BR112012010292B1

BR112012010292B1 - Aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho

Info

Publication number: BR112012010292B1
Application number: BR112012010292-3A
Authority: BR
Inventors: David C. Haeberle; Michael D. Barry; Michael T. Hecker
Original assignee: Exxonmobil Upstream Research Company
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2019-09-17
Also published as: EP2501894A4; BR112012010292A2; CN102639808A; MX2012005650A; CN102639808B; CA2779964A1; CA2779964C; AU2010322366B2; WO2011062669A3; MY164284A; US8789612B2; WO2011062669A2; AU2010322366A1; EA201290364A1; EA023036B1; EP2501894B1; EP2501894A2; US20120217010A1

Abstract

aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho aparelho de isolamento zonal incluindo pelo menos um conjunto obturador e podendo ser usado na complementação de uma parte de furo aberto de um furo de poço, esta parte de furo aberto estendo-se através de pelo menos dois intervalos de subsuperfície. o aparelho de isolamento zonal inclui tubo de base e meio de filtragem, que juntos formam uma peneira de areia. cada conjunto obturador compreende pelo menos dois elementos obturadores mecanicamente assentados. intermediário aos pelo menos dois elementos obturadores mecanicamente assentados, há pelo menos um elemento obturador dilatável. o elemento obturador dilatável é acionado durante o tempo na presença de um fluido tal como água, óleo ou um produto químico. a dilatação pode ocorrer caso um dos elementos de obturador mecanicamente assentados falhe. o aparelho de isolamento zonal também inclui canal(ais) de fluxo alternado, que servem para desviar a pasta fluida do acondicionamento de cascalho a partir de um intervalo superior para intervalos inferiores durante a operação de acondicionamento de cascalho. um método para completar um furo de poço utilizando-se o aparelho de isolamento zonal é também provido aqui.

Description

“APARELHO DE ISOLAMENTO ZONAL DE ACONDICIONAMENTO DE CASCALHO”

REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS [0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. No. 61/263.120, depositado em 20 de novembro de 2009.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002] Esta seção é destinada a introduzir vários aspectos da arte, que podem ser associados com formas de realização exemplares da presente descrição. Esta discussão acredita-se auxiliar no provimento de uma estrutura para facilitar um melhor entendimento dos aspectos particulares da presente descrição. Deste modo, deve ser entendido que esta seção dever ser lida nesta luz e não necessariamente como admissões da técnica anterior.

CAMPO DA INVENÇÃO [0003] A presente descrição refere-se ao campo de completação de poço. Mais especificamente, a presente invenção refere-se ao isolamento de formações em conexões com furos de poço que foram completados utilizando-se acondicionamento de cascalho.

DISCUSSÃO DA TECNOLOGIA [0004] Na perfuração de poços de óleo e gás, um furo de poço é formado utilizando-se uma broca que é pressionada para baixo em uma extremidade inferior de uma coluna de perfuração. Após perfurar uma profundidade predeterminada, a coluna de perfuração e broca são removidas e o furo de poço é revestido com uma coluna de tubos de revestimento. Uma área anular é assim formada entre a coluna de tubos de revestimento e a formação. Uma operação de cimentação é tipicamente conduzida a fim de encher ou “espremer” a área anular com cimento. A combinação de cimento e revestimento fortalece o furo de poço e facilita o isolamento de certas áreas da formação atrás do revestimento.

[0005] É comum colocar diversas colunas de revestimento tendo progressivamente menores diâmetros externos dentro do furo de poço. Assim, o processo de perfuração e em seguida cimentação progressivamente de menores

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2/36 colunas de revestimento é repetido diversas vezes, até o poço ter alcançado total profundidade. A coluna de tubos de revestimento final, referida como um revestimento de produção, é cimentada no local. Em alguns exemplos, a coluna de tubos de revestimento final é um revestimento, isto é, uma coluna de tubos de revestimento que não é amarrada de volta na superfície.

[0006] Como parte do processo de completação, uma cabeça de poço é instalada na superfície. Equipamento de coleta e processamento de fluido, tais como tubos, válvulas e separadores, são também providos. Operações de produção podem então começar.

[0007] Com relação à produção de hidrocarbonetos não-condensáveis, água pode algumas vezes invadir a formação. Isto pode ser devido à presença de zonas de água nativas, conicidade (elevação do contato de hidrocarboneto-água próximo do poço), vestígios de elevada permeabilidade, fraturas naturais e manuseio de poços de injeção. Dependendo do mecanismo ou causa da produção de água, a água pode ser produzida em diferentes locais e tempos durante um tempo de vida do poço. Além disso, fluidos condensáveis indesejáveis, tais como gás de sulfeto de hidrogênio ou gases ácidos podem invadir uma formação.

[0008] Muitos poços completados incluem múltiplas zonas em um ou mais intervalos que podem ser de comprimentos estendidos. Durante a operação de poços tendo múltiplas zonas, é desejável controlar e manusear fluidos produzidos de diferentes zonas. Por exemplo, nas operações de produção, controle apropriado das taxas de produção de fluido em várias zonas pode retardar a formação de cones de água ou gás, ajudando a maximizar a recuperação da reserva.

[0009] Várias técnicas são conhecidas para determinar se o isolamento zonal será eficaz ou desejável para evitar a produção de água ou gás indesejado e onde em um poço posicionar o isolamento zonal. Implementações exemplares de isolamentos zonais e dispositivos de controle de influxo instalados em poços foram documentados em várias publicações, incluindo M.W. Helmy et al., “Applicationof New Technology in the Completion of ERD Wells, Sakhalin-1 Development”, SPE Paper No. 103587 (outubro de 2006); e David C. Haeberle et al., “Application of

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Flow-Control Devices for Water Injection in the Erha Field”, SPE Paper No. 112726 (março de 2008). Instalação cuidadosa de isolamento zonal na completação inicial permite um operador interromper a produção de uma ou mais zonas durante o tempo de vida do poço, para limitar a produção de água ou, em alguns exemplos, um fluido condensável indesejável, tal como sulfeto de hidrogênio.

[0010] Completações de furo aberto são às vezes empregadas quando múltiplas zonas são procuradas serem produzidas. Em completações de furo aberto, um revestimento de produção não é estendido através das zonas de produção e perfurado; sem dúvida, as zonas de produção são deixadas não-revestidas, ou “abertas”. Uma coluna ou “tubulação” de produção é então posicionada dentro do poço, se estendendo para baixo abaixo da última coluna de tubos de revestimento e através das formações de interesse.

[0011] Há certas vantagens nas completações de furo aberto versus completações de furo revestido. Primeiro, em razão de completações de furo aberto não terem túneis de perfuração, os fluidos de formação podem convergir no furo de poço radialmente 360 graus. Isto tem o benefício de eliminar a queda de pressão adicional associada com o fluxo radial convergente e então fluxo linear através de túneis de perfuração enchidos de partículas. A queda de pressão reduzida, associada com uma completação de controle de areia de furo aberto, virtualmente garante que será mais produtiva do que um furo não-estimulado revestido da mesma formação.

[0012] Segundo, técnicas de acondicionamento de cascalho de furo aberto são com frequência menos caras do que completações de furo revestido. Por exemplo, o uso de acondicionamentos de cascalho elimina a necessidade de cimentação, perfuração e operações de limpeza pós-perfuração. Em alguns casos, o uso de acondicionamentos de cascalho estendidos evita a necessidade de uma coluna ou forro de revestimento adicional.

[0013] Um problema comum em completações de furo aberto é a exposição imediata do furo de poço à formação circundante. Se a formação não for consolidada ou pesadamente arenosa, o fluxo de fluidos de produção para dentro do

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4/36 furo de poço pode carregar com ele partículas da formação, p. ex., areia e finos. Tais partículas podem ser erosivas para o equipamento de produção de fundo de poço e para tubos, válvulas e equipamento de separação na superfície.

[0014] Para controlar a invasão de areia e outras partículas, os dispositivos de controle de areia podem ser empregados. Os dispositivos de controle de areia são usualmente instalados no fundo de poço através das formações, para reter materiais sólidos maiores do que um certo diâmetro, enquanto permitindo que fluidos sejam produzidos. O dispositivo de controle de areia é tipicamente um corpo tubular alongado, conhecido como um tubo de base, tendo numerosas aberturas fendidas. O tubo de base é tipicamente enrolado com um meio de filtragem, tal como uma tela ou malha de arame.

[0015] Para aumentar os dispositivos de controle de areia, particularmente em completações de furo aberto, é comum instalar um acondicionamento de cascalho. O acondicionamento de cascalho em um poço envolve a colocação de cascalho ou outra matéria particulada em tomo do dispositivo de controle de areia, após o dispositivo de controle de areia ser suspenso ou de outro modo colocado dentro do furo de poço. O cascalho não somente auxilia na filtragem de partículas, mas também mantém a integridade da formação. Assim, em tal completação de furo de poço, o cascalho é posicionado entre a parede do furo de poço e uma peneira de areia que circunda um tubo de base perfurada. Os fluidos de formação fluem da formação subterrânea para dentro da coluna de produção através do cascalho, a tela e o tubo de base interno.

[0016] Com relação à instalação de um acondicionamento de cascalho, um material particulado é suprido no fundo de poço por meio de um fluido transportador. O fluido transportador com o cascalho junto forma uma pasta fluida de cascalho. Um problema historicamente encontrado com o acondicionamento de cascalho é que uma perda inadvertida de fluido do transportador de pasta fluida durante o processo de suprimento pode resultar em pontes de areia ou cascalho sendo formadas em vários locais ao longo dos intervalos de furo aberto. Por exemplo, em um intervalo de produção inclinada ou um intervalo tendo um furo de sondagem alargado ou

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5/3Q irregular, uma fraca distribuição de cascalho pode ocorrer, devido a uma perda prematura de fluido transportador da pasta fluida de cascalho para dentro da formação. A perda de fluido então provoca a formação de vazios no acondicionamento de cascalho. Assim, um completo acondicionamento de cascalho da base ao topo não é conseguido.

[0017] Relativamente recente, este problema foi tratado através do uso de tecnologia de trajeto alternativo. A tecnologia de trajeto alternativo emprega desvios que permitem que a pasta fluida de cascalho desvie-se das áreas selecionadas ao longo de um furo de poço. Tal tecnologia de trajeto alternativo é descrita pelo menos na Publicação PCT No. 2008/060479, que é incorporada aqui por referência em sua totalidade para todos os propósitos e M.D. Barry et al., “Open-hole Gravei Pacing with Zonal isolation”, SPE Paper No. 110460 (novembro de 2007).

[0018] O isolamento zonal em completações de furo aberto é desejável para estabelecer e manter desempenho de longo termo otimizado de poços tanto de injeção como de produção. Isto idealmente envolve a colocação e assentamento de obturadores antes de o acondicionamento de cascalho começar. Os obturadores permitiríam o operador selar um intervalo de produção ou injeção, dependendo da função do poço. Entretanto, os obturadores historicamente não têm sido instalados quando um acondicionamento de cascalho de furo aberto é utilizado, em razão de não ser possível formar um completo acondicionamento de cascalho em cima e em baixo do obturador.

[0019] As Publicações PCT Nos. WO 2007/092082 e WO 2007/092083 descrevem aparelho e métodos para acondicionamento de cascalho em um furo de poço de furo aberto, após um obturador ter sido assentado em um intervalo de completação. Estes pedidos descrevem ainda como isolamento zonal em completações acondicionadas por cascalho de furo aberto podem ser providos utilizando-se um elemento obturador convencional e trajetos de fluxo secundários (ou “alternativos”) para possibilitar tanto isolamento zonal como acondicionamento de cascalho de trajeto alternativo. As Publicações PCT Nos. WO 2007/092082 e WO 2007/092083 são incorporadas aqui por referência em sua totalidade para todas as

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6/36 finalidades.

[0020] Certos desafios técnicos existem com respeito aos métodos descritos nas publicações PCT incorporadas, particularmente com relação ao obturador. Os pedidos afirmam que o obturador pode ser um elemento inflável acionado hidraulicamente. Tal elemento inflável pode ser fabricado de um material elastomérico ou um material termoplástico. Entretanto, projetar um elemento obturador de tais materiais requer que o elemento obturador atenda a um nível de desempenho particularmente elevado. A este respeito, o elemento obturador necessita ser capaz de manter o isolamento zonal por um período de anos, na presença de altas pressões e/ou elevadas temperaturas e/ou fluidos ácidos. Como uma alternativa, os pedidos afirmam que o obturador pode ser um elemento de borracha dilatável, que se expande na presença de hidrocarbonetos, água ou outro estímulo. Entretanto, elastômeros dilatáveis conhecidos tipicamente requerem cerca de 30 dias ou mais para totalmente expandirem-se em engate de fluido selado com a formação rochosa circundante.

[0021] Portanto, o que é necessário é um sistema de controle de areia melhorado, que proveja não somente tecnologia de trajeto de fluxo alternativo para a colocação de cascalho em tomo de um obturador, mas também um conjunto obturador aperfeiçoado para isolamento zonal em uma completação de furo aberto. Métodos aperfeiçoados são também necessários para isolar intervalos selecionados de uma formação de subsuperfície em um furo de poço de furo aberto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0022] Um aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho para um furo de poço é provido aqui. O aparelho de isolamento zonal tem utilidade em conexão com a colocação de um acondicionamento de cascalho dentro de uma parte de furo aberto do furo de poço. A parte de furo aberto se estende através de um, dois ou mais intervalos de subsuperfície.

[0023] Em uma forma de realização, o aparelho de isolamento zonal inclui um tubo de base alongado. O tubo de base define um membro tubular tendo uma extremidade superior e uma extremidade inferior. Preferivelmente, o aparelho de

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7/36 isolamento zonal compreende ainda um meio de filtragem circundando o tubo de base ao longo de uma parte substancial do tubo de base. Juntos, o tubo de base e o meio de filtragem formam uma peneira de areia.

[0024] O aparelho de isolamento zonal também inclui pelo menos um e, mais preferivelmente, pelo menos dois conjuntos de obturador. Cada conjunto obturador compreende pelo menos dois elementos de obturador mecanicamente assentados. Estes representam um obturador superior e um obturador inferior. Os obturadores superior e inferior preferivelmente compreendem elementos de obturador mecanicamente assentados, que são de cerca de 15 cm a 61 cm de comprimento.

[0025] Intermediário aos pelo menos dois elementos de obturador mecanicamente assentados há pelo menos um elemento obturador dilatável. O elemento obturador dilatável é preferivelmente de cerca de 91 cm a 12 m de comprimento. Em um aspecto, o elemento obturador dilatável é fabricado de um material elastomérico. O elemento obturador dilatável é acionado durante o tempo na presença de um fluido tal como água, gás, óleo ou um produto químico. A dilatação pode ocorrer, por exemplo, caso um dos elementos de obturador mecanicamente assentados falhe. Alternativamente, a dilatação pode operar durante o tempo quando os fluidos da formação, circundando o elemento obturador dilatável, contactam o elemento obturador dilatável.

[0026] O elemento obturador dilatável preferivelmente dilata na presença de um fluido aquoso. Em um aspecto, o elemento obturador dilatável pode incluir um material elastomérico que dilata na presença de líquidos hidrocarbonados ou um produto químico acionante. Isto pode ser em lugar de ou em adição a um material elastomérico que dilata na presença de um fluido aquoso.

[0027] Em um aspecto, o tubo de base alongado compreende múltiplas juntas de tubo conectadas extremidade com extremidade. O aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho pode incluir um conjunto obturador superior e um conjunto obturador inferior colocados ao longo das juntas de tubo. O conjunto obturador superior e o conjunto obturador inferior podem ser afastados entre si ao longo das juntas do tubo, a fim de isolar um intervalo de subsuperfície selecionado

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8/36 dentro de um furo de poço.

[0028] O aparelho de isolamento zonal também inclui um ou mais canais de fluxo alternativos. Os canais de fluxo alternativos são dispostos do lado de fora do tubo de base e ao longo dos vários elementos de obturador dentro de cada conjunto obturador. Os canais de fluxo servem para desviar a pasta fluida do acondicionamento de cascalho de um intervalo superior para um ou mais intervalos inferiores durante uma operação de acondicionamento de cascalho.

[0029] É também provido aqui um método para completar um furo de poço de furo aberto. Em um aspecto, o método inclui operar um aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho dentro do furo de poço. O furo de poço inclui uma parte inferior completada como um furo aberto. O aparelho de isolamento zonal é de acordo com o aparelho de isolamento zonal descrito acima.

[0030] Em seguida, o aparelho de isolamento zonal é suspenso dentro do furo de poço. O aparelho é posicionado de modo que o pelo menos um conjunto obturador seja posicionada essencialmente entre intervalos de produção da parte de furo aberto do furo de poço. Em seguida, os obturadores mecanicamente assentados de cada uma do pelo menos um conjunto obturador são assentados.

[0031] O método também inclui injetar uma pasta fluida particulada dentro de uma região anular formada entre a peneira de areia e a formação de subsuperfície circundante. A pasta fluida particulada é produzida de um fluido transportador e partículas de areia (e/ou outras). O um ou mais canais de fluxo alternado do aparelho de isolamento zonal permitem que a pasta fluida particulada desloque-se através ou em tomo dos elementos de obturador mecanicamente assentados e o elemento obturador dilatável intermediário. Desta maneira, a parte de furo aberto do furo de poço é acondicionada com cascalho em cima e em baixo (porém não entre) dos elementos de obturador mecanicamente assentados.

[0032] O método também inclui produzir fluidos de produção de um ou mais intervalos de produção ao longo da parte de furo aberto do furo de poço, ou injetar fluidos de injeção dentro da parte de furo aberto do furo de poço. A produção ou injeção ocorre por um período de tempo. Durante o período de tempo, o obturador

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9/36 superior, o obturador inferior, o ambos, podem falhar, permitindo o influxo de fluidos para dentro de uma parte intermediária do obturador ao longo do elemento obturador dilatável. Alternativamente, o obturador dilatável intermediário pode dilatar devido ao contato com os fluidos de formação ou um produto químico acionante. O contato com os fluidos fará com que o elemento obturador dilatável dilate, desse modo provendo uma vedação de longo termo além da vida dos obturadores mecanicamente assentados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0033] De modo que a maneira pela qual a presentes invenção possa ser mais bem entendida, certas ilustrações, diagramas e/ou fluxogramas são anexos aqui. Deve ser observado, entretanto, que os desenhos ilustram somente formas de realização selecionadas das invenções e não são, portanto, para ser consideradas limitantes do escopo, visto que as invenções podem admitir outras formas de realização e aplicações igualmente eficazes.

[0034] A Fig. 1 é uma vista em seção transversal de um furo de poço ilustrativo. O furo de poço foi perfurado através de três diferentes intervalos de subsuperfície, cada intervalo sendo estando sob pressão da formação e contendo fluidos.

[0035] A Figura 2 é uma vista em seção transversal ampliada de uma completação de furo aberto do furo de poço da Figura 1. A completação de furo aberto na profundidade dos três intervalos é mais claramente visto.

[0036] As Figuras 3A a 3D apresentam um conjunto obturador ilustrativa, que pode ser usada na presente invenção, em uma forma de realização. O conjunto obturador emprega tubos de desvio individuais, para prover um trajeto de fluxo alternativo para uma pasta fluida particulada.

[0037] As Figuras 4A a 4D proveem um conjunto obturador ilustrativa, que pode ser usada no aparelho de isolamento zonal e nos métodos aqui, em uma forma de realização alternativa.

[0038] As Figuras 5A a 5N apresentam estágios de um procedimento de acondicionamento de cascalho empregando uma das unidades de obturador da presente invenção, em uma forma de realização, e empregando canais de trajeto de

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10/36 fluxo alternativos através dos elementos de obturador do conjunto obturador e através dos dispositivos de controle de areia.

[0039] A Figura 50 mostra um conjunto obturador e acondicionamento de cascalho tendo sido assentado em um furo de poço de furo aberto em seguida à completação do procedimento de acondicionamento de cascalho das Figuras 5A a 5N.

[0040] A Figura 6A é uma vista em seção transversal de um intervalo intermediário da completação de furo aberto da Figura 2. Aqui, um obturador escarranchado foi colocado dentro de um dispositivo de controle de areia através do intervalo intermediário, para evitar o influxo dos fluidos da formação.

[0041] A Figura 6B é uma vista em seção transversal dos intervalos intermediário e inferior da completação de furo aberto da Figura 2. Aqui, um tampão foi colocado dentro de um conjunto obturador entre os intervalos intermediário e inferior, para evitar o fluxo de fluidos da formação para cima do furo de poço oriundos do intervalo inferior.

[0042] A Figura 7 é um fluxograma mostrando etapas que podem ser realizadas com relação a um método para completação de um furo de poço de furo aberto. DESCRIÇÃO DETALHADA DE CERTAS FORMAS DE REALIZAÇÃO [0043] Definições [0044] Como aqui usado, o termo “hidrocarboneto” refere-se a um composto orgânico que inclui principalmente, se não exclusivamente, os elementos hidrogênio e carbono. Os hidrocarbonetos geralmente situam-se dentro de duas classes, hidrocarbonetos alifáticos ou de cadeia reta e hidrocarbonetos cíclicos ou de anel fechado, incluindo terpenos cíclicos. Exemplos de materiais contendo hidrocarboneto incluem qualquer forma de gás natural, óleo, hulha e betume, que podem ser usados como um combustível ou melhorados em um combustível.

[0045] Como aqui usada, a expressão “fluidos hidrocarbonados” refere-se a um hidrocarboneto ou misturas de hidrocarbonetos que são gases ou líquidos. Por exemplo, os fluidos hidrocarbonetos podem incluir um hidrocarboneto ou misturas de hidrocarbonetos que são gases ou líquidos em condições de formação, em

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11/36 condições de processamento ou em condições ambientes (15 °C e pressão de 1 atm). Os fluidos hidrocarbonados podem incluir, por exemplo, óleo, gás natural, metano de leito de hulha, óleo de xisto, óleo de pirolise, gás de pirolise, um produto de pirolise de hulha e outros hidrocarbonetos que estão em um estado gasoso ou líquido.

[0046] Como aqui usado, o termo “fluido” refere-se a gases, líquidos e combinações de gases e líquidos, bem como combinações de gases e sólidos e combinações de líquidos e sólidos.

[0047] Como aqui usada, a expressão “hidrocarbonetos condensáveis” significa aqueles hidrocarbonetos que condensam a cerca de 15 °C e uma pressão de uma atmosfera absoluta. Os hidrocarbonetos condensáveis podem incluir, por exemplo, uma mistura de hidrocarbonetos tendo números de carvão maiores do que 4.

[0048] Como aqui usado, o termo “subsuperfície” refere-se a estratos geológicos ocorrendo abaixo da superfície terrestre.

[0049] A expressão “intervalo de subsuperfície” refere-se a uma formação ou uma parte de uma formação em que os fluidos podem residir. Os fluidos podem ser, por exemplo, líquidos hidrocarbonados, gases hidrocarbonados, fluidos aquosos ou combinações deles.

[0050] Como aqui usado, o termo “furo de poço” refere-se a um furo na subuperfície feito por perfuração ou inserção de um conduto dentro da subsuperfície. Um furo de poço pode ter uma seção transversal substancialmente circular, ou outro formato de seção transversal. Como aqui usado, o termo “poço”, quando se referindo a uma abertura na formação, pode ser usado intercambiavelmente com o outro termo “furo de poço”.

[0051] A expressão “membro tubular” refere-se a qualquer tubo, tal como uma junta de revestimento, uma parte de um forro, ou uma junta de ponteira.

[0052] A expressão “dispositivo de controle de areia” significa qualquer corpo tubular alongado que permita um influxo de fluido para dentro de um furo interno ou um tubo de base, enquanto filtrando areia, finos e partículas granulares de uma formação circundante.

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12/36 [0053] A expressão “canais de trajeto de fluxo alternativo” significa qualquer acumulação de tubos de distribuição e/ou tubos ponte que provejam comunicação de fluido através ou em torno de um obturador, para permitir que uma pasta fluida de cascalho desvie-se do obturador, a fim de obter acondicionamento de cascalho total de uma região anular em tomo de um dispositivo de controle de areia.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO ESPECÍFICAS [0054] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um furo de poço ilustrativo 100. O furo de poço 100 define um furo 105, que se estende de uma superfície 101 e para dentro da subsuperfície da terra 110. O furo de poço 100 é completado para ter uma parte de furo aberto 120 em uma extremidade inferior do furo de poço 100. O furo de poço 100 foi formado para fins de produzir hidrocarbonetos pra venda comercial. Uma coluna de tubulação de produção 130 é provida no furo 105 para transportar fluidos de produção da parte de furo aberto 120 até a superfície 101.

[0055] O furo de poço 100 inclui uma árvore de poço, mostrada esquematicamente em 124. A árvore de poço 124 inclui uma válvula de confinamento 126. A válvula de confinamento 126 controla o fluxo de fluidos de produção do furo de poço 100. Além disso, uma válvula de segurança de subsuperfície 132 é provida para bloquear o fluxo de fluidos da tubulação de produção 130, no evento de uma ruptura ou rompimento acima da válvula de segurança de subsuperfície 122. O furo de poço 100 pode opcionalmente ter uma bomba (não mostrada) dentro ou exatamente em cima da parte de furo aberto 120 para artificialmente elevar os fluidos de produção da parte de furo aberto 120 até a árvore de poço 124.

[0056] O furo de poço 100 foi completado assentando-se uma série de tubos dentro da subsuperfície 100. Estes tubos incluem uma primeira coluna de tubos de revestimento 102, às vezes conhecida como revestimento de superfície ou um condutor. Estes tubos também incluem pelo menos uma segunda 104 e uma terceira 106 coluna de tubos de revestimento. Estas colunas de tubo de revestimento 104, 106 são colunas de tubo de revestimento intermediárias, que proveem suporte para

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13/36 as paredes do furo de poço 100. As colunas de tubo de revestimento 104, 106 podem ser suspensas da superfície, ou podem ser suspensas de uma próxima mais elevada coluna de tubos de revestimento empregando um forro expansível ou um suporte de revestimento. Entende-se que uma coluna de tubos que não se estende de volta para a superfície (tal como uma coluna de tubos de revestimento 106) é normalmente referida como um “forro”.

[0057] No arranjo ilustrativo da Figura 1, a coluna de tubos de revestimento intermediária 104 é suspensa da superfície 101, enquanto a coluna de tubos de revestimento 106 é suspensa de uma extremidade inferior da coluna de tubos de revestimento 104. Colunas de tubos de revestimento intermediárias (não mostrada) podem ser empregadas. As presentes invenções não são limitadas ao tipo de arranjo de tubos de revestimento usado.

[0058] Cada coluna de tubos de revestimento 102, 104, 106 é assentada em posição através de cimento 108. O cimento 108 isola as várias formações da subsuperfície 110 do furo de poço 100 e entre si. O cimento 108 se estende da superfície 101 para uma profundidade “L” em uma extremidade inferior da coluna de tubos de revestimento 106.

[0059] Em muitos furos de poço, uma coluna de tubos de revestimento final, conhecida como tubo de revestimento de produção, é cimentada em posição em uma profundidade onde os intervalos de produção residem. Entretanto, o furo de poço ilustrativo 100 é completado como um furo de poço de furo aberto. Deste modo, o furo de poço 100 não inclui uma coluna de tubos de revestimento final ao longo da parte de furo aberto 120. A parte de furo aberto do furo de poço 100 é mostrada no suporte 120.

[0060] No furo de poço ilustrativo 100, a parte de furo aberto 120 atravessa três diferentes intervalos de subsuperfície. Estes são indicados como intervalo superior 112, intervalo intermediário 114 e intervalo inferior 116. O intervalo superior 112 e o intervalo inferior 116 podem, por exemplo, conter valiosos depósitos de óleo, procurados para serem produzidos, enquanto o intervalo intermediário 114 pode conter principalmente água ou outro fluido aquoso dentro de seu volume poroso.

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Alternativamente, os intervalos superior 112 e intermediário 14 podem conter fluidos hidrocarbonados procurados para serem produzidos, processados e vendidos, enquanto o intervalo inferior 116 pode conter algum óleo juntamente com quantidades sempre crescentes de água. Alternativamente ainda, os intervalos superior 112 e inferior 116 podem estar produzindo fluidos hidrocarbonados de uma matriz de areia ou outra de rocha permeável, enquanto o intervalo intermediário 114 pode representar um xisto não permeável ou de outro modo ser substancialmente impermeável a fluidos.

[0061] Em qualquer um destes eventos, é desejável para o operador isolar intervalos selecionados. No primeiro exemplo, o operador desejará isolar o intervalo intermediário 114 da coluna de produção 130 e dos intervalos superior 112 e inferior 116, de modo que principalmente fluidos hidrocarbonados possam ser produzidos através do furo de poço 100 e para a superfície 101. No segundo exemplo, o operador eventualmente desejará isolar o intervalo inferior 116 da coluna de produção 130 e dos intervalos superior 112 e intermediário 114, de modo que principalmente fluidos hidrocarbonados possam ser produzidos através do furo de poço 100 e para a superfície 101. No terceiro exemplo, o operador desejará isolar o intervalo superior 112 do intervalo inferior 116, porém não precisa isolar o intervalo intermediário 114. Soluções para estas necessidades do contexto de uma completação de furo aberto são providas aqui e são demonstradas mais totalmente em conexão com os desenhos provenientes.

[0062] É observado aqui que, com relação à produção de fluidos hidrocarbonados de um furo de poço tendo uma completação de furo aberto, é desejável limitar o influxo de partículas de areia e outros finos. A fim de evitar a migração de partículas de formação para dentro da coluna de produção 130 durante a operação, vários dispositivos de controle de areia 200 foram operados dentro do furo de poço 100. Estes são descritos mais totalmente abaixo com relação à Figura 2 e às Figuras 5A a 5N.

[0063] Em uma forma de realização, os dispositivos de controle de areia 200 contêm um corpo tubular alongado, referido como um tubo de base 205. O tubo de

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15/36 base 205 tipicamente é composto de uma pluralidade de juntas de tubo. O tubo de base 205 (ou cada junta de tubo compondo o tubo de base 205) tipicamente tem pequenas perfurações ou fendas para permitir o influxo de fluidos de produção. Os dispositivos de controle de areia 200 tipicamente também contêm um meio de filtragem 207 radialmente em tomo dos tubos de base 205. O meio de filtragem 207 é preferivelmente uma combinação de peneiras de malha de arame ou peneiras enroladas com arama encaixadas em torno do tubo de base 205. A malha ou peneiras servem como filtros 207 para evitar o influxo de areia ou outras partículas para dentro da tubulação de produção 130.

[0064] Outras formas de realização de dispositivos de controle de areia podem ser usadas com os aparelhos e métodos aqui. Por exemplo, os dispositivos de controle de areia 200 podem incluir peneiras independentes (SAS), peneiras préembaladas ou peneiras de membrana.

[0065] Além dos dispositivos de controle de areia 200, o furo de poço 100 inclui um ou mais conjuntos de obturador 120. No arranjo ilustrativo da Figura 1, o poço 100 tem um conjunto obturador superior 210’ e um conjunto obturador inferior 210”. Entretanto, unidades de obturador adicionais 210 ou apenas um conjunto obturador 210 podem ser usadas. As unidades de obturador 210’, 210” são unicamente configuradas para vedar uma região anular (vista em 202 da Figura 2) entre os vários dispositivos de controle de areia 200 e uma parede circundante 201 da parte de furo aberto 120 do furo de poço 100.

[0066] A figura 2 é uma vista em seção transversal ampliada da parte de furo aberto 120 do furo de poço 100 da Figura 1. A parte de furo aberto 120 ou completação e os três intervalos 112, 114, 116 são mais claramente vistos. Os conjuntos obturadores superior 210’ e inferior 210” são também mais claramente visíveis próximo dos limites superior e inferior do intervalo intermediário 114. Finalmente, os dispositivos de controle de areia 200 dentro de cada um dos intervalos 112, 114, 116 são mostrados.

[0067] Concernente aos próprios conjuntos de obturador, cada conjunto obturador 210’, 210” contém pelo menos dois elementos obturadores. Os elementos

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16/36 de obturador ou obturadores são preferivelmente assentados hidráulica ou hidrostaticamente, embora alguma manipulação mecânica possa ser necessária para acionamento. As unidades de obturador representam um elemento obturador superior 212 e um elemento obturador 212 e um elemento obturador inferior 214. Cada elemento obturador 212, 214 define uma parte expansível fabricada de um elastômero ou um material termoplástico capaz de prover pelo menos uma vedação de fluido temporária contra a parede de poro circundante 201.

[0068] Os elementos de obturador superior 212 e inferior 214 devem ser capazes de suportar as pressões e cargas associadas com um processo de acondicionamento de cascalho. Tipicamente, tais pressões são de cerca de 140 kg/cm² a 210 kg/cm² A superfície de vedação para os embaladores mecanicamente assentados 212, 214 necessitam somente ser da ordem de polegadas. Em um aspecto, cada um do elemento obturador mecanicamente assentados superior 212 e do elemento obturador mecanicamente assentado inferior 214 é de cerca de 5,08 cm a cerca de 91 cm de comprimento; mais preferivelmente, os elementos 212, 214 são de cerca de 15 cm a 61 cm de comprimento.

[0069] Os elementos de obturador 212, 214 são preferivelmente elementos tipo copo. Os elementos tipo copo não necessitam ser estanques a líquido, nem devem ser calculados para manusear múltiplos ciclos de pressão e temperatura. Os elementos tipo copo necessitam somente ser projetados para uso uma vez, isto é, durante o processo de acondicionamento de cascalho de uma completação de furo de poço de furo aberto.

[0070] Prefere-se que os elementos de obturador 212, 214 sejam capazes de expandir-se a pelo menos uma superfície de diâmetro externo de 28 cm, com não mais do que uma relação de ovalidade de 1,1. Os elementos 212, 214 devem preferivelmente ser capazes de gerenciar solapamentos em uma seção de furo aberto 120 de cerca de 8-1/2” (cerca de 21,6 cm) ou 9-7/8” (cerca de 25,1 cm). A natureza do tipo copo preferida das partes expansíveis dos elementos de obturador 212, 214 auxiliarão na manutenção de uma vedação junto à parede 201 do intervalo intermediário 114 (ou outro intervalo) quando a pressão aumenta durante a

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17/36 operação de acondicionamento de cascalho.

[0071] Os elementos de obturador superior 212 e inferior 214 são assentados durante um processo de instalação de acondicionamento de cascalho. Os elementos de obturador 212, 214 são preferivelmente assentados mudando-se uma luva (não mostrada) ao longo de um mandril 215 suportando os elementos de obturador 212, 214. Em um aspecto, a mudança da luva permite que a pressão hidrostática expanda a parte expansível definindo os elementos de obturador 212, 214 contra a parede de furo de poço 201. As partes expansíveis dos elementos de obturador superior 212 e inferior 214 são expandidas em contato com a parede circundante 201, a fim de escarranchar a região anular 202 (ou a coroa anular) ao longo de um intervalo selecionado da formação de subsuperfície 110. No arranjo ilustrativo da Figura 1, o intervalo selecionado é o intervalo intermediário 114. Entretanto, entende-se que um conjunto obturador 210 pode ser colocado em qualquer parte dentro da completação de furo de poço 120.

[0072] Os elementos tipo-copo são conhecidos para uso em completações de furo com revestimento. Entretanto, eles geralmente não são conhecidos para uso em completações de furo aberto, visto que eles não são construídos para expandirem em encaixe com um diâmetro de furo aberto. Além disso, tais elementos tipo copo expansíveis podem não manter o diferencial de pressão necessário durante as operações de produção, resultando em funcionalidade diminuída. Os Requerentes são familiares com vários elementos tipo copo disponíveis em fornecedores. Entretanto, há uma preocupação de que tal elemento obturador tipo copo possa falhar durante expansão, não se assentar completamente, ou parcialmente falhar durante as operações de acondicionamento de cascalho. Portanto, como um apoio, as unidades de obturador 210’, 210” também incluem, cada uma, um elemento obturador intermediário 216.

[0073] O elemento obturador intermediário 216 define um material elastomérico fabricado de compostos de borracha sintética. Exemplos adequados de materiais dilatáveis podem ser encontrados em Easy Well Solutions’ CONSTRICTOR™ ou

SWELLPACKER™ e swellfix’s E-ZIP™. O obturador dilatável 216 pode incluir um

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18/36 polímero dilatável ou material polimérico dilatável, que é conhecido por aqueles hábeis na técnica e que podem ser assentados por um de um fluido de perfuração condicionado, um fluido de completação, um fluido de produção, um fluido de injeção, um fluido de estimulação ou qualquer combinação deles.

[0074] O elemento obturador dilatável 216 é preferivelmente ligado à superfície externa do mandril 215. O elemento obturador dilatável 216 é permitido expandir-se durante o tempo, quando contatado por fluidos hidrocarbonados, água de formação ou qualquer composto químico descrito acima, que possa ser usado como um fluido de atuante. Quando o elemento obturador 216 se expande, ele forma uma vedação de fluido com a zona circundante, p. ex., intervalo 114. Em um aspecto, uma superfície vedante do elemento de acondicionamento dilatável 216 é de cerca de 1,52 m a 15,24 m de comprimento; e mais preferivelmente cerca de 0,91 a 12,19 m de comprimento.

[0075] A espessura e comprimento do elemento embalador dilatável 216 devem ser capazes de expandir-se até a parede do furo de poço 201 e prover a integridade de pressão requerida naquela relação de expansão. Uma vez os embaladores dilatáveis sejam tipicamente assentados em uma seção de xisto que não pode produzir fluidos hidrocarbonados, é preferível ter-se um elastômero dilatável ou outro material que possa dilatar na presença de água da formação ou um fluido baseado em água. Exemplos de materiais que dilatarão na presença de um fluido baseado em água são argila de bentonita e um polímero baseado e nitrila, com partículas absorventes de água incorporadas.

[0076] Alternativamente, o elemento embalador dilatável 216 pode ser fabricado de uma combinação de materiais que dilatam na presença de água e óleo, respectivamente. Dito de outra maneira, o elemento obturador dilatável 216 pode incluir dois tipos de elastômeros dilatáveis - um pra água e um para óleo. Nesta situação, o elemento dilatável em água dilatará quando exposto ao fluido de acondicionamento de cascalho baseado em água ou em contato com água da formação, e o elemento baseado em óleo expandirá quando exposto à produção de hidrocarboneto. Um exemplo de um material elastomérico que dilatará na presença

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19/36 de um líquido hidrocarbonado é polímero olefílico, que absorve hidrocarbonetos dentro de sua matriz. O dilatamento ocorre pela absorção dos hidrocarbonetos que também lubrificam e diminuem a resistência mecânica da cadeia polimérica quando ela se expande. Borracha de monômero de etileno propileno dieno (classe-M), ou EPDM, é um exemplo de tal material.

[0077] Se somente um elastômero dilatável de hidrocarboneto for usado, a expansão do elemento pode não ocorrer até após a falha de um ou outro dos elementos embaladores mecanicamente assentados 212, 214. A este respeito, os elementos de obturador mecanicamente assentados 212, 214 são preferivelmente assentados em um fluido de acondicionamento de cascalho baseado em água que será desviado em torno do elemento obturador dilatável 216.

[0078] A fim de desviar a colocação do cascalho em torno das unidades de obturador 210, um trajeto de fluxo alternativo é provido. As Figuras 3A a 3D apresentam um conjunto obturador ilustrativo 300 que pode ser usada nas presentes invenções, em uma forma de realização. O conjunto obturador 300 emprega tubos de desvio individuais (vistas esquematicamente em 318) para prover um trajeto de fluxo alternativo para uma pasta fluida particulada. Mais especificamente, os tubos de desvio 318 transportam um fluido portador juntamente com cascalho para diferentes intervalos 112, 114 e 116 da parte de furo aberto 120 do furo de poço 100. [0079] Com referência agora à Figura 3A, A Figura 3A é uma vista lateral de um conjunto obturador 300, em uma forma de realização. O conjunto obturador 300 inclui vários componentes que são utilizados para isolar um intervalo, tal como intervalo 114, dentro da formação de subsuperfície ao longo da parte de furo aberto 120. O conjunto obturador 300 primeiro inclui uma seção de corpo principal 302. A seção de corpo principal 302 é preferivelmente fabricada de aço ou ligas de aço. A seção de corpo principal 302 é configurada para ter um comprimento específico 316, tal como cerca de 12,19 m. A seção de corpo principal 302 compreende juntas de tubo individuais, que terão um comprimento que seja entre cerca de 3,85 m e 15,24 m. As juntas de tubo são tipicamente conectadas por rosqueamento para formar a seção de corpo principal 302 de acordo com o comprimento 316.

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20/36 [0080] O conjunto obturador 300 também inclui elementos de expansão elastoméricos, mecanicamente assentados 304. Os elementos de expansão elastoméricos 304 são de acordo com os elementos de obturador mecanicamente assentados 212 e 214 da Figura 2. Os elementos de expansão elastoméricos 304 são preferivelmente um elemento tipo-copo, que é de comprimento menor do que 30,48 cm.

[0081] O conjunto obturador 300 também inclui um elemento obturador dilatável 308. O elemento obturador dilatável 308 é de acordo com o elemento obturador dilatável 216 da Figura 2. O elemento obturador dilatável 308 é preferivelmente de cerca de 0,91 m a 12,19 m de comprimento. Juntos, os elementos de expansão elastoméricos 304 e o elemento obturador dilatável 308 circundam a seção de corpo principal 302.

[0082] Como citado, a conjunto obturador 300 inclui ainda tubos de desvio 318. Os tubos de desvio 318 podem também ser referidos como tubos de transporte ou de ponte. Os tubos de desvio 318 são seções de peça bruta de tubo tendo um comprimento que se estende ao longo do comprimento 316 dos elementos de expansão elastoméricos 304 e do elemento obturador dilatável 308 juntos. Os tubos de desvio 318 do conjunto obturador 300 são configurados para acoplarem-se a e formarem uma vedação com os tubos de desvio sobre os dispositivos de controle de areia 200. Os tubos de desvio dos dispositivos de controle de areia 200 são vistos na Figura 3B em 208a e 208b. Desta maneira, a pasta fluida de cascalho pode ser transportada em tomo dos elementos de obturador 304, 308.

[0083] A Figura 3B é outra vista lateral do conjunto obturador 300 da Figura 3A. Nesta vista, o conjunto obturador 300 é conectado em extremidades opostas dos dispositivos de controle 200a, 220b. Os tubos de desvio 318 do conjunto obturador 300 são vistos conectados aos tubos de desvio 208a, 208b dos dispositivos de controle de areia 200a, 200b. Os tubos de desvio 208a, 208b preferivelmente incluem uma válvula 320 para evitar que fluidos de um intervalo isolado fluam através dos tubos de desvio 200a, 200b para outro intervalo.

[0084] Como visto nas Figuras 3A e 3B, o conjunto obturador 300 também inclui

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21/36 uma seção estreitada 306 e uma seção entalhada 310. A seção estreitada 306 e a seção entalhada 310 podem ser feitas de aço ou ligas de aço com cada seção configurada para ter um comprimento específico 314, tal como 0,10 m a 1,22 m (ou outra distância adequada). A seção estreitada 306 e a seção entalhada 310 têm diâmetros interno e externo específicos. A seção estreitada 306 pode ter roscas externas 308 e a seção entalhada 310 pode ter roscas internas 312. Estas roscas 108 e 312 (vistas na Figura 3A) podem ser utilizadas para formar uma vedação entre o conjunto obturador 300 e os dispositivos de controle de areia opostos 200a, 200b ou outro segmento de tubo.

[0085] A configuração do conjunto obturador 300 pode ser modificada para tubos de desvio externos ou tubos de desvio internos. Nas Figuras 3A e 3B, o conjunto obturador 300 é configurado para ter tubos de desvio externos 208a, 208b. Entretanto, a Figura 3C é oferecida para mostrar a conjunto obturador 300 tendo tubos de desvio internos 352.

[0086] A Figura 3C apresenta uma vista lateral do conjunto obturador 300 conectado em extremidades opostas aos dispositivos de controle 350a, 350b. Os dispositivos de controle de areia 350a, 350b são similares aos dispositivos de controle de areia 200a, 220b da Figura 3B. Entretanto, na Figura 3B, os dispositivos de controle de areia 350a, 350b utilizam tubos de desvio internos 352 dispostos entre os tubos de base 354a e 354b e meios de filtragem ou peneiras de areia 356a e 356b, respectivamente.

[0087] Em cada uma das Figuras 3B e 3C, a seção estreitada 306 e a seção entalhada 310 do conjunto obturador 300 é acoplada são acopladas com as respectivas seções dos dispositivos de controle de areia 200a, 220b ou 350a, 350b. Estas seções podem ser acopladas juntas encaixando nas roscas 308 e 312 para formar uma conexão roscada. Além disso, os tubos de ponte 318 do conjunto obturador 300 podem ser acoplados individualmente aos tubos de desvio 208a, 208b ou 352. Em razão de os tubos de ponte 318 serem configurados para passar através dos elementos de expansão mecanicamente assentados 304 e ao elemento de expansão 308, os tubos de desvio formam um trajeto de fluxo contínuo através do

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22/36 conjunto obturador 300 para a pasta fluida de cascalho.

[0088] Uma vista em seção transversal dos vários componentes do conjunto obturador 300 é mostrada na Figura 3D. A Figura 3D é tomada ao longo da linha 3D3D da Figura 3B. Na Figura 3D, o elemento obturador dilatável 308 é visto circunferencialmente disposto em tomo do tubo de base 302. Vários tubos de desvio 318 são colocados radialmente e equidistantemente em torno do tubo de base 302. Um furo central 305 é mostrado dentro do tubo de base 302. O furo central 305 recebe fluidos de produção durante as operações de produção e transporta-os para a tubulação de produção 130.

[0089] As Figuras 4A a 4D apresentam um conjunto obturador ilustrativo 400 que pode ser usada nas presentes invenções, em uma forma de realização alternativa. O conjunto obturador 400 emprega tubos de desvio individuais, para prover um trajeto de fluxo alternativo para uma pasta fluida particular. Neste exemplo, o conjunto obturador 400 é utilizado com um tubo de distribuição ou abertura 420. O tubo de distribuição 420 provê um trajeto de comunicação de fluido entre múltiplos tubos de desvio 352 em um dispositivo de controle de areia 200. O tubo de distribuição 420, que pode também ser referido como uma região de tubo de distribuição ou conexão de tubo de distribuição, pode ser utilizado para acoplar-se aos tubos de desvio externo ou interno de diferentes geometrias, sem preocupações de alinhamento que possam estar presentes em outras configurações.

[0090] Com referência agora à Figura 4A, ela mostra uma vista recortada lateral do conjunto obturador 400. O conjunto obturador 400 inclui vários componentes que são utilizados para isolar um intervalo de subsuperfície, tal como o intervalo 114, em uma parte de furo aberto 120. O conjunto obturador 400 inclui uma seção de corpo principal 402. A seção de corpo principal 402 é um corpo tubular alongado, que estende o comprimento do conjunto obturador 400.

[0091] O conjunto obturador 400 também inclui uma seção de luva 418. A seção de luva 418 é um segundo corpo tubular, que circunda a seção de corpo principal

402. A seção de luva 418 cria a abertura ou tubo de distribuição, que é essencialmente uma região anular entre a seção de corpo principal 402 e a luva

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23/36 circundando a seção 418.

[0092] A seção de corpo principal 402 e a seção de luva 418 podem ser fabricadas de aço ou de ligas de aço. A seção de corpo principal 402 e a seção de luva 418 podem ser configuradas para terem um comprimento específico 416, tal como entre 0,15 m e até 15,24 m. Preferivelmente, a seção de corpo principal 402 e a seção de luva 418, juntas, são de cerca de 6 m a 9 m de comprimento.

[0093] A seção de luva 418 pode ser configurada para acoplar a e formar uma vedação com tubos de desvio, tais como tubos de desvio 208 dos dispositivos de controle de areia 200. No arranjo das Figuras 4A e 4B, os tubos de desvio 352 são providos.

[0094] O conjunto obturador 400 também inclui elementos de expansão elastoméricos, mecanicamente assentados 404. Especificamente, um elemento mecanicamente assentado superior e um elemento mecanicamente assentado inferior são providos. Os elementos de expansão elastoméricos 404 são de acordo com os elementos de obturador mecanicamente assentados 212 e 214 da Figura 2. Os elementos de expansão elastoméricos 404 são preferivelmente elementos de tipo copo, que são menores do que 0,3048 m de comprimento.

[0095] O conjunto obturador 400 inclui ainda um elemento obturador dilatável 408. O elemento obturador dilatável 408 é de acordo com o elemento obturador dilatável 216 da Figura 2. O elemento obturador dilatável 408 é preferivelmente de cerca de 0,91 m a 12,19 m de comprimento, embora outros comprimentos possam ser empregados. Juntos, os elementos de expansão elastoméricos 404 e o elemento obturador dilatável 408 circundam a seção de corpo principal 302.

[0096] O conjunto obturador 400 também inclui segmentos de suporte 422. Os segmentos de suporte 422 são utilizados para formar o tubo de distribuição 420. Os segmentos de suporte 422 são colocados entre a seção de corpo principal 402 e a seção de luva 418, isto é, dentro do tubo de distribuição 420. Os segmentos de suporte 422 proveem suporte para o elemento de expansão elastomérico 404 e o elemento obturador dilatável 408, bem como a seção de luva 418.

[0097] Além disso, o conjunto obturador 400 inclui uma seção estreitada 406 e

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24/36 uma seção entalhada 410. A seção estreitada 406 e a seção entalhada 410 podem ser feitas de aço ou ligas de aço, com cada seção configurada para ter um comprimento específico 414, que pode ser similar ao comprimento 314 discutido acima. A seção estreitada 406 e a seção entalhada 410 têm diâmetros interno e externo específicos. A seção estreitada 406 pode ter roscas externas 408, enquanto a seção entalhada 410 pode ter roscas internas 412. Estas roscas 408 e 412 podem ser utilizadas para formar uma vedação entre o conjunto obturador 400 e um dispositivo de controle de areia 200 ou outro segmento de tubo, que é mostrado nas Figuras 4B a 4D.

[0098] Deve também ser observado que o mecanismo de acoplamento para as unidades de obturador 300, 400 e os dispositivos de controle de areia 200 podem incluir mecanismos de vedação. O mecanismo de vedação evita vazamento da pasta fluida que está no trajeto de fluxo alternativo formado pelos tubos de desvio. Exemplos de tais mecanismos de vedação como descritos na Patente U.S. No. 6.484.261, Intl. Pedido de Patente No. W02004/094769; Intl. Pedido de Patente No. W02005/031105; Publ. Pedido de Patente U.S. No. 2004/0140089, Publ. Pedido de Patente U.S. No. 2005/0028977; Publ. Pedido de Patente U.S. No. 2005/0061501; e Publ. Pedido de Patente U.S. No. 2005/0082060.

[0099] Como com o conjunto obturador 300, o conjunto obturador 400 pode empregar tubos de desvio interno ou tubos de desvio externos. Um configurador do conjunto obturador 400, tendo tubos de desvio internos 352, é mostrado na Figura 4B, enquanto uma configuração do conjunto obturador 400, tendo tubos de desvio externos 208a, 208b, é mostrada na Figura 4C.

[00100] A Figura 4B é uma vista lateral do conjunto obturador 400 da Figura 4A. Nesta vista, o conjunto obturador 400 é conectado em extremidades opostas aos dispositivos de controle de areia 350a, 350b. Os tubos de desvio 352 preferivelmente incluem uma válvula 358 para evitar que fluidos de um intervalo isolado fluam através dos tubos de desvio 352 para outro intervalo.

[00101] A Figura 4C é outra vista lateral do conjunto obturador 400 da Figura 4A. Nesta vista, o conjunto obturador 400 é conectado nas extremidades opostas aos

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25/36 dispositivos de controle de areia 200a, 200b. Os tubos de desvio 208a, 208b do conjunto obturador 400 são vistos conectados às peneiras de areia 356a, 356b dos dispositivos de controle de areia 200a, 200b. Os tubos de desvio 208a, 208b preferivelmente incluem uma válvula 320 para evitar que fluidos de um intervalo isolado fluam através dos tubos de desvio 200a, 200b para outro intervalo. Os tubos de desvio 208a, 208b são externos aos meios de filtro ou peneiras de areia 356a e 356b.

[00102] Nas Figuras 4B e 4C, a seção estreitada 406 e a seção entalhada 410 do conjunto obturador 400 são acopladas com seções ou juntas dos dispositivos de controle de areia 350a, 350b ou 200a, 200b. Juntas individuais podem ser acopladas juntas encaixando-se as roscas 408 e 412 para formar uma conexão roscada. Uma vez conectado, o tubo de distribuição 420 provê trajetos de fluxo de fluido não estreitados entre os tubos de desvio 208 e 352 dos dispositivos de controle de areia quando acoplado ao conjunto obturador 400. O tubo de distribuição 420 é configurado para passar através dos elementos de obturador mecanicamente assentados 404 e do elemento obturador dilatável 400 e é um espaço substancialmente não limitado. O alinhamento desta configuração não é necessário quando os fluidos são misturados, que podem incluir vários formatos.

[00103] Os dispositivos de controle de areia 350a, 350b ou 200a, 200b são conectados à unidade de obturador 400 com uma conexão de tubo de distribuição. O fluxo dos tubos de desvio do dispositivo de controle de areia 350a, 350b ou 200a, 200b entra em uma área vedada acima da conexão onde o fluxo é desviado para o tubo de distribuição do obturador 420. Uma vista em seção transversal dos vários componentes do conjunto obturador 400 é mostrada na Figura D. A Figura D é tomada ao longo da linha 4D-4D da Figura 4B.

[00104] As Figuras 5A a 5N apresentam estágios de um procedimento de acondicionamento de cascalho, em uma forma de realização, empregando um conjunto obturador tendo canais de trajeto de fluxo alternativos através dos elementos de obturador do conjunto obturador e através de dispositivos de controle de areia conectados. O conjunto obturador 300 ou conjunto obturador 400 podem

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26/36 ser usados. As Figuras 5A a 5N provê formas de realização ilustrativas do processo de instalação para as unidades de obturador, os dispositivos de controle de areia e o acondicionamento de cascalho, de acordo com certos aspectos das presentes invenções. Estas formas de realização envolvem um processo de instalação que coloca dispositivos de controle de areia e um conjunto obturador 300 ou 400 em uma pasta fluida de perfuração condicionada. A pasta fluida de perfuração condicionada pode ser um fluido não-aquoso (NAF) tal como um fluido baseado em óleo carregado de sólidos, juntamente com um fluido baseado em água carregado de sólidos. Este processo, que é um processo de dois-fluidos, pode incluir técnicas similares ao processo discutido no Pedido de Patente Internacional No. WO 2004/079145, que é por este meio incorporado por referência. Entretanto, deve ser observado que este exemplo é simplesmente para fins ilustrativos, visto que outros processos e equipamento adequados podem também ser utilizados.

[00105] Na Figura 5A, os dispositivos de controle de areia 500a e 550b e a conjunto obturador 134b são operadas em um furo de poço 500. Os dispositivos de controle de areia 550a e 550b são compreendidos de tubos de base 554a e 554b e peneiras de areia 556a e 556b. Os dispositivos de controle de areia 550a e 550b também incluem trajetos de fluxo alternativos, tais como tubos de desvio internos 352 da Figura 3C. Os tubos de desvio ilustrativos 352 são preferivelmente dispostos entre os tubos de base 554a, 554b e as peneiras de areia 556a, 556b da região anular mostrada em 552.

[00106] No arranjo da Figura 5A, o obturador 134b é instalado entre os intervalos de produção 108a e 108b. O obturador 134b pode ser de acordo com o obturador 210’ da Figura 2. Além disso, uma ferramenta transversal 502 com um tubo de lavagem alongado 503 é abaixada dentro do furo de poço 500 em um tubo de perfuração 506. O tubo de lavagem 503 é um membro tubular alongado, que se estende para dentro das peneiras de areia 556a e 556b. O tubo de lavagem 503 auxilia na circulação da pasta fluida de cascalho durante uma operação de acondicionamento de cascalho e é subsequentemente removido.

[00107] Um obturador separado 134a é conectado à ferramenta transversal 502.

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A ferramenta transversal 502 e o obturador 134a são temporariamente posicionados dentro de uma coluna de revestimento de produção 126. Juntos, a ferramenta transversal 502 e o obturador 134 e o tubo de lavagem alongado 503 são levados para o fundo do furo de poço 500. O obturador 134a é então assentado como mostrado na Figura 5B.

[00108] Retomando para a Figura 5A, o NAF condicionado (ou outra pasta fluida de perfuração) 504 é colocado no furo de poço 500. Preferivelmente, a pasta fluida de perfuração 504 é depositada dentro do furo de poço 500 e suprida para a parte de furo aberto antes de a coluna de perfuração 506 e as peneiras de areia fixadas 550a, 550b e o tubo de lavagem 503 serem levados para dentro do furo de poço 500. A pasta fluida de perfuração 504 pode ser condicionada através dos agitadores de malha (não mostrados) antes de ser colocada dentro do furo de poço 500, para reduzir qualquer obstrução potencial dos dispositivos de controle de areia 550a e 550b.

[00109] Na Figura 5B, o obturador 134a é assentado na corrente de regeneração de produção 126. Isto significa que o obturador 134a é acionado para estender um elemento elastomérico junto à coluna de tubos de revestimento circundante 126. O obturador 134a é assentado acima dos intervalos 108a e 108b, que são para ser acondicionados com cascalho. O obturador 13a veda os intervalos 108a e 108b das partes do furo de poço 500 acima do obturador 134a.

[00110] Após o obturador 134a ser assentado, como mostrado na Figura 5C, a ferramenta transversal 502 é mudada para uma posição invertida. Um fluido transportador 512 é bombeado tubo de perfuração abaixo 506 e colocado em uma coroa anular entre o tubo de perfuração 506 e o tubo de revestimento de produção 126 acima do obturador 134. O fluido transportador 512 desloca o fluido de perfuração condicionado 504 acima do obturador 134a, que novamente pode ser um fluido baseado em óleo, tal como NAF condicionado. O fluido transportador 512 desloca o fluido de perfuração 504 na direção indicada pelas setas 514.

[00111] Em seguida, na Figura 5D, a ferramenta transversal 502 é mudada de volta para uma posição circulante. Esta é a posição usada para circular a pasta

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28/36 fluida de acondicionamento de cascalho e é às vezes referida como a posição de acondicionamento de cascalho. O fluido de transporte 512 é então bombeado abaixo à coroa anular entre o tubo de perfuração 506 e o revestimento de tubo de produção 126. Este empurra o NAF condicionado 504 através do tubo de base 554a e 554b para fora das peneiras de areia 556a e 556b, varrendo a coroa anular de furo aberto entre as peneiras de areia 556a e 556 e a parede circundante 510 da parte de furo aberto do furo de poço 500 e através da ferramenta transversal 502 de volta para dentro do tubo de perfuração 506. O trajeto de fluxo do fluido de transporte 512 é indicado pelas setas 516.

[00112] Nas Figuras 5E a 5G os intervalos de produção 108a, 108b são preparadas para acondicionamento de cascalho. Na Figura 5E, uma vez a coroa anular de furo aberto entre as peneiras de areia 556a, 556b e a parede circundante 510 foi varrida com o fluido de transporte 512, a ferramenta transversal 502 é mudada de volta para posição inversa. O fluido de perfuração condicionado 504 é bombeado coroa anular abaixo entre o tubo de perfuração 506 e o tubo de revestimento de produção 126, para forçar o fluido transportador 512 para fora do tubo de perfuração 506, como mostrado pelas setas 518. Estes fluidos podem ser removidos do tubo de perfuração 506.

[00113] Em seguida, o obturador 134b é assentado, como mostrado na Figura 5F. O obturador 134b, que pode ser um dos obturadores 300 ou 400, por exemplo, pode ser utilizado para isolar a coroa anular formada entre as peneiras de areia 556a e 556b e a parede circundante 510 do furo de poço 500. Embora ainda na posição inversa, como mostrado na Figura 5G, o fluido transportador 512 com cascalho 520 pode ser colocado dentro do tubo de perfuração 506 e utilizado para forçar o fluido de perfuração 504 coroa anular acima formada entre o tubo de perfuração 506 e o revestimento de tubo de produção 126, em cima do obturador 134a, como mostrado pelas setas 522.

[00114] Nas Figuras 5H a 5J, a ferramenta transversal 502 pode ser mudada para a posição de circulação para acondicionar o cascalho no primeiro intervalo de subsuperfície 108a. Na Figura 5H, o fluido transportador 512 com cascalho 520

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29/36 começa a criar um acondicionamento de cascalho dentro do intervalo de produção 108a acima do obturador 134b da coroa anular entre a peneira de areia 556a e a parede 510 do furo de poço de furo aberto 500. O fluido escoa para fora da peneira de areia 556a e retoma através do tubo de lavagem 503, como indicado pelas setas 524. Na Figura 5i, um primeiro acondicionamento de cascalho 140a começa a formar-se acima do obturador 134b, em tomo da peneira de areia 556a e em direção ao obturador 134a. Na Figura 8J, o processo de acondicionamento de cascalho continua a formar o acondicionamento de cascalho 140a em direção ao obturador 134a, até a peneira de areia 556a ser coberta pelo acondicionamento de cascalho 140a.

[00115] Uma vez o acondicionamento de cascalho 140a seja formado no primeiro intervalo 108a e as peneiras de areia acima do obturador 134b sejam cobertas com cascalho, o fluido transportador 512 com cascalho 520 é forçado através dos tubos de desvio 352 e do obturador 134b. O fluido transportador 512 com cascalho 520 começa a criar um segundo acondicionamento de cascalho 140b nas Figuras 5K a 5N. Na Figura 5K, o fluido transportador 512 com cascalho 520 começa a criar o segundo acondicionamento de cascalho 140b dentro do intervalo de produção 108b, abaixo do obturador 134b da coroa anular entre a peneira de areia 556b e as paredes 510 do furo de poço 500. O fluido escoa através dos tubos de desvio e obturador 134b, fora da peneira de areia 556b e retoma através do tubo de lavagem 503, como indicado pelas setas 526.

[00116] Na Figura 5L, o segundo acondicionamento de cascalho 140b começa a formar-se em cima do obturador 134b e em tomo da peneira de areia 556b. Na Figura 5M o acondicionamento de cascalho continua a crescer o acondicionamento de cascalho 140b para cima em direção ao obturador 134b, até a peneira de areia 556b ser coberta pelo acondicionamento de cascalho 140b. Na Figura 5N, os acondicionamentos de cascalho 140a e 140b são formados e a pressão de tratamento de superfície aumenta para indicar que o espaço anular entre as peneiras de areia 556a e 556b e as paredes 510 do furo de poço está com cascalho acondicionado.

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30/36 [00117] A Figura 50 mostra a coluna de perfuração 506 e o tubo de lavagem 503 das Figuras 5A a 5N tendo sido removidos do furo de poço 500. O revestimento de tubos 126, os tubos de base 554a, 554b e as peneiras de areia 556a, 556b permanecem dentro do furo de poço 500 ao longo dos intervalos de produção superior 108a e inferior 108b. O obturador 134b e os acondicionamentos de cascalho 140a, 140b permanecem assentados no furo de poço de furo aberto 500, em seguida à completação do procedimento de acondicionamento de cascalho das Figuras 5A a 5N. O furo de poço 500 está agora pronto para operações de produção.

[00118] A Figura 6A é uma vista recortada de um furo de poço 100. O furo de poço 100 é destinado a ser o mesmo furo de poço que o furo de poço 100 da Figura

2. Na Figura 6A, o furo de poço 100 é mostrado intersectando através de um intervalo de subsuperfície 114. O intervalo 114 representa um intervalo intermediário. Isto significa que há também um intervalo superior 112 e um intervalo inferior 116 (não mostrado na Figura 6A).

[00119] O intervalo de subsuperfície 114 pode ser uma parte de uma formação de subsuperfície que em tempos passados produziu hidrocarbonetos em quantidades comercialmente viáveis, porém agora sofreu significativa invasão de água ou gás de hidrocarboneto. Alternativamente, o intervalo de subsuperfície 114 pode ser uma formação que foi originalmente uma zona de água ou aquitard ou está de outro modo substancialmente saturada com fluido aquoso. Num ou noutro exemplo, o operador decidiu impedir o influxo dos fluidos de formação do intervalo 114 para dentro do furo de poço 100.

[00120] No furo de poço 100, um tubo de base 205 é visto se estendendo através do intervalo intermediário 114. O tubo de base 205 é parte do dispositivo de controle de areia 200. O dispositivo de controle de areia 200 também inclui uma malha, uma peneira de arame ou outro meio de filtragem radial 207. O tubo de base 205 e o meio de filtragem circundante 207 é preferivelmente uma série de juntas que são idealmente de cerca de 1,5 m a 10 m de comprimento.

[00121] O furo de poço 100 tem um conjunto obturador superior 210’ e um

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31/36 conjunto obturador inferior 210”. O conjunto obturador superior 210’ é disposto próximo da interface do intervalo superior 112 e do intervalo intermediário 114, enquanto o conjunto obturador inferior 210” é disposto próximo da interface do intervalo intermediário 114 e o intervalo inferior 116. O furo de poço 200 é completado como uma completação de furo aberto. Um acondicionamento de cascalho foi colocado no furo de poço 200 para ajudar a proteger contra o influxo de partículas granulares para dentro do furo de poço 200. O acondicionamento de cascalho é indicado como mosqueados na coroa anular 202 entre a peneira de areia 207 e a parede circundante 201 do furo de poço 200.

[00122] Como observado, o operador deseja continuar a produzir fluidos de formação dos intervalos superior 112 e inferior 116, enquanto vedando o intervalo intermediário 114. Os intervalos superior 112 e inferior 116 são formados de areia ou outra matriz rochosa que é permeável a fluxo de fluido. Para realizar isto, um obturador escarranchado 600 foi colocado dentro do dispositivo de controle de areia 200. O obturador escarranchado 600 é colocado substancialmente através do intervalo intermediário 114 para evitar o influxo de fluidos de formação do intervalo intermediário 114.

[00123] O obturador escarranchado 600 compreende um mandril 610. O mandril 610 é um corpo tubular alongado tendo uma extremidade superior adjacente à conjunto obturador superior 210’ e uma extremidade inferior adjacente à conjunto obturador inferior 210”. O obturador escarranchado 600 também compreende um par de obturadores anulares. Estes representam um obturador superior 612, adjacente à conjunto obturador superior 210’ e um obturador inferior 614, adjacente à conjunto obturador inferior 210’. A nova combinação do conjunto obturador superior 210’ com o obturador superior 62 e a conjunto obturador inferior 210” com o obturador inferior 614 permite que o operador isole com sucesso um intervalo de subsuperfície, tal como o intervalo intermediário 114 em uma completação de furo aberto.

[00124] Outra técnica para isolar um intervalo ao longo de uma formação de furo aberto é mostrada na Figura 6B. A Figura 6B é uma vista lateral do osso 100 da

Figura 2. Uma parte de base do intervalo intermediário 114 da completação de furo

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32/36 aberto é mostrada. Além disso, o intervalo inferior 116 da completação de furo aberto é mostrado. O intervalo inferior 116 se estende essencialmente para a base 136 do furo de poço 100 e é a zona mais inferior de interesse.

[00125] Neste exemplo, o intervalo de subsuperfície 116 pode ser uma parte de uma formação de subsuperfície que antigamente produzia hidrocarbonetos em quantidades comercialmente viáveis, porém agora sofreu significativa invasão de água ou gás de hidrocarboneto. Alternativamente, o intervalo de subsuperfície 116 pode ser uma formação que era originalmente uma zona de água ou aquitard ou é de outro modo substancialmente saturada com fluido aquoso. Num ou noutro exemplo, o operador decidiu isolar o influxo dos fluidos de formação do intervalo inferior 116 no furo de poço 100.

[00126] Para realizar isto, um tampão 620 foi colocado dentro do furo de poço 100. Especificamente, o tampão 620 foi assentado no mandril 215 suportando o conjunto obturador inferior 210”. Das duas unidades de obturador 210’, 210”, somente a conjunto obturador 210” é vista. Posicionando-se o tampão 620 na conjunto obturador inferior 210”, o tampão 620 é capaz de evitar o fluxo de fluidos de formação para dentro do furo de poço 200 a partir do intervalo inferior 116.

[00127] Observamos que, com relação ao arranjo da Figura 6B, o intervalo intermediário 114 pode compreender um xisto ou outra matriz de rocha que é substancialmente impermeável a fluxo de fluido. Nesta situação, o tampão 620 não necessita ser colocado adjacente ao conjunto obturador inferior 210”; em vez disso, o tampão 620 pode ser colocado em qualquer parte acima do intervalo inferior 116 e ao longo do intervalo intermediário 114. Ademais, o próprio conjunto obturador inferior 210 não necessita ser posicionado no topo do intervalo inferior 116; em vez disso, o conjunto obturador inferior 210” pode também ser colocado em qualquer parte ao longo do intervalo intermediário 114. A funcionalidade das unidades de obturador 210 descritas aqui permite seu uso em uma variedade de maneiras, dependendo das propriedades e configuração da formação e do poço. O movimento do conjunto obturador inferior 210” para qualquer posição ao longo do intervalo intermediário 114 é um exemplo. Em outras implementações, o conjunto obturador

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33/36 superior 210’ pode ser movido para longe de uma interface de intervalo para ficar no meio de uma formação, dependendo da maneira pela qual o poço deve ser operado e das circunstâncias apresentadas pela formação.

[00128] Um método 700 para completar um furo de poço de furo aberto é também provido aqui. O método 700 é apresentado na Figura 7. A Figura 7 provê um fluxograma apresentando etapas para um método 700 de completar um furo de poço de furo aberto, em várias formas de realização.

[00129] O método 700 inclui prover um aparelho de isolamento zonal. Isto é mostrado na Caixa 710 da Figura 7. O aparelho de isolamento zonal é preferivelmente de acordo com os componentes descritos acima com relação à Figura 2. A este respeito, o aparelho de isolamento zonal pode incluir um tubo de base, uma peneira (ou outro meio de filtragem), pelo menos um conjunto obturador tendo pelo menos dois elementos de obturador mecanicamente assentados e um elemento obturador dilatável alongado intermediário e canais de fluxo alternativos. Os dispositivos de controle de areia podem ser referidos como peneiras de areia.

[00130] O método 700 também inclui operar o aparelho de isolamento zonal dentro do furo de poço. A etapa de operar o aparelho de isolamento zonal dentro do furo de poço é mostrada na Caixa 720. O aparelho de isolamento zonal é operado para dentro de uma parte inferior do furo de poço, que é preferivelmente completada como um furo aberto.

[00131] O método 700 também inclui posicionar o aparelho de isolamento zonal dentro do furo de poço. Isto é mostrado na Figura 7 na Caixa 730. A etapa de posicionar o aparelho de isolamento zonal é preferivelmente realizada suspendendose o aparelho de isolamento zonal de uma parte inferior de uma coluna de tubos de revestimento de produção. O aparelho é posicionado de modo que o tubo de base e a peneira de areia fiquem adjacentes a um ou mais intervalos selecionados ao longo da parte de furo aberto do furo de poço. Além disso, um primeiro do pelo menos um conjunto obturador é posicionada acima ou próxima do topo de um intervalo de susuperfície selecionado.

[00132] Em uma forma de realização, o furo de poço de furo aberto atravessa

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34/36 através de três intervalos separados. Estes incluem um intervalo superior a partir do qual hidrocarbonetos são produzidos e um intervalo inferior, do qual hidrocarbonetos não estão mais sendo produzidos em volumes economicamente viáveis. Tais intervalos podem ser formados de areia ou outra matriz de rocha permeável. Os intervalos também incluem um intervalo intermediário de que hidrocarbonetos não são produzidos. A formação do intervalo intermediário pode ser formada de xisto ou outro material substancialmente impermeável. O operador pode escolher posicionar o primeiro da pelo menos um conjunto obturador próximo do topo do intervalo inferior ou em qualquer parte ao longo do intervalo intermediário não permeável.

[00133] O método 700 em seguida inclui colocar os elementos de obturador mecanicamente assentados em cada um dos pelo menos um conjunto obturador. Isto é provido na Caixa 740. Mecanicamente assentar os elementos de obturador superior e inferior significa que um membro de vedação elastomérico (ou outro) encaixa na parede de furo de poço circundante. Os elementos de obturador isolam uma região anular formada entre as peneiras de areia e a formação de subsuperfície acima e abaixo das unidades de obturador.

[00134] O método 700 também inclui injetar uma pasta fluida particulada dentro da região anular. Isto é demonstrado na Caixa 750. A pasta fluida particulada é composta de um fluido transportador e partículas de areia (e/ou outras). Um ou mais canais de fluxo alternado permitem que a pasta fluida particulada desvie-se dos elementos de obturador mecanicamente assentados e do elemento obturador dilatável intermediário. Desta maneira, a parte de furo aberto do furo de poço é acondicionada com cascalho e abaixo (porém não entre) dos elementos de obturador mecanicamente assentados.

[00135] O método 700 inclui ainda produzir fluidos de produção de intervalos ao longo da parte de furo aberto do furo de poço. Isto é provido na Caixa 760. A produção ocorre por um período de tempo. Durante o período de tempo, o elemento obturador superior, o elemento obturador inferior, ou ambos, podem falhar. Isto permite que o influxo de fluidos para dentro de uma parte intermediária do obturador ao longo do elemento obturador dilatável. Isto fará com que o elemento obturador

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35/36 dilatável dilate, desse modo mais uma vez vedando o intervalo selecionado. Isto é mostrado na Caixa 770 da Figura 7.

[00136] É reconhecido que seria preferível para o elemento obturador dilatável ser exposto a fluidos antes do acondicionamento de cascalho. Desta maneira, o elemento obturador dilatável podería dilatar e estabelecer uma boa vedação anular com a parede circundante da parte de furo aberto do furo de poço antes de um elemento obturador falhar. Entretanto, uma tal técnica apresenta dois problemas. (1) canais de trajeto de fluxo alternados são requeridos através das unidades de obturador, p. ex., unidades 210’ e 210”, para acondicionar o(s) intervalo(s) inferior(es) e (2) o valor de tempo do aparelho de perfuração impede dias ou semanas de espera para o elemento dilatável vedar eficazmente. Portanto, tal procedimento não é preferido.

[00137] Em muitos casos, os fluidos nativos de intervalo de subsuperfície adjacentes ao elemento obturador dilatável podem já existir. Estes fluidos farão com que o elemento obturador dilatável dilate e encaixe com a parede de furo de poço circundante, sem falha do um ou outro dos elementos de obturador mecanicamente assentados. Assim, a etapa 770 de permitir o elemento obturador dilatável dilatar pode ocorrer naturalmente. Esta etapa 770 pode também ooperar pelo operador afirmativamente injetando um composto químico atuante dentro do tubo de base.

[00138] Em uma forma de realização do método 700, o fluxo de um intervalo selecionado pode ser impedido por vedação de fluir para dentro do furo de poço. Por exemplo, um tampão pode ser instalado no tubo de base da peneira de areia acima ou próximo do topo de um intervalo de subsuperfície selecionado. Isto é mostrado na Caixa 780. Um tal tampão pode ser usado abaixo do conjunto obturador mais inferior, tal como o segundo conjunto obturador da etapa 735.

[00139] Em outro exemplo, um obturador escarranchado é colocado ao longo do tubo de base ao longo de um intervalo de subsuperfície selecionado a ser vedado. Isto é mostrado na Caixa 785. Um tal escarrancho pode envolver a colocação dos elementos de vedação adjacentes às unidades de obturador superior e inferior adjacentes (tais como unidades de obturador 210’, 210” da Figura 2 ou Figura 6A)

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36/36 ao longo de um mandril.

[00140] Embora seja evidente que as invenções aqui descritas são bem calculadas para obterem-se os benefícios e vantagens expostos acima, deve ser apreciado que as invenções são susceptíveis de modificação, variação e mudança sem desvio de seu espírito. Métodos aperfeiçoados para completar um furo de poço de furo aberto são providos, a fim de selar um ou mais intervalos de subsuperfície selecionados. Um aparelho de isolamento zonal aperfeiçoado é também provido. As invenções permitem que um operador produza fluidos de ou injete fluidos em um intervalo de subsuperfície selecionado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho, caracterizado pelo fato de compreender:

um dispositivo (200) de controle de areia tendo um tubo (205) de base alongado, se estendendo de uma extremidade superior para uma extremidade inferior; e pelo menos um conjunto obturador (210), cada um do pelo menos um conjunto obturador (210) compreendendo:

um obturador superior mecanicamente assentado, tendo um elemento de vedação (212);

um obturador inferior mecanicamente assentado, tendo um elemento de vedação (214);

um elemento obturador (216) dilatável entre o obturador superior mecanicamente assentado (212) e o obturador inferior mecanicamente assentado (214), que dilata durante o tempo na presença de um fluido, e canais de fluxo alternados, ao longo do tubo de base para desviar a pasta fluida de acondicionamento de cascalho em torno do obturador superior mecanicamente assentado (212), do elemento obturador (216) dilatável e do obturador inferior mecanicamente assentado (214); e um manifolde em comunicação fluida com os canais de fluxo alternados, pelos quais o manifolde mistura e redistribui o fluxo entre os canais de fluxo alternados.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de:

o dispositivo (200) de controle de areia compreender adicionalmente um meio de filtragem (207) radialmente circundando o tubo de base (205) ao longo de uma parte substancial do tubo de base (205), a fim de formar uma peneira de areia; e o elemento obturador (216) dilatável ser pelo menos parcialmente fabricado de um material elastomérico que dilata (i) na presença de um líquido aquoso, (ii) na presença de um líquido hidrocarbonado ou (iii) combinações dos

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2/8 mesmos.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de:

o tubo de base (205) alongado compreender múltiplas juntas de tubo conectadas extremidade-com-extrem idade; e pelo menos um do pelo menos um conjunto obturador (210) ser colocado ao longo das juntas do tubo próximo da extremidade superior do dispositivo (200) de controle de areia.
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de:

o tubo de base (205) alongado compreender múltiplas juntas de tubo conectadas extremidade-com-extremidade; e o aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho compreender um conjunto obturador superior (210’) e um conjunto obturador inferior (210”) colocados ao longo das juntas de tubo.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os elementos para o primeiro e o segundo elementos de obturador mecanicamente assentados (212, 214) serem elementos do tipo-copo elastoméricos.
6. Método para completar um furo de poço tendo uma extremidade inferior definindo uma parte de furo aberto (120), o método caracterizado pelo fato de compreender:

operar um aparelho de isolamento zonal de acondicionamento de cascalho para dentro do furo de poço, o aparelho de isolamento zonal compreendendo:

um dispositivo (200) de controle de areia tendo um tubo de base (205) alongado; e pelo menos um conjunto obturador (210), cada um dos pelo menos um conjunto obturador (210) compreendendo:

um primeiro obturador mecanicamente assentado, tendo um elemento de vedação superior (212), um segundo obturador mecanicamente assentado, tendo um elemento de vedação inferior (214),

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3/8 um elemento obturador (216) dilatável entre o elemento de vedação superior (212) e o elemento de vedação inferior (214), que dilata durante o tempo na presença de um fluido, e um ou mais canais de fluxo alternados entre o tubo de base (205) e os elementos de vedação, para desviar a pasta fluida do acondicionamento de cascalho em torno do primeiro elemento obturador mecanicamente assentado (212), do elemento obturador (216) dilatável e do segundo elemento obturador mecanicamente assentado (214); e um manifolde em comunicação fluida com os canais de fluxo alternados, pelos quais o manifolde mistura e redistribui o fluxo entre os canais de fluxo alternados;

posicionar o aparelho de isolamento zonal na parte de furo aberto do furo de poço (120), de modo que um primeiro do pelo menos um conjunto obturador (210) fique acima ou próximo do topo de um intervalo de subsuperfície selecionado;

assentar o elemento de vedação superior (212) e o elemento de vedação inferior (214) do pelo menos um conjunto obturador (210); e injetar uma pasta fluida de cascalho dentro de uma região anular formada entre o dispositivo (200) de controle de areia e a parte de furo aberto circundante do furo de poço (120), desde que a pasta fluida de cascalho desloque-se através do um ou mais canais de fluxo alternados e do manifolde, para permitir que a pasta fluida de cascalho desvie-se dos primeiro e segundo obturadores mecanicamente assentados (212, 214) e do elemento obturador (216) dilatável intermediário em cada um dos pelo menos um conjunto obturador (210), de modo que a parte de furo aberto do furo de poço (120) seja acondicionada com cascalho acima e abaixo, porém não entre os respectivos primeiro e segundo obturadores mecanicamente assentados (212, 214).
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender:

permitir que os fluidos contatem o elemento obturador (216) dilatável em pelo menos um dos pelo menos um conjunto obturador (210); e

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4/8 em que o elemento obturador (216) dilatável compreende um material que dilata (i) na presença de um líquido aquoso, (ii) na presença de um líquido hidrocarbonado ou (iii) combinações dos mesmos.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de:

o furo de poço ser completado para produção de fluido;

a parte de furo aberto do furo de poço (120) passa através o intervalo de subsuperfície selecionado e pelo menos um ou mais intervalos de subsuperfície; e o método adicionalmente compreender produzir fluidos de produção a partir de pelo menos um dos intervalos de subsuperfície ao longo da parte de furo aberto do furo de poço (120) por um período de tempo.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de:

o intervalo de subsuperfície selecionado ser substancialmente saturado com um fluido aquoso ou gasoso;

o primeiro dos pelo menos um conjunto obturador (210’) ser posicionado próximo do topo do intervalo substancialmente saturado com o fluido aquoso ou gasoso; e um segundo dos pelo menos um conjunto obturador (210”) ser assentado próximo de um limite inferior do intervalo substancialmente saturado com o fluido aquoso ou gasoso.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de:

o pelo menos um ou mais intervalos de subsuperfície compreender um intervalo inferior abaixo do intervalo substancialmente saturado com um fluido aquoso ou gasoso; e produzir fluidos de produção compreender produzir fluidos de produção a partir do intervalo inferior.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:

operar uma coluna tubular para dentro do furo de poço e para dentro do tubo de base (205), a coluna tubular tendo um obturador escarranchado em uma extremidade inferior;

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5/8 ajustar o obturador escarranchado através do intervalo substancialmente saturado com o fluido aquoso ou gasoso, a fim de selar a os fluidos de formação da entrada no furo de poço de dito intervalo; e continuar a produzir fluidos de produção a partir do intervalo inferior.
12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de:

o pelo menos um mais intervalo de subsuperfície compreender adicionalmente um intervalo superior acima do intervalo substancialmente saturado com um fluido aquoso ou gasoso, e produzir fluidos de produção compreendendo adicionalmente produzir fluidos de produção a partir do intervalo superior.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:

operar uma coluna tubular dentro do furo de poço e dentro do tubo de base (205), a coluna tubular tendo um obturador escarranchado em uma extremidade inferior;

assentar o obturador escarranchado através do intervalo substancialmente saturado com o fluido aquoso ou gasoso, a fim de selar para os fluidos de formação do mesmo; e continuar a produzir fluidos de produção a partir dos intervalos superior e inferior.
14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de:

o pelo menos um ou mais intervalos de subsuperfície compreender um intervalo inferior;

o intervalo selecionado ser um intervalo superior acima do intervalo inferior, de modo que um primeiro do pelo menos um conjunto obturador (210’) fique próximo ao topo do intervalo superior;

um segundo do pelo menos um conjunto obturador (210”) ser assentado próximo de um limite inferior do intervalo superior;

produzir fluidos de produção compreender produzir fluidos de produção a partir do intervalo selecionado superior e do intervalo inferior, até o intervalo superior

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6/8 produzir uma percentagem inaceitável de água ou gás hidrocarbonado; e o método compreendendo adicionalmente:

operar uma coluna tubular dentro do furo de poço e dentro do tubo de base (205), a coluna tubular tendo um obturador escarranchado em uma extremidade inferior, assentar o obturador escarranchado através do intervalo superior, a fim de selar a produção dos fluidos de formação do intervalo superior acima do furo de poço, e continuar a produzir fluidos de produção pelo intervalo selecionado inferior.
15. Método de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de:

uma extremidade superior do obturador escarranchado ser assentada adjacente ao primeiro conjunto obturador (210’); e uma extremidade inferior do obturador escarranchado ser assentada adjacente ao segundo conjunto obturador (210”).
16. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que:

o pelo menos um ou mais intervalos de subsuperfície compreende um intervalo superior;

o intervalo selecionado é um intervalo inferior abaixo do intervalo superior, de modo que um primeiro dos pelo menos um conjunto obturador (210) seja acima ou próximo do topo do intervalo inferior;

produzir fluidos de produção compreende produzir fluidos de produção a partir do intervalo superior e do intervalo inferior, até o intervalo inferior não mais produzir volumes economicamente viáveis de hidrocarbonetos; e o método compreendendo adicionalmente:

operar uma coluna de trabalho para dentro do furo de poço e para dentro do tubo de base (205), a coluna de trabalho tendo um tampão em uma extremidade inferior da coluna de trabalho,

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7/8 assentar o tampão dentro do tubo de base, a fim de selar a produção dos fluidos de formação a partir do intervalo inferior até furo de poço para o intervalo superior, e continuar a produzir fluidos de produção a partir do intervalo superior.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o tampão ser ajustado adjacente ao primeiro dos pelo menos um conjunto obturador (210).
18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de:

o pelo menos um ou mais intervalos de subsuperfície compreender adicionalmente um intervalo intermediário entre o intervalo superior e o intervalo inferior selecionado, com o intervalo intermediário sendo composto de uma matriz de rocha que é substancialmente impermeável a fluxo de fluido, e (i) o primeiro dos pelo menos um conjunto obturador ser posicionado acima do intervalo inferior e ao longo do intervalo intermediário, (ii) o tampão ser assentado acima do intervalo intermediário e ao longo do intervalo intermediário, ou (iii) ambos.
19. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de:

o intervalo de subsuperfície selecionado ser um intervalo inferior que produz hidrocarbonetos;

o pelo menos um ou mais intervalos de subsuperfície compreenderem (i) um intervalo superior em cima do intervalo inferior selecionado e (ii) um intervalo intermediário entre o intervalo superior e o intervalo inferior selecionado, que é composto de uma matriz de rocha que é substancialmente impermeável a fluxo de fluido.
20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que:

o primeiro dos pelo menos um conjunto obturador ser posicionado próximo a um fundo do intervalo superior;

um segundo dos pelo menos um conjunto obturador ser posicionado

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8/8 próximo de um topo do intervalo superior; e o método compreendendo adicionalmente:

operar uma coluna tubular para dentro do furo de poço e para dentro do tubo de base, a coluna tubular tendo um obturador escarranchado em uma extremidade inferior, assentar o obturador escarranchado através do intervalo superior, a fim de selar a produção de fluidos de formação a partir do intervalo superior para dentro do furo de poço, e continuar a produzir fluidos de produção do intervalo inferior selecionado.
21. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de: o primeiro dos pelo menos um conjunto obturador ser posicionado (i) ao longo do intervalo intermediário ou (ii) próximo do topo do segundo intervalo inferior;

o método compreendendo adicionalmente:

operar uma coluna de trabalho para dentro do furo de poço e para dentro do tubo de base, a coluna de trabalho tendo um tampão em uma extremidade inferior da coluna de trabalho, e assentar o tampão dentro do tubo de base, a fim de selar o fluxo dos fluidos de formação a partir do intervalo inferior até o furo de poço para o intervalo superior; e continuar a produzir fluidos de produção do intervalo superior.