em sobreposição com uma borda de avanço (111b) da primeira volta.

Similares considerações se aplicam à fabricação das camadas internas de sustentação (409), (809) das ditas figuras 4 e 8.

Assim, a diminuição das folgas entre as camadas proporciona uma intensificada rigidez e, de fato, a camada externa de sustentação de uma determinada malha (107)

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7/13 proporciona suporte para a camada de filtro (105), para neutralizar os esforços anulares - isto é, a pressão radial para fora exercida a partir do tubo base (103) para a camada externa de sustentação de uma determinada malha (107) - gerada durante a extração do fluido, pelo que a camada de filtro (105) pode ser deformada. Se a camada de filtro (105) for esticada além de seu máximo alongamento, a mesma será conseqüentemente danificada. Em conseqüência, a minimização de qualquer folga entre a camada de filtro (105) e a camada externa de sustentação de uma determinada malha (107) significa que a camada de filtro (105) pode apresentar uma superior resistência anular ao impacto, de modo a superar os possíveis esforços anulares durante a extração de fluido e/ou durante bombeamento de fluidos de completação do poço.

Em uma construção da peneira de poço (101), as bordas opostas de um pedaço plano da camada de filtro (105) são conectadas entre si, mediante, por exemplo, soldagem, antes da camada de filtro (105) deslizar sobre o tubo base (103). Conseqüentemente, a qualidade da soldagem da camada de filtro (105) pode ser inspecionada antes de a mesma ser disposta em torno do tubo base (103). A combinação do tubo base (103) e camada de filtro (105) é então alimentada dentro de um laminador em espiral (não mostrado), na direção da seta (115), sendo girada na direção da seta (117), em torno do eixo longitudinal da peneira de poço (101). Na medida em que a peneira de poço (101) entra no laminador em espiral, a camada externa de sustentação de

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8/13 uma determinada malha (107) é enrolada sobre a camada de filtro (105) com um ângulo (θ) (119), a partir de uma direção normal ao eixo longitudinal da peneira de poço (101). Adequadas faixas para o ângulo (Θ) (119) se situam entre 10 e 40 graus ou entre 20 e 30 graus. Conseqüentemente, a camada externa de sustentação de uma determinada malha (107) é disposta sobre a camada de filtro (105) na forma de um envoltório em espiral contínuo. A relação entre as velocidades linear e angular nas direções (115), (117), respectivamente, da peneira de poço pode ser selecionada de modo apropriado para proporcionar um adequado ângulo, através do qual a camada externa de sustentação (109) é disposta sobre a camada de filtro (105). Além disso, a largura da camada externa de sustentação (109), a qual é colocada como um envoltório nivelado (isto é, de forma plana sobre a camada de filtro, em que uma borda de uma volta do envoltório toca uma borda da volta adjacente) ou em sobreposição, é selecionada de forma apropriada. Os presentes inventores descobriram que quanto menor for a largura (107a) da camada externa de sustentação (isto é, mais estreita for a faixa do envoltório) e menor for o ângulo (Θ) (119), maior será a resistência anular (discutido abaixo).

Em uma construção, a camada externa de sustentação (107) cobre completamente a camada de filtro (105), dessa forma, intensificando a resistência mecânica e limitando a possibilidade da ocorrência de danos à camada de filtro (105).

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A figura 2 representa uma vista em corte ilustrando uma seção transversal, na direção longitudinal, das camadas (103), (105), (107) da peneira de poço (101).

Nesse exemplo, pelo fato da camada externa de sustentação de uma determinada malha (107) ser enrolada de forma apertada ao redor da camada de filtro (105), é observado que não existe nenhuma folga (isto é, espaçamentos) entre essas camadas (105), (107), numa substancial extensão da peneira de poço (101).

A figura 3 é uma vista em corte, ilustrando uma seção transversal A-A' da peneira de poço (101). Pelo fato da camada externa de sustentação de uma determinada malha (107) ser enrolada de forma apertada ao redor da camada de filtro (105), é novamente observado que não existe nenhuma folga (isto é, espaçamentos) entre essas camadas (105), (107).

A figura 4 representa um diagrama na forma de um leiaute de uma segunda peneira de poço, ilustrando uma porção de uma peneira de poço (401) tendo um tubo base (403) com perfurações (404), uma camada de filtro (405) disposta em volta do tubo base (403) e uma camada externa de sustentação de uma determinada malha (407) disposta em volta da camada de filtro (405) . Nesse sentido, a peneira de poço (401) da presente modalidade é similar à peneira de poço (101) da modalidade anterior, conforme descrito acima.

Nessa modalidade, entretanto, a peneira de poço (401) compreende ainda uma camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) disposta em volta do tubo base

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10/13 (403), a qual espaça a camada de filtro (405) do tubo base (403). Assim, a camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) pode proporcionar suporte para a camada de filtro (405), dessa forma, minimizando a ruptura da camada de filtro (405) durante a extração de fluidos. Se a camada de filtro (405) for esticada além de seu máximo alongamento devido a uma possível ruptura, ela, conseqüentemente, será danificada.

A camada interna de sustentação (409) também intensifica as propriedades de fluxo, mediante espaçamento da camada de filtro de maior área aberta do tubo base de menor área aberta. Esse espaçamento permite um fluxo mais uniforme através da camada de filtro, ao invés de diretamente sobre as perfurações do tubo base.

A figura 5 representa um diagrama na forma de um leiaute da camada interna de sustentação de uma determinada malha (409), a qual está sendo enrolada em forma de espiral sobre o tubo base (403). Do mesmo modo que a camada externa de sustentação de uma determinada malha (107) anteriormente descrita, a camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) é disposta em volta do tubo base (403) na forma de um envoltório em espiral (501) (nesse exemplo, cada volta é definida por uma rotação de 360 graus na direção (507) em volta do perímetro do tubo base (403), desviada de um ângulo (θ) (509), a partir de uma direção normal ao eixo longitudinal da peneira de poço (101)). Uma borda de fuga (503a) de uma volta seguinte da sucessão de voltas está também em contato ou em sobreposição (505) com

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11/13 uma borda de avanço (503b) de uma volta anterior da sucessão de voltas. Isto é, as bordas de sucessivas voltas do envoltório em espiral (501) se tocam entre si, de modo a se nivelarem, apresentando uma altura de superfície substancialmente uniforme sobre o tubo base da camada de filtro (403) ou se tocam em sobreposição - preferivelmente, em pequena sobreposição (505) - entre si. Além disso, a camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) faz contato com o tubo base (403).

A figura 6 representa uma vista em corte ilustrando uma seção transversal, na direção longitudinal, da peneira de poço (401). Pelo fato da camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) estar em contato com o tubo base (403), é observado que não existe nenhuma folga longitudinal entre a camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) e o tubo base (403), numa substancial extensão da peneira de poço (401).

A figura 7 representa uma vista em corte ilustrando uma seção transversal, B-B' da peneira de poço (401). Pelo fato da camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) estar em contato com o tubo base (403), é novamente observado que não existe nenhuma folga em seção transversal entre a camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) e o tubo base (403).

Em um método de construção da peneira de poço (401), a camada interna de sustentação de uma determinada malha (409) pode ser introduzida sobre o tubo base (403) usando o laminador em espiral, conforme anteriormente

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12/13 mencionado. Após isso, a camada de filtro (405) desliza sobre a camada interna de sustentação de uma determinada malha (409), após a mesma ter sido soldada ao longo de suas bordas longitudinais. A camada externa de sustentação de uma determinada malha (407) é então enrolada em modo de espiral em volta da camada de filtro (405), da mesma maneira que a anteriormente descrita.

Pelo fato da camada externa de sustentação de uma determinada malha (407) ser enrolada em forma de espiral de uma maneira apertada em volta da camada de filtro (405), de modo a que seja produzida uma força de compressão numa direção radial com relação ao tubo base (403), qualquer folga entre a camada externa de sustentação de uma determinada malha (407) e a camada de filtro (405), entre a camada de filtro (405) e a camada interna de sustentação (409) ou entre a camada interna de sustentação (409) e o tubo base (403) é minimizada/reduzida ou removida. Conseqüentemente, a camada de filtro (405) pode ser provida não apenas com uma maior resistência anular, mas, também, uma maior resistência à ruptura durante a extração de fluidos.

A figura 8 representa um diagrama na forma de um leiaute, ilustrando uma terceira peneira de poço (800), compreendendo ainda uma manta protetora (ou cobertura (801)) soldada em forma de espiral sobre a camada externa de sustentação (807). A manta (801) apresenta perfurações (801a) para permitir a circulação de fluido em uma direção radial dirigida ao interior do tubo base. Nessa peneira de

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13/13 poço, o tubo base (803), camada interna de sustentação (809), camada de filtro (805) e camada externa de sustentação (807) são fabricadas conforme discutido acima com relação às figuras 1 a 7, onde a camada interna de sustentação (809) é enrolada de modo apertado contra o tubo base (803) e a camada externa de sustentação (807) é enrolada de modo apertado sobre a camada de filtro (805), que deslizou sobre a camada interna de sustentação (809).

Além disso, a cobertura protetora (801) desliza sobre a camada externa de sustentação de uma determinada malha (807) e a cobertura protetora (801) é então estampada na camada externa de sustentação de uma determinada malha (807). O processo de estampagem proporciona um meio para comprimir a cobertura protetora (801) radialmente na camada externa de sustentação de uma determinada malha (807). O processo de estampagem pode ser efetuado de modo a que a cobertura protetora (801) seja comprimida na camada externa de sustentação de uma determinada malha (807) de uma maneira uniforme, mantendo o formato de seção transversal da cobertura protetora (801), mas, reduzindo o seu diâmetro. Essa redução no diâmetro da cobertura protetora (801), conseqüentemente, remove qualquer folga que anteriormente poderia existir entre a camada externa de sustentação de uma determinada malha (407) e a cobertura protetora (801).

Deverá ser observado que a invenção foi descrita somente por meio de exemplo e que diversas modificações no projeto poderão ser feitas, sem afastamento do seu escopo.

Claims

1. Peneira de poço (101, 401, 800) compreendendo:

um tubo base (103, 403, 803);

uma camada de filtro (105, 405, 805) disposta ao redor do tubo base (103, 403, 803)caracterizada por uma camada externa de sustentação distintiva (107, 407, 807) disposta ao redor da camada de filtro (105, 405,

805) em forma de um primeiro envoltório em espiral (109) compreendendo uma primeira sucessão de voltas, a referida camada externa de sustentação envolvida espiralmente em torno da camada de filtro (105, 405, 805) em um ângulo entre 10° e 4 0°;

de modo tal que uma borda de fuga (111a) da seguinte volta da primeira sucessão de voltas está em relação de contato ou de sobreposição com a borda de avanço (111b) de uma volta anterior da primeira sucessão de voltas e produzir uma força de compressão sobre a camada de filtro

(105, 405, 805) . em direção radial ao tubo base (103, 403, 803), no qual a força de compressão proporciona rigidez otimizada para a camada de filtro. 2. Peneira de poço 101, 401, 800) de acordo com a

reivindicação 1, caracterizada por compreender uma camada interna de sustentação distintiva (409, 809) disposta ao redor do tubo base (403, 803) em forma de um segundo envoltório em espiral de modo a separar a camada de filtro (105, 405, 805) do tubo base (403, 803).

3. Peneira de poço (101, 401, 800) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o segundo envoltório em espiral compreende uma segunda sucessão de voltas de modo que uma borda de fuga (503a) da seguinte volta da segunda sucessão de voltas esteja em relação de contato ou de sobreposição com a borda de avanço (503b) de

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2/3 uma volta anterior da segunda sucessão de voltas e que a camada interna de sustentação (409, 809) esteja em contato com o tubo base (403, 803).

4. Peneira de poço (101, 401, 800) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender adicionalmente um envoltório apertado (801) sobre a camada externa de sustentação distintiva (807) .

5. Peneira de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a referida camada externa de sustentação está envolvida em torno da camada de filtro em um ângulo entre 20° e 30°.

6. Método para formar uma peneira de poço compreendendo as etapas de:

dispor uma camada de filtro em torno de um tubo base; caracterizado pelas etapas de envolver com uma camada externa de sustentação distintiva ao redor da camada de filtro para formar um primeiro envoltório em espiral que compreende a primeira sucessão de voltas, a referida camada externa de sustentação sendo envolvida espiralmente em torno da camada de filtro em um ângulo entre 10° e 40°;

de modo que uma borda de fuga de uma volta seguinte da primeira sucessão de voltas esteja em relação de contato ou de sobreposição com a borda de avanço de uma volta anterior da primeira sucessão de voltas para produzir uma força de compressão sobre a camada de filtro em direção radial ao tubo base, a força de compressão promovendo rigidez melhorada para a camada de filtro.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender a etapa de envolver com uma camada interna de sustentação distintiva ao redor do tubo base para formar um segundo envoltório em espiral de modo a separar a camada de filtro do tubo base.

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8 Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7,

caracterizado pelo fato de que o envolver com uma camada interna de sustentação distintiva forma uma segunda sucessão de voltas; de modo que uma borda de fuga da seguinte volta da segunda sucessão de voltas esteja em relação de contato ou de sobreposição com a borda de avanço de uma volta anterior da segunda sucessão de voltas e que a camada interna de sustentação esteja em contato com o tubo base.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de

compreender a etapa de se ajustar um envoltório sobre a camada externa de sustentação distintiva.