BR102021016392A2

BR102021016392A2 - Mandril laser para remoção de incrustação em equipamentos de produção

Info

Publication number: BR102021016392A2
Application number: BR102021016392-5A
Authority: BR
Inventors: Mario Germino Ferreira Da Silva
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2023-02-28
Also published as: US11982156B2; US20230059801A1

Abstract

A presente invenção apresenta um mandril laser (9) capaz de ser instalado na coluna de produção, numa posição abaixo das válvulas ICVs (2 e 4), para ser utilizado num primeiro momento visando ã prevenção da formação de incrustação nas válvulas ICVs (2 e 4), e num segundo momento, para a remoção de incrustação na coluna de produção (1).
O mandril laser (9) desta invenção é dotado de cabo de fibra ótica (5), cabo elétrico (6), colimadores (7), e diodos laser (8). Pode ser aplicado na prevenção de dano nas colunas de poços com completação inteligente elétrica, caso haja falha no sistema de injeção química instalado na coluna. Também viabiliza o aprimoramento da técnica visando ã inibição de deposições inorgânicas. Ainda, apresenta um custo significativamente inferior ao squeeze convencional e/ou remoção, pois uma vez instalado na coluna, permite o gerenciamento da incrustação.

Description

MANDRIL LASER PARA REMOÇÃO DE INCRUSTAÇÃO EM EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção está baseada em um conceito que será utilizado como sistema prevenção e remoção de incrustações em equipamentos de produção de poços de petróleo.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] As atividades e processos conhecidos do Estado da Técnica, visando ao gerenciamento de incrustação em poços de petróleo, são realizados basicamente de duas formas: A primeira é a inibição química através de squeeze de inibidor químico no reservatório, o qual é absorvido pela rocha e posteriormente liberado gradativamente na água produzida. A segunda é a remoção da incrustação pelo uso de soluções removedoras nos equipamentos do sistema de produção como colunas, ANM, manifolds, linhas de produção, risers de produção e até equipamentos de superfície da UEP. As dificuldades encontradas nesses processos estão principalmente na necessidade de repetir tais operações em determinados intervalos de tempo. No caso do squeeze, devido à vida útil do tratamento; no caso da remoção, devido ã renovação da incrustação nos equipamentos, após um determinado intervalo de tempo. Os riscos associados a esses métodos estão relacionados a questões operacionais, visto que dependem da disponibilidade de recursos críticos, como sonda e/ou barcos de estimulação, e/ou financeira, face aos custos associados ã perda de produção, devido ã necessidade de parada de produção para efetuar as operações.

[0003] Um esquema de poço completado em dois intervalos produtores com duas válvulas de completação inteligente ICVs (Inflow Control Valve-válvulas de controle de fluxo) na coluna de produção (CP) é representado na Figura 1. Quando esse tipo de completação é realizada, por exemplo, em poços do Pré-Sal, cujas formações são carbonáticas, pode ocorrer a formação de incrustação de carbonato de cálcio na CP e nos orifícios das ICVs, conforme representado na Figura 2. A incrustação vai crescendo no interior da CP e através dos orifícios das ICVs para o interior da CP, até promover o bloqueio dos orifícios da ICV (Figuras 3 e 4). Caso não seja controlado, o bloqueio total da CP por incrustação pode ocorrer, o que implica perda deste equipamento.

[0004] O documento WO2013141810A1 revela um dispositivo de limpeza a laser, compreendendo uma fonte laser, um dispositivo de mão, e um conjunto de sensores acústicos e de temperatura. O dispositivo de mão é acoplado ã fonte laser de fibra, para emitir luz coerente pulsada de forma controlável, enquanto a pluralidade de sensores é conectada ao dispositivo de mão, sendo configurada para determinar uma posição de foco para a luz em uma superfície de aço de uma estrutura marinha, de modo a remover o material depositado nela.

[0005] O documento JP6491173B2 revela uma técnica de remoção de uma película de revestimento na superfície de uma estrutura por irradiação a laser, com aspiração e recuperação da substância removida e, em particular, em uma estrutura fixa, como uma ponte, um edifício, um navio, ou um tubo de grande porte. Um sistema laser é utilizado para remover o filme de revestimento ou depósitos através da irradiação de um feixe laser, usando um módulo laser portátil. O aparelho de irradiação laser inclui um oscilador laser, uma fibra, um módulo laser, uma mangueira de sucção, e uma fonte de sucção, podendo incluir uma fonte de fornecimento de gás e uma mangueira de gás. O módulo laser é um tipo portátil e é conectado ao oscilador laser através da fibra, podendo ser manuseado em um local de trabalho. A saída do laser do oscilador laser é transmitida para o módulo laser através da fibra de transmissão.

[0006] O documento WO1983001400A1 revela um método para remoção de materiais depositados nas superfícies de objetos, o qual é realizado direcionando-se a radiação eletromagnética coerente de um laser para o material. A densidade de potência da radiação de impacto é eficaz para remover o material indesejável sem danificar o objeto subjacente. Os princípios da invenção são aplicáveis a numerosas situações de limpeza de superfícies, incluindo a desobstrução das superfícies marinhas. Para a desobstrução do casco de um navio, por exemplo, a radiação laser é conduzida por espelhos e focalizada no casco. Os depósitos são chocados e desalojadas do casco.

[0007] Os documentos citados são silenciosos a respeito da utilização do dispositivo para a remoção de incrustações em colunas de produção de poços de petróleo.

[0008] Diante das dificuldades presentes no Estado da Técnica, para soluções de remoção e prevenção de incrustações, surge a necessidade de desenvolver uma tecnologia capaz de apresentar um desempenho eficaz e que esteja em acordo com as diretrizes ambientais e de segurança. Os documentos citados não possuem as características únicas desta invenção que serão apresentadas detalhadamente a seguir.

Objetivo da invenção

[0009] É um objetivo da invenção fornecer um dispositivo capaz de controlar a formação de incrustação nas colunas de produção de poços produtores particularmente os que são equipados com completação seletiva, como completação inteligente elétrica.

[0010] É ainda um objetivo da invenção proporcionar a manutenção da produção dos poços equipados com completação inteligente elétrica.

Descrição Resumida da invenção

[0011] A presente invenção apresenta um mandril a laser capaz de ser instalado na coluna de produção, numa posição abaixo das válvulas ICVs, para ser utilizado num primeiro momento visando à prevenção da formação de incrustação nas válvulas ICVs (2 e 4), e num segundo momento, para a remoção de incrustação na coluna de produção (1).

[0012] O mandril laser (9), objeto desta invenção e representado nas Figuras 5 e 6, é dotado de cabo de fibra ótica (5), cabo elétrico (6), colimadores (7), e diodos laser (8).

Breve Descrição dos Desenhos

[0013] A presente invenção será descrita com mais detalhes a seguir, com referência a figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos de sua realização. Nos desenhos, têm-se:

- A Figura 1 ilustrando um poço equipado com completação inteligente para dois intervalos produtores, onde estão representados: CP (1), ICV superior (2), packer (3), ICV inferior (4);
- A Figura 2 ilustrando a formação de incrustações no interior da CP e através dos orifícios das ICVs, onde estão representados: CP (1), ICV superior (2), packer (3), ICV inferior (4), vista lateral da formação do anel de incrustação na parte interna da CP (a), vista de topo da formação do anel de incrustação na parte interna da CP (b), detalhe do início da formação de incrustação nos orifícios das válvulas ICVs (c);
A Figura 3 ilustrando o crescimento da incrustação no interior da CP e através dos orifícios das ICVs, onde estão representados: CP (1), ICV superior (2), packer (3), ICV inferior (4), vista lateral do aumento da espessura do anel de incrustação na parte interna da CP (d), vista de topo do aumento da espessura do anel de incrustação na parte interna da CP (e), detalhe do crescimento da incrustação dos orifícios das válvulas ICVs para o interior da CP (f);
- A Figura 4 ilustrando o bloqueio gradual por incrustação nas ICVs;
- A Figura 5 ilustrando o esquema da ferramenta mandril laser, objeto desta invenção, onde estão representados: CP (1), cabo de fibra ótica (5), cabo elétrico (6), colidires (7), diodos laser (8), mandril laser (9).
- A Figura 6 ilustrando o posicionamento do mandril laser na coluna de produção, onde o equipamento é instalado abaixo das ICVs;
- A Figura 7 ilustrando o mandril laser em uma primeira opção, para prevenção de incrustação;
- A Figura 8 ilustrando o mandril laser em uma segunda opção, para remoção de incrustação.

Descrição Detalhada da Invenção

[0014] Abaixo segue descrição detalhada de uma concretização preferida da presente invenção, de cunho exemplificativo e de forma nenhuma limitativo. Não obstante, ficará claro para um técnico no assunto, a partir da leitura desta descrição, possíveis concretizações adicionais da presente invenção ainda compreendidas pelas características essenciais e opcionais abaixo.

[0015] O equipamento da invenção poderá servir como opção prévia para evitar o acúmulo de material incrustante, como carbonato de cálcio, no interior da coluna de produção dos poços, fazendo assim a manutenção da limpeza, evitando a necessidade da aplicação dos processos convencionais, como a operação de squeeze em reservatório, e/ou remoção de incrustação nos equipamentos do sistema de produção.

[0016] O equipamento pode ser instalado ainda na fase de construção do poço, na etapa de completação. Nas operações de combate à perda de circulação no poço, a invenção possui a vantagem técnica de aproveitar o fluido de completação que o poço irá absorver para realizar uma inibição prévia do reservatório, utilizando assim os espaços porosos da rocha reservatório para reservar fluido de completação inibido, que assim estará disponível dentro do reservatório, quando da produção do poço.

[0017] O mandril laser desta invenção (9) será montado na CP (1) em uma posição logo abaixo das válvulas de completação inteligente elétrica (2 e 4) e será acoplado ao cabo elétrico (6) da completação inteligente. O equipamento (9) será constituído de diodos laser (8), que geram a radiação laser, cabos de fibra ótica (5) para a condução da energia laser, e colimadores (7), que são responsáveis pela projeção do raio laser no interior da coluna (1).

[0018] A tecnologia poderá ser aplicada integralmente no gerenciamento de incrustações nos poços e na garantia de escoamento da produção dos poços. Poderá ainda ser aplicada como parte da tecnologia utilizada na construção de poços na fase de completação.

[0019] Ο equipamento será instalado na CP (1) em posição projetada para atingir o objetivo de dissolver as incrustações antes que elas formem grande quantidade de precipitado no seu interior, principalmente nas proximidades das ICVs elétricas (2 e 4).

[0020] Testes realizados em laboratório comprovaram que a aplicação de radiação laser para gerar túneis (canhoneios) em plugs de rochas carbonáticas provocaram a desintegração térmica do carbonato em gás carbônico (CO2) e óxido de cálcio (CaO). Assim, faz-se aplicável o uso do laser para a dissolução térmica do carbonato. Ainda, relatórios de testes de remoção de incrustação, através da aplicação de calor a soluções quelantes, demonstraram um aumento do rendimento da reação e, por conseguinte, da eficiência da remoção de incrustações.

[0021] O mandril a laser desta invenção deverá ser instalado na CP (1), numa posição abaixo das válvulas ICVs (2 e 4), para ser utilizado num primeiro momento visando à prevenção da formação de incrustação nas válvulas ICVs (2 e 4), e num segundo momento, para a remoção de incrustação na CP (1).

[0022] Para a prevenção da formação de incrustação nos orifícios das válvulas (2 e 4), o mandril (9) deverá ser acionado periodicamente, promovendo o aquecimento do óleo produzido pelo poço, de modo a criar uma maior turbulência no interior das válvulas, dentro da coluna, auxiliando no processo de desagregação da incrustação. O laser do mandril (9) deverá ser acionado na direção da incrustação, dentro da coluna de produção e abaixo das ICVs. Essa opção é demonstrada na Figura 7.

[0023] Para a remoção da incrustação formada nas válvulas (2 e 4), o mandril (9) deverá ser acionado para aquecer as soluções removedoras. O mandril laser (9) poderá ajudar no aumento da eficiência dos tratamentos remotos, pois será capaz de aquecer as soluções removedoras que serão bombeadas pela UEP e/ou barco de estimulação para dentro da CP (1) e posicionadas em frente às ICVs (2 e 4), dentro da CP (1). Nesse caso, o laser do mandril (9) deverá ser acionado na direção da incrustação, dentro da coluna de produção e abaixo das ICVs (2 e 4), passando através da solução removedora de quelantes. Essa opção é demonstrada na Figura 8.

[0024] Já para a remoção da incrustação na CP (1) em pontos acima das ICVs (2 e 4), o mandril laser (9) também poderá ajudar no aumento da eficiência dos tratamentos remotos, aquecendo as soluções removedoras que serão bombeadas pela UEP e/ou barco de estimulação para dentro da CP (1), na região onde a incrustação estiver posicionada.

Claims

MANDRIL LASER PARA REMOÇÃO DE INCRUSTAÇÃO EM EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO, caracterizado por compreender cabo de fibra ótica (5), cabo elétrico (6), colimadores (7), e diodos laser (8).
MANDRIL LASER PARA REMOÇÃO DE INCRUSTAÇÃO EM EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser instalado na coluna de produção (1), em posição logo abaixo das válvulas de completação inteligente elétrica (2 e 4), sendo o mandril (9) acoplado ao cabo elétrico (6) da completação inteligente.
MANDRIL LASER PARA REMOÇÃO DE INCRUSTAÇÃO EM EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo mandril (9) ser acionado periodicamente para a prevenção da incrustação no interior das válvulas (2 e 4), dentro da coluna de produção (1).
MANDRIL LASER PARA REMOÇÃO DE INCRUSTAÇÃO EM EQUIPAMENTOS DE PRODUÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo mandril (9) ser acionado para aquecer soluções removedoras de incrustações no interior das válvulas (2 e 4) e na coluna de produção (1).