BRPI1015332A2

BRPI1015332A2 - sistema de fraturamento de poço cru

Info

Publication number: BRPI1015332A2
Application number: BRPI1015332-2A
Authority: BR
Inventors: Benett M. Richard; Yang Xu
Original assignee: Baker Hughes Incorporated.
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2021-08-03
Also published as: GB2481747A; RU2015104675A3; RU2011146528A; WO2010120469A4; WO2010120469A3; AU2010236873A1; NO342052B1; CA2758790A1; PL397850A1; EG26612A; DE112010001644B4; CA2758790C; GB201117302D0; DE112010001644T5; GB2481747B; RU2015104675A; DK179005B1; MY168145A; CN102395753B; WO2010120469A2

Abstract

SISTEMA DE FRATURAMENTO DE POÇO CRU. A presente invenção refere-se à operação de fraturamento sendo feita em poço cru sem isolamento de espaço anular. O espaço anular abrange elementos telescópicos que estão localizados atrás de válvulas de isolamento. Um dado banco de elementos telescópicos pode ser descoberto e os elementos telescópicos estendidos para abarcar o espaço anular e encaixar a formação em uma maneira de vedação. Fluido de fraturamento pressurizado pode ser bombeado através das passagens em telescópio e da porção da formação desejada fraturada. Em uma formação adequada, a cimentação não é necessária para manter a integridade do furo de poço. Os elementos telescópicos opcionalmente,podem ter telas. Normalmente, a natureza da formação é tal que a vedação com cascalho também não é requerida. Uma coluna de produção pode ser inserida na coluna com os dispositivos telescópicos e porções de formação de interesse podem ser produzidas através dos elementos telescópicos seletivamente expostos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE FRATURAMENTO DE POÇO CRU".

CAMPO DA INVENÇÃO O campo da invenção é o fraturamento e, mais particularmente, 5 um método para fraturamento em poço cru, sem isoladores de zona exter- nos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Há duas técnicas comumente usadas para fraturar em um méto- do de completamento. A figura 1 mostra uma perfuração de poço 10 que tem 10 uma coluna de revestimento 12 que é cimentada 14 no espaço anular cir- cundante 16. Isso é feito, normalmente, através de uma sapata de cimenta- ção (não mostrada), na extremidade inferior da coluna de revestimento 12. Em muitos casos, se a perfuração ainda fosse considerada, a sapata é tritu- rada e a perfuração avança. Após a coluna 12 ser cimentada e o cimento 14 15 endurecer uma pistola de perfuração (não mostrada) é testada e dispara pa- ra fazer perfurações 18, que são, então, fraturadas com fluido distribuído da superfície seguido pela instalação e colocação de um vedador ou conjunto vedador acima 20 para isolar as perfurações 18. Após o que o processo é repetido onde a pistola perfura, seguido pelo fraturamento e seguido pela 20 colocação de outro vedador ou conjunto vedador acima das perfurações fei- tas e fraturadas recentemente. Em sequência , a perfuração e os pares de vedador/ conjunto vedador 22, 24; 26, 28; 30, 32 e 34 são colocados no lu- gar no poço 10, trabalhando do fundo 36 em direção à superfície de poço 38. Uma variação desse esquema é eliminar a perfuração através 25 da colocação nos elementos telescópicos da parede de revestimento que podem ser estendidos seletivamente através do cimento, antes de seu endu- recimento, para criar passagens para criar passagens na formação e formar uma ponte no espaço anular . O uso de elementos extensíveis para substitu- ir o processo de perfuração é ilustrado no USP 4.475.729. Uma vez que os 30 elementos sejam estendidos, o espaço anular é cimentado e as passagens filtradas são abertas através dos elementos extensíveis, de modo que, neste caso particular, o poço pode ser usado em serviço de injeção. Embora a per-

furação seja eliminada com os elementos extensíveis, o custo de uma tarefa de cimentação mais o tempo da plataforma de perfuração pode ser muito alto e, em algumas localizações, as complicações do local do poço podem aumentar o custo. 5 Mais recentemente, vedadores externos que incham nos fluidos de poço ou que de outro modo podem ser definidos, tais como 40, 42, 44, 46 e 48, na figura 2, podem ser definidos no exterior da coluna 49 para isolar zonas 50, 52, 54 e 56, onde há uma válvula, tipicamente, uma luva deslizan- te 58, 60, 62 e 64 nas respectivas zonas.

A coluna 49 e pendurada do reves- 10 timento 66 e é tampada em sua extremidade inferior 67. Usando uma varie- dade de dispositivos conhecidos para deslocar as luvas, elas podem ser a- bertas em qualquer ordem desejada, de modo que os espaços anulares 68, 70, 72 e 74 podem ser isolados entre dois vedadores de modo que fluido de fraturamento pressurizado pode ser distribuído no espaço anular e ainda 15 dirigir pressão para a formação circundante.

Esse método de fraturamento envolve a colocação de vedadores adequados, ao fazer-se a coluna, e retar- dos para permitir que os vedadores inchem a fim de isolar as zonas.

Há também incertezas potenciais quanto a se todos os vedadores obtiveram uma vedação de modo que a pressão desenvolvida na coluna seja enviada, 20 confiavelmente, para a coluna 49 na superfície.

Alguns exemplos de vedado- res de inchamento são USP 7.441.596; 7.392.841 e 7.387.158. O que é necessário e proporcionado pelo método da presente invenção é uma técnica para apontar com precisão a pressão de fraturamen- to aplicada à formação desejada, ao mesmo tempo em que dispensa proce- 25 dimentos caros , tais como cimentação e vedadores de espaços anulares, onde as características de formação são tais que o poço manterá a sua inte- gridade.

A pressão na coluna é distribuída através de condutos extensíveis que entram na formação.

Determinados bancos de condutos são acoplados com um dispositivo de isolamento de modo que apenas o banco ou bancos 30 de interesse que devem ser fraturados em qualquer dado momento são a- bertos seletivamente.

A pressão distribuída através dos condutos estendidos segue reta para a formação e desvia o espaço anular . Aquelas e outras ca-

racterísticas da presente invenção serão compreendidas mais prontamente por aqueles habilitados na técnica a partir de uma análise da descrição da modalidade preferida e da figura 3 associada, ao mesmo tempo da compre- ensão de que o escopo total da invenção é determinado pelo escopo literal e 5 equivalente das reivindicações anexas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Uma operação de fraturamento é feita em poço cru sem isola- mento do espaço anular . O espaço anular é abrangido pelos elementos te- lescópicos que está localizadas atrás de válvulas de isolamento. Um dado 10 banco de elementos telescópicos podem ser descobertos e os elementos telescópicos para abarcar o espaço anular e encaixam a formação de manei- ra vedante. O fluido de fraturamento pressurizado pode ser bombeado atra- vés das passagens em telescópio e da porção da formação desejada fratu- rada. Em uma formação adequada, a cimentação não é necessária para 15 manter a integridade do furo de poço. Os elementos telescópicos, opcional- mente, podem ter telas. Normalmente, a natureza da formação é tal que a vedação com cascalho também não é requerida. Uma coluna de produção pode ser inserida na coluna com os dispositivos em telescópio e as porções de formação de interesse podem ser produzidas através dos elementos te- 20 lescópicos expostos seletivamente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Figura 1 é um sistema da técnica anterior de cimentação de um revestimento e perfurando, sequencialmente, e definindo vedadores internos ou conjunto de vedadores para isolar as zonas à medida que elas são perfu- 25 radas e fraturadas. A figura 2 é outro sistema da técnica anterior usando vedadores externos de inchamento no espaço anular para isolar zonas que são acessí- veis com uma válvula de luva deslizante; A figura 3 mostra o método da presente invenção usando pas- 30 sagens extensíveis na formação que são acessadas seletivamente, com uma válvula, de modo que a formação pode ser fraturada diretamente da coluna enquanto desviada do espaço anular do poço cru; e

A figura 4 é uma vista detalhada de uma passagem em telescó- pio na posição estendida; As figuras 5a e 5b mostram um elemento telescópico estendido com uma luva deslizante e aberto para formação de acesso ao mesmo tem- 5 po; e As figuras 6a e 6b mostram uma coluna de execução com dis- positivos extensíveis para estender as passagens telescópicas ate a forma- ção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA 10 A figura 3 ilustra um poço cru 100 abaixo de um revestimento

102. Um revestimento vedador 104 é suspenso do revestimento 102, usando um suspensor de revestimento vedador 106. Um conjunto de fraturamento 108 é típico dos outros ilustrados na figura 3 e aqueles habilitados na técnica apreciarão que qualquer número de conjuntos 108 pode ser usado os quais 15 são, na maior parte, similares, mas podem ser variados para acomodar a atuação em uma sequência desejada, como será explicado abaixo. Conforme mostrado na figura 4, cada conjunto 108 tem um dis- positivo de fechamento que é, de preferência, uma luva deslizante 110 que pode ser, opcionalmente, operável com uma esfera 114 que desce em uma 20 sede112. Em uma modalidade, as sedes e as esferas que neles descem são todas de tamanhos diferentes e as luvas podem ser fechadas em uma se- quência de baixo para cima, primeiro descendo esferas menores em sedes menores que estão nos conjuntos inferiores 108 e, progressivamente, des- cendo esferas maiores, que descerão em sedes diferentes para fechar a vál- 25 vula 110. O arranjo de elementos telescópicos 116, cobertos seletivamen- te por uma válvula 110, pode estar em qualquer número ou arranjo ou tama- nho, conforme necessário na aplicação para as taxas de fluxo esperadas para fraturamento ou produção subsequente. O conjunto telescópico 116 é 30 mostrado na posição retraída na figura 3, enquanto os elementos telescópi- cos 116' são mostrados na mesma figura 3 na posição estendida contra a parede de furo de poço 100. Na modalidade preferida, todos os elementos telescópicos 116 são, inicialmente, obstruídos com um obturador 118, de modo que a pressão interna no revestimento vedador 104 resultará em ex- tensão telescópica entre dois ou mais elementos em cada conjunto, tal como 120 e 122 ou, porém, muitos segmentos relativamente móveis são necessá- 5 rios, dependendo da largura do espaço anular que tem que ser atravessado para alcançar as extremidades de guia 124 na formação de modo que a pressão dirigida penetrará na formação e não entrará no espaço anular aber- to 126. Os obturadores 118 são para permitir que todos os conjuntos 10 116 se estendam em resposta às válvulas 110 em cada conjunto 116 sendo abertas e pressão aplicada no interior do revestimento 104. Uma vez que todos os conjuntos telescópicos estejam estendidos, os obturadores 118 em cada um podem ser removidos.

Isso pode ser feito de muitas maneiras, mas uma maneira é usar obturadores que podem desaparecer, tais como obtura- 15 dores de liga de alumínio que se dissolverão em um fluido introduzido.

Cada ou algum dos conjuntos podem ter um material de tela 128 na passagem que se forma após a extensão e após a remoção do obturador 118. A válvula 110, associada com cada conjunto telescópico 116 também pode ser operada com uma ferramenta de desvio de luva em qual- 20 quer ordem desejada.

Cada válvula pode ter um perfil único que pode ser encaixado por uma ferramenta de desvio nas mesmas ou em viagens sepa- radas para agilizar o fraturamento com uma válvula 110 e seu arranjo teles- cópico associado 116 pronto para fraturamento de mais do que uma válvula 110 e arranjo telescópico 116. 25 Como outra alternativa para o fechamento da válvula 110, sedes de esferas articuladas podem ser usadas as quais aceitam uma esfera de um dado diâmetro e permitem que a válvula 110 seja operada e a esfera passe após movimentação da sede onde esse movimento da sede configura uma outra sede em outra válvula 110 a fim de formar para aceitar outro obje- 30 to que tem o mesmo diâmetro que o primeiro objeto lançado e ainda operar uma válvula diferente 110. Outras técnicas podem ser usadas para permitir que mais de uma válvula seja operada em uma única viagem no poço.

Por exemplo, uma ferramenta de desvio articulada pode ser testada e atuada de modo que no caminho para fora ou para dentro do poço pode abrir ou fechar uma ou mais de uma válvula, com base nos perfis de encaixe único em cada válvula, que é, de preferência, uma luva deslizante ou mesmo com perfis de 5 desvio comum, usando a localização conhecida de cada válvula e atuação de ferramenta de desvio antes de alcançar uma válvula específica que preci- sa de desvio.

Alternativamente, um conjunto de discos de ruptura para quebrar em diferentes classificações de pressão podem ser usados para seqüenciar 10 quais as passagens telescópicas que se abrirão em uma dada pressão e em uma sequência particular.

Contudo, uma vez que um disco de ruptura é quebrado para a- brir o fluxo através de um banco de passagens telescópicas, aquelas passa- gens não podem ser fechadas mais uma vez, quando outro conjunto de dis- 15 cos é quebrado para acesso a outra zona.

Com luvas deslizantes todo o vo- lume e pressão disponíveis podem ser dirigidos para um banco de passa- gens pré-determinado, mas com discos de ruptura há menos versatilidade, se zonas particulares tiverem que ser fraturadas em isolamento.

O método da presente invenção permite o fraturamento em poço 20 cru com direção do fluido de fatura na formação sem a necessidade de bar- reiras anulares e em uma formação adequada o fraturamento pode ocorrer no poço cru sem cimentar o revestimento vedador.

Essa técnica em combi- nação com válvulas no máximo ou todos os conjuntos telescópicos permite o fraturamento no pino feito nas localizações necessárias e na ordem deseja- 25 da.

Após o fraturamento, algumas ou todas as válvulas podem ser fechadas para desligamento em todo o poço onde o fraturamento ocorre ou abrir, sele- tivamente, uma ou mais localizações para produção através do revestimento vedador e em uma coluna de produção (não mostrada.

O método resultante economiza o custo de cimentação e o custo de barreiras de espaço anular e 30 permite que todo o processo até o ponto da tarefa de fraturamento seja feito em menos tempo do que os métodos anteriores, tais como aqueles descritos nas figuras 1 e 2.

Embora os conjuntos telescópicos sejam discutidos como a mo- dalidade preferida, outros desenhos são considerados que podem, efetiva- mente, abarcar a folga do espaço anular circundante., de modo a encaixar a formação de forma que a transmissão de pressão e reduz a pressão ou a 5 perda de fluido no espaço anular circundante Aqueles habilitados na técnica apreciarão que esse método está focalizado nas formações consolidadas do poço onde o colapso do furo não é uma questão significativa.

Uma alternativa para estender os conjuntos 116 hidraulicamente é fazê-lo mecanicamente.

Conforme mostrado como 130 na figura 5, as uni- 10 dades telescópicas são retraídas no revestimento de modo a não se esten- derem além de seu diâmetro externo 132, quando instaladas.

Quando a luva deslizante 134 se desloca na figura 5b, tal como quando a esfera 138 desce na sede 140, a luva deslizante 134 tem um afunilamento 136 que aplica for- ça mecânica sobre as unidades telescópicas 130 e as estendem para tocar a 15 formação, conforme mostrado como 131. Embora uma luva deslizante seja preferida, quaisquer dispositivos mecânicos podem ser podem ser usados para estender, mecanicamente, as unidades telescópicas.

Um exemplo, mostrado nas figuras 6a e 6b, é usar uma coluna de execução 142 com em- purradores dobráveis 144 para empurrar as unidades telescópicas, conforme 20 mostrado nas figuras 6a e 6b.

Os empurradores podem ser estendidos com pressão interna ou por outros meios.

Nesse caso, um dispositivo de fecha- mento é opcional.

Outra alternativa para empurrar para fora os conjuntos 116 com pressão, usando componentes telescópicos, é incorporar a expansão do re- 25 vestimento vedador 104 para obter os conjuntos na formação circundante.

Isso pode ser com uma combinação de um conjunto telescópico acoplado com expansão tubular.

A expansão do revestimento vedador pode ser com um cujo progresso aciona para fora o conjuntos que podem ser internos ao revestimento vedador 104 durante a execução.

De modo alternativo, a ex- 30 pansão pode ser feita com pressão que não só expande o revestimento ve- dador 104, mas também estende os conjuntos 116. Opcionalmente, as extremidades dianteiras do segmento teles-

cópico externo 122 podem ser feitas duras e afiadas duras e afiadas, tais como com inserções de carboneto ou diamante pra auxiliar na penetração na formação, bem como na vedação contra ela.

A extremidade dianteira po- de ser acastelada ou conter outros padrões de pontos para auxiliar na pene- 5 tração na formação.

A descrição acima é ilustrativa da modalidade preferida e muitas modificações podem ser feitas por aqueles habilitados na técnica, sem afas- tamento da invenção cujo escopo deve ser determinado do escopo literal e equivalente das reivindicações abaixo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de fraturamento de formação, compreendendo: - fazer funcionar uma coluna de completação que compreende uma pluralidade de passagens de parede no poço cru; 5 - abranger um espaço anular em torno da referida coluna com pelo menos algumas das referidas passagens que encaixam a formação, ao mesmo tempo deixando o referido espaço anular substancialmente aberto para a formação; - distribuir fluido pressurizado através de pelo menos uma das 10 referidas passagens para fraturar a formação com o referido espaço anular substancialmente aberto para a formação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo: - fechar acesso, seletivamente, para pelo menos uma das referi- das passagens. 15

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, compreendendo: - usar um elemento de válvula para o referido fechamento de acesso, seletivamente.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1. compreendendo: - alongar ou deslocar as referidas passagens em contato com a 20 formação.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4. compreendendo: - formar as referidas passagens de elementos telescópicos mó- veis relativos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5,. compreendendo: 25 - bloquear, inicial e internamente, as referidas passagens; - construir pressão nas referidas passagens bloqueadas para mover, relativamente, os elementos telescópicos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1. compreendendo: - estender ou desviar, mecânica ou hidraulicamente, as referidas 30 passagens em contato de vedação com a formação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo: - expandir a referida coluna para encurtar a distância que as re-

feridas passagens têm que abranger para contatar a formação.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8,. compreendendo: - usar um para expandir a referida coluna.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, compreendendo: 5 - estender ou desviar as referidas passagens através da expan- são da referida coluna.

11. Método, de acordo com a reivindicação 6. compreendendo: - remover o bloqueio das referidas passagens após a sua exten- são no contato de formação. 10

12. Método, de acordo com a reivindicação 11. compreendendo: - dissolver ou remover o bloqueio usando um fluido no poço.

13. Método, de acordo com a reivindicação 3. compreendendo: - fornecer uma pluralidade de luvas deslizantes espaçadas como os referidos elementos de válvula para abrir ou isolar, seletivamente, uma 15 pluralidade de passagens associadas com cada luva deslizante.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, compreendendo: - fraturar, em sequência, através de uma pluralidade de passa- gens associadas com pelo menos duas luvas deslizantes, as referidas luvas selecionadas para serem abertas em sequência , de modo que diferentes 20 grupos de passagens associadas com luvas deslizantes diferentes podem ser usados para fraturar em qualquer ordem requerida.

15. Método, de acordo com a reivindicação 8. compreendendo: - estender ou desviar as referidas passagens independentemen- te de expansão da referida coluna. 25

16. Método, de acordo com a reivindicação 15. compreendendo: - expansão da referida coluna após estender ou desviar as refe- ridas passagens.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1. compreendendo: - abranger o referido espaço anular com todas as referidas pas- 30 sagens através da extensão ou desvio das mesmas aproximadamente ao mesmo tempo.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13. compreendendo:

- manter aberta apenas uma luva deslizante aberta, durante a distribuição de fluido pressurizado para as passagens associadas com a re- ferida luva deslizante aberta.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, compreendendo: 5 - fechar a referida luva deslizante aberta e abrir outra luva desli- zante que está localizada furo acima da luva deslizante fechada - em sequência, fechar , a seguir, abrir luvas em uma direção fu- ro acima até que fluido pressurizado seja distribuído através de todas as re- feridas passagens. 10

20. Método, de acordo com a reivindicação 18. compreendendo: - fechar a referida luva deslizante aberta e abrir outra luva desli- zante que está localizada furo abaixo da luva deslizante fechada; - em sequência, fechar , a seguir, abrir luvas em uma direção fu- ro abaixo até que fluido pressurizado seja distribuído através de todas as 15 referidas passagens.

21. Método, de acordo com a reivindicação 18. compreendendo: - abertura de todas as referidas luvas deslizantes e apanhando a produção através das referidas passagens.

22. Método, de acordo com a reivindicação 1. compreendendo: 20 - colocação de uma extremidade dianteira das referidas passa- gens em contato de vedação com a formação.

23. Método, de acordo com a reivindicação 22. compreendendo: - penetração da formação com a referida extremidade dianteira.

24. Método, de acordo com a reivindicação 13. compreendendo: 25 - fornecer um tratamento para afiar ou endurecer na referida ex- tremidade dianteira para facilitar a referida penetração.

25. Método, de acordo com a reivindicação 3. compreendendo:. - alongamento ou desvio das referidas passagens em contato com a formação, usando o referido elemento de válvula. 30

26. Método, de acordo com a reivindicação 4. compreendendo: - encaixar as referidas passagens com um elemento extensível em uma segunda coluna que funciona na referida coluna de completação para estender ou desviar as referidas passagens para a formação.