BR102012030615A2

BR102012030615A2 - equipamento de limpeza de furo de poÇo aperfeiÇoado e mÉtodo

Info

Publication number: BR102012030615A2
Application number: BRBR102012030615-8A
Authority: BR
Inventors: Ruairidh Cooper
Original assignee: Weatherford Switzerland Trading And Dev Gmbh
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-10-01
Also published as: US9291035B2; GB201120694D0; EP2599953A1; AU2012261689A1; EP2599953B1; US20130140028A1; CA2795945A1; AU2012261689B2

Abstract

EQUIPAMENTO DE LIMPEZA DE FURO DE POÇO APERFEIÇOADO E MÉTODO. É provida uma ferramenta de coleta de escombros para uso dentro de um furo de poço. A ferramenta (10) compreende um corpo de filtro (12) que tem uma extremidade a montante (13) e uma extremidade a jusante (14). Uma primeira passagem de fluido (18) se estende longitudinalmente entre as extremidades a montante e a jusante (13, 14) do corpo de filtro (12), e pelo menos uma segunda passagem de fluido (20) conecta a primeira passagem de fluido (18) com o exterior do corpo de filtro (12). Um filtro (24) está localizado entre a primeira passagem de fluido (18) e a pelo menos uma segunda passagem de fluido (20). A ferramenta (10) compreende ainda um controlador de fluxo (30) móvel entre uma primeira posição na qual o fluxo é impedido de entrar na pélo menos uma segunda passagem de fluido (20) a partir do exterior do corpo de filtro (12), e uma segunda posição na qual o fluido pode entrar na pelo menos uma segunda passagem de fluido (20) a partir do exterior do corpo de filtro (12). Um corpo de agitador (50) é fixado na extremidade a montante (13) do corpo de filtro (12), e inclui ao menos um membro de agitação radialmente projetado (56). Também são providos métodos de utilizar a ferramenta para coletar escombros e limpar um furo de poço.

Description

EQUIPAMENTO DE LIMPEZA DE FURO DE POÇO APERFEIÇOADO E

MÉTODO

A presente invenção se refere ao campo de perfuração de furo de poço e, mais especificamente, à limpeza de furos de poço após uma operação de perfuração ser concluída. A presente invenção proporciona um equipamento aperfeiçoado e método para coletar e remover escombros deixados no furo de poço após a operação de perfuração.

Durante as operações de limpeza de furo de poço

os escombros dentro do poço são removidos a partir da parede de revestimento e lançados para fora por intermédio da lama de perfuração circulante. Contudo, os escombros comumente permanecem no poço quando o fluido de completação desloca a lama de perfuração e consequentemente uma ferramenta de filtração pode ser instalada para capturar esses escombros restantes. Em poços desviados ou horizontais, a ferramenta de filtração não capturará todos os escombros restantes uma vez que parte dos escombros terá se assentado no lado inferior do revestimento de furo de poço longe do fluxo de fluido principal. Em muitas completações de furo de poço, a limpeza do furo de poço é crucial, quer seja devido ao tipo de completação ou às propriedades do reservatório associado. Os escombros permanecendo no lado inferior do revestimento, portanto, são inaceitáveis, uma vez que uma ferramenta de filtro relativamente vazia pode dar uma falsa impressão da limpeza do furo de poço.

Uma solução para esse problema tem sido a de maximizar as taxas inferiores dentro do furo de poço çlurante a operação de limpeza. Contudo, essa solução aumenta o custo da operação devido ao consumo adicional de energia por intermédio das bombas para gerar o fluxo aumentado. Ela também é apenas parcialmente bem-sucedida uma vez que os escombros colhidos pelo fluxo aumentado ainda podem se assentar de volta no lado inferior do revestimento nos poços desviados ou horizontais.

Uma solução alternativa é a de empregar um ou mais impulsores que são fixados de forma não giratória na coluna de perfuração, onde a rotação da coluna de perfuração girará o impulsor(es) e agitará ou desarranjará os escombros para fora do lado inferior do revestimento e para dentro do fluxo de fluido circulante, para fora do poço. Contudo, como com a solução de taxa de fluxo aumentada, os escombros podem retornar para o lado inferior do revestimento se eles se deslocarem em direção ao lado externo do fluxo no percurso ao longo do poço.

Um objetivo da presente invenção é o de evitar ou aliviar as desvantagens desses equipamentos e métodos de limpeza existentes.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção é provida uma ferramenta de coleta de escombros para uso dentro de um furo de poço, a ferramenta compreendendo:

um corpo de filtro que tem uma extremidade a montante e uma extremidade a jusante;

uma primeira passagem de fluido que se estende longitudinalmente entre as extremidades a montante e a jusante do corpo de filtro, e pelo menos uma segunda passagem de fluido conectando a primeira passagem de fluido com o exterior do corpo de filtro; um filtro localizado entre a primeira passagem de fluido e a pelo menos uma segunda passagem de fluido;

um controlador de fluxo móvel entre uma primeira posição na qual o fluido é impedido de entrar na pelo menos uma segunda passagem de fluido a partir do exterior do corpo de filtro, e uma segunda posição na qual o fluido pode entrar na pelo menos uma segunda passagem de fluido a partir do exterior do corpo de filtro; e

um corpo de agitador preso na extremidade a montante do corpo de filtro, o corpo de agitador incluindo pelo menos um membro de agitação radialmente projetado.

0 pelo menos um membro de agitação pode ser fixado não giratoriamente ao corpo de agitador. Alternativamente, o pelo menos um membro de agitação pode ser fixado de forma giratória ao corpo de agitador.

0 corpo de agitador pode compreender ainda pelo menos um par de membros de agitação radialmente projetados, os membros de agitação estando localizados em locais diametralmente opostos sobre o corpo de agitador e cada um deles se projetando em direções radiais opostos.

0 corpo de agitador pode compreender ainda um número de pares de membros de agitação radialmente projetados, cada par de membros de agitação sendo deslocado de forma rotacional a partir de um par adjacente de membros de agitação.

0 corpo de agitador pode compreender ainda pelo menos um par de membros de agitação radialmente projetados, cada membro de agitação sendo espaçado axialmente do outro e giratório em relação ao corpo de agitador. Cada um do pelo menos um par de membros de agitação pode ter uma extremidade externa tornada mais pesada de tal modo que o membro de agitação é propendido em direção a uma posição especifica independentemente de qualquer movimento rotacional do corpo de agitador. Alternativamente, o corpo de agitador pode

compreender ainda ao menos um par de membros de agitação radialmente projetados, cada membro de agitação sendo espaçado axialmente do outro e fixado de forma não giratória ao corpo de agitador. Cada membro de agitação do pelo menos um par de membros de agitação pode ser fixado ao corpo de agitador em um ângulo rotacional diferente em relação àquele do outro membro do par.

A extremidade externa do pelo menos um membro de agitação pode incluir uma abertura de tal modo que o fluido pode fluir através do membro de agitação.

0 corpo de agitador pode compreender ainda várias pás de centralização que se estendem radialmente no sentido para fora a partir desse lugar. Uma primeira distância radial a partir de uma extremidade externa do pelo menos um membro de agitação até um eixo longitudinal da ferramenta é menor do que uma segunda distância radial a partir de uma extremidade externa de cada pá de centralização até o eixo longitudinal da ferramenta.

0 pelo menos um membro de agitação pode ser axialmente móvel em relação ao corpo de agitador entre uma primeira posição na qual o membro de agitação é não giratório em relação ao corpo de agitador, e uma segunda posição na qual o membro de agitação é giratório em relação ao corpo de agitador. 0 pelo menos um membro de agitação pode ter uma primeira superfície a montante que é côncava.

0 pelo menos um membro de agitação pode ser uma pá de impulsor que gira em relação ao corpo de agitador à medida que a ferramenta é puxada através do furo de poço. De acordo com um segundo aspecto da invenção é

provido um método de coletar escombros dentro de um furo de poço, o método compreendendo as etapas de:

baixar uma coluna de trabalho dentro do furo de poço, a coluna de trabalho incluindo pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros de acordo com o primeiro aspecto da invenção, tendo o controlador de fluxo na primeira posição;

mover o controlador de fluxo da pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição quando a coluna de trabalho e pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros estiverem em uma posição desejada dentro do furo de poço; e recuperar a coluna de trabalho a partir do furo

de poço.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é

provido um método de limpar um furo de poço, o método compreendendo as etapas de:

baixar uma coluna de trabalho dentro do furo de poço, a coluna de trabalho incluindo uma ferramenta de raspagem e pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros de acordo com o primeiro aspecto da invenção tendo um controlador de fluxo na primeira posição;

operar a ferramenta de raspagem para remover os escombros a partir de uma superfície interior do revestimento; circular o fluido de perfuração através do furo de poço para remover os escombros a partir do furo de poço;

deslocar qualquer fluido de perfuração permanecendo no furo de poço com um fluido de completação; mover o controlador de fluxo da pelo menos uma

ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição; e

recuperar a coluna de trabalho a partir do furo de poço de tal modo que o fluido de completação seja dirigido através do corpo de filtro da pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros.

0 método pode compreender ainda a etapa de mover o pelo menos um membro de agitação axialmente em relação ao corpo de agitador a partir de uma primeira posição na qual o membro de agitação é não giratório em relação ao corpo de agitador para uma segunda .posição na qual o membro de agitação é giratório em relação ao corpo de agitador quando a coluna de trabalho e a ferramenta de coleta de escombros são recuperadas a partir do furo de poço. Alternativamente, o método pode compreender ainda

a etapa de remover o pelo menos um membro de agitação axialmente em relação ao corpo de agitador a partir de uma primeira posição na qual o membro de agitação é giratório em relação ao corpo de agitador para uma segunda posição na qual o membro de agitação é não giratório em relação ao corpo de agitador quando a ferramenta de coleta de escombros de coluna de trabalho deve ser recuperada a partir do furo de poço.

A coluna de trabalho pode não ser girada em relação ao furo de poço durante a etapa de recuperação. A coluna de trabalho pode incluir primeira e segunda ferramenta de coleta de escombros de acordo com a reivindicação 1, em que a primeira ferramenta de coleta de escombros tem seu controlador de fluxo inicialmente na primeira posição e a segunda ferramenta de coleta de escombros tem seu controlador de fluxo inicialmente na segunda posição e, em que a etapa de mover o controlador de fluxo da pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição pode compreender mover o controlador de fluxo da primeira ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição; e pode compreender ainda mover o controlador de fluxo da segunda ferramenta de coleta de escombros a partir da segunda posição para a primeira posição.

De acordo com um quarto aspecto da invenção, é provido um método de coletar escombros dentro de um furo de poço, o método compreendendo as etapas de:

baixar uma coluna de trabalho dentro do furo de poço, a coluna de trabalho incluindo uma ferramenta de coleta de escombros de acordo com a reivindicação 1 tendo o controlador de fluxo na segunda posição;

mover o controlador de fluxo da ferramenta de coleta de escombros a partir da segunda posição para a primeira posição quando a coluna de trabalho e a ferramenta de coleta de escombros estiverem em uma posição desejada dentro do furo de poço; e

recuperar a coluna de trabalho a partir do furo

de poço.

Uma modalidade preferida da presente invenção será descrita agora, apenas como exemplo e com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Figura 1 é uma vista esquemática de uma ferramenta de coleta de escombros dentro de um revestimento de furo de poço;

As Figuras 2 (a) e 2 (b) são vistas laterais e em seção transversal de uma primeira modalidade alternativa de um agitador para uso na ferramenta;

As Figuras 3 (a) e 3 (b) são vistas laterais e em seção transversal de uma segunda modalidade alternativa de um agitador para uso na ferramenta; e

As Figuras 4(a) e 4(b) são vistas laterais de uma terceira modalidade alternativa de um agitador para uso na ferramenta.

A Figura 1 é uma ilustração esquemática de uma

ferramenta de coleta de refugos de acordo com a presente invenção. A ferramenta 10 é mostrada localizada dentro de um revestimento de furo de poço 1, e compreende um corpo de filtro 12 e um agitador 16 fixado a uma extremidade a montante 13 do corpo de filtro 12. Uma extremidade a jusante 14 do corpo de filtro 12 inclui uma conexão roscada (não mostrada) para fixar componentes adicionais de uma coluna de trabalho na ferramenta 10, se exigido. Para evitar dúvida, o termo "a montante" se refere à extremidade 13 do corpo de filtro 12 que é a extremidade avançada do corpo 12 quando a ferramenta 10 está filtrando o fluido dentro de um revestimento de poço. O termo "a jusante" se refere à extremidade do corpo de filtro que é a extremidade avançada do corpo 12 quando a ferramenta 10 não está filtrando o fluido. O corpo de filtro 12 tem uma primeira passagem interna de fluido 18 que se estende ao longo do eixo longitudinal L entre as extremidades a montante e a jusante 13, 14 do corpo 12. Um número de segundas passagens internas de fluido 20 se estendem radialmente no sentido para fora a partir da primeira passagem de fluido 18 e conectam a primeira passagem 18 com o exterior do corpo 12 e, portanto, em uso, uma folga anular 22 entre o corpo 12 e o revestimento 1. Uma porção intermediária 19 da primeira passagem 18 tem o diâmetro maior do que o restante da primeira passagem 18, e um elemento de filtro 24 que tem um diâmetro menor do que o da porção intermediária 19 está localizado nesse lugar.

O elemento de filtro 24 pode compreender uma tela de malha ou de fendas, e está localizado entre a primeira e a segunda passagem 18, 20 e a extremidade a jusante 14 do corpo 12 de tal modo que qualquer fluido fluindo entre as duas passagens deve passar através do elemento de filtro 24. Como um resultado, quaisquer partículas de tamanho suficiente que sejam carregadas pelo fluxo de fluido serão retidas em uma câmara anular, ou depósito, 2 6 definido entre a superfície interna da porção intermediária 19 da primeira passagem 18 e uma superfície externa do elemento de filtro 24.

Um primeiro controlador de fluxo, mostrado aqui

na forma de uma luva de deslizamento axial 30, é provido no corpo 12 onde a segunda passagem (passagens) 20 sai do corpo 12. A luva 30 pode deslizar entre uma primeira posição na qual as segundas passagens 20 são fechadas para o exterior do corpo 12, e uma segunda posição na qual as segundas passagens 20 são abertas. É essa segunda posição que é mostrada na Figura 1. 0 exterior da luva 30 pode incluir um ou mais elementos ou anéis de fricção 31 que se projetam a partir da luva 30 de tal modo que, em uso, eles estão em contato de fricção com o revestimento 1. Uma vedação anular 33 se projeta radialmente no sentido para fora a partir do corpo de filtro 12 em um local abaixo, ou a jusante, das segundas passagens 20 e suas luvas respectivas 30. Quando a ferramenta está dentro de um revestimento 11, a vedação 33 contata a parede de revestimento e impede o fluido fluindo além da ferramenta na folga anular 22 entre a ferramenta e o revestimento 1. 0 corpo de filtro 12 pode incluir um ou mais canais de desvio e a vedação 33 pode ser capaz de movimento axial ao longo do corpo 12 entre uma primeira posição na qual o fluido pode se desviar da vedação 22 por intermédio do canal (is) 35 e uma segunda posição na qual o fluido pode não se desviar da vedação 33.

Algumas terceiras passagens de fluido 34 podem ser providas em direção à extremidade a jusante 14 do corpo 12. Como com as segundas passagens 20, as terceiras passagens 34 conectam mediante fluido a primeira passagem 18 com o exterior do corpo 12. Um segundo controlador de fluxo, mostrado aqui na forma de uma segunda luva de deslizamento axial 40, pode ser provido no corpo 12 onde as terceiras passagens 34 saem do corpo 12. A segunda luva 40 pode deslizar entre uma primeira posição na qual as terceiras passagens 34 são fechadas para o exterior do corpo 12, e uma segunda posição na qual as terceiras passagens 34 são abertas. Outra vez, é essa segunda posição que é mostrada na Figura 1. 0 exterior da segunda luva 40 pode incluir um ou mais elementos ou anéis de fricção 41 que se projetam a partir da luva 40 de tal modo que, em uso, eles estão em contato de fricção com o revestimento 1. 0 agitador 16 fixado na extremidade a montante 13

do corpo de filtro 12 compreende um corpo de agitador alongado 50 e pelo menos um par de centralizadores radialmente projetados 52. 0 corpo de agitador 50 contém uma passagem de fluido 54 que se estende longitudinalmente através do agitador 16, de modo que o fluido de perfuração a partir de mais acima da coluna de trabalho pode passar através do agitador 16 para dentro das passagens do corpo de filtro 12. Os centralizadores 52 são espaçados axialmente uns dos outros ao longo do corpo de agitador 50, e cada um compreende um número de pás projetadas radialmente. Cada pá é de comprimento suficiente de modo que as extremidades externas de cada pá podem contatar a superfície interna do revestimento 1 e manter o agitador 16, e o corpo de filtro 12, substancialmente centralizados dentro do revestimento 1.

Pelo menos um membro de agitação 56 se projeta radialmente a partir do corpo de agitador 50 em direção ao revestimento 1. Uma distância radial Rl a partir da extremidade externa 58 do membro de agitação 56 até o eixo longitudinal L da ferramenta é menor do que uma distância radial R2 a partir da extremidade externa de cada pá de centralizador até o eixo longitudinal L. Assim, a extremidade externa 58 do membro de agitação 56 não contata o revestimento 1 durante operação. 0 membro de agitação 56 pode ser não giratório em relação ao corpo de agitador 50, ou então ele pode ser fixado de tal modo que seja giratório em relação ao corpo de agitador 50. 0 membro de agitação giratório pode ser uma pá de impulsor que é adaptada para girar em relação ao corpo de agitador 50 quando a ferramenta é puxada através do fluido dentro do furo de poço. 0 membro de agitação pode ter uma primeira superfície superior que é côncava ou no formato de cálice.

A forma na qual a ferramenta da Figura 1 opera será descrita agora. A ferramenta pode ser baixada dentro do furo de poço concluído isoladamente, mas é mais provável que a ferramenta seja parte de uma coluna de trabalho contendo alguns componentes de limpeza de furo de poço. Em qualquer um dos casos, a ferramenta da presente invenção se destina ao uso quando algumas etapas de limpeza de furo de poço já tiverem sido realizadas. Primeiramente, os escombros são removidos da superfície interior do revestimento, tipicamente através da operação de uma ferramenta de raspagem conhecida. 0 fluido de perfuração, ou lama, é então circulado através da coluna de trabalho e de volta para cima do revestimento para remover os escombros a partir do furo de poço. Um fluido de completação é então bombeado para dentro do furo de poço para deslocar o fluido de perfuração. Apesar desses vários parâmetros, uma determinada quantidade de escombros pode residir ainda dentro do revestimento, particularmente em seções desviadas ou horizontais onde os escombros se assentarão no lado inferior do revestimento.

Quando a ferramenta de coleta de escombros é baixada dentro do revestimento, as forças de fricção geradas entre os elementos de fricção 31, 41 das luvas 30, 40 e a parede de revestimento garantem que as luvas 30, 40 permaneçam em sua primeira posição ou posição superior. Nessa primeira posição, a segunda e a terceira passagem 20, 34 são fechadas de modo que nenhum fluido pode fluir para dentro ou para fora das passagens 20, 34 a partir do exterior do corpo de filtro 12. Similarmente, a fricção entre a vedação 23 e o revestimento 1 mantém a vedação 23 em sua primeira posição. No evento provável em que a ferramenta é baixada dentro do furo antes do furo de poço ser circulado, os fluidos de circulação são bombeados através da ferramenta por intermédio das respectivas passagens 54, 58 do agitador 16 e corpo de filtro 12. Com a vedação 33 em sua primeira posição, os fluidos de circulação retornando para cima da folga anular 22 entre a ferramenta e o revestimento 1 podem se desviar da vedação 33 por intermédio dos canais de desvio 35 no corpo de filtro 12.

Quando for o momento de coletar os escombros restantes, a coluna de trabalho e a ferramenta são puxadas no sentido para cima em direção ao lado superior do furo de poço. Esse movimento no sentido para cima gera forças de fricção nas luvas 30, 40 por intermédio de seus respectivos elementos de fricção 31, 41 que forçam as luvas 30, 40 no sentido para baixo em relação ao corpo de filtro 12. Consequentemente as luvas 30, 40 se movem para longe das saídas da segunda e terceira passagem 20, 34 desse modo abrindo essas passagens para o exterior do corpo de filtro 12. Similarmente, a fricção entre a vedação 33 e o revestimento 1 força a vedação 33 ao longo do corpo de filtro 12 para sua segunda posição na qual os canais de desvio 35 estão fechados. Consequentemente, quando a ferramenta é puxada no sentido para cima em direção ao lado superior, o fluido de completação dentro do revestimento não será capaz de se desviar da vedação 33 no lado externo e em vez disso será forçado para dentro do corpo de filtro através das segundas passagens 20.

Quando a ferramenta é puxada no sentido para cima, o membro de agitação 56 no agitador 16 gera turbulência dentro do fluido de completação próximo à parede de revestimento. Essa turbulência pode ser aperfeiçoada mediante giro da coluna de trabalho quando ela é puxada no sentido para cima. Onde o membro de agitação 56 pode girar em relação ao corpo 50, a coluna de trabalho não precisa ser girada quando ela é recuperada. Essa turbulência agita quaisquer escombros situados ao longo da parede.

Os escombros são então carregados para dentro do corpo de filtro 12 com o fluido de completação entrando nas segundas passagens 20. Quando dentro do corpo de filtro 12, o fluido de completação passa através do elemento de filtro 24, e para fora do corpo 12 por intermédio da primeira e terceira passagem 18, 34. Quaisquer escombros dentro do fluido entrando no corpo de filtro 12 são retidos dentro da câmara de filtro 26 e não podem sair do corpo de filtro 12. Quando no lado superior, a câmara de filtro 26 pode ser simplesmente esvaziada, e a ferramenta está então pronta para ser outra vez usada.

Algumas modalidades alternativas do agitador são mostradas nas Figuras 2-4. A menos que de outro modo declarado, esses agitadores alternativos são utilizados na ferramenta de coleta de escombros e método da mesma maneira como já descrito acima. Na primeira modalidade alternativa mostrada nas Figuras 2(a) e 2(b), o agitador 116 é similar àquele mostrado na Figura 1, em que ele deve ser fixado na extremidade a montante do corpo de filtro e compreende um corpo de agitador alongado 150 e pelo menos um par de centralizadores radialmente projetados 152 do mesmo tipo conforme descrito acima. Contudo, essa modalidade inclui ao menos um par de membros de agitação radialmente projetados na forma de pás 156, que estão localizadas em locais diametralmente opostos sobre o corpo de agitador 150 e se projetam em direções substancialmente opostas a partir do corpo 150. Na modalidade alternativa ilustrada, há três pares de pás 156A-156C espaçadas axialmente ao longo do corpo 150, com o primeiro e o terceiro par 156A-156C deslocados giratoriamente a partir do segundo par 156B em torno do eixo longitudinal L. O deslocamento rotacional do primeiro e terceiro pares 156A-156C em relação ao segundo par 156B é de substancialmente 90 graus.

Na segunda modalidade alternativa mostrada nas Figuras 3 (a) e 3(b), o agitador 216 outra vez deve ser fixado na extremidade a montante do corpo de filtro e compreende um corpo de agitador alongado 250 e pelo menos um par de centralizadores radialmente projetados 252 do mesmo tipo conforme descrito acima. 0 agitador 216 compreende ainda pelo menos um par de membros de agitação radialmente projetados 256, os quais são axialmente espaçados entre si e giratórios em relação ao corpo de agitador 250. Como visto melhor na Figura 3(a), os membros de agitação 256 geralmente são no formato de anel e tem uma abertura central 258, coaxial com o eixo longitudinal L. 0 corpo de agitador 250 passa através da abertura 258 e, portanto, o membro 256 é sustentado sobre o corpo de agitador 250 e pode girar em relação a ele. Cada membro 256 tem também uma porção de asa ou pá 2 60 que se projeta radialmente no sentido para fora a partir do eixo L em apenas um lado do membro de anel 256. Portanto, cada membro 256 é assimétrico e tem o peso aumentado pela porção de pá 2 60 de tal modo que ele é propendido em direção a uma posição especifica independentemente do movimento rotacional ou posição do corpo 250. Assim, quando o agitador 250 estiver em um furo de poço desviado ou horizontal, os membros 256 serão predispostos em direção ao lado inferior do revestimento devido às forças gravitacionais. Cada membro 256 pode incluir uma abertura de fluxo 262 de modo a não gerar muita resistência ao fluxo de fluido quando a ferramenta passa ao longo do revestimento.

A Figura 4 mostra uma terceira modalidade alternativa de um agitador 316, que pode ser comutado entre primeiro e segundo estados mostrados nas Figuras 4 (a) e 4 (b) , respectivamente. 0 agitador 316 pode ser fixado na extremidade a montante do corpo de filtro e compreende um corpo de agitador alongado 350 e pelo menos um par de centralizadores radialmente projetados 352 do mesmo tipo conforme descrito acima. O agitador 316 compreende ainda ao menos um membro de agitação que se projeta radialmente a partir do corpo de agitador 350. Na modalidade ilustrada há quatro membros de agitação na forma de pás impulsoras 356 que são espaçadas circunferencialmente entre si e se projetam radialmente no sentido para fora a partir de um membro de cubo 358. 0 membro de cubo 358 é adaptado de modo que ele pode deslizar axialmente ao longo do corpo de agitador 350 a partir de uma primeira posição mostrada a Figura 4 (a) onde o cubo é acoplado de forma não giratória ao corpo 350, e uma segunda posição mostrada na Figura 4(b) na qual o cubo pode girar em relação ao corpo 350.

A superfície interna do cubo 358 pode ter algumas estrias que se engatam com estrias correspondentes 360 no corpo 350 e impedem que o cubo 358 gire na primeira posição. Alguns acessórios mecânicos tais como, por exemplo, pinos de cisalhamento (não mostrados) podem impedir que o cubo 358 se desloque axialmente a partir da primeira posição quando a ferramenta é baixada dentro do furo de poço. Quando for o momento para a coluna de trabalho e ferramenta serem recuperadas, os pinos de cisalhamento podem ser quebrados em uma de diversas formas conhecidas, tal como, por exemplo, aplicação de uma carga axial suficiente na coluna de trabalho, ou então mediante queda de uma esfera através das passagens internas de fluido da coluna de trabalho sobre uma sede de esfera abaixo do cubo e quebrando os pinos com uma pressão estática ou diferencial gerada no cubo 358.

Quando os pinos de cisalhamento são quebrados, o cubo 358 deslizará axialmente para a segunda posição, onde ele é livre para gerar em relação ao corpo 350. Assim, a terceira modalidade alternativa provê um agitador no qual o membro(s) de agitação pode se mover a partir de uma posição não giratória quando a ferramenta é baixada dentro do furo de poço para uma posição giratória para quando a ferramenta for recuperada. Deve-se assinalar que enquanto esse é o arranjo preferido, não há razão pela qual o arranjo não poderia ser revertido se desejado. 0 cubo, portanto, pode ser giratório na primeira posição enquanto impedido de movimento axial e, então, despejado sobre as estrias em uma segunda posição não giratória para a fase de recuperação.

Mediante incorporação de um agitador imediatamente a montante de um corpo de filtro na presente invenção, quaisquer refugos permanecendo no furo de poço após a limpeza inicial do furo de poço e deslocamento do fluido de perfuração com o fluido de completação agitado no sentido para cima e coletado pelo filtro antes de poder assentar dentro do furo de poço. Desse modo a presente invenção garante que quaisquer escombros permanecendo em um furo de poço possam ser efetivamente capturados e filtrados a partir do fluido de completação, mesmo em poços desviados ou horizontais onde os escombros restantes tendem a se assentar no lado inferior do poço. Assim, a presente invenção proporciona limpeza de furo de poço mais completa do que com as ferramentas e métodos existentes, particularmente nesses tipos de poços desviados ou horizontais.

Embora a ferramenta seja utilizada preferivelmente para filtração de fluido dentro de um furo de poço enquanto a coluna de trabalho na qual a ferramenta é fixada está sendo puxada para fora do furo de poço, ela pode ser alternativamente usada quando a coluna de trabalho está sendo baixada dentro do furo de poço. Em tal caso, a ferramenta simplesmente seria fixada na coluna de trabalho na orientação reversa àquela descrita acima, com a extremidade "a montante" ou avançada da ferramenta voltada no sentido para baixo, para dentro do furo de poço, ao contrário de no sentido para cima em direção à superfície. Quando a coluna de trabalho e a ferramenta são baixadas dentro do furo de poço, as forças de fricção sobre as luvas de deslizamento axial e vedação anular então manteriam as mesmas em suas segundas posições pelo que o fluido no furo de poço pode entrar e sair do corpo de filtro por intermédio da segunda e terceira passagem. Quando a coluna de trabalho e a ferramenta são recuperadas a partir do furo de poço, as luvas e a vedação se deslocarão para suas primeiras posições, fechando desse modo as passagens de filtro e permitindo que o fluido se desvie da vedação por intermédio do canal de desvio no corpo de filtro. Alternativamente, a coluna de trabalho pode incluir ao menos duas das ferramentas com pelo menos uma ferramenta voltada na direção oposta à outra(s). Desse modo, ao menos uma ferramenta filtraria o fluido de furo de poço quando a coluna de trabalho fosse baixada no furo de poço e pelo menos outra ferramenta filtraria o fluido quando a coluna de trabalho fosse puxada para fora do furo de poço.

Adicionalmente, duas ou mais ferramentas podem ser baixadas simultaneamente de tal modo que pelo menos duas das ferramentas são orientadas voltadas para a mesma direção. As duas ou mais ferramentas podem ser colocadas em proximidade, ou relativamente distantes uma da outra. As duas ou mais ferramentas podem ser configuradas de tal modo que a ferramenta que está à frente da outra(s) enquanto ativada, captura partículas relativamente grandes, mas permite que partículas menores passem, e pelo menos uma ferramenta atrás dela captura pelo menos uma porção das partículas de tamanho menor.

Embora seja preferido que os controladores de fluxos usados na ferramenta da presente invenção sejam luvas de deslizamento axial descritas acima, outros controladores de fluxo podem em vez disso serem utilizados. Por exemplo, válvulas de controle hidráulica ou eletricamente operadas podem ser usadas para abrir e fechar a segunda e terceira passagens dentro do corpo de filtro.

Na primeira modalidade alternativa do agitador mostrado na Figura 2, cada par de pás é preferivelmente deslocado giratoriamente a partir de um par adjacente de pás substancialmente em 90 graus. Contudo, deve-se entender que a invenção não é limitada a esse ângulo específico de deslocamento, e que outros ângulos também são possíveis. Por exemplo, o deslocamento rotacional entre pares adjacentes de pás pode estar na faixa de 30-90 graus, com 60 ou 90 graus sendo os ângulos mais preferíveis dentro daquela faixa.

As pás da segunda modalidade alternativa são preferivelmente giratórias em relação ao corpo de agitador. Contudo, essas pás podem alternativamente ser fixadas não giratoriamente ao corpo de agitador. Em todo caso, as pás também podem ser fixadas em ângulos de rotação, diferentes em relação umas às outras. Por exemplo, as pás podem ser arranjadas em uma configuração em espiral ou helicoidal em torno do corpo de agitador. No caso de pás giratórias, essas pás podem ser fixadas em ângulos rotacionais diferentes em relação umas às outras em um cubo ou carregador de pás, e o carregador/cubo é sustentado pelo corpo de agitador e é capaz de girar em relação a ele.

Essas e outras modificações e aperfeiçoamentos podem ser incorporados sem se afastar do escopo da presente invenção.

Claims

1. Ferramenta de coleta de escombros para uso dentro de um furo de poço, a ferramenta caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo de filtro tendo uma extremidade a montante e uma extremidade a jusante; uma primeira passagem de fluido que se estende longitudinalmente entre as extremidades a montante e a jusante do corpo de filtro, e pelo menos uma segunda passagem de fluido conectando a primeira passagem de fluido com o exterior do corpo de filtro; um filtro localizado entre a primeira passagem de fluido e a pelo menos uma segunda passagem de fluido; um controlador de fluxo móvel entre uma primeira posição na qual o fluido é impedido de entrar na pelo menos uma segunda passagem de fluido a partir do exterior do corpo de filtro, e uma segunda posição na qual o fluido pode entrar na pelo menos uma segunda passagem de fluido a partir do exterior do corpo de filtro; e um corpo de agitador fixado na extremidade a montante do corpo de filtro, o corpo de agitador incluindo pelo menos um membro de agitação radialmente projetado.

2. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um membro de agitação é fixado de forma não giratória ao corpo de agitador.

3. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um membro de agitação é fixado de forma giratória ao corpo de agitador.

4. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que o corpo de agitador compreende ainda pelo menos um par de membros de agitação projetados radialmente, os membros de agitação estando localizados em locais diametralmente opostos sobre o corpo de agitador e cada um projetado em direções radiais opostas.

5.Ferramenta, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o corpo de agitador compreende ainda alguns pares de membros de agitação radialmente projetados, cada par de membros de agitação sendo deslocados giratoriamente a partir de um par adjacente de membros de agitação.

6.Ferramenta, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o corpo de agitador compreende ainda ao menos um par de membros de agitação radialmente projetados, cada membro de agitação sendo espaçado axialmente a partir do outro e giratório em relação ao corpo de agitador.

7.Ferramenta, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que cada um do ao menos um par de membros de agitação tem uma extremidade externa tornada mais pesada de tal modo que o membro de agitação é propendido em direção a uma posição especifica independentemente de qualquer movimento rotacional do corpo de agitador.

8.Ferramenta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o corpo de agitador compreende ainda pelo menos um par de membros de agitação radialmente projetado, cada membro de agitação sendo espaçado radialmente a partir do outro e fixado de forma não giratória ao corpo de agitador.

9. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que cada membro de agitação do pelo menos um par de membros de agitação é fixado ao corpo de agitador em um ângulo rotacional diferente em relação àquele do outro membro do par.

10. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que uma extremidade externa do pelo menos um membro de agitação inclui uma abertura de tal modo que o fluido pode fluir através do membro de agitação.

11. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que o agitador compreende ainda várias pás de centralização que se estendem radialmente no sentido para fora a partir do corpo de agitador.

12. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que uma primeira distância radial a partir de uma extremidade externa no pelo menos um membro de agitação até um eixo longitudinal da ferramenta é menor do que uma segunda distância radial a partir de uma extremidade externa de cada par de centralização até o eixo longitudinal da ferramenta.

13. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um membro de agitação é móvel axialmente em relação ao corpo de agitador entre uma primeira posição na qual o membro de agitação é não giratório em relação ao corpo de agitador, e uma segunda posição na qual o membro de agitação é giratório em relação ao corpo de agitador.

14. Ferramenta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um membro de agitação tem uma primeira superfície a montante que é côncava.

15. Ferramenta, de acordo com a reivindicação 1, ou 3, caracterizada pelo fato de que o pelo menos um membro de agitação é uma pá impulsora que gira em relação ao corpo de agitador quando a ferramenta é puxada através do furo de poço.

16. Método de coletar escombros dentro de um furo de poço, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: baixar uma coluna de trabalho dentro do furo de poço, a coluna de trabalho incluindo pelo menos uma ferramenta de coleta e escombros de acordo com a reivindicação 1 tendo um controlador de fluxo na primeira posição; mover o controlador de fluxo da pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição quando a coluna de trabalho e pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros estiverem em uma posição desejada dentro do furo de poço; e recuperar a coluna de trabalho a partir do furo de poço.

17. Método de limpar um furo de poço, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: baixar uma coluna de trabalho dentro do furo de poço, a coluna de trabalho incluindo uma ferramenta de raspagem e pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros, de acordo com a reivindicação 1, tendo o controlador de fluxo na primeira posição; operar a ferramenta de raspagem para remover os escombros a partir de uma superfície interior do revestimento; circular o fluido de perfuração através do furo de poço para remover os escombros a partir do furo de poço; deslocar qualquer fluido de perfuração permanecendo no furo de fluido com um fluido de completação; mover o controlador de fluxo da pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição; e recuperar a coluna de trabalho a partir do furo de poço de tal modo que o fluido de completação seja dirigido através do corpo de filtro da pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de mover o pelo menos um membro de agitação axialmente em relação ao corpo de agitador a partir de uma primeira posição na qual o membro de agitação é não giratório em relação ao corpo de agitador para uma segunda posição na qual o membro de agitação é giratório em relação ao corpo de agitador quando a coluna de trabalho e a ferramenta de coleta de escombros devem ser recuperadas a partir do furo de poço.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de mover o pelo menos um membro de agitação axialmente em relação ao corpo de agitador a partir de uma primeira posição na qual o membro de agitação é giratório em relação ao corpo de agitador para uma segunda posição na qual o membro de agitação é não giratório em relação ao corpo de agitador quando a coluna de trabalho e a ferramenta de coleta de escombros devem ser recuperados a partir do furo de poço.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17, 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que a coluna de trabalho não é girada em relação ao furo de poço durante a etapa de recuperação.

21. Método, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que a coluna de trabalho inclui primeira e segunda ferramentas de coleta de escombros, de acordo com a reivindicação 1, em que a primeira ferramenta de coleta de escombros tem seu controlador de fluxo inicialmente na primeira posição e a segunda ferramenta de coleta de escombros tem seu controlador de fluxo inicialmente na segunda posição, e em que a etapa de mover o controlador de fluxo da pelo menos uma ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição compreende mover o controlador de fluxo da primeira ferramenta de coleta de escombros a partir da primeira posição para a segunda posição, e compreende ainda mover o controlador de fluxo da segunda ferramenta de coleta de escombros a partir da segunda posição para a primeira posição.

22. Método de coletar escombros dentro de um furo de poço, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: baixar uma coluna de trabalho dentro do furo de poço, a coluna de trabalho incluindo uma ferramenta de coleta de escombros, de acordo com a reivindicação 1, tendo o controlador de fluxo na segunda posição; mover o controlador de fluxo da ferramenta de coleta de escombros a partir da segunda posição para a primeira posição quando a coluna de trabalho e a ferramenta de coleta de escombros estiverem em uma posição desejada dentro do furo de poço; e recuperar a coluna de trabalho a partir do furo de poço.