MÉTODO DE TESTE DE UM POÇO POSSUINDO UMA ZONA DE PRODUÇÃO E UMA ZONA DE INJEÇÃO, E COLUNA DE FERRAMENTAS PARA TESTE DE UM POÇO POSSUINDO UMA ZONA DE PRODUÇÃO E UMA ZONA DE INJEÇÃO
ANTECEDENTES
A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para realização de testes em poços.
Após um furo de poço ter sido perfurado, podem ser realizados testes (por exemplo, testes de coluna de perfuração ou destes de produção) para determinação da natureza e das características de uma ou mais zonas de uma formação anteriormente à completação de um poço. As características em relação às quais são realizados testes incluem a permeabilidade da formação, volume, pressão, película, e temperatura de uma jazida na formação, conteúdo de fluido na jazida, e outras características. Para obtenção dos dados desejados, podem ser tomadas amostras de fluido bem como podem ser realizadas medições com sensores de interior de poço e outros instrumentos.
Um tipo de teste que pode ser realizado consiste num teste de coluna de perfuração convencional. Um teste de coluna de perfuração é um teste realizado através da coluna de perfuração mediante utilização de equipamentos especiais de teste acoplados à coluna de perfuração. Os equipamentos especiais, que podem incluir sensores de pressão e temperatura e identificadores de fluido, determinam se foram encontrados componentes de fluido em quantidades comerciais no poço perfurado. Os componentes de fluido são normalmente então produzidos para a superfície e são alternativamente queimados ou transportados para recipientes de armazenagem. A produção dos componentes de fluido para a superfície no estágio de testes, e particularmente a queima dos componentes de fluido na superfície, cria um perigo potencial para o meio ambiente e está se tornando rapidamente uma prática pouco aconselhável.
Um outro tipo de teste que pode ser realizado é um teste de coluna de perfuração em câmara fechada. Num teste em câmara fechada, o poço é fechado na superfície durante a produção da formação em teste. Podem ser posicionados instrumentos no interior do poço e na superfície para realização de medições. Uma vantagem proporcionada pelo teste em câmara fechada reside no fato de que os hidrocarbonetos e outros fluidos do poço não são produzidos para a superfície durante o teste. Isto alivia algumas das preocupações ambientais associadas com a necessidade de queimar ou eliminar de outra forma os hidrocarbonetos que são produzidos para a superfície. Entretanto, os testes em câmara fechada convencionais têm uma precisão e uma abrangência limitadas devido ao fluxo limitado de fluidos da formação em teste. A quantidade de fluidos que pode ser produzida da zona em teste pode ser limitada pelo volume da câmara fechada.
Uma outra questão associada com a realização de testes num poço consiste na comunicação dos resultados do teste para a superfície. Algum tipo de mecanismo é tipicamente preferido para comunicar em tempo real os dados de teste para equipamentos na superfície do poço. Um possível mecanismo de comunicação consiste na instalação de um cabo elétrico que desce pelo furo perfurado até os
sensores. Uma alternativa para a coleta de dados em tempo real consiste na utilização de meios de registro no interior do poço que registram os dados do sensor de interior de poço e são subseqüentemente recuperados para a superfície após o teste.
Adicionalmente, quando os testes são realizados num poço provido com revestimento, o revestimento tem que ser perfurado para permitir que os hidrocarbonetos fluam para o interior do poço. Os métodos de perfuração utilizados para perfuração das zonas apropriadas incluem perfuração por cabo ("wireline") e conduzida por tubagem. Sendo conduzidos por tubagem, os canhões de perfuração são descidos para o interior do poço acoplados aos instrumentos de teste. Sendo conduzidos por cabo de perfuração, os canhões de perfuração são descidos em primeiro lugar, e os instrumentos de teste são colocados em funcionamento no interior do poço após os canhões terem sido removidos do interior do poço. Os trabalhos de perfuração tendem a tornar-se complicados se houver necessidade de perfurar mais de uma zona no interior do poço perfurado.
Existe portanto uma necessidade de obtenção de um método e um aparelho aperfeiçoados para teste de poços.
SUMÁRIO
Uma configuração da presente invenção compreende uma coluna de ferramentas para teste de uma formação de um furo de poço incluindo uma entrada de produção, uma saida de injeção, e um aparelho de amostragem. O fluido é obtido de uma zona de produção, entra na coluna de ferramenta através da entrada de produção, sai da coluna de ferramentas através da saida de injeção, para a zona de injeção. No interior da coluna de ferramentas, o aparelho de amostragem coleta amostras do fluido que flui através da mesma. Numa outra configuração, uma amostra de fluido de grande volume é retida no interior da coluna de ferramentas, tal como entre duas válvulas, sendo removida do poço perfurado juntamente com a coluna de ferramentas subseqüentemente ao teste. Numa outra configuração, a coluna de ferramentas inclui pelo menos um canhão de perfuração para perfurar uma das zonas de produção e injeção. A coluna de ferramentas pode igualmente incluir dois canhões de perfuração para perfurarem tanto a zona de produção quanto a zona de injeção. Um dos dois canhões de perfuração pode consistir num canhão de perfuração orientado de tal forma que quando o mesmo é ativado as cargas não perturbem nenhum dos cabos, linhas de transmissão de dados, ou linhas de transmissão associadas com a coluna de ferramentas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 ilustra uma configuração da coluna de ferramentas disposta no interior de um poço perfurado.
A Figura 2 ilustra uma outra configuração da coluna de ferramentas disposta no interior de um poço perfurado.
A Figura 3 ilustra uma configuração da coluna de ferramentas, incluindo um tampão ("packer") de múltiplas portas como elemento de vedação superior e um conjunto guia-tubos ("stingers") de tampão como elemento de vedação inferior.
A Figura 4 ilustra uma configuração para operação das válvulas localizadas abaixo do elemento de vedação superior.
A Figura 5 ilustra uma outra configuração para operação das válvulas localizadas abaixo do elemento de vedação superior.
A Figura 6 ilustra uma outra configuração para operação das válvulas localizadas abaixo do elemento de vedação superior. A Figura 7 ilustra uma configuração da coluna de ferramentas, incluindo um canhão de perfuração para perfurar a zona inferior.
A Figura 8 ilustra uma outra configuração da coluna de ferramentas, incluindo um canhão de perfuração para perfurar a zona inferior.
A Figura 9 ilustra uma configuração da coluna de ferramentas, incluindo dois canhões de perfuração, um para perfurar a zona superior e o segundo para perfurar a zona inferior.
A Figura 10 ilustra uma configuração da coluna de ferramentas, incluindo um canhão de perfuração orientado para perfurar a zona superior e um canhão de perfuração para perfurar a zona inferior.
A Figura 11 ilustra uma primeira configuração do
equipamento dedicado existente na superfície que é utilizado como suspiro para o gás retido e para drenar o volume de óleo morto.
A Figura 12 ilustra uma configuração da coluna de ferramentas conforme divulgada no Pedido Principal.
A Figura 13 ilustra uma outra configuração da coluna de ferramentas conforme divulgada no Pedido Principal.
A Figura 14 ilustra uma outra configuração da coluna de ferramentas conforme divulgada no Pedido Principal. A Figura 15 ilustra uma outra configuração da coluna de ferramentas conforme divulgada no Pedido Principal.
A Figura 16 ilustra uma outra configuração da coluna de ferramentas conforme divulgada no Pedido Principal.
A Figura 17 ilustra uma outra configuração da coluna de ferramentas conforme divulgada no Pedido Principal.
A Figura 18 ilustra uma segunda configuração do equipamento dedicado existente na superfície que é utilizado como suspiro para retirar o gás retido e para drenar o volume de óleo morto.
A Figura 19 ilustra uma terceira configuração do equipamento dedicado existente na superfície que é utilizado como suspiro para retirar o gás retido e para drenar o volume de óleo morto.
A Figura 20 ilustra uma quarta configuração do equipamento dedicado existente na superfície que é utilizado como suspiro para retirar o gás retido e para drenar o volume de óleo morto.
A Figura 21 ilustra uma quinta configuração do equipamento dedicado existente na superfície que é utilizado como suspiro para retirar o gás retido e para drenar o volume de óleo morto.
A Figura 22 é uma ilustração em corte transversal do alojamento de derivação ("bypass") de fluxo.
A Figura 23 é uma ilustração em corte longitudinal do alojamento de derivação ("bypass") de fluxo.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Na descrição a seguir, são apresentados numerosos detalhes com o objetivo de proporcionarem uma compreensão da presente invenção. Entretanto, deverá ser entendido por aqueles que são versados na técnica que a presente invenção pode ser colocada em prática sem estes detalhes e que numerosas variações ou modificações das configurações descritas são possíveis.
Conforme são aqui utilizados, os termos "para cima" e "para baixo"; "superior" e "inferior"; "no sentido ascendente" e "no sentido descendente"; "acima" e "abaixo"; e outros termos similares indicando posições relativas sobre ou sob um determinado ponto ou elemento são utilizados nesta descrição para descreverem com mais clareza algumas configurações da invenção. Entretanto, quando aplicados a equipamentos e métodos para utilização em poços direcionais ou horizontais, esses termos podem referir-se a "da esquerda para a direita" ou "da direita para a esquerda", ou outra relação apropriada.
Adicionalmente, as posições relativas dos componentes aos quais são feitas referências podem ser invertidas.
Uma configuração da coluna de ferramentas 10 de acordo com esta invenção encontra-se ilustrada na Figura 1. A coluna de ferramentas 10 encontra-se posicionada num poço perfurado 12 que pode encontrar-se revestido com um revestimento 14. O poço perfurado 12 pode incluir uma zona de produção 16 e uma zona de injeção 18 e pode fazer parte de um poço submarino ou de um poço terrestre. A coluna de ferramentas 10 é projetada para realizar um teste de fluxo extenso coletando dados e amostras de óleo sem produzir fluidos da formação para a superfície. A coluna de ferramentas 10 é capaz de operar durante longos períodos de fluxo e períodos de acumulação para avaliar limitações ou limites da jazida. Numa configuração, a coluna de ferramentas 10 proporciona uma leitura em tempo real na superfície de todos os dados coletados durante as fases de fluxo e de confinamento ("shut-in") (poço fechado). Na configuração preferencial, a coluna de ferramentas 10 tem uma construção modular em que podem ser adicionados ou removidos diferentes componentes da coluna de ferramentas 10 a critério do operador.
A coluna de ferramentas 10 pode ser conduzida por tubagem, cabo de perfuração, ou tubagem helicoidal, dependendo dos requisitos do operador e/ou da profundidade de operação. Na configuração preferencial, o revestimento 14 adjacente à zona de produção 16 é perfurado com perfurações 17 de zona de produção, e o revestimento 14 adjacente à zona de injeção 18 é perfurado com perfurações 19 de zona de injeção.
Na configuração da Figura 1, a coluna de ferramentas 10 inclui uma entrada de produção 20, uma saida de injeção 22, uma bomba 24, e uma válvula de fluxo 26.
Geralmente, a bomba 24, quando ativada, faz o fluido da zona de produção fluir da zona de produção 16 através das perfurações 17 de zona de produção, para o interior da coluna de ferramentas 10 através da entrada de produção 20, através do interior da coluna de ferramentas 10, saindo da coluna de ferramentas 10 através da saida de injeção 22, e ingressando na zona de injeção 18 através das perfurações 19 de zona de injeção. A válvula de fluxo 26 controla o fluxo de fluido através do interior da coluna de ferramentas 10.
A coluna de ferramentas 10 pode ser utilizada para indução de· fluxo de uma zona de produção inferior 16 para uma zona de injeção mais superior 18 conforme se encontra ilustrado na Figura 1 ou de uma zona de produção mais elevada 16 para uma zona de injeção mais inferior 16 conforme se encontra ilustrado na Figura 2. Para abreviar a descrição, a mais elevada das zonas de produção 16 e de injeção 18 será doravante aqui referida como a zona superior 92, e a mais baixa das zonas de produção 16 e de injeção 18 será doravante aqui referida como a zona inferior 94. Assim, por exemplo, na Figura 1, a zona de
injeção 18 é a zona superior 92, e a zona de produção 18 é a zona inferior 94. Por outro lado, na Figura 2, a zona de produção 18 é a zona superior 92, e a zona de injeção 18 é a zona inferior 94.
A coluna de ferramentas 10 inclui preferencialmente um elemento de vedação superior 28 e um elemento de vedação inferior 30, que podem individualmente compreender tampões ("packers"). O elemento de vedação superior 28 é posicionado acima da zona superior 92, isolando a zona superior 92 do restante espaço anular 15 no sentido ascendente do poço relativamente ao elemento de vedação superior 28. O elemento de vedação inferior 30 é posicionado entre a zona superior 92 e a zona inferior 94, isolando a zona superior 92 da zona inferior 94. Conforme é bem conhecido na técnica, o elemento de vedação superior 28 e o elemento de vedação inferior 30 são adaptados para se movimentarem e encaixarem de forma passível de vedação com o furo de poço 12 ou o revestimento 14 ao serem atuados.
Numa configuração que se encontra melhor ilustrada na Figura 3, o elemento de vedação superior 28 compreende um tampão 56 de múltiplas portas que permite acesso a cabos de transmissão de energia e de dados e linhas de transmissão 58 abaixo do elemento de vedação superior 28.
Conforme é conhecido na técnica, os tampões 56 de múltiplas portas incluem portas secundárias 60 através do seu corpo em adição ao orifício principal 62. As portas secundárias 60 são utilizadas para passagem de cabos ou linhas de transmissão 58 através das mesmas, em que esses cabos e linhas 58 são ligados(as) operacionalmente às ferramentas e aos sensores abaixo do elemento de vedação superior 28, conforme será aqui descrito.
Numa configuração, o elemento de vedação inferior 30 compreende um conjunto de guia-tubos de tampão 64. O conjunto de guia-tubos de tampão 64 inclui uma parte de guia-tubos 66 e uma parte de corpo de tampão 68. A parte de corpo de tampão 68 inclui os elementos de vedação 70 que estabelecem uma vedação com o poço perfurado 12 ou o revestimento 14 bem como o orifício 72 da parte do corpo do tampão. A parte de guia-tubos 66 é ligada ao resto da coluna de ferramentas 10, sendo dimensionada e construída de forma a ser inserida no orifício 72 da parte do corpo do tampão. Uma vedação 74 de conjunto de guia-tubos de tampão, disposta alternativamente na parte de guia-tubos 66 ou na parte de corpo 68 do tampão, permite o encaixe vedado da parte de guia-tubos 66 com a parte de corpo 68 do tampão.
O conjunto 64 de guia-tubos de tampão é benéfico devido ao fato de o elemento de vedação inferior 30 poder ficar exposto a detritos e areia da formação localizada acima do mesmo. Os detritos e a areia poderiam preencher a região anular entre o elemento de vedação inferior 30 e o revestimento 14 ou o poço perfurado 12, o que poderia impedir a subseqüente recuperação do elemento de vedação inferior 30. Se o conjunto 64 de guia-tubos de tampão for utilizado, a parte de guia-tubos 66 pode ser facilmente recuperada desacoplando-se a mesma da parte de corpo 68 do tampão, e a parte de corpo 68 do tampão pode ser subseqüentemente removida com uma ferramenta de pescaria especializada. Adicionalmente, o conjunto de guia-tubos de tampão 64 é benéfico devido ao fato de o encaixe entre a parte de guia-tubos 66 e a parte de corpo 68 do tampão compensar qualquer movimento da tubagem entre o elemento de vedação superior 28 e o elemento de vedação inferior 30.
A entrada de produção 20 proporciona comunicação fluida entre a região de espaço anular 15 adjacente à zona de produção 16 e o interior da coluna de ferramentas 10. Na configuração ilustrada na Figura 1, a entrada de produção 20 é localizada abaixo do elemento de vedação inferior 30 e proporciona comunicação fluida entre a região de espaço anular 15 abaixo do elemento de vedação inferior 30 e o interior da coluna de ferramentas 10. Na configuração ilustrada na Figura 2, a entrada de produção 20 fica localizada entre o elemento de vedação superior 28 e o elemento de vedação inferior 30 e proporciona comunicação fluida entre o interior da coluna de ferramentas 10 e a região de espaço anular 15 que fica entre o elemento de vedação superior 28 e o elemento de vedação inferior 30.
Na configuração preferencial, a entrada de produção 20 compreende uma seção de tubagem fendida de produção 36 na coluna de ferramentas 10. A entrada de produção 20 pode igualmente compreender tubagem dotada de portas (não ilustrada nas Figuras). Na configuração preferencial a entrada de produção 20 inclui um mecanismo de filtragem, um enchimento com cascalho, ou outro meio de controle de areia, que impede o fluxo de partículas com dimensões superiores a uma dimensão previamente determinada. O mecanismo de filtragem pode compreender uma tela de filtragem na entrada de produção 20 ou a construção das fendas da tubagem fendida de produção 36 ou das portas da tubagem dotada de portas tendo uma certa dimensão previamente determinada.
A saída de injeção 22 proporciona comunicação fluida entre a região de espaço anular 15 adjacente à zona de injeção 18 e o interior da coluna de ferramentas 10. Na configuração ilustrada na Figura 1, a saída de injeção 22 fica localizada entre o elemento de vedação superior 28 e o elemento de vedação inferior 30 e proporciona comunicação fluida entre o interior da coluna de ferramentas 10 e a região de espaço anular 15 entre o elemento de vedação superior 28 e o elemento de vedação inferior 30. Na configuração ilustrada na Figura 2, a saída de injeção 22 fica localizada abaixo do elemento de vedação inferior 30 e proporciona comunicação fluida entre o interior da coluna de ferramentas 10 e a região de espaço anular 15 que fica situada abaixo do elemento de vedação inferior 30. Em qualquer uma das configurações, a saída de injeção 22 fica preferencialmente localizada na extremidade de pressão 43 da bomba 24.
Na configuração preferencial, a saída de injeção 22 compreende uma seção de tubagem 38 dotada de portas na coluna de ferramentas 10. A saída de injeção 22 pode igualmente compreender tubagem fendida (não ilustrada nas Figuras). Numa configuração a saída de injeção 22 inclui um mecanismo de filtragem, um preenchimento com cascalho ou outro meio de controle de areia, que impede o fluxo de partículas com dimensões superiores a uma dimensão previamente determinada. 0 mecanismo de filtragem pode igualmente compreender uma tela de filtragem na saída de injeção 22 ou a construção das fendas da tubagem fendida de injeção ou das portas da tubagem dotada de portas possuindo uma dimensão previamente determinada.
A bomba 24 compreende preferencialmente uma bomba submersível que é ligada operacionalmente a um motor elétrico 42. Entretanto, a bomba 24 pode igualmente compreender outros tipos de bombas. Um cabo de alimentação de energia 90 estende-se através do elemento de vedação superior 28, tal como através de uma das portas secundárias 60 do tampão 56 de múltiplas portas, e é ligado operacionalmente ao motor 42.
Na configuração ilustrada na Figura 1 em que a zona de injeção 18 é a zona superior 92, a bomba 24 é preferencialmente posicionada numa posição mais elevada na coluna de ferramentas 10 para que o motor 42 fique próximo e preferencialmente abaixo da zona de injeção 18. O fluxo de fluido em torno do motor 42 serve para refrigeração do motor 42 durante a sua operação. Também preferencialmente e na configuração da Figura 1, a bomba 24 é localizada de tal forma que a válvula de fluxo 26 fica na extremidade de sucção 41 da bomba 24 e a válvula de fluxo 26 fica numa posição no interior do poço localizada abaixo da bomba 24.
Na configuração ilustrada na Figura 2 em que a zona de produção 16 é a zona superior 92, a bomba 24 é preferencialmente posicionada numa posição mais inferior na coluna de ferramentas 10 para que a bomba 24 fique numa posição no interior do poço abaixo da válvula de amostragem 52, que será aqui descrita, e a extremidade de sucção 41 da bom,ha ?4 firme próxima da válvula de amostragem 52.
Preferencialmente, o motor 42 é disposto entre a tomba 24 e a válvula de amostragem 52. Nesta configuração, a bomba 24 pode igualmente requerer um envoltório 45 em torno do motor 42 para comunicar o lado de sucção 41 da bomba 24 com o restante da coluna de ferramentas 10 no interior do poço acima do motor 42.
A válvula de fluxo 26 é localizada no interior da coluna de ferramentas 10 entre a entrada de produção 20 e a saida de injeção 22. Na configuração preferencial, a válvula de fluxo 26 compreende uma válvula de esfera que define um orifício pleno através da coluna de ferramentas 10 na posição aberta e que impede o fluxo através da coluna de ferramentas 10 na posição fechada. A válvula de fluxo 26 pode igualmente compreender outros tipos de válvulas tais como válvulas de chapeleta ("flapper valves") ou válvulas de disco.
A coluna de ferramentas 10 pode igualmente compreender um mecanismo de válvula de barreira 44 localizado no interior do poço acima da saída de injeção 22 na configuração da Figura 1 e localizado no interior do poço acima da entrada de produção 20 na configuração da Figura 2. Na posição fechada, o mecanismo de válvula de barreira 44 impede fluxo na direção da superfície durante a operação da coluna de ferramentas 10. Numa configuração, o mecanismo de válvula de barreira 44 compreende uma válvula de esfera que define um orifício de passagem integral através da coluna de ferramentas 10 na posição aberta e impede o fluxo através da coluna de ferramentas 10 na posição fechada. 0 mecanismo de válvula de barreira 44 pode igualmente compreender duas válvulas de esfera em série, tal como a Válvula de Segurança Schlumberger IRIS (Schlumberger IRIS Safety Valve), uma válvula sendo uma válvula de corte de cabo e a segunda válvula sendo uma válvula de vedação. Numa outra configuração, o mecanismo de válvula de barreira 44 compreende uma válvula de esfera, que seletivamente impede o fluxo através da coluna de ferramentas 10, e uma válvula de circulação, que permite seletivamente o fluxo do interior da coluna de ferramentas 10 para o espaço anular 15, tal como a Válvula Dual IRIS Schlumberger (Schlumberger IRIS Dual Valve). O mecanismo de válvula de barreira 44 é preferencialmente operado a partir da superfície por meios conhecidos na técnica, tais como linhas de controle ou telemetria de pulsos de pressão.
Preferencialmente, a coluna de ferramentas 10 compreende igualmente uma válvula de amostragem 52 localizada no interior do poço abaixo da válvula de fluxo 26 e acima da entrada de produção 20 na configuração da Figura 1 ou acima da saída de injeção na configuração da Figura 2. Preferencialmente, a válvula de amostragem 52 compreende uma válvula de esfera que define um orifício de passagem integral através da coluna de ferramentas 10 na posição aberta e impede o fluxo através da coluna de ferramentas 10 na posição fechada.
Numa configuração, a coluna de ferramentas 10 compreende igualmente uma válvula de circulação 100 localizada abaixo da válvula de amostragem 52 e acima do elemento de vedação inferior 30. A válvula de circulação 100 pode compreender uma válvula de luva, proporciona comunicação fluida entre o interior da coluna de ferramentas 10 e o espaço anular 15 quando se encontra na posição aberta, e impede a comunicação fluida entre o interior da coluna de ferramentas 10 e o espaço anular 15 quando se encontra na posição fechada.Numa configuração, a válvula de amostragem 52 e a válvula de circulação 100 compreendem uma Válvula Dual IRIS Schlumberger (Schlumberger IRIS Dual Valve) que inclui uma válvula de esfera e uma válvula de luva.
A coluna de ferramentas 10 pode igualmente incluir pelo menos uma unidade de pressão e temperatura 46, cada unidade 4 6 incluindo pelo menos um, e preferencialmente uma pluralidade de, sensores de pressão e temperatura para registro e monitoração da pressão e da temperatura do fluido que flui através do interior da coluna de ferramentas 10. Preferencialmente, as unidades 46 de pressão e temperatura ficam localizadas entre a entrada de produção 20 e a saida de injeção 22. Preferencialmente, a coluna de ferramentas 10 inclui pelo menos duas unidades 4 6 de pressão e temperatura, uma unidade 4 6 próxima da zona de produção 16 e a outra unidade 46 próxima da zona de injeção 18. Observa-se igualmente que as unidades 46 podem ser construídas para obterem medições de fluido seja no interior da coluna de ferramentas 10, seja no interior do espaço anular 15. Observa-se que os dados obtidos pelas unidades 4 6 de pressão e temperatura podem ter várias utilizações, incluindo modificação da taxa de fluxo do fluido no interior da coluna de ferramentas 10 para que sua pressão de fluido não caia abaixo do ponto de borbulhamento (pressão de saturação).
A coluna de ferramentas 10 pode igualmente incluir um medidor de fluxo 48 para registrar e monitorar a taxa de fluxo do fluido que flui através do interior da coluna de ferramentas 10. O medidor de fluxo 48 fica localizado entre a entrada de produção 20 e a saida de injeção 22.
A coluna de ferramentas 10 pode igualmente incluir um dispositivo identificador de fluido 50, preferencialmente incluindo um dispositivo para análise ótica de fluido, para registrar e monitorar o conteúdo de óleo no fluido que flui através do interior da coluna de ferramentas 10. O identificador 50 de fluido é preferencialmente capaz de obter pelo menos duas medições: absorção visível e próxima da escala de infravermelho para composição de fluido e alteração de índice de refração para composição de gás. O identificador 50 de fluido fica localizado entre a entrada de produção 20 e a saída de injeção 22.
A coluna de ferramentas 10 pode igualmente incluir um detetor de sólidos (não exibido) para detecção de sólidos, tal como areia, fluindo da zona de produção 16 ou um densímetro de fluidos (não exibido) para monitorar a densidade do fluido da zona de produção 16. O detetor de sólidos e o densímetro de fluidos podem ser localizados entre a entrada de produção 20 e a saída de injeção 22. Outros sensores ou medidores que podem ser incluídos são detetores de H2S, detetores de CO2, e medidores de fração de água. Na configuração preferencial, a coluna de ferramentas 10 pode igualmente incluir um aparelho de amostragem 54 contendo pelo menos uma câmara de amostragem de PVT. O aparelho de amostragem 54 faz preferencialmente parte da coluna de ferramentas 10, ao invés de ser descido através de cabo liso ("slick line") ou de cabo de perfuração ("wireline") independentemente da coluna de ferramentas 10. O aparelho de amostragem 54 inclui preferencialmente uma pluralidade de câmaras de amostragem de PVT. A pluralidade de câmaras de amostragem podem ser todas ativadas de uma só vez ou em momentos separados. O aparelho de amostragem 54 fica localizado entre a entrada de produção 20 e a saida de injeção 22. O aparelho de amostragem 54 pode igualmente incluir um mecanismo de verificação de ativação (não exibido) que sinaliza automaticamente na superfície quando o aparelho de amostragem tiver obtido com êxito uma amostra de fluido. 0 mecanismo de verificação de ativação pode compreender um sensor de pressão dentro de cada câmara de amostragem ou um comutador ativado pelo curso de um mecanismo da câmara de amostragem.
Uma linha de transmissão de dados 104 é preferencialmente descida da superfície do poço perfurado 12 até a coluna de ferramentas 10. A linha de transmissão de dados 104 fica preferencialmente em comunicação com as unidades de pressão e temperatura 46, o medidor de fluxo 48, o identificador de fluido 50, o detetor de sólidos, o densímetro de fluidos, e os outros medidores/sensores. Observa-se que a linha de transmissão de dados 104 tem que passar através do elemento de vedação superior 28, e isso ocorre preferencialmente através de uma das portas secundárias 60 do tampão de múltiplas portas 56. A linha de transmissão de dados 104 transmite as leituras das unidades 46 de pressão e temperatura, do medidor de fluxo 48, do identificador de fluido 50, do detetor de sólidos, do densimetro de fluidos, e dos outros medidores/sensores para a superfície, preferencialmente de forma contínua mas pelo menos a intervalos no tempo. Adicionalmente, numa configuração, a linha de transmissão de dados 104 e os instrumentos 46, 48, e 50 (e os outros medidores/sensores) são construídos de tal forma que possam ser enviados sinais da superfície para os instrumentos 46, 48, e 50 (e para os outros medidores/sensores), em que esses sinais podem modificar características dos instrumentos tais como tolerâncias de dados ou os intervalos de tempo entre leituras. Como exemplo, a linha de transmissão de dados 104 pode compreender uma linha de fibra ótica.
Numa configuração, a coluna de ferramentas 10 inclui igualmente um componente de comunicação 106 preferencialmente localizado acima do elemento de vedação superior 28. Alternativamente, o componente de comunicação 106 pode ser localizado em qualquer ponto da coluna de ferramentas 10. A linha de transmissão de dados 104, nesta configuração, estende-se desde o componente de comunicação 106 até cada instrumento 46, 48, 50 (e os outros medidores/sensores). Uma linha de transmissão 108 estende- se desde o componente de comunicação 106 até a superfície. Todos os sinais provenientes da superfície passam através da linha de transmissão 108 e são interpretados pelo componente de comunicação 106, que opera então o relevante instrumento 46, 48, e 50 (e os outros medidores/sensores), apropriadamente mediante o envio de um sinal através da linha de transmissão de dados 104. Todos os sinais provenientes dos instrumentos 46, 48, e 50 (e dos outros medidores/sensores) passam através da linha de transmissão de dados 104 e são interpretados pelo componente de comunicação 106, que transfere então as informações para a superfície através da linha de transmissão 108. Como exemplo, a linha de transmissão 108 pode compreender uma linha de fibra ótica.
Numa outra configuração, ao invés de incluir a linha de transmissão de dados 104, a coluna de ferramentas 10 inclui pelo menos um dispositivo de registro (não exibido) para registrar os dados obtidos pelas unidades de pressão e temperatura 46, pelo medidor de fluxo 48, pelo identificador de fluido 50, pelo detetor de sólidos, pelo densímetro de fluidos, e pelos outros medidores/sensores. Nesta configuração, os dados são registrados enquanto a coluna de ferramentas 10 se encontra no interior do poço e são posteriormente recuperados quando a coluna de ferramentas 10 é removida do poço perfurado 12. A coluna de ferramentas 10 pode incluir um dispositivo de registro separado para cada um dos instrumentos relevantes.
A válvula de fluxo 26, a válvula de amostragem 52, e a válvula de circulação 100 encontram-se, conforme está ilustrado nas Figuras, localizadas abaixo do elemento de vedação superior 28. Existem várias formas mediante as quais a válvula de fluxo 26, a válvula de amostragem 52, e a válvula de circulação 100 podem ser operadas a partir de uma posição acima do elemento de vedação superior 28.
Numa configuração (não ilustrada nas Figuras), pelo menos uma via de passagem proporciona comunicação desde uma localização acima do elemento de vedação superior 28 até as válvulas 26, 52, e/ou 100. Na configuração preferencial, a via de passagem compreende uma linha hidráulica que é feita passar através do elemento de vedação superior 28 (tal como através de uma porta secundária 60 do tampão 56 de múltiplas portas) e é ligada operacionalmente às válvulas 26, 52, e 100. Numa configuração, a linha hidráulica estende-se até a superfície e a pressão no interior da mesma opera a válvula. Numa outra configuração, a linha hidráulica é aberta para o espaço anular 15 acima do elemento de vedação superior 28. Nesta configuração, a pressão hidráulica na linha aplicada ao espaço anular 15 acima do elemento de vedação superior 28 atua para operar a válvula de fluxo 26, a válvula de amostragem 52, e a válvula de circulação 100. Cada uma das válvulas poderá ter a sua própria linha hidráulica independente. Numa outra configuração, uma linha hidráulica é ligada às válvulas.
Numa outra configuração conforme a ilustração da Figura 4, a coluna de ferramentas 10 inclui um barramento de telemetria local 76 e um módulo de interface 78. O barramento de telemetria local 76, que pode corresponder à linha de transmissão de dados 104, estende-se através do elemento de vedação superior 28 e comunica com o módulo de interface 78. 0 módulo de interface 78 é operacionalmente ligado a uma válvula 26, 52, ou 100. O barramento de telemetria local 76 é capaz de tratar transferência de dados e comandos de operação de ferramentas. Um sinal de comando da superfície enviado através do barramento de telemetria local 76 é recebido pelo módulo de interface 78.
O módulo de interface 78 interpreta o sinal de comando e responde operando a válvula 26, 52, ou 100 da maneira apropriada. Adicionalmente, o estado da ferramenta pode ser comunicado através do barramento de telemetria local 76 desde o ambiente no interior do poço até a superfície. Numa configuração, cada válvula 26, 52, ou 100, possui seu próprio barramento de telemetria local independente. Numa outra configuração, todas as válvulas 26, 52, e 100 operam através de um barramento de telemetria local. Numa configuração adicional, cada válvula 26, 52, ou 100 possui seu próprio módulo de interface. Numa outra configuração, toas as válvulas 26, 52, e 100 operam através de um módulo de interface.
Numa outra configuração ilustrada na Figura 5, a coluna de ferramentas 10 inclui uma linha de controle direto 80, que pode corresponder à linha de transmissão de dados 104, que se estende através do elemento de vedação superior 28 e encontra-se em comunicação direta com solenóides que operam as válvulas 26, 52, e 100. Pulsos elétricos enviados através da linha de controle direto 80 são utilizados para operação das válvulas de solenóide. Numa outra configuração, cada válvula 26, 52, ou 100 possui sua própria linha de controle direto independente. Numa outra configuração todas as válvulas 26, 52, e 100 são operadas por uma linha de controle direto.
Numa outra configuração ilustrada na Figura 6, a coluna de ferramentas 10 inclui um sistema 82 acústico ou eletromagnético de telemetria e um módulo de interface 84.
O sistema acústico de telemetria 82 é preferencialmente localizado acima do elemento de vedação superior 28 e inclui uma linha de sinais 86 e um módulo de sistema acústico 88. O módulo de sistema acústico 88 pode corresponder ao componente de comunicação 106, e a linha de sinais 86 pode corresponder à linha de transmissão 108. Os sinais são enviados da superfície através da linha de sinais 86 e são recebidos pelo módulo de sistema acústico 88. O módulo de sistema acústico 88 transmite então acusticamente as assinaturas de comando para o interior do poço, passando pelo elemento de vedação superior 28, para o módulo de interface acústica 84. 0 módulo de interface
acústica 84 interpreta as assinaturas de comando acústicas e responde operando a válvula 26, 52, ou 100 da forma correspondente apropriada. Numa configuração, cada válvula 26, 52, ou 100 possui seu próprio módulo de interface acústica independente. Numa outra configuração, todas as válvulas 26, 52, e 100 são operadas por um módulo de interface acústica.
O aparelho de amostragem 54 fica, conforme se encontra ilustrado nas Figuras, também localizado abaixo do elemento de vedação superior 28. O aparelho de amostragem 54 pode ser operado a partir de uma posição localizada acima do elemento de vedação superior 28 utilizando as mesmas técnicas que foram discutidas relativamente às válvulas 26, 52, e 100. Isto é, o aparelho de amostragem 54 pode ser operado mediante utilização de uma linha hidráulica exposta para o espaço anular acima do elemento de vedação superior 28, um barramento de telemetria local e um módulo de interface, uma linha de controle direto e solenóides, ou um sistema de telemetria acústica e um módulo de interface acústica.
A Válvula Dual IRIS Schlumberger (Schlumberger IRIS Dual Valve) e a Válvula de Segurança Schlumberger IRIS (Schlumberger IRIS Safety Valve) foram identificadas aqui como potenciais candidatas para algumas das válvulas da coluna de ferramentas 10. Um dos benefícios da utilização das Válvulas IRIS Dual e de Segurança consiste no fato de as mesmas poderem ser ativadas eletricamente, mediante aplicação de pressão, ou por telemetria de pulsos de pressão. Assim, com nenhuma ou poucas modificações, as Válvulas IRIS Dual e de Segurança podem ser operadas mediante utilização da maioria, senão mesmo de todas, as técnicas discutidas acima (uma linha hidráulica exposta para o espaço anular acima do elemento de vedação superior 28, um barramento de telemetria local e um módulo de interface, uma linha de controle direto e solenóides, ou um sistema de telemetria acústica e um módulo de interface acústica). Na configuração preferencial, cada uma das válvulas 26, 52, e 100, bem como o aparelho de amostragem 54, são construídos de forma a poderem ser operados ce uma maneira similar pela maioria, senão todas, das mesmas técnicas.
Se o poço perfurado 12 estiver provido com revestimento, nesse caso o revestimento 14 deverá ser perfurado anteriormente à realização de testes. Existe uma variedade de métodos de perfuração disponíveis para perfuração do revestimento 14 na adjacência da zona cs produção 16 e da zona de injeção 18. Numa configuração, a zona superior 92 é perfurada por um canhão de perfuração conduzido por cabo de perfuração ("wireline") no interior do poço perfurado 12 anteriormente à descida da coluna de ferramentas 10 para o interior do poço. Similarmente, numa configuração, a zona inferior 94 é perfurada por um canhão de perfuração conduzido por cabo de perfuração ("wireline") no interior do poço perfurado 12 anteriormente à descida da coluna de ferramentas 10 para o interior do poço.
Na configuração em que a zona superior 92 é perfurada por um canhão de perfuração conduzido por cabo, a zona inferior 94 pode ser perfurada por um canhão de perfuração conduzido por tubagem acoplado à coluna de ferramentas 10. Numa configuração conforme se encontra ilustrada na Figura 7, o canhão de perfuração 96 é acoplado à extremidade inferior da coluna de ferramentas 10. A zona superior 92 já se encontra perfurada. A coluna de ferramentas 10, com o canhão de perfuração 96 montado na mesma, é descida para o interior do poço perfurado 12. Na 20 configuração ilustrada na Figura 7, a coluna de ferramentas é ilustrada sendo instalada com utilização de um conjunto de guia-tubos 64 de tampão na qual a parte de guia-tubos 66 está sendo acoplada por inserção na parte de corpo 68 de tampão já instalada. É entendido, entretanto, que pode igualmente ser utilizado um tampão tal como o
Tampão de Alto Desempenho da Schlumberger (Schlumberger's High Performance Packer), e nesse caso o elemento de vedação inferior 30 seria instalado na coluna de ferramentas 10 juntamente com o elemento de vedação superior 28. Após ter sido adequadamente posicionado, o canhão de perfuração 96 é ativado por meios conhecidos na técnica, tais como sinais de pulsos de pressão ou aplicação de pressão, dessa forma perfurando a zona inferior 94. Numa outra configuração conforme se encontra ilustrada na Figura 8, o canhão de perfuração 96 é acoplado à parte de corpo 68 do tampão do conjunto 64 de guia-tubos de tampão. A zona superior 96 já se encontra perfurada. A parte de corpo 68 do tampão e o canhão de perfuração 96 são em primeiro lugar descidos para o interior do poço perfurado 12 e os elementos de vedação 70 são assentados. Em seguida, a parte restante da coluna de ferramentas 10 é descida para o interior do poço perfurado 12, e a parte 66 de guia-tubos é inserida na parte de corpo 68 do tampão. Após a coluna de ferramentas 10 se encontrar adequadamente posicionada e assentada, o canhão de perfuração 96 é ativado dessa forma perfurando a zona inferior 94.
Numa outra configuração (não ilustrada), o canhão de perfuração 96 é acoplado a um meio de ancoragem localizado abaixo dos elementos de vedação inferiores 30 de tal forma que o canhão de perfuração 96 fica adjacente à zona inferior 94. Após a coluna de ferramentas 10 ter sido posicionada e assentada, o canhão de perfuração 95 é ativado e perfura a zona inferior 94. Nas configurações em que o canhão de perfuração 96 é acoplado à parte de corpo 68 do tampão ou ao meio de ancoragem, a zona superior 96 pode igualmente ser perfurada com canhões acoplados à coluna de ferramentas 10.
Na configuração ilustrada na Figura 9, tanto a zona superior 92 quanto a zona inferior 94 são perfuradas mediante utilização de canhões de perfuração transportados por tubagem. Nesta configuração, dois canhões de perfuração 96 são posicionados preferencialmente na extremidade
inferior da coluna de ferramentas 10. Quando a coluna de ferramentas 10 é feita descer para o interior do poço, um dos canhões de perfuração 96 é utilizado para perfurar a zona superior 92. Subseqüentemente, a coluna de ferramentas 10 continua a ser descida para o interior do poço. Após ter sido adequadamente posicionado, o segundo canhão de perfuração 96 é ativado, dessa forma perfurando a zona inferior 94. Na configuração preferencial, o canhão de perfuração em posição mais elevada dos dois canhões de perfuração 96 é utilizado para perfurar a zona inferior 94.
Na configuração ilustrada na Figura 10, a zona superior 92 e a zona inferior 94 são igualmente perfuradas mediante utilização de canhões de perfuração conduzidos per tubagem. Nesta configuração, entretanto, um canhão de perfuração 96 é posicionado na extremidade inferior da coluna de ferramentas 10 e um segundo canhão de perfuração orientado 98 é posicionado na coluna de ferramentas 10 de forma a ficar adjacente à zona superior 92 quando a coluna de ferramentas 10 se encontra em posição. O canhão de perfuração orientado 98 é construído e posicionado na coluna de ferramentas 10 de forma a não perfurar na direção do cabo de alimentação de energia 90, da linha de transmissão de dados 104, ou da linha de transmissão 108, quando é disparado. Após a coluna de ferramentas 10 ter sido adequadamente posicionada no interior do poço perfurado 12 e o elemento de vedação superior 28 e o
elemento de vedação inferior 30 terem sido assentados, o canhão de perfuração orientado 98 é ativado, dessa forma perfurando a zona superior 92, e o canhão de perfuração 96 é ativado e perfura dessa forma a zona inferior 94.
Preferencialmente, todos os canhões de perfuração 96 e o canhão de perfuração orientado 98 que são utilizados são canhões de baixa produção de detritos. Quando ativados, os canhões de baixa produção de detritos minimizam a quantidade de detritos de perfuração no interior do poço perfurado 12 e nas perfurações 17 e 19.
Em operação, a coluna de ferramentas 10 é feita descer para o interior do poço com o mecanismo de válvula de barreira 44 na posição fechada, a válvula de fluxo 26 na posição fechada, a válvula de amostragem 52 na posição aberta, e a válvula de circulação 100 na posição fechada. Parte-se do princípio de que a zona superior 92 e a zona inferior 94 já foram perfuradas mediante utilização de uma das técnicas aqui descritas, e que a coluna de ferramentas 10 se encontra adequadamente posicionada no interior do poço perfurado 10, e que o elemento de vedação superior 28 e o elemento de vedação inferior 30 foram assentados.
Parte-se igualmente do principio de que o poço perfurado 12 já se encontra preenchido com um fluido de controle de poço ("kill fluid" ) apropriado.
Em primeiro lugar, um sinal é enviado da superfície através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108 (ou linha hidráulica, não exibida) para abrir a válvula de fluxo 26. A bomba 24 é igualmente ativada mediante ativação da alimentação de energia através do cabo de alimentação de energia 90. A bomba 24 gera um fluxo de fluido da zona de produção 16, através das
perfurações 17 da zona de produção, através da entrada de produção 20, através do interior da coluna de ferramentas 10, através da saída de injeção 22, através das perfurações 19 da zona de injeção, e para o interior da zona de injeção 18. À medida que o fluido flui através do interior da coluna de ferramentas 10, as unidades 46 de pressão e temperatura registram e monitoram a pressão e a temperatura do fluido, o medidor de fluxo 48 registra e monitora a taxa de fluxo do fluido, e o identificador de fluido 50 registra e monitora o conteúdo de óleo do fluido. Os dados captados por estes instrumentos 46, 48, e 50 (e pelo detetor de sólidos e pelo densimetro de fluidos), são
preferencialmente disponibilizados na superfície através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108. Na configuração alternativa, dispositivos de registro localizados no interior do poço registram os dados.
Após uma quantidade suficiente de tempo, o sinal apropriado é transmitido através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108 (ou da linha hidráulica, não exibida) a partir da superfície para fechar a válvula de fluxo 26. Imediatamente em seguida, a bomba 24 é parada mediante interrupção da alimentação de energia através do cabo 90 de alimentação de energia. O fechamento do percurso de fluido através da coluna de ferramentas 10 resulta numa acumulação de pressão do fluido na zona de produção 16 ocorrendo no lado da zona de produção 16 da válvula de fluxo 26. A acumulação é registrada e monitorada por pelo menos uma das unidades 46 de pressão e temperatura, cujos dados são disponibilizados na superfície por intermédio da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108 (ou estarão sendo registrados por um dispositivo de registro localizado no interior do poço).
Após a acumulação ter sido completada, o sinal apropriado é transmitido da superfície através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108 (ou da linha hidráulica, não exibida) para novamente abrir a válvula de poço 26. A bomba 24 é novamente ativada quando volta a ser alimentada com energia através do cabo 90 de alimentação de energia, e a sua ação restabelece o fluxo de fluido da zona de produção 16 para a zona de injeção 18. As características do fluido são uma vez mais registradas e monitoradas pelos equipamentos de superfície e instrumentos da coluna de ferramentas 10 relevantes, e os limites ou as limitações da jazida são dessa forma avaliados. Podem ser realizados períodos adicionais de acumulação e fluxo.
Durante pelo menos os períodos de fluxo, o identificador de fluido 50 monitora o conteúdo de óleo do fluido que flui através da coluna de ferramentas 10, e essas leituras são preferencialmente disponibilizadas para a superfície através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108. Quando o operador determina através das leituras do identificador de fluido que o fluido que flui através do interior da coluna de ferramentas 10 apresenta o conteúdo apropriado de óleo, o fluxo do fluido através da coluna de ferramentas 10 deverá ser reduzido, tal como mediante a operação da bomba 24 nurr.a taxa mais reduzida, conforme é bem conhecido na técnica.
Durante o período de fluxo menor, o aparelho de amostrager. 54 é ativado pelo sinal apropriado através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108 (cu da linha hidráulica, não exibida) e são captadas amostras do fluido pelas câmaras de amostragem. Observa-se que as leituras feitas pelo identificador de fluido 50, que são preferencialmente disponibilizadas para a superfície através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108, podem ser utilizadas para assegurar que o aparelho de amostragem 54 seja ativado no momento adequado.
Subseqüentemente à ativação do aparelho de amostragem 54, um sinal é enviado através da linha de transmissão de dados 104 ou da linha de transmissão 108 (ou da linha hidráulica, não exibida), fechando a válvula de amostragem 52 e a válvula de fluxo 26, retendo um volume substancial de fluido morto entre as mesmas. Um sinal é igualmente enviado através do cabo 90 de alimentação de energia para parar a bomba 24. Este tipo de amostragem será aqui doravante referido como "amostragem de óleo morto". A área entre a válvula de amostragem 52 e a válvula de fluxo 26 compreende um compartimento 500 em que o compartimento 500 é pelo menos parcialmente definido pelas válvulas 52 e 26. O volume de óleo morto ou fluido morto contido no compartimento 500 compreende vários barris de fluido, uma quantidade muito maior do que aquela que é tipicamente contida pelas câmaras de amostragem do aparelho de amostragem 54. Este volume de óleo morto é então trazido de volta para a superfície juntamente com o resto da coluna de ferramentas 10. Uma alternativa para a técnica de amostragem de óleo morto consiste em reverter a circulação de um volume de fluido para a superfície enquanto a coluna de ferramentas 10 permanece no interior do poço.
A técnica de amostragem de óleo morto pode igualmente ser realizada mediante utilização de outras arquiteturas de coluna de ferramentas (não exibidas) e construções do compartimento 500. Por exemplo, ao invés de compreender a área entre duas válvulas, o compartimento 500 pode ser pelo menos parcialmente definido por um conduto ou câmara de compartimento de grandes dimensões seletivamente fechado por uma válvula ou um conduto ou câmara de compartimento de grandes dimensões que fica seletivamente em comunicação fluida com o interior da coluna de ferramentas. Todas estas construções estão abrangidas no escopo da presente invenção.
Observa-se que a quantidade de óleo morto obtida em 15 amostragem depende da distância entre as duas válvulas 52 e 26, ou das dimensões do conduto ou câmara de compartimento relevante. Devido ao fato de a coluna de ferramentas 10 ser modular, a distância entre as duas válvulas 52 e 26 pode ser modificada a critério do operador mediante adição de coluna de tubagem ou outros componentes entre as mesmas. As dimensões do conduto ou câmara de compartimento podem igualmente ser modificadas pelo operador. Assim, visto que o operador tem um controle sobre a distância entre as duas válvulas 52 e 26, e sobre as dimensões do conduto ou câmara de compartimento, o operador pode igualmente controlar a quantidade de amostragem de óleo morto utilizando esta técnica.
Na configuração que inclui a técnica de amostragem de óleo morto, é preferencial a utilização de um equipamento de superfície 102 para descarregar qualquer gás retido e transferir com segurança o volume de óleo morto para recipientes. Adicionalmente, numa configuração, anteriormente ou durante a descarga do gás, o volume do gás retido no interior do compartimento 500 é medido mediante utilização de um dispositivo de medição de volume de gás, tal como um manômetro.
A Figura 11 ilustra uma configuração do equipamento dedicado de superfície 102. Quando a coluna de ferramentas 10 é trazida de volta para a superfície, os módulos da coluna de ferramentas 10 são desmontados. Quando a válvula de fluxo 26 se encontra na superfície, o operador deverá acoplar uma válvula de suspiro (não exibida) acima da válvula de fluxo 26 e deverá abrir a válvula de fluxo 26. Mediante a abertura da válvula de fluxo 26, o gás retido abaixo da válvula de fluxo 26 passa através da válvula de fluxo 26 e sai do conjunto através da válvula de suspiro. Após o gás retido ter sido descarregado, a válvula de suspiro e a válvula de fluxo 26 podem ser removidas do conjunto, deixando o volume de óleo morto 110 disposto no agora parcialmente aberto compartimento 500.
Em seguida, um dispositivo de válvula 112 é acoplado ao conjunto. 0 dispositivo de válvula 112 inclui uma caixa de engaxetamento 114, um pistão 116, e um conduto 118. 0 conduto 118 é disposto de forma passível de vedação através da caixa de engaxetamento 114 e do pistão 116. Adicionalmente, o conduto 118 pode deslizar no interior da caixa de engaxetamento 114, e o pistão 116 pode deslizar no interior da restante coluna de ferramentas 10. O dispositivo de válvula 112 inclui igualmente uma passagem 120 em comunicação fluida com uma fonte de pressão 122. A passagem 120 é preferencialmente localizada de forma a ficar também em comunicação fluida com o interior do dispositivo de válvula 112 entre a caixa de engaxetamento 114 e o pistão 116.
O operador deve em primeiro lugar ativar a fonte de pressão 122, que pode consistir em gás de nitrogênio, para que o fluido pressurizado flua através da passagem 120 e para o interior do dispositivo de válvula 112. O fluido pressurizado atua contra o pistão 116, fazendo o mesmo deslizar na direção do fluido morto ou no sentido descendente no interior do compartimento 500. Quando o pistão 116 desliza, ele comprime o volume de óleo morto 110 disposto no interior do compartimento 500. Quando o volume de óleo morto 110 é comprimido, o volume de óleo morto 110 é forçado a ingressar e percorrer o conduto 118. O conduto 118 transmite o volume de óleo morto 110 para recipientes apropriados 124. Observa-se que poderá ser utilizado um carretei 126 para recuperar ou estender o conduto 118. Quando o pistão 116 se encontra adjacente à válvula de amostragem 52, o fluido pressurizado é sangrado. O conduto 118 é então recuperado e desacoplado do pistão 116 e da caixa de engaxetamento 114. 0 conduto 118 pode incluir uma válvula de retenção (não exibida) para impedir a saída de fluxo de fluido de sua extremidade aberta. O restante da coluna de ferramentas 10, incluindo o dispositivo de válvula 112, é então desmontado.
Numa outra configuração do equipamento dedicado de superfície 102 (conforme se encontra ilustrado na Figura 18), após o gás retido ter sido descarregado e a válvula de suspiro e a válvula de fluxo 26 terem sido removidas do conjunto, o conduto 118 e o pistão 116 são deslocados de forma a ingressarem e percorrerem o interior do compartimento 500 de tal forma que uma parte majoritária do fluido morto fica entre o pistão 116 e a passagem 120. Preferencialmente, o pistão 116 é deslocado de tal forma que a sua extremidade inferior fica adjacente à extremidade inferior do compartimento 500. Nesta configuração, o pistão 116 inclui portas 117 de comunicação fluida através do
mesmo que podem ser seletivamente fechadas. O pistão 116 e o conduto 118 são deslocados na direção da extremidade inferior do compartimento 500 com as portas 117 do pistão 116 na posição aberta. Quando o pistão 116 e o conduto 118 se encontram próximos da extremidade inferior do
compartimento 500, as portas 117 de comunicação fluida do pistão 116 são fechadas. Nesta configuração, a fonte de pressão 122 é ligada ao conduto 118 de forma que o fluido pressurizado é injetado através do conduto 118. Também nesta configuração, os recipientes 124 encontram-se em comunicação fluida com a passagem 120. Quando é injetado fluido pressurizado através do conduto 118, a pressão de fluxo de saida da extremidade aberta do conduto 118 faz o pistão 116 (agora com as portas 117 de comunicação fluida fechadas) deslocar-se no sentido ascendente. Quando o pistão 116 se desloca no sentido ascendente, o volume de óleo morto é forçado na direção de, e através da, passagem 120, que se encontra em comunicação fluida com o recipiente 124. O volume de óleo morto é desta forma feito passar através da passagem 120 para o interior dos recipientes 124. Finalmente, o fluido pressurizado é
descarregado/removido, e o dispositivo de válvula 112 é desmontado.
Numa outra configuração do equipamento dedicado de superfície 102 (conforme se encontra ilustrado na Figura 19), após o gás retido ter sido descarregado e a válvula de suspiro e a válvula de fluxo 26 terem sido removidas do conjunto, o conduto 118 é deslocado para ingressar no compartimento 500 e percorrer o mesmo de tal forma que uma parte majoritária do fluido fica entre a extremidade aberta do conduto 118 e a passagem 120. Preferencialmente, o
conduto 118 é deslocado no interior do compartimento 500 de tal forma que sua extremidade aberta fique adjacente à extremidade inferior do compartimento 500. Esta configuração é muito semelhante à da Figura 18. Entretanto, em contraste com a configuração ilustrada na Figura 18, esta configuração não inclui um pistão 116. Ao invés disso, inclui somente o conduto 118 disposto de forma móvel no interior do compartimento 500. Após o conduto 118 se encontrar adequadamente posicionado, a fonte de pressão 122 é ativada de tal forma que um fluido pressurizado é injetado através do conduto 118. Nesta configuração, o fluido pressurizado contido na fonte de pressão 122 e injetado através do conduto 118 é preferencialmente um fluido pressurizado que é mais denso que o fluido morto encontrado no compartimento 500 (para que o fluido pressurizado não tenda a subir através do fluido morto). Assim, à medida que este fluido pressurizado é injetado através do conduto 118, o volume crescente de fluido pressurizado força o fluido morto na direção da passagem 120 e através da mesma, que se encontra em comunicação fluida com o recipiente 124. O fluido pressurizado é então descarregado/removido, e o dispositivo de válvulà 112 é desmontado.
Uma outra configuração do equipamento dedicado de superfície 102 (conforme se encontra ilustrado na Figura 20) é semelhante à configuração da Figura 11, de tal forma que o conduto 118 é ligado ao recipiente 124 e a passagem 120 é ligada à fonte de pressão 122. A configuração da Figura 20, entretanto, não inclui um pistão 116. O conduto 118 é deslocado ingressando e percorrendo o interior do compartimento 500 de tal forma que uma parte majoritária do fluido fica entre a extremidade aberta do conduto 118 e a passagem 120. Preferencialmente, o conduto 118 é deslocado de tal forma que sua extremidade aberta fique adjacente à extremidade inferior do compartimento 500. Após o conduto 118 se encontrar adequadamente posicionado, a fonte de pressão 122 é ativada e um fluido pressurizado é injetado através da passagem 120. À medida que este fluido pressurizado é injetado através da passagem 120, ele comprime o fluido morto forçando o mesmo a ingressar e percorrer o conduto 118, que se encontra em comunicação fluida com recipientes 124. O fluido pressurizado é então descarregado/removido, e o dispositivo de válvula 112 é desmontado.
Numa outra configuração que se encontra ilustrada na Figura 21, o equipamento dedicado de superfície 102 inclui o conduto 118 e o pistão 116, com o conduto 118 ligado ao recipiente 124 e a passagem 120 ligada à fonte de pressão 122. Nesta configuração, entretanto, o pistão 116 é disposto de forma passível de deslizamento no conduto 118, com o conduto 118 localizado no interior do compartimento 500 de tal forma que uma parte majoritária de fluido fica localizada entre a extremidade aberta do conduto 118 e o pistão 116. O pistão 116 pode incluir pelo menos uma vedação 119 para estabelecer uma vedação passível de deslizamento contra o compartimento 500. Preferencialmente, o conduto 118 é deslocado no interior do compartimento 500 de tal forma que sua extremidade aberta fica adjacente à extremidade inferior do compartimento 500. Uma vez que o conduto 118 tenha sido adequadamente posicionado, a fonte de pressão 122 é ativada e um fluido pressurizado é injetado através da passagem 120. À medida que este fluido pressurizado é injetado através da passagem 120, ele força o pistão 116 a deslizar no conduto 118 na direção do fluido morto dessa forma comprimindo o fluido morto. A compressão do fluido morto, por sua vez, faz o fluido morto fluir para o interior do, e através do, conduto 118, que se encontra em comunicação fluida com recipientes 124. Observa-se que durante o movimento de deslizamento do pistão 116, o conduto 118 tem preferencialmente apenas um pequeno movimento, ou nenhum. O fluido pressurizado é então descarregado/removido, e o dispositivo de válvula 112 é desmontado.
Conforme foi anteriormente revelado, o poço perfurado 12, anteriormente à inserção da coluna de ferramentas 10, é preenchido com o fluido de controle de poço ("kill fluid"). Anteriormente à remoção da coluna de ferramentas 10 do poço perfurado 12 porém após a completação do teste, o operador pode optar por condicionar os fluidos do interior do poço e remover os fluidos da formação que permanecem no poço perfurado 12 injetando os mesmos de volta para o interior de uma das zonas 92 e 94 . Em primeiro lugar, o mecanismo de válvula de barreira 4 4 é aberto e um fluido de controle de poço é forçado através do mesmo. Na configuração da Figura 1, o fluido de controle de poço flui através das portas 128 e ingressa na zona de injeção 18 através das perfurações 19 da zona de injeção.
As portas 128, numa configuração, podem igualmente fazer parte de uma válvula de luva ou outro tipo de válvula. Observe-se que a válvula de fluxo 26 está fechada neste ponto impedindo que o fluido de controle de poço flua no sentido descendente através do interior da coluna de ferramentas 10 onde se encontra contido o volume de óleo morto. Observa-se igualmente que o fluido de controle de poço já se - encontraria provavelmente presente entre a zona de injeção 18 e o elemento de vedação inferior 30. Na configuração da Figura 2, o fluido de controle de poço flui através da entrada de produção 20 e ingressa na zona de produção 16 através das perfurações 17 da zona de produção. Note-se que a válvula de fluxo 26 se encontra fechada neste ponto impedindo um fluxo descendente de fluido de controle de poço através do interior da coluna de ferramentas 10.
Observa-se igualmente que o fluido de controle de poço já se encontraria provavelmente presente entre a zona de produção 16 e o elemento de vedação inferior 30. A etapa seguinte da operação consiste em afrouxar o elemento de vedação superior 28 e observar o poço perfurado 12 para assegurar a sua estabilidade. Se o poço perfurado 12 permanecer estável, nesse caso o elemento de vedação inferior 30 pode ser afrouxado e o poço perfurado 12 deverá ser novamente observado. Se o poço perfurado 12 permanecer estável, a coluna de ferramentas 10 poderá ser removida com segurança do poço perfurado 12. Observa-se que anteriormente ou após o afrouxamento dos elementos de vedação superior e inferior 28 e 30, poderá ser feita circular lama através da válvula de circulação do mecanismo de válvula de barreira 44 (na configuração relevante) ou através de uma válvula de circulação adicional localizada acima do mecanismo de válvula de barreira 44.
As Figuras 12-17 compreendem várias ilustrações obtidas do· Pedido Principal que deu origem ao presente pedido de patente, e que foi depositado em 25 de fevereiro de 2000, com o titulo "Método e Aparelho para Teste de um Poço" ("Method and Apparatus for Testing a Well"), incluindo como inventores Bjorn Langseth, Cristopher W. Spiers, Mark Vella, e Dinesh R. Patel, e cedido ao Cessionário do presente pedido (esse pedido sendo referido como "Pedido Principal"). O Pedido Principal reivindica prioridade do Pedido Provisório Norte-Americano n° 60/130.589 depositado em 22 de abril de 1999.
Uma variedade de dispositivos e métodos aqui descritos podem igualmente ser utilizados e realizados utilizando a invenção revelada no Pedido Principal. 0 relatório descritivo do Pedido Principal é aqui incorporado a titulo de referência.
De forma breve, a invenção revelada no Pedido Principal inclui uma coluna de ferramentas 220 disposta num poço perfurado 210, que pode incluir uma zona de produção 214 e uma zona de injeção 212. A coluna de ferramentas 220 pode incluir uma tubagem alargada 236 possuindo um diâmetro aumentado que faz parte de uma câmara 237 de volume relativamente grande para o interior da qual os fluidos do poço podem fluir durante testes em câmara fechada. A coluna de ferramentas 220 pode igualmente incluir um dispositivo isolante 300.
A coluna de ferramentas 220 pode incluir elementos de vedação superior e inferior, 234 e 239, para vedação da coluna de ferramentas 220 relativamente ao poço perfurado 210 para isolar as zonas de produção e armazenagem, 214 e 212, bem como a seção superior do poço perfurado acima do tampão superior 234. A coluna de ferramentas 220 pode também incluir um ou mais canhões de perfuração 222 acoplados à extremidade inferior da coluna de ferramentas 220 para criação de perfurações na zona de produção 214 e/ou na zona de injeção 212. A coluna de ferramentas 220 pode incluir um canhão de perfuração (não exibido) localizado numa posição mais elevada na coluna de ferramentas 220 para perfurar a mais alta das zonas, 212 e 214, e o canhão de perfuração 222 localizado numa posição mais baixa na coluna de ferramentas 220 para perfurar a mais baixa das zonas 212 e 214. O canhão de perfuração situado em posição mais elevada pode compreender um canhão de perfuração orientado com o objetivo de não perturbar quaisquer cabos ou linhas em passagem proveniente de uma posição acima do mesmo. Os outros métodos de perfuração mencionados no presente pedido de patente podem igualmente ser utilizados no Pedido Principal. Adicionalmente, a coluna de ferramentas 220 inclui uma entrada de produção 224 que pode compreender um tubo fendido dimensionado para impedir a entrada de detritos de maiores dimensões sendo produzidos para o interior da coluna de ferramentas 220.
Alternativamente, a entrada de produção 224 pode compreender uma tela previamente preenchida com material utilizado para retirar os detritos por filtragem. A coluna de ferramentas 220 inclui igualmente uma saida de injeção 225.
A coluna de ferramentas 220 pode também incluir um aparelho de amostragem 268 com câmaras de amostragem para coleta de amostras de fluido da zona de produção 214.
Adicionalmente, a coluna de ferramentas 220 pode incluir pelo menos uma unidade de pressão e temperatura 266, cada unidade 266 incluindo pelo menos um, e preferencialmente uma pluralidade de sensores de pressão e temperatura, para registro e monitoração da pressão e temperatura do fluido que flui através do interior da coluna de ferramentas 220.
A coluna de ferramentas 220 pode igualmente incluir uma válvula de fluxo 227 para controle do fluxo através do interior da coluna de ferramentas 220. A válvula de fluxo 227 é preferencialmente uma válvula de esfera 228 que é preferencialmente um componente de uma Válvula Dual IRIS Schlumberger (Schlumberger IRIS Dual Valve). Em algumas configurações (Figuras 14, 15, 16, e 17), a coluna de ferramentas 220 também inclui uma segunda válvula de fluxo 299, preferencialmente uma válvula de esfera 298, que controla o fluxo através do interior da coluna de ferramentas 220. A técnica de amostragem de óleo morto aqui descrita pode ser utilizada com a invenção revelada no Pedido Principal mediante retenção do volume de fluido entre as válvulas de esfera 228 e 298 (ou quaisquer outras válvulas relevantes), com as válvulas de esfera 228 e 229 definindo pelo menos parcialmente o compartimento 500. Tal como nesta invenção, a técnica de amostragem de óleo morto pode ser utilizada com a invenção revelada no Pedido Principal após os períodos de fluxo e de acumulação terem sido completados. Na invenção revelada no Pedido Principal, a técnica de amostragem de óleo morto pode igualmente ser realizada mediante utilização de outras arquiteturas da coluna de ferramentas e construções do compartimento 500, tal como um conduto ou câmara de compartimento de grandes dimensões (isto é, uma tubagem alargada 36 ou uma câmara de grande volume 37) seletivamente fechada ou fechado por uma válvula ou um conduto ou câmara de compartimento de grandes dimensões que se encontra seletivamente em comunicação fluida com o interior da coluna de ferramentas.
Adicionalmente, conforme se encontra especificado no relatório descritivo do Pedido Principal, uma variedade de outras válvulas, sensores (incluindo medidores de fluxo, identificadores de fluido, densimetros de fluido, detetores de sólidos, detetores de H2S, detetores de CO2, e medidores de fração de água), e dispositivos de registro podem ser incluídos na coluna de ferramentas 220. Adicionalmente, algumas destas válvulas, sensores, e dispositivos de registro são incluídos na coluna de ferramentas 220 numa posição abaixo do elemento de vedação superior 234. Tal como na invenção aqui revelada, as válvulas, sensores, e equipamentos localizados abaixo de dispositivos de vedação superiores 234, incluindo o aparelho de amostragem 268, a unidade de pressão e temperatura 266, a válvula de fluxo 227, e a válvula de fluxo 299, podem ser operados mediante utilização de uma linha hidráulica exposta para o espaço anular acima do elemento de vedação superior 234, um barramento de telemetria local e um módulo de interface, uma linha de controle direto e solenóides, ou um sistema de telemetria acústica e um módulo de interface acústica.
Adicionalmente, uma linha de transmissão de dados semelhante à linha de transmissão de dados 104 da invenção aqui descrita poderá ser utilizada para transmissão das leituras dos equipamentos no interior do poço para a superfi cie. Para permitir essas funções, o elemento de vedação superior 234 compreende preferencialmente um tampão de múltiplas portas (não exibido) incluindo portas secundárias. Numa configuração, o elemento de vedação inferior 239 compreende um conjunto de guia-tubos de tampão ("packer stinger assembly").
As configurações do presente pedido de patente bem como as configurações do Pedido Principal foram descritas em termos de permitirem a produção de fluido de uma primeira zona ou zona de produção para uma segunda zona ou zona de injeção. Entretanto, as colunas de ferramentas 10 ou 220 podem igualmente ser utilizadas para produzirem e injetarem fluidos de e para uma mesma formação. A coluna de ferramentas 10 do presente pedido de patente pode cumprir esta função desde que as perfurações 19 da zona superior 92 e as perfurações 17 da zona inferior 94 proporcione comunicação com a mesma formação. Similarmente, a coluna de ferramentas 220 do Pedido Principal pode cumprir esta função se as zonas de produção e de injeção fizerem parte da mesma formação. Adicionalmente, a coluna de ferramentas 220 do Pedido Principal pode cumprir esta função incluindo somente a zona de produção 214 (e não uma zona de injeção adicional), fluindo da zona de produção 214 para o interior da câmara 237, e injetando o fluido da câmara 237 de volta para a zona de produção 214.
Adicionalmente, a coluna de ferramentas 10 do presente pedido de patente e a coluna de ferramentas 220 do Pedido Principal podem ser utilizadas para produzirem fluido de um furo multilateral ou outro furo (ao invés de uma zona de produção e/ou para injeção de fluido para o interior de um furo multilateral ou outro furo (ao invés de uma zona de produção). Uma tal utilização permite a realização de testes no fluido que flui através dos relevantes furos multilaterais ou outros furos.
Adicionalmente, a coluna de ferramentas 10 do presente pedido de patente e a coluna de ferramentas 220 do Pedido Principal podem ser facilmente adaptadas para suportarem duas ou mais zonas de produção e/ou duas ou mais zonas de injeção. Essa adaptação pode incluir a incorporação de uma entrada de produção para cada zona de produção, uma saida de injeção para cada zona de injeção, e/ou válvulas para controle do fluxo para e desde as zonas.
A coluna de ferramentas 10 do presente pedido de patente e a coluna de ferramentas 220 do Pedido Principal podem igualmente ser utilizadas para realização de testes tanto da zona de produção quanto da zona de injeção. A coluna de ferramentas 220 pode ser adaptada para incluir os relevantes sensores/manômetros/medidores na adjacência da zona de injeção e da zona de produção para que ambas as zonas sejam monitoradas, particularmente quando a câmara 237 está preenchida com fluido da zona de produção. Similarmente, a coluna de ferramentas 10 pode ser adaptada para incluir os relevantes sensores/manômetros/medidores na adjacência da zona de injeção e da zona de produção para que ambas as zonas sejam monitoradas, particularmente durante os períodos de acumulação do ciclo de teste.
As Figuras 22 e 23 ilustram um alojamento de derivação de fluxo ("bypass flow housing") 300 que pode ser utilizado com a coluna de ferramentas 10 ou 220 para
acomodar os equipamentos 302. Os equipamentos 302 podem compreender uma variedade de equipamentos de interior de poço incluindo equipamentos eletrônicos, tais como identificadores de fluido ou outros sensores ou medidores.
O alojamento de derivação de fluido 300 inclui um orifício principal excêntrico 304 bem como uma pluralidade de canais de derivação 306 dispostos entre o orifício principal 304 e a superfície externa 308 do alojamento 300. Cada canal 306 possui duas extremidades 310, cada extremidade 310 comunicando com o orifício principal 304. Os equipamentos 302 são dispostos entre as extremidades 310 de canal.
Em utilização, o alojamento 300 é integrado com a coluna de ferramentas 10 ou 220. O fluxo de fluido que passa através da coluna de ferramentas 10 ou 220 entra no alojamento 300 através do orifício principal 304, passa através dos canais 306 passando pelas extremidades 310, e sai do alojamento 300 através do orifício principal 304. Assim, o fluxo de fluido efetua uma passagem em derivação relativamente aos equipamentos 302. O formato e disposição relativa dos canais 306 com relação ao orifício principal 304 permite que as paredes dos canais 306 permaneçam substancialmente suficientemente espessas para permitirem e suportarem a taxa de fluxo de alta pressão através da coluna de ferramentas 10 ou 220. Assim, a derivação relativamente aos equipamentos 302 é obtida sem sacrifício da taxa de fluxo. Observa-se que dependendo da identidade dos equipamentos 302, os equipamentos 302 podem permitir a passagem do fluido através dos mesmos por intermédio de uma' porta ou portas 312.
Muito embora a invenção tenha sido revelada relativamente a um número limitado de configurações, aqueles què são versados na técnica poderão apreciar numerosas modificações e variações da mesma. É pretendido que as reivindicações em anexo abranjam todas as modificações e variações incluídas no verdadeiro espírito e escopo da invenção.