BRPI1003470A2

BRPI1003470A2 - fluido obturador isolante térmico

Info

Publication number: BRPI1003470A2
Application number: BRPI1003470-6A
Authority: BR
Inventors: Warren Carlos
Original assignee: Warren Carlos
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-05-29
Also published as: GB2473542B; AU2010219340A1; US20110056682A1; GB2473542A; US8186436B2; GB201014968D0

Abstract

FLUIDO OBTURADOR ISOLANTE TéRMICO Método para garantir a integridade de um poço compreendendo a seleção de um fluido isolante térmico como fluido obturador, bombeamento do fluido obturador isolante térmico para dentro do espaço anular do poço e isolamento do poço por meio do controle da transferência de calor a partir da coluna de produção paraos espaços anulares externos, O controle da transferência de calor pode também reduzir o crescimento da pressão no espaço anular e, assim, reduzir a incidência de falha do revestimento. Em uma realização dainvenção, o fluido isolante térmico compreende um fluido à base de silicone.

Description

"FLUIDO OBTURADOR ISOLANTE TÉRMICO" Campo da Invenção

A invenção refere-se, de forma geral, aos fluidos obturadores com baixa condutividade térmica.

Antecedentes da Invenção

Durante a produção de hidrocarbonetos, o calor escapa do tubo de produção para os espaços anulares externos, resultando na formação de gases hidratos e depósitos de cera que resultam em uma queda na taxa de produção. Em outras explorações em águas profundas, os espaços anulares se tornam aquecidos a partir da transferência da temperatura do fundo do poço para seu topo através dos fluidos produzidos. Quando aquecidos, os fluidos aprisionados nos espaços anulares podem se expandir termicamente. Isso pode resultar na expansão térmica do revestimento, o que poderia resultar na falha do revestimento. A expansão dos fluidos aprisionados também pode causar crescimento da pressão do espaço anular entre os revestimentos intermediário e de produção. Isso também pode resultar no colapso da coluna de produção, o que poderia resultar no colapso do tubo de produção.

Descrição da Invenção

Em uma primeira realização a invenção refere-se a um método para garantir a integridade do revestimento de proteção do poço de um poço-alvo, método que compreende a seleção de um fluido isolante com uma baixa condutividade térmica, bombeamento do fluido isolante térmico dentro do espaço anular do poço-alvo e isolamento do poço-alvo através da redução da transferência de calor a partir do tubo de produção para os espaços anulares externos.

Em outra realização da invenção, um método para garantir a integridade do revestimento de proteção do poço de um poço-alvo compreende a redução do crescimento de pressão do espaço anular pela seleção de um fluido isolante térmico e bombeamento do fluido isolante térmico dentro do espaço anular do poço-alvo, onde o fluido isolante térmico compreende fluidos de silicone.

Em uma incorporação, o isolamento térmico compreende fluidos baseados em silanos, siloxanos, polisilanos ou polisiloxano. Em outra incorporação da presente invenção, o fluido de silicone compreende misturas parciais de siloxanos. Em outra incorporação, ainda, o fluido isolante térmico consiste essencialmente de fluidos de silicone.

O fluido isolante térmico, de acordo com uma ou mais realizações da invenção é não-tóxico, não-corrosivo e possui as características físicas e químicas requeridas para um fluido obturador. Vantajosamente, o fluido isolante térmico tem uma condutividade térmica de 0,06 a 0,09 BTU/H-FT-°F.

Descrição Detalhada da Invenção

Uma ou mais incorporações da invenção referem-se a assegurar a integridade do revestimento de proteção de um poço. Em uma incorporação, a perda de calor pelo espaço anular devido à condutividade térmica pode ser controlada através da seleção apropriada de um fluido obturador. O fluido obturador é bombeado dentro do espaço anular entre o revestimento de proteção do poço e o tubo do poço. Em uma modalidade da invenção, o fluido obturador tem uma baixa condutividade térmica de 0,06 a 0,09 BTU/H-FT-°F. Controlar a transferência de calor do espaço anular para os espaços anulares externos pode também garantir um aumento na taxa de produção dos poços.

O colapso da produção e/ou do revestimento intermediário pode ser causado por vários fatores incluindo vazamentos na conexão do revestimento de produção, expansão do fluido do espaço anular, desgaste do revestimento, etc. A prática convencional em terra envolve manipular o crescimento da pressão do espaço anular através do jorramento da pressão do espaço anular, conforme necessário. No entanto, isto não é facilmente exeqüível em explorações em águas profundas.

A perfuração em águas profundas é realizada sob altas temperaturas e pressões no fundo do poço. Os poços são muito profundos, estendem-se a milhares de metros de profundidade e a perfuração tem que ser realizada a partir de mais de mil metros acima do fundo do mar. Durante a produção de hidrocarbonetos, o calor é transferido da zona de produção para o espaço anular. Obturadores "packers" vedam o espaço anular entre o tubo de produção e o revestimento do poço externo a ele. O óleo quente que flui no interior do tubo pode causar a expansão do fluido obturador, aumentando rapidamente a pressão no interior do espaço anular selado. Isto pode ocorrer durante a fase inicial do poço quando o obturador está frio ou durante o fechamento do poço.

O crescimento da pressão no espaço anular apresenta riscos à integridade do poço. A falha dos revestimentos externos pode propagar-se internamente causando falhas dos revestimentos e tubos internos. Houve vários incidentes relatados do crescimento de pressão do espaço anular no espaço anular externo B, C ou D levando a rupturas catastróficas do revestimento. Em uma incorporação da invenção, um método para garantir a integridade do revestimento de proteção do poço compreende a redução do crescimento da pressão do espaço anular através da seleção e bombeamento de um fluido obturador com baixa condutividade térmica dentro do espaço anular. A condutividade térmica do fluido obturador convencional é de 0,14 a 0,30 BTU/H-FT-°F. Uma ou mais realizações da invenção X referem-se aos fluidos obturadores com condutividade térmica extremamente baixa. Em uma modalidade, os fluidos obturadores da invenção compreendem uma base de silicone. A condutividade térmica do fluido obturador com base de silicone da presente invenção é de 0,06 a 0,09 BTU/H-FT-°F.

Os fluidos de baixa condutividade térmica da presente invenção foram comparados com um fluido obturador isolante convencional. A condutividade térmica do fluido obturador convencional testado foi de 0,25 BTU/H-FT-°F, enquanto que a condutividade térmica do fluido obturador da invenção foi de 0,07 BTU/H-FT-°F. Os fluidos foram testados sob condições de temperatura e pressão similares às do fundo do poço. O crescimento de pressão do espaço anular (APEA) incrementai e os dados do volume de APEA foram coletados no cabo "liner" de perfuração, revestimento intermediário, cabo "liner" de produção, conector de retorno "tieback" de produção e tubo de produção para cada um dos dois fluidos. Como pode ser visto nos resultados abaixo, a pressão APEA incrementai e o volume APEA são signiíicantemente inferiores com o fluido à base de silicone da invenção devido à sua baixa condutividade térmica. Uma vez que é sabido que a redução da APEA leva a uma menor incidência de falha do revestimento, selecionando uma ou mais modalidades do fluido isolante térmico da presente invenção, pode resultar na diminuição do risco de falha do revestimento. Tabela 1

Fluido Obturador Convencional

Condutividade Térmica = 0,25 BTU/H-FT-°F

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Tabela 2

Fluido Obturador à Base de Silicone

Condutividade Térmica = 0.Q7 BTU/H-FT-°F

<table>table see original document page 6</column></row><table> <table>table see original document page 7</column></row><table>

Em uma incorporação da invenção, o fluido isolante térmico compreende um fluido livre de sólidos, não-prejudicial e ambientalmente correto. Em outra incorporação da invenção, o fluido isolante térmico tem uma faixa de viscosidade de 0,65 a 1.000.000 mPas. O fluido isolante térmico tem uma faixa de peso molecular de 162 - 160,000 Daltons (Da). As propriedades químicas e físicas do fluido isolante térmico são estáveis ao longo de uma variação de temperatura de -40°C até 350°C, tornando-o adequado para as condições extremas encontradas nas explorações em águas profundas.

Em outra realização da invenção, o fluido isolante térmico permanece estável à temperatura de 650°C.

Uma ou mais modalidades do fluido isolante térmico da invenção exibem estabilidade térmica (ao calor), resistência à oxidação, pressões de vapor muito baixas e alto ponto de fulgor. Vantajosamente, o fluido isolante térmico tem pouca a nenhuma toxicidade, é não- corrosivo e pode ser solúvel em uma grande variedade de solventes.

Em uma realização da invenção, o fluido termicamente isolante compreende um fluido à base de silicone. Em outra realização da invenção, o fluido isolante térmico consiste essencialmente em fluidos à base de silicone. Fluidos à base de silicone são geralmente cadeias lineares (retas) de polidimetilsiloxano (PDMS) terminados com um ou mais grupos trimetilsilila. Os fluidos de PDMS apresentam-se em todas as viscosidades - desde líquidos aquosos até fluidos intratáveis.

Este polímero sintético tem unidades de repetição [(CH3)2SiO]. Este é o bloco básico de construção dos silicones. Em outra incorporação da invenção, a viscosidade do fluido à base de silicone é projetada de modo a facilitar a mistura e o bombeamento dentro do espaço anular.

Em uma modalidade da invenção, o fluido termicamente isolante compreende um fluido à base de silicone e um sal à base de brometo. A densidade do fluido termicamente isolante pode ser controlada ajustando a quantidade do sal à base de brometo disperso no fluido à base de silicone. Em outra modalidade da invenção, o fluido termicamente isolante compreende silanos, siloxanos, polisilanos, polisiloxanos ou a combinação dos mesmos. Várias formulações do fluido termicamente isolante podem ser alcançadas por meio da introdução de um ou mais grupos organofuncionais na cadeia de PDMS. Todas essas formulações estão incorporadas no escopo desta invenção.

O fluido isolante térmico da invenção pode ser utilizado como fluido obturador em poços terrestres, poços geotérmicos, poços em alto mar (offshore) e explorações em águas profundas, para controlar a transferência de calor do tubo de produção para a cavidade do poço, para um ou mais espaços anulares internos e para o ambiente do tubo de ascensão.

A presente invenção foi descrita em relação a um número limitado de realizações. Contudo, os técnicos no assunto podem avaliar que os conceitos inventivos aqui divulgados são capazes de muitas modificações. À medida que tais modificações se inserem no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes, as mesmas têm o objetivo de ser cobertas por esta patente.

Claims

1. MÉTODO PARA GARANTIR A INTEGRIDADE DO REVESTIMENTO DE PROTEÇÃO DE UM POÇO-ALVO, caracterizado pelo fato de compreender (a) seleção de um fluido isolante contendo baixa condutividade térmica; (b) bombeamento do fluido isolante térmico dentro de um espaço anular do poço-alvo; e (c) isolamento do poço por meio do controle da transferência de calor a partir do tubo de produção para os espaços anulares externos.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico compreender um fluido de silicone.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico compreender, essencialmente, um fluido de silicone.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do fluido de silicone compreender ainda dimetil silicone, metilfenil silicone ou metil-hidrogênio silicone.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico compreender silanos, siloxanos, polisilanos, polisiloxanos ou suas combinações.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico compreender ainda um sal à base de brometo.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma redução do crescimento da pressão no espaço anular.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico ser termicamente estável até pelo menos 350°C.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isúlante térmico compreender um peso molecular na faixa de 162 a 160.000 dal tons (Da).

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico compreender uma viscosidade de 0,65 a 1.000.000 mPas.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico compreender uma condutividade térmica entre 0,06 e 0,09 BTU/h-ft-°F.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico essencialmente não ser afetado por oxidação.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do poço-alvo compreender um poço de águas profundas, em alto mar ou terrestre.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do poço-alvo compreender um poço geotérmico.

15. MÉTODO PARA GARANTIR A INTEGRIDADE DO REVESTIMENTO DE PROTEÇÃO DE UM POÇO-ALVO, caracterizado pelo fato de compreender (a) seleção de um fluido isolante contendo baixa condutividade térmica; (b) bombeamento do fluido isolante térmico dentro do espaço anular do poço-alvo; (c) isolamento do poço através do controle da transferência de calor a partir do tubo de produção para os espaços anulares externos, e (d) redução do crescimento da pressão no espaço anular por meio do controle de transferência de calor, onde o fluido isolante térmico compreende silanos, siloxanos, polisilanos, polisiloxanos ou combinações dos mesmos.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico ser não-tóxico.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico ser não-corrosivo.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato do fluido isolante térmico ser estável em temperatura de 650°C.

19. FLUIDO ISOLANTE TÉRMICO, caracterizado pelo fato de compreender um fluido de silicone.

20. FLUIDO ISOLANTE TÉRMICO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de compreender ainda silanos, siloxanos, polisilanos, polisiloxanos ou combinações dos mesmos.