BR102022014170A2 - Sistema e método de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação - Google Patents
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Abstract
sistema e método de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação. a presente invenção refere-se a um sistema e a um método de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação, de modo que possibilite à sonda realizar tratamentos químicos em poços submarinos dispensando a necessidade de utilização do wssv que tem uma capacidade limitada de tratamento devido à volumetria de tanque, geralmente inferior às sondas marítimas.
Description
[001] A presente invenção se insere no campo da perfuração e completação, mais precisamente na área de workovers com tratamento químico, e refere-se a um sistema e a um método de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação.
[002] Para a realização de tratamentos químicos em poços marítimos era necessário que as sondas de perfuração/completação, que são normalmente dependentes do barco de estimulação (WSSV) para a realização de tratamentos químicos, estivessem preparadas para a interligação com o WSSV, disponibilizando de linhas e equipamentos que permitissem a injeção no poço. Isto leva a dependência deste recurso crítico (WSSV), visto a baixa disponibilidade de embarcações especializadas em contrato.
[003] Ainda, além do fato do WSSV estar sujeito às condições meteoceanográficas para poder operar em conjunto com a sonda, seu tempo operacional também é limitado devido ao consumo de óleo combustível, sendo necessário o seu reabastecimento, e aumento do custo em função tanto das diárias de sonda quanto do WSSV. Por este motivo as operações são dimensionadas mais em função da capacidade da embarcação de estimulação do que da necessidade do tratamento.
[004] Alterações nas condições climáticas ou perda do posicionamento dinâmico podem ocasionar o abalroamento entre embarcações e, portanto, a aplicação dessa nova tecnologia elimina esse risco. Através da operação exclusiva com a sonda será possível ampliar a capacidade de tratamento, visto que o próprio WSSV é limitado em termos de volumetria disponível, ou complementar um tratamento que tenha tido a necessidade a embarcação de estimulação. A sonda marítima tendo a capacidade de tratamento autônomo poderia atuar na prevenção de danos ou na remoção de dano gerado em operações anteriores.
[005] A solução alcançada permite que a sonda realize tratamentos químicos em poços submarinos dispensando a utilização do WSSV que tem capacidade limitada de tratamento devido a volumetria de tanque, geralmente inferior às das sondas marítimas.
[006] Alguns documentos presentes no estado da técnica propõem procedimentos no sentido de evitar a necessidade de utilização de barcos de estimulação para tratamentos químicos, por exemplo:
[007] O documento US 10,801,281 B2 está relacionado ao tratamento químico de poços subterrâneos, instalações de tanques, baterias de tanques e oleodutos de transporte de produtos, e refere-se a aparelhos para dispensar produtos químicos de tratamento de poço usando gás pressurizado como um mecanismo de dispensação, embora a divulgação não esteja limitada a tal aparelho. Além disso, o referido documento refere-se a um método para injetar um volume controlado de líquido em um sistema com pelo menos um ponto de injeção de líquido incluindo inserir em um controlador medições de pressão feitas em pelo menos uma posição de um dispositivo de armazenamento de líquido e pelo menos um ponto de injeção. O controlador automaticamente faz com que um injetor de líquido injete o líquido por um período de tempo correspondente a um volume de líquido predeterminado. A duração do tempo é ajustada em relação às medições de pressão.
[008] O documento US 9,255,465 B2 refere-se a um método para controle autônomo de um sistema de injeção química para poços de óleo e gás. O referido método poder ser incorporado a um programa de controle para um sistema de medição de fluido de deslocamento positivo que mede o tempo necessário para o deslocamento de um pistão livre em um cilindro de volume conhecido para determinar uma taxa de fluxo média durante um curso completo do pistão. O sistema também pode medir e registrar as pressões de entrada e saída ou a pressão diferencial entre a entrada e a saída de fluido. O controlador pode receber comandos de taxa de fluxo de um pod de controle submarino do cliente e definir a taxa de fluxo abrindo parcialmente uma válvula de quatro vias cada vez que a válvula é invertida.
[009] O documento US 11,035,211 B1 refere-se a um método para controlar automaticamente o sistema de injeção química para poços de óleo e gás. No referido sistema, vários fluidos de tratamento são armazenados em reservatórios de fluido de tratamento e vários fluidos transportadores são armazenados em reservatórios de fluido transportador. Cada reservatório tem uma válvula associada, de modo que os fluidos possam ser retirados seletivamente dos reservatórios e bombeados para um alvo de tratamento. Os reservatórios de fluido de tratamento podem ser conectados a um coletor de fluido de tratamento e os reservatórios de fluido transportador podem ser conectados a um coletor de fluido transportador. Os fluidos retirados dos reservatórios podem ser direcionados para um coletor de distribuição e entregues a alvos de tratamento específicos usando válvulas nas saídas do coletor de distribuição.
[010] O documento US 8,893, 795 B2 refere-se a um sistema de tratamento químico automático com sensor de nível líquido no tanque químico para calibração e controle de taxa de distribuição químico. O referido sistema de furo de poço inclui um recipiente de armazenamento para conter um produto químico de tratamento. Um dispensador de produtos químicos está em comunicação fluida entre uma saída do recipiente e um poço para controlar seletivamente o fluxo do produto químico do recipiente para o poço. Um sensor de nível de líquido é disposto no recipiente de armazenamento. Um controlador está em comunicação de sinal com o sensor de nível de líquido e está configurado para operar o dispensador de produtos químicos. O controlador é configurado para ajustar um tempo de operação do dispensador de produtos químicos com base nas mudanças em um nível de líquido medido pelo sensor de nível de líquido durante um período de tempo selecionado.
[011] O documento US 8,555,914 B2 refere-se a um método para controle autônomo de um sistema de injeção química para poços de óleo e gás. O sistema pode medir e registrar as pressões de entrada e saída ou a pressão diferencial entre a entrada e a saída de fluido. Além disso, o sistema pode revisar as configurações de posição da válvula para cursos de avanço e reverso com base no tempo medido necessário para um curso completo em uma determinada posição da válvula. Desta forma, o sistema compensa de forma automática e iterativa as mudanças nas propriedades do fluido e na pressão do fluido. Um ciclo de limpeza que abre progressivamente a válvula passo a passo e pode culminar na abertura total da válvula em ambas as direções de fluxo de fluido é fornecido no caso de obstrução do orifício da válvula.
[012] Desse modo, de maneira distinta ao estado da técnica, a presente invenção propõe um sistema de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação que aproveita as facilidades de preparação de fluido de completação para preparação de tratamentos químicos do mesmo tipo que os que atualmente são preparados com a assistência do WSSV.
[013] A presente invenção tem por objetivo propor um sistema de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação compreendendo os seguintes componentes: tanque de alimentação de fluido (1); bomba de sonda (2); standpipe manifold (3); check valve (4); linha de alívio (5); cabeça de injeção (6); mesa rotativa (7); bomba de injeção química (8); e tanque de produto químico (9). Adicionalmente, a presente invenção propõe um método de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação compreendendo as seguintes etapas: (a) adicionar salmoura, água do mar ou água industrial ao tanque de alimentação de fluido (1); (b) opcionalmente, adicionar os produtos sólidos, quando for o caso, relativos ao fluido a ser preparado, cuidando para obter sua completa dissolução; (c) ajustar o pH, adicionando o agente alcalinizante (controlador de pH) lentamente, até obter um valor de pH 8-9; (d) filtrar todo o fluido em unidade de filtração absoluta com cartuchos de 2 micrômetros; (e) adicionar os produtos líquidos; (f) adicionar o bactericida 3 horas antes da utilização do fluido; (g) adicionar o mais próximo possível da hora prevista para o bombeio, agentes lubrificantes, inibidores de corrosão e sequestrantes de oxigênio, a fim de evitar a decomposição prematura destes produtos, tornando a ajustar o pH, se necessário; e (h) Adicionar o inibidor de incrustação.
[014] Para obter uma total e completa visualização do objetivo desta invenção, são apresentadas as figuras as quais se faz referências, conforme segue.
[015] A Figura 1 apresenta o esquema representando uma primeira modalidade do sistema proposto, onde aproveita-se os tanques da sonda para preparação e injeção do produto químico no poço marítimo.
[016] A Figura 2 apresenta o esquema representando uma segunda modalidade do sistema proposto, onde aproveita-se os tanques de alimentação de água industrial ou fluido de completação com adaptação de injeção em linha do produto químico para gerar os colchões de tratamento químico em linha com mistura por turbulência de fluxo, para na sequência ser injetado no poço marítimo.
[017] A presente invenção refere-se a um sistema de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação compreendendo os seguintes componentes: - tanque de alimentação de fluido (1); - bomba de sonda (2); - standpipe manifold (3); - check valve (4); - linha de alívio (5); - cabeça de injeção (6); - mesa rotativa (7); - bomba de injeção química (8); e - tanque de produto químico (9).
[018] Uma primeira modalidade da invenção (Figura 1) utiliza tanques de preparação. No tanque de alimentação de fluido (1) será diluído o produto químico em água industrial ou fluido de completação até a volumetria de tratamento. Após a preparação do fluido de tratamento, o mesmo será bombeado no tanque (1) através da bomba de sonda (2) para o standpipe manifold (3), que é alinhado para a cabeça de injeção (6) posicionada na mesa rotativa (7), para injeção no poço via DPR (drill pipe riser).
[019] Uma segunda modalidade da invenção (Figura 2) utiliza injeção química em linha. Do tanque de alimentação de fluido (1) é captada a água industrial ou fluido de completação em vazão constante. A água ou fluido é bombeado através da bomba de sonda (2) para o standpipe manifold (3). A bomba de injeção química irá dosar o produto químico do tanque (9) na linha de injeção que segue para a cabeça de injeção (6). Cabe ressaltar que o standpipe manifold (3) é alinhado para a cabeça de injeção (6) posicionado na mesa rotativa (7) para injeção no posso via DPR (drill pipe riser).
[020] Adicionalmente, a presente invenção propõe um método de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação utilizando o sistema previamente definido, compreendendo as seguintes etapas: (a) Adicionar salmoura, água do mar ou água industrial ao tanque de alimentação de fluido (1); (b) Opcionalmente, adicionar os produtos sólidos, quando for o caso, relativos ao fluido a ser preparado, cuidando para obter sua completa dissolução; (c) Ajustar o pH, adicionando o agente alcalinizante (controlador de pH) lentamente, até obter um valor de pH 8-9; (d) Filtrar todo o fluido em unidade de filtração absoluta com cartuchos de 2 micrômetros; (e) Adicionar os produtos líquidos; (f) Adicionar o bactericida 3 horas antes da utilização do fluido; (g) Adicionar o mais próximo possível da hora prevista para o bombeio, agentes lubrificantes, inibidores de corrosão e sequestrantes de oxigênio, a fim de evitar a decomposição prematura destes produtos, tornando a ajustar o pH, se necessário; e (h) Adicionar o inibidor de incrustação. Tabela 1. Composição química para Fluido de completação a base água salino de NaCl.
[021] A tecnologia proposta na presente invenção pode ser aplicada em operações de perfuração e completação de poços marítimos produtores ou injetores como uma oportunidade complementar para realizar o bombeio de tratamento de inibição e/ou remoção de incrustações de forma preventiva. Somente serão realizadas adaptações visando o aproveitamento de linhas de injeção ou auxiliares, podendo ser realizada diretamente a diluição do produto em tanques próprios, ou na linha de injeção.
[022] Esta tecnologia se originou a partir das operações de heavy ou light workover com barco de estimulação do tipo WSSV. Esta patente visa eliminar a necessidade da utilização de WSSV em operações de estimulação e ou inibição com sonda. As operações em geral com WSSV geram um custo adicional de R$ 9.000.000,00 sendo assim aplicação desta tecnologia gera uma redução de custo significativa.
[023] A Tabela 2 abaixo apresenta as Vantagens do tratamento autônomo sem o WSSV. Tabela 2. Comparação entre Operação Autônoma proposta x Barco de Estimulação (WSSV)
[024] Ausência de interferência da embarcação de estimulação com a sonda, redução do risco de acidentes com condições climáticas (vento, onda) que ameaçam as operações com embarcações marítimas do tipo WSSV. Redução de vagas de POB com a dispensa do WSSV. Eliminação de risco de abalroamento no caso de o WSSV perder o sistema de posicionamento dinâmico.
[025] A economia gerada com a utilização da tecnologia gira em torno de US$ 1.900.000,00 em cada operação de remoção ou inibição dispensando o uso do barco de estimulação, fora os custos de pessoal e disponibilização de guindaste.
[026] Redução das emissões poluentes (COx, NOx, SOx) com a dispensa do WSSV. Geração de crédito de carbono devido à redução de consumo de combustíveis fósseis. Vazamentos de produtos químicos decorrentes de desconexão emergencial da tubulação que liga o WSSV à sonda.
[027] Só utiliza os sistemas de controle e segurança própria sem a necessidade de avaliações de risco com o WSSV. O sistema de bombeio também tem maior confiabilidade devido à ausência de linhas auxiliares de bombeio (COFLEXIP) que podem alterar a precisão da volumetria e da vazão.
[028] Embora a invenção tenha sido amplamente descrita, é óbvio para aqueles versados na técnica que várias alterações e modificações podem ser feitas sem que as referidas alterações não estejam cobertas pelo escopo da invenção.
Claims (9)
1. Sistema de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação caracterizadopelo fato de que compreende: - tanque de alimentação de fluido (1); - bomba de sonda (2); - standpipe manifold (3); - check valve (4); - linha de alívio (5); - cabeça de injeção (6); - mesa rotativa (7); - bomba de injeção química (8); e - tanque de produto químico (9).
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que no tanque de alimentação de fluido (1) o produto químico é diluído em água industrial ou fluido de completação até a volumetria de tratamento.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que após a preparação do fluido de tratamento, o mesmo é bombeado no tanque (1) através da bomba de sonda (2) para o standpipe manifold (3).
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo que de que alternativamente é utilizado injeção química em linha, onde do tanque de alimentação de fluido (1) é captada a água industrial ou fluido de completação em vazão constante, que é bombeado através da bomba de sonda (2) para o standpipe manifold (3).
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que a bomba de injeção química (8) dosa o produto químico do tanque (9) na linha de injeção que segue para a cabeça de injeção (6).
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o standpipe manifold (3) é alinhado para a cabeça de injeção (6) posicionada na mesa rotativa (7) para injeção no posso via DPR (drill pipe riser).
7. Método de tratamento químico autônomo para sondas de perfuração e completação utilizando o sistema conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que compreende as seguintes etapas: (a) Adicionar salmoura, água do mar ou água industrial ao tanque de alimentação de fluido (1); (b) Opcionalmente, adicionar os produtos sólidos, quando for o caso, relativos ao fluido a ser preparado, cuidando para obter sua completa dissolução; (c) Ajustar o pH, adicionando o agente alcalinizante (controlador de pH) lentamente; (d) Filtrar todo o fluido em unidade de filtração absoluta com cartuchos de 2 micrômetros; (e) Adicionar os produtos líquidos; (f) Adicionar o bactericida 3 horas antes da utilização do fluido; (g) Adicionar o mais próximo possível da hora prevista para o bombeio, agentes lubrificantes, inibidores de corrosão e sequestrantes de oxigênio, a fim de evitar a decomposição prematura destes produtos, em que o pH é ajustado, se necessário; e (h) Adicionar o inibidor de incrustação.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que na etapa (b) , o fluido de completação apresenta a seguinte composição: - água industrial q.s.p.; - água do mar q.s.p.; - 3,5% de cloreto de potássio; - cloreto de sódio em função do peso do fluido; - 0,045% v/v de bissulfito de sódio @40%; - 0,053% v/v de glutaraldeído @40%; - 0,20% v/v de preventor de emulsão; - solução de soda cáustica até pH 8-9; e - 10% v/v de inibidor de incrustação.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que na etapa (c), o pH é ajustado até obter um valor de pH 8-9.
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