BR102012012972A2

BR102012012972A2 - Cabeça de poço, montagem da cabeça de poço e método de prevenção de formação de hidrato em fluido

Info

Publication number: BR102012012972A2
Application number: BR102012012972-8A
Authority: BR
Inventors: Robert Bell
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-10-29
Also published as: MY164451A; US8794332B2; GB2491470A; SG185919A1; US20120305259A1; NO20120629A1; AU2012203185A1; CN102808592A; GB201209551D0

Abstract

CABEÇA DE POÇO, MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO E MÉTODO DE PREVENÇÃO DE FORMAÇÃO DE HIDRATO EM FLUIDO. Um sistema de cabeça de poço para produção de hdrocarbonetos a partir de uma formação subterrânea que inclui tubulações concêntricas que formam um anular. O anular é descarregado por fluxo de fluido a partir do anular através de uma linha de sangria que tem uma válvula que é seletivamente aberta e fechada. A montante da válvula de linha de sangria, a linha de sangria é direcionada adjacente a uma linha de fluxo de produção. A temperatura do fluido na linha de fluxo de produção é maior que a temperatura do anular e aquece a linha de sangria. A formação de hidratos na linha de sangria é, através disso, inibida pela energia térmica que recebe da linha de fluxo de produção.

Description

"CABEÇA DE POÇO, MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO E MÉTODO DE PREVENÇÃO DE FORMAÇÃO DE HIDRATO EM FLUIDO"

Campo da Invenção Esta invenção refere-se em geral à produção de poços de óleo e gás e em particular a um sistema de cabeça de poço que tem uma linha de fluxo para descarga de um anular no sistema de cabeça de poço que é aquecido por uma linha de fluxo de produção também dentro do sistema de cabeça de poço.

Descrição da Técnica Relacionada As cabeças de poço utilizadas na produção de hidrocarbonetos 1 o extraídos de formações subterrâneas tipicamente compreendem uma montagem de cabeça de poço fixada na extremidade superior de uma boca de poço formada em uma formação de produção de hidrocarboneto. Montagens de cabeças de poços usualmente fornecem suspensores para suspender tubulações e revestimentos de produção na boca de poço. As linhas de revestimento da boca de poço, através disso, isolam a boca de poço da formação circundante. A tubulação tipicamente situa-se concêntrica no revestimento e fornece um canal nesse para produção dos hidrocarbonetos entranhados dentro da formação.

Montagens de cabeças de poço tipicamente também incluem um alojamento de cabeça de poço adjacente, onde o revestimento e a tubulação entram na boca de poço e a árvore de produção no topo do alojamento da cabeça de poço. A árvore de produção é comumente usada para controlar e distribuir os fluidos produzidos a partir da boca de poço e fornecer seletivamente comunicação de fluido ou acesso para a tubulação, revestimento e/ou anulares entre a tubulação e o revestimento. As montagens de válvulas são tipicamente fornecidas dentro das árvores de produção de cabeça de poço para controlar o fluxo de fluido através de uma cabeça de poço, como fluxo de produção a partir do furo de sondagem ou entrada e saída de fluxo de fluido de circulação de uma cabeça de poço. Na Figura 1, um exemplo de uma técnica anterior de montagem de cabeça de poço 10 é mostrado em uma vista de corte lateral. A montagem de cabeça de poço 10 é montada sobre uma boca de poço 12 que faz interseção com uma formação subterrânea 14. Como usual, a montagem da cabeça de poço 10 inclui um furo principal 16 que se conecta com a boca de poço 12 e se estende verticalmente para cima através da montagem da cabeça de poço 10. As válvulas de pistoneio 18 são geralmente colocadas dentro do furo principal 16 para isolamento do furo principal 16 e da boca de poço 12 a partir das condições ambientes acima da montagem da cabeça de poço 10. A produção a partir da boca de poço 12 geralmente é realizada através de uma linha de produção 20 mostrada na interseção do furo principal 16 e se estendendo lateralmente através de uma árvore de produção 21. Uma válvula de produção lateral 21 é mostrada dentro da linha de produção 20 para regulação seletiva de fluxo através da linha de fluxo de produção 20. Com freqüência, as montagens de cabeça de poço 10 também incluem uma linha anular 24 montada sobre a árvore de produção 21 e que usualmente inclui uma válvula lateral anular 25 para controle do fluxo nesse.

Geralmente, a tubulação de produção 26 é a tubulação mais interna de uma montagem de cabeça de poço 10, dessa forma a superfície interna da tubulação de produção 26 define o furo de produção 16. Circunscrevendo a tubulação de produção 28 está o revestimento 28 que geralmente se estende para baixo a partir da árvore 21 e na boca de poço 28 para formar um alojamento de cabeça de poço. Um anular 30 é definido entre a tubulação 26 e o revestimento 28, o qual tipicamente está em comunicação com a linha do anular 24. Com freqüência, para acesso ou descarga do anular 30, uma linha de sangria do anular 32, a qual é ilustrada esquematicamente na Figura 1, tem uma extremidade conectada ao anular 30 e freqüentemente é direcionada para acima da superfície marinha no caso de poços submarinos. Uma válvula de sangria 34 é mostrada incluída dentro da linha de sangria 32 e é geralmente implementada para regular o fluxo através da linha de sangria 32.

Os fluidos produzidos dentro da boca de poço 12 podem incluir componentes que formam hidratos quando sujeitos a certas temperaturas e pressões. Quando formados, os hidratos são sólidos similares a gelo feitos de gases aprisionados dentro de uma gaiola de hidrogênio ligado às moléculas de água. Devido à formação de hidratos pode ocorrer circuitos de fluxo que experimentam uma queda repentina de pressão quando se resfria um fluido que tem componentes de hidrato e podem induzir à formação de hidrato como através de uma válvula de controle de fluxo. A natureza similar a gelo de hidratos tipicamente impede o fluxo de fluido através das linhas e válvulas de um circuito de fluxo. Injeções químicas podem ser úteis para se evitar a formação de hidrato, mas a realização e manutenção das injeções introduz uma complexidade adicional para a produção de hidrocarbonetos.

Descrição Resumida da Invenção A divulgação no presente pedido é um exemplo de uma montagem

de cabeça de poço equipada com uma linha de sangria do anular projetada para prevenir a formação de hidrato. Em um exemplo de realização a montagem da cabeça de poço inclui um alojamento de cabeça de poço montado sobre uma boca de poço com uma árvore de produção conectada no topo do alojamento da cabeça de poço. Uma via de fluxo de produção é formada através do alojamento da cabeça de poço e da árvore de produção, onde a via de fluxo de produção está em comunicação com o fluido dentro da boca de poço. Os tubulações concêntricas estão incluídos com a montagem da cabeça de poço, ambos os quais são conectados com a boca de poço. Os tubulações concêntricas definem um anular entre eles. A linha de sangria do anular tem uma extremidade em comunicação de fluido com o anular e tem uma porção direcionada de modo que está em comunicação térmica com a via de fluxo de produção. Dessa forma, quando o fluido de produção da boca de poço flui através da via do fluxo de produção e o fluido do anular está na linha de sangria, a energia térmica do fluido de produção é transferida para aquecer a linha de sangria do fluido anular na linha de sangria. O aquecimento do fluido do anular que está na linha de sangria previne a formação de hidrato na linha de sangria, mesmo quando o fluido do anular é estrangulado através de uma válvula. Em um exemplo da realização, a montagem da cabeça de poço ainda inclui uma linha de interligação para fornecer seletivamente comunicação de fluido entre o anular e a via de fluxo de produção; nessa realização a linha de sangria tem uma extremidade conectada à linha de interligação. Em um exemplo da realização, a porção da árvore de produção que tem a via de fluxo de produção define um bloco de produção lateral e a linha de sangria é fornecida no bloco de produção lateral. Em um exemplo da realização, uma porção da linha de sangria é adjacente a uma porção da via de fluxo de produção. Em um exemplo da realização, uma porção da linha de sangria está em contato com uma porção da via de fluxo de produção. Em um exemplo da realização, uma porção da linha de sangria circunscreve uma porção da via de fluxo de produção. Em um exemplo da realização, a porção da linha de sangria circunscrevendo a porção da via de fluxo de produção pode ser uma ou ambas de uma linha helicoidal ou de uma camisa. Em um exemplo da realização, a boca de poço é submarina.

Também é divulgado no presente pedido um método de prevenção

de formação de hidrato no fluido produzido a partir de uma boca de poço. Em um exemplo da realização, o método inclui o fornecimento de uma montagem de cabeça de poço: onde a montagem de cabeça de poço é composta de um alojamento da cabeça de poço montado sobre uma boca de poço, uma árvore de produção conectada no topo do alojamento da cabeça de poço, uma via de fluxo de produção formada através do alojamento da cabeça de poço e da árvore de produção e em comunicação com o fluido com a boca de poço. um anular é formado entre os tubulações concêntricas que são conectados com a boca de poço. Também está incluída com a montagem da cabeça de poço uma linha de sangria que tem uma extremidade em comunicação com o fluido com o anular e que tem uma porção direcionada em comunicação térmica com a via de fluxo de produção. O método também inclui fluxo de fluido de produção da boca de poço através da via de fluxo de produção, fluindo fluido anular a partir do anular através da linha de sangria e aquecendo o fluido anular por transferência de calor do fluido de produção para o fluido anular, de modo que o fluido anular está a uma temperatura acima da qual os hidratos são formados. Em um exemplo da realização, após o aquecimento do fluido do anular, o fluido do anular é transferido para acima da superfície do mar enquanto retém energia térmica suficiente para permanecer acima da temperatura de formação de hidrato.

Breve Descrição das Figuras A Figura 1 é uma vista de corte parcial lateral de uma técnica anterior de montagem de cabeça de poço. A Figura 2 é uma vista de corte lateral de um exemplo da realização

de uma montagem de cabeça de poço de acordo com a presente invenção.

A Figura 3 é uma vista de corte lateral de uma realização alternativa de uma montagem de cabeça de poço de acordo com a presente invenção.

A Figura 4 é uma vista de corte lateral de uma realização alternativa de uma montagem de cabeça de poço de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção O aparelho e o método da presente divulgação será descrito mais completamente desse ponto em diante com referência aos desenhos que acompanham nos quais são mostradas realizações. Esse assunto da presente divulgação pode, contudo, ser realizado de muitas formas diferentes e não deve ser interpretado como limitado às realizações ilustradas apresentadas no presente pedido; preferencialmente, essas realizações são fornecidas de modo que essa divulgação será minuciosa e completa, e serão totalmente transmitidas ao escopo da invenção pelos técnicos no assunto. Números semelhantes se referem a elementos semelhantes no todo. Para a conveniência na referência às figuras que acompanham, termos direcionais são usados apenas para referência e ilustração. Por exemplo, os termos direcionais como "superior", "inferior", "acima", "abaixo" e similares são usados para ilustrar um local relacionai.

Deve ser entendido que o assunto da presente divulgação não está limitado aos detalhes exatos de construção, operação, materiais exatos ou realizações mostradas e descritas, na medida em que as modificações e equivalentes serão evidentes para um técnico no assunto. Nos desenhos e relatório descritivo, existiam realizações ilustrativas divulgadas do assunto divulgado e embora termos específicos sejam empregados, eles são usados apenas em um sentido genérico e descritivo, e não para o propósito de limitação. Consequentemente, o assunto divulgado é, portanto para ser limitado apenas pelo escopo das reivindicações anexas. Fazendo referência agora à Figura 2, um exemplo de uma

montagem de boca de poço 40 é mostrado em uma vista de corte lateral, onde a montagem de boca de poço 40 é mostrada montada acima de uma boca de poço 42 que é formada dentro de uma formação subterrânea 44. No exemplo da realização da Figura 2, a montagem da cabeça de poço 40 inclui uma árvore de produção 46 que é montada sobre um alojamento de cabeça de poço 48. No exemplo da Figura 2, o alojamento da cabeça de poço 48 inclui uma tubulação externa 50 mostrada dependendo da boca de poço 42. A tubulação externa 50 pode ter uma série de revestimentos, como tubo condutor ou revestimento de produção. Também dependendo da boca de poço 42 está a tubulação de produção 52, ilustrada como concentricamente disposta dentro do revestimento 50 e se conectando com a boca de poço 42. Um furo principal 54 é mostrado acima de uma extremidade superior da tubulação de produção 52 que se estende para cima dentro da árvore de produção 46 e inclui uma válvula de pistoneio 56 em sua porção superior. Uma linha de fluxo de produção 58 é mostrada formada lateralmente através da árvore de produção 46 tendo uma extremidade em comunicação com o furo principal 54. A combinação do furo principal 54 e da linha de produção 58 define uma via de fluxo de produção para fluir os fluidos de produção a partir da boca de poço 42 em uma instalação de produção (não mostrada). Instalada dentro da linha de produção 58 está uma válvula lateral 60 utilizada para regulação de fluxo através da linha de produção 58.

Um anular 62 é definido entre a tubulação de produção concêntrica 52 e o revestimento 50. Uma passagem do anular 64 é ilustrada na Figura 2, que se estende dentro da árvore de produção 46 e em comunicação com uma linha de fluxo do anular 66. A linha de fluxo anular 66 pode ser utilizada para fornecer acesso ao anular 62, assim como para introdução de fluidos a partir da superfície no anular 62, ou para descarga de fluidos dentro do anular 62 para a superfície ou outro local designado. Uma válvula lateral do anular 68 fornecida dentro da linha de fluxo do anular 66 pode ser usada para permitir fluxo seletivamente através da linha de fluxo do anular 66.

Ainda se referindo à Figura 2, uma linha de interligação 70 se estende a partir da linha de fluxo do anular 66, no local a montante da válvula lateral 68 e se conecta à linha de fluxo de produção 58 a montante da válvula lateral 60. Uma válvula de interligação 72 é mostrada instalada dentro da linha de interligação 70 para o controle de fluxo através da linha de interligação 70. Uma linha de sangria 74 se conecta à linha de interligação 70 na porção entre a válvula de interligação 72 e onde a linha de interligação 70 faz contato com a linha de fluxo do anular 66. Uma válvula de sangria seletivamente aberta e fechada 76 é fornecida dentro da linha de sangria 74 para descarregar fluido dentro do anular 62 para um local fora da montagem da cabeça de poço 40. Posteriormente ilustrado na realização da Figura 3 é como a linha de sangria 74 está disposta na comunicação térmica com a linha de produção 58. Conforme o fluido de produção dentro da linha de fluxo de produção 58 é tipicamente aquecido acima do fluido no anular 62, a energia térmica (representada como Q) será transferida a partir da linha de fluxo de produção 58 e dentro da linha de sangria 74. Dessa forma, o fluido dentro da linha de sangria 74 pode ser mantido a uma temperatura suficiente de modo que estarão prevenidos da formação de hidratos dentro do fluido. Além disso, existem realizações onde a quantidade de calor Q transferida é suficiente para prevenir a formação de hidrato mesmo a jusante da válvula 76, onde o fluido do anular e deixado em uma pressão mais baixa. Conforme é sabido, o efeito de estrangulamento através de uma válvula, especialmente nos casos de queda de pressão relativamente grande, pode causar uma redução de temperatura na qual é aumentada a produção de formação de hidrato. Dessa forma, por aquecimento do fluido na linha de sangria 74, especialmente antes de qualquer queda de pressão conforme estabelecido na válvula de sangria 76, pode ser evitado, através disso, a formação de hidratos aprimorando o fluxo de fluido do fluido do anular.

A Figura 3 ilustra em uma vista de corte lateral um exemplo de realização de uma montagem de cabeça de poço 40A que é configurada para evitar a formação de hidrato no fluido do anular. Mais especificamente, no exemplo da Figura 3, o fluido a partir do anular 62 é direcionado através de uma linha de sangria 74A que se conecta diretamente ao anular 62 e passa por tubo similar à realização da Figura 2, de modo que a comunicação térmica é mantida com a linha de fluxo de produção 58. Dessa forma, a necessidade para a linha de interligação ou carretei da Figura 2 é desnecessário para a descarga do fluido dentro do anular 62 para um local de superfície. A Figura 4 ilustra ainda outra realização de uma montagem de

cabeça de poço 40B que permite que o fluido do anular 62 seja conduzido acima da superfície sem formação de hidratos. Mais especificamente, a realização da Figura 4 inclui uma linha de sangria 74B que se conecta ao anular 62 sobre uma C 9

extremidade e para uma camisa 78 em uma extremidade oposta. A camisa 78 é mostrada circunscrevendo a linha de fluxo de produção 58, de modo que o fluido dentro da linha de sangria 74B flui e faz contato com a superfície externa da linha de fluxo de produção 58, recebendo através disso energia térmica do fluido de produção na linha de fluxo de produção 58. As linhas tracejadas ilustram a porção da linha de fluxo de produção 58 circundada pela camisa 78. Sobre a lateral de descarga da camisa 78, uma linha de sangria 80 é fornecida para transferência do fluido do anular para um local fora da montagem da cabeça de poço 40B. A válvula de sangria 76 é mostrada integralmente fornecida dentro da linha de sangria 80.

Na medida em que a invenção foi demonstrada ou descrita em apenas algumas de suas formas, deve ficar aparente para os técnicos no assunto que ela não está limitada, mas é suscetível a várias alterações sem afastamento do escopo da invenção.

Claims

1. CABEÇA DE POÇO, que compreende: um alojamento de cabeça de poço montado sobre uma boca de poço; uma árvore de produção conectada em cima do alojamento da cabeça de poço; uma via de fluxo de produção formada através do alojamento de cabeça de poço e árvore de produção em comunicação do fluido com a boca de poço; um anular definido entre tubulações concêntricas que são registrados com a boca de poço; e uma linha de purga que tem uma extremidade na comunicação do fluido com o anular e que tem uma porção direcionada na comunicação térmica com a via de fluxo de produção, de modo que, quando o fluido de produção a partir da vazão da boca de poço através da via de fluxo de produção e o fluido anular está na linha de sangria, a energia térmica a partir do fluido de produção transferida para a linha de sangria aquece o fluido do anular na linha de sangria.

2. MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender uma linha de interligação para seletivamente fornecer comunicação entre a via de fluxo do anular e da produção, em que a linha de sangria tem uma extremidade conectada à linha de interligação.

3. MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da porção da árvore de produção ter a via de fluxo de produção que define um bloco lateral de produção e em que a linha de sangria é fornecida no bloco lateral de produção.

4. MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma porção da linha de sangria ser adjacente a uma porção da via de fluxo de produção.

5. MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma porção da linha de sangria estar em contato com uma porção da via de fluxo de produção.

6. MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de uma porção da linha de sangria circunscrever com uma porção da via de fluxo de produção.

7. MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato da linha de sangria circunscrevera porção da via de fluxo de produção compreender um membro selecionado do grupo que consiste de uma linha helicoidal e uma camisa.

8. MONTAGEM DA CABEÇA DE POÇO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do poço ser submarino.

9. MÉTODO DE PREVENÇÃO DE FORMAÇÃO DE HIDRATO EM FLUIDO, produzido a partir de uma boca de poço, cujo método compreende: fornecer uma montagem de cabeça de poço que compreende um alojamento de cabeça de poço montado sobre a boca de poço, uma árvore de produção conectada no todo do alojamento da cabeça de poço, uma via de fluxo de produção formada através do alojamento da cabeça de poço e uma árvore de produção e um fluido de comunicação com a boca de poço, um anular definido entre as tubulações concêntricas que são fornecidas com a cabeça de poço, e uma linha de sangria que tem uma extremidade no fluido em comunicação com o anular e que tem uma porção direcionada na comunicação térmica com a via de fluxo de produção. vazão de fluido de produção a partir da boca de poço através da via de fluxo de produção; vazão do fluido anular a partir do anular através da linha de sangria; e aquecimento do fluido anular por transferência de calor a partir do fluido de produção para o fluido do anular de modo que o fluido do anular esteja a uma temperatura acima da qual são formados hidratos.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que após aquecer o fluido do anular, o fluido do anular é transferido para cima da superfície do mar enquanto retém energia térmica suficiente para ficar acima de uma temperatura de formação de hidrato.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender o fluido do anular através de uma válvula de controle de fluxo na sangria, através disso reduzindo pressão do fluido no anular sendo que a temperatura do fluido do anular cai para uma temperatura reduzida que está acima de uma temperatura de formação de hidrato.