MX2014008559A

MX2014008559A - Sistema y metedo para perforaciones de sondeo mejoradas.

Info

Publication number: MX2014008559A
Application number: MX2014008559A
Authority: MX
Inventors: Matthew Clay; James C Talavera
Original assignee: Owen Oil Tools Lp
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-10-24
Also published as: US20130180701A1; EP2805012A4; AU2013209503A1; EP2805012A1; WO2013109985A1; NO20140977A1; US8919444B2; AU2013209503B2; EA201491183A1; CA2862911A1; CN104066924A

Abstract

Un aparato para perforar un yacimiento subterráneo puede incluir una tubería de revestimiento, un material energético, una tubería revestida, y un material generador de ácido. La tubería de revestimiento puede tener un extremo ranurado configurado para recibir un cordón detonador, y un extremo abierto. El material energético puede disponerse en el extremo abierto y en balística. La tubería revestida puede encerrar el extremo abierto, y la tubería revestida puede incluir un material generador de ácido que se configura para formar un ácido tras la detonación del material explosivo.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA PERFORACIONES DE SONDEO MEJORADAS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente descripción se relaciona con un aparato y método para perforar un tubo de revestimiento de pozo y/o un yacimiento subterráneo.

Los pozos que producen hidrocarburo típicamente incluyen una sarta de tubería de revestimiento colocada dentro de un sondeo que cruza un depósito de petróleo o gas. La sarta de tubería de revestimiento incrementa la integridad del sondeo y proporciona una trayectoria para los fluidos que se producen a la superficie. Convencionalmente, la tubería de revestimiento se cementa en la cara del sondeo y se perfora subsecuentemente al detonar cargas explosivas huecas. Cuando se detonan, las cargas huecas generan un chorro que penetra a través de la tubería de revestimiento y forma un túnel de una distancia corta en el yacimiento adyacente. A menudo, la región que se perfora, y en particular las paredes del túnel, pueden volverse impermeables debido a la tensión aplicada al yacimiento por el chorro perforador así como tensiones que pueden provocarse durante el disparo de la pistola de perforación. La pérdida de permeabilidad y otros efectos dañinos, tales como la introducción de escombros en la perforación, pueden afectar adversamente el flujo de hidrocarburos de un depósito de hidrocarburo cruzado.

En aspectos, la presente descripción aborda la necesidad de dispositivos de perforación y métodos que proporcionen perforaciones de pozo más limpias y más efectivas .

La presente descripción proporciona dispositivos y métodos para perforar eficientemente un yacimiento.

En aspectos, la presente descripción proporciona un sistema para perforar una formación interceptada por un sondeo .

En aspectos, la presente descripción además proporciona un método para perforar un yacimiento cruzada por un sondeo.

Los ejemplos de características citados en lo anterior de la descripción se han resumido en un sentido bastante amplio a fin de que la descripción detallada que sigue del mismo pueda entenderse mejor, y a fin de que las contribuciones a la técnica puedan apreciarse. Existen, por su puesto, características adicionales de la descripción que se describirán en lo sucesivo y las cuales formarán el objeto de las reivindicaciones anexas a la presente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para entendimiento detallado de la presente descripción, se debe hace referencia a la siguiente descripción detallada de la modalidad preferida, tomadas junto con los dibujos anexos, en los cuales elementos similares se han dado como números similares y en donde: La Figura 1 es una vista en sección esquemática de una modalidad de un aparato de la presente descripción como colocado dentro de un pozo que penetra un yacimiento subterráneo; La Figura 2 es una vista en sección esquemática de una porción de una pistola de perforación mostrada en la Figura 1; y La Figura 3 es una vista en sección de una tubería revestida fabricada de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

Aspectos de la presente descripción proporcionan cargas huecas que tratan un túnel formado, por un chorro perforador con un ácido. El ácido puede generarse, en parte, por uno o más componentes que conforman una tubería revestida de la carga hueca. El ácido se genera después de que un material energético de la carga hueca se detona. El ácido no existe antes de la detonación de la carga hueca. Además, la cantidad de ácido generado es suficiente para realizar una operación especificada. En algunas modalidades, el ácido puede corroer o disolver materia extraña tal como escombros hechos por el hombre de manera que esta materia extraña puede expulsarse del túnel mediante el fluido de formación que fluye. En otras modalidades, el ácido puede corroer o disolver un material de origen natural tal como roca o tierra que rodea el túnel. En aún otras modalidades, el ácido puede incrementar la permeabilidad o porosidad del yacimiento para mejorar la movilidad del fluido.

Con referencia ahora a la Figura 1, se muestra una construcción de pozo y/o instalaciones 10 de producción de hidrocarburos colocada sobre un yacimiento subterráneo de interés 12. La instalación puede ser un equipo de perforación con base en tierra o en alta mar adaptado para transportar una herramienta, tal como un tren de pistola de perforación, en un sondeo 16. El sondeo 16 puede incluir secciones de orificio abierto y/o secciones revestidas y cementadas. La instalación 10 puede incluir equipo y estructuras conocidas tales como una plataforma 18 en la superficie 20 de la tierra, una torre de perforación 22, un cabezal 24, y tubería de revestimiento 26. Una sarta 28 de trabajo suspendida dentro del sondeo 16 desde la torre de perforación 22 se utiliza para transportar el utillaje al sondeo 16. La sarta 28 de trabajo puede incluir tubos de perforación, tubería enrollada, cable de acero, cable de recuperación, o cualquier otro medio de transporte conocido. Además, la sarta 28 de trabajo puede jalarse a través del sondeo por un dispositivo tal como un tractor de sondeo (no mostrado) , lo cual puede ser ventajoso en pozos de largo alcance o pozos desviados. La sarta 28 de trabajo puede incluir líneas de telemetría u otros medios de transmisión de señal/energía que establecen comunicación telemétrica de una vía o de dos vías desde la superficie hasta una herramienta conectada a un extremo de la sarta 28 de trabajo. Un sistema de telemetría adecuado (no mostrado) puede conocerse como pulso de lodo, señales eléctricas, acústico, u otros sistemas adecuados. Para propósitos ilustrativos, se muestra un sistema de telemetría que tiene un controlador 30 de superficie (por ejemplo, una fuente de energía y/o panel de activación) adaptado para transmitir señales mediante un cable o línea 31 de transmisión de señal dispuesta en la sarta 28 de trabajo. Las señales pueden ser análogas o señales digitales. En una modalidad de la presente invención, una pistola 32 de perforación se acopla a un extremo de la sarta 28 de trabajo. La pistola 32 de perforación puede ser el aparato utilizado para transportar el dispositivo descrito en la Figura 1 en el pozo de sondeo.

La pistola 32 de perforación puede ser un ensamble de tren explosivo que incluye un detonador, cordón detonante, y una o más cargas 33 huecas. Cuando se detonan en el sondeo, las cargas producirán orificios a través de la tubería de revestimiento, cemento, y en el yacimiento circundante. Esta detonación establece comunicación entre el yacimiento y el sondeo, proporcionando una trayectoria para los fluidos y gases del yacimiento que se van a producir. El ensamble de tren explosivo puede diseñarse para operar en una secuencia de tiempo predeterminada. Detonadores eléctricos pueden utilizarse para detonar el cordón detonante, el cual a su vez detona las cargas en orden desde arriba hacia abajo o de abajo hacia arriba. En lo siguiente se encuentra un método ejemplar del despliegue de una pistola 32 de perforación que puede utilizar uno o más detonadores de acuerdo con la presente descripción.

Con referencia a la Figura 2, una sección en corte transversal de ensamble 32 de pistola de perforación se muestra. El ensamble 32 de pistola de perforación tiene un portador 34 tubular y un tubo 36 de carga cilindrico dispuesto concéntricamente dentro del portador 34 tubular. El diámetro exterior del tubo 36 de carga es tal que un espacio 38 anular se crea entre el tubo 36 de carga y el portador 34. Una carga 40 hueca explosiva tiene una tubería de revestimiento 42 de carga troncocónica . La tubería de revestimiento 42 de carga se forma típicamente de acero, pieza fundida de aluminio, o aleaciones de zinc y tiene una superficie o pared 44 interior que define un interior hueco de la tubería de revestimiento 42 de carga. La tubería de revestimiento 42 de carga es abierta en el extremo exterior y se ahúsa hacia adentro. Dispuesto en el interior de la tubería de revestimiento 42 se encuentra una tubería revestida 48 que tiene una configuración generalmente cónica o frusto-cónica . La tubería revestida 48 se ahúsa hacia adentro desde una base 50, ubicada en el extremo exterior, a una porción 52 de nariz. La tubería revestida 48 es abierta en la base 50 y tiene un interior hueco. Dispuesto entre la tubería revestida 48 y la pared 44 interior de la tubería de revestimiento 42 se encuentra un material 54 explosivo. El material 54 explosivo se extiende desde el interior de la tubería de revestimiento 42 a través del canal formado en el extremo interior de la tubería de revestimiento 42. La tubería de revestimiento 42 recibe un cordón 56 detonante para detonar el material 54 explosivo (Figura 3) de la carga hueca 40.

La Figura 3 ilustra una vista en sección de una tubería revestida 48 fabricada de acuerdo con una modalidad de la presente descripción. Cuando las cargas huecas (Figura 2) de un ensamble de pistola de perforación (Figura 2) se detonan, la energía térmica y onda de choque liberadas por el material 54 explosivo transforma la tubería revestida 48 en un chorro fundido que penetra a través de la tubería de revestimiento (no mostrada) en el sondeo y en el yacimiento circundante para formar una perforación.

En modalidades de la presente descripción, la detonación del material 54 explosivo inicia la generación de uno o más ácidos que se depositan en los túneles formados por los chorros. Un túnel ilustrativo se muestra en la Figura 1 con número 60.

En una modalidad, la tubería revestida 48 puede incluir un material 50 generador de ácido para generar un ácido. Específicamente, la tubería revestida incluye suficiente material generador de ácido para generar suficiente ácido para ser funcionalmente efectivo. Por funcionalmente efectivo, se entiende que el túnel tratado por el ácido tiene una propiedad o característica (por ejemplo, permeabilidad) que se ha alterado por una cantidad predeterminada o deseada. El material 50 generador de ácido puede formarse por la interacción de un primer componente y un segundo componente. El primer componente puede ser o incluir un donante de protones o un ion positivo. El segundo componente es generalmente un solvente acuoso, ya sea en forma líquida- o gaseosa. Debe entenderse que el segundo componente puede almacenar la solución acuosa en una forma sólida (por ejemplo, un hidrato) . El sólido puede procesarse para formar un líquido o un gas que interactúa con el primer componente para formar el ácido.

En una disposición, el material 50 generador de ácido puede incluir todos los componentes necesarios para formar un ácido, por ejemplo, el primer componente y el segundo componente. En otra disposición, la tubería revestida 48 puede incluir el primer componente que interactúa con el segundo componente en la pistola 32 para formar el ácido. Por ejemplo, el segundo componente puede ser un material utilizado para al menos parcialmente formar la tubería de revestimiento 42. También, el segundo componente puede ser un sólido, liquido, o gas, situado al exterior de la tubería revestida 48 pero al interior del portador 34. En aún otra variante, el segundo componente puede ser un fluido de pozo externo al portador 34. En otra disposición, la tubería revestida 48 puede incluir un primer componente que interactúa con un segundo componente de origen natural que es externo al portador 34 y puede ubicarse en el sondeo 16 y / o el yacimiento 12. El término "de origen natural" se refiere a materiales tales como agua, salmuera, e hidrocarburos que residen en el yacimiento 16.

Un ácido puede definirse como una sustancia que puede actuar como un ácido de Lewis o Ácido Bronsted-Lowrey, incluyendo ácidos típicamente en la forma de una solución acuosa. En una instancia no limitante, el material generador de ácido puede incluir un primer componente que puede configurarse para formar un ácido tras la detonación del material explosivo. El primer componente puede desvincularse del material generador de ácido; tras la desvinculación, el primer componente puede xnteractuar con el segundo componente para formar un ácido.

El material generador de ácido puede incluir un catalizador configurado para interactuar con un primer componente para generar un ácido. El primer componente puede configurarse para reaccionar con un segundo componente, por ejemplo un solvente, externo a la tubería revestida para formar un ácido en solución acuosa. El solvente o segundo componente puede encontrarse en el pozo de sondeo, en el yacimiento, o ambos.

En algunas modalidades, el material generador de ácido puede incluir uno o más componentes, tales como pero no limitado a un donante de protones o un ion positivo, un ion aceptor de protones o negativo, un catalizador, o materiales que pueden ayudar en el yacimiento ácido tras la detonación del material explosivo. Será evidente para aquellos experimentados en la técnica en cuanto a qué aspectos del material generador de ácido pueden funcionar como el donante de protones (catión) o protón aceptor (anión) . Los componentes del material generador de ácido pueden ser o incluir, pero no se limitan a alúmina, zeolitas, metabisulfito de sodio, metabisulfito de potasio, sulfato (II) de cobre, óxido (V) de vanadio, cloruro de fósforo, familia del cloruro de tionilo, familia del cloruro de acilo, familia del haluro de alquilo, familia del haluro de alquenilo, familia del haluro de arilo, fósforo, cobalto, cromo, manganeso, familia de los peróxidos, nafta, acetaldehído, fluoruro de calcio, viton, TEFLON™, ácido oxálico, glicerol anhidro, isonotrilo etílico, etilamina, cloroformo, fluoruro de formilo, formiato de sodio, ácido cianhídrico, nitrofosfato, fosfato tricálcico, y combinaciones de los mismos. Los ácidos generados pueden ser, pero no se limitan a, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido acético, ácido fórmico, ácido fosfónico, y combinaciones de los mismos.

En algunas modalidades, el material 50 puede formularse para reaccionar solamente cuando se exponga a un catalizador 52 . El catalizador 52 puede disponerse en un material 54 aislante. El material 54 aislante inicialmente evita la interacción del catalizador 52 con los otros materiales en la tubería revestida 48. El material 54 aislante puede seleccionarse para liberar el material generador de ácido tras la ocurrencia de una o más condiciones. Por ejemplo, el material 54 aislante puede ser un metal que tiene un punto de fundición por debajo de las temperaturas encontradas cuando el material 44 explosivo se detona. Un material aislante ilustrativo, pero no exclusivo, es el zinc. Tras la detonación de la carga 40 , el material 54 aislante puede quemar, fundir, disolver, desintegrar o de otra manera someter un cambio en la condición que permita al catalizador 52 interactuar con el material 50 generador de ácido .

Debe apreciarse que el material 54 aislante también puede utilizarse para aislar uno o ambos del primer componente y el segundo componente. Por aislamiento, se entiende que uno o ambos de los componentes no interactúan antes de la detonación de la pistola de perforación. En ciertas modalidades, un material catalizador puede utilizarse para aislar uno o ambos del primer componente o el segundo componente .

La tubería revestida 48 también puede incluir un material de matriz tales como metales en polvo o metales en polvo mezclados con materiales dúctiles tales como aluminio, zinc, cobre, tungsteno, plomo, bismuto, tantalio, estaño, latón, molibdeno, etc. Materiales tales como plastificantes o aglutinante también pueden incluirse en una matriz de material de la tubería revestida 48. La tubería revestida 48 también puede formarse de metales de lámina o sólidos maleables tales como cobre, zinc, y Pfinodal.

La descripción precedente se dirige a modalidades particulares de la presente descripción para el propósito de ilustración y explicación. Será aparente, sin embargo, para alguien experimentado en la técnica que muchas modificaciones y cambios a la modalidad establecida en lo anterior son posibles sin apartarse del alcance de la descripción. De este modo, se pretende que las siguientes reivindicaciones se interpreten para abarcar todas las modificaciones y cambios.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para dispersar ácido en un yacimiento subterráneo cruzado por un sondeo, caracterizado porque comprende : - un portador tubular configurado para transportarse a lo largo del sondeo; una tubería de revestimiento dispuesta en el portador tubular y que tiene un extremo ranurado y un extremo abierto; - un material energético dispuesto en el extremo abierto una tubería revestida que encierra el extremo abierto; un material generador de ácido dispuesto en el portador tubular y que tiene un primer componente y un segundo componente; y un material que aisla el primer componente del segundo componente.

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer componente y el segundo componente forman un ácido tras la detonación del material energético .

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material aislante evita la interacción entre el primer componente y el segundo componente hasta la detonación.

4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer componente además se dispone en al menos uno de: (i) la tubería de revestimiento, (ii) el material energético, (iii) la tubería revestida, y (iv) un interior convexo encerrado por la tubería revestida, y (v) el portador tubular.

5. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende un catalizador para generar el ácido.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque al menos uno del primer componente y el segundo componente incluye el catalizador.

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el catalizador se dispone en el material aislante.

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material aislante incluye zinc.

9. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque al menos uno del primer componente y el segundo componente se selecciona de un grupo que consiste de: alúmina, zeolitas, metabisulfito de sodio, metabisulfito de potasio, sulfato (II) de cobre, óxido (V) de vanadio, cloruro de fósforo, familia del cloruro de tionilo, familia del cloruro de acilo, familia del haluro de alquilo, familia del haluro de alquenilo, familia del haluro de arilo, fósforo, cobalto, cromo, manganeso, familia de los peróxidos, nafta, acetaldehido, fluoruro de calcio, politetrafluoroetileno, familia del fluorocarbono, familia del fluoroelastómero, ácido oxálico, glicerol anhidro, isonotrilo etílico, etil amina, cloroformo, fluoruro de formilo, formato de sodio, ácido cianhídrico, nitrofosfato, fosfato tricálcico, y combinaciones de los mismos.

10. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno del primer componente y el segundo componente es un sólido.

11. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende un cordón detonador conectado a la tubería de revestimiento y un detonador conectado al cordón detonador.

12. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer componente se desvincula para formar el ácido cuando se expone al segundo componente.

13. Un método para dispersar ácido en un yacimiento subterráneo que tiene un sondeo, caracterizado porque comprende : meter una pistola de perforación en el sondeo, en donde la pistola de perforación comprende: un portador tubular; una tubería de revestimiento dispuesta en el portador tubular y que tiene un extremo ranurado y un extremo abierto; un material energético dispuesto en el extremo abierto; una tubería revestida encerrada en el extremo abierto; un material generador de ácido dispuesto en el portador tubular y que tiene un primer componente y un segundo componente; y un material aislante que aisla el primer componente del segundo componente; detonar el material energético; desintegrar el material aislante al utilizar la detonación de material energético para permitir de este modo al primer componente interactuar con el segundo componente; y formar un ácido por la interacción del primer componente con el segundo componente.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende hacer reaccionar un catalizador con al menos uno del primer componente y el segundo componente después de la detonación.

15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la pistola de perforación además incluye un detonador y un cordón detonador.

16. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende conectar la pistola de perforación a un extremo de una sarta de trabajo; y correr un sistema de telemetría a lo largo con la sarta de trabajo en el sondeo.

17. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque comprende dispersar el ácido en el yacimiento subterráneo.

18. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el primer componente se desvincula para formar el ácido cuando se expone al segundo componente.