BR112012026845B1

BR112012026845B1 - Método para controlar pressão em um furo de poço e sistema de poço

Info

Publication number: BR112012026845B1
Application number: BR112012026845-7A
Authority: BR
Inventors: Emad Barki; Jay K. TURNER; Ryan G. Ezell; James R. LOVORN
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2019-09-17
Also published as: AU2010352027A1; EP2564016A1; EP2564016B1; CA2795910C; EP2564016A4; AU2010352027B2; BR112012026845A2; MX2012012385A; WO2011136761A1; CA2795910A1; SG184922A1

Abstract

método para controlar pressão em um furo de poço e sistema de poço um método para controlar pressão em um furo de poço pode incluir colocar uma substância de barreira no furo de poço enquanto um fluido está presente no furo de poço, e escoar um outro fluido para dentro do furo de poço enquanto o primeiro fluido e a substância de barreira estão no furo de poço. o primeiro e segundo fluidos podem ter densidades diferentes. um outro método pode incluir circular um fluido através de uma coluna tubular e um anel tubular formado entre a coluna tubular e o furo de poço, então extrair parcialmente a coluna tubular do furo de poço, então colocar uma substância de barreira no furo de poço, então extrair parcialmente a coluna tubular do furo de poço então escoar um outro fluido para dentro do furo de poço. um sistema de poço pode incluir pelo menos dois fluidos em um furo de poço, os fluidos tendo diferentes densidades, e uma substância de barreira separando os fluidos.

Description

MÉTODO PARA CONTROLAR PRESSÃO EM UM FURO DE POÇO E SISTEMA DE POÇO

Campo técnico [0001] A presente divulgação se relaciona geralmente com equipamentos e fluidos utilizados e operações executadas em conjunção com um poço subterrâneo e, em uma configuração descrita aqui, mais particularmente provê controle de pressão de furo de poço com colunas de fluido segregado.

Antecedentes [0002] Em perfuração sub-balanceada e de pressão administrada e operações de completação, é benéfico ser capaz de manter controle preciso sobre pressões e fluidos expostos a formações e zonas perfuradas. No passado, equipamentos especializados (tais como válvulas de instalação furo abaixo, unidades de desvio, etc.) têm sido utilizados para prover controle de pressão em certas situações (tais como, quando desengatando tubos, correndo carcaça ou revestimento, perfilando linhas de fios, instalando completações, etc.) [0003] Entretanto, estes equipamentos especializados (como a maioria das formas de equipamentos) estão sujeitos a falhas, podem ser demorados e caros para instalar e operar, e podem não ser efetivos em certas operações. Por exemplo, válvulas de instalação furo abaixo têm sido sabidas a vazar e unidades de desvio não são efetivas para selar sobre revestimentos rachados.

[0004] Portanto, será apreciado que melhorias são necessárias na técnica de controle de pressão de furo de poço. Estas melhorias poderiam ser usadas em conjunção com equipamentos convencionais (tais como válvulas de instalação furo abaixo, unidades de desvio, etc.), ou elas poderiam ser

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2/23 substitutas para tais equipamentos convencionais. As melhorias poderiam ser usadas em operações de perfuração subbalanceadas e de pressão administrada e de completação, e/ou em outros tipos de operações de poços.

Descrição resumida dos desenhos [0005] A figura 1 é uma vista de seção transversal parcialmente esquemática de um sistema de poço e método associado que podem configurar os princípios da presente invenção;

[0006] A figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de controle de pressão e fluxo que pode ser usado com o sistema de poço e método da figura 1;

[0007] A	figura 3 é	uma	vista	de	seção	transversal
esquemática	do sistema de	poço	no qual	as	etapas	iniciais do
método foram	executadas;
[0008] A	figura 4 é	uma	vista	de	seção	transversal

esquemática do sistema de poço no qual etapas adicionais do método foram executadas; e [0009] A figura 5 é uma vista esquemática de um diagrama de fluxo para o método.

Descrição detalhada [0010] Representativamente e esquematicamente ilustrado na figura 1 está um sistema de poço 10 e método associado que podem configurar princípios da presente divulgação. No sistema 10, um furo de poço 12 é perfurado girando um bit de perfuração 14 sobre uma extremidade de uma coluna tubular 16.

[0011] Fluido de perfuração 18, comumente conhecido como lama, é circulado para baixo através da coluna tubular 16, para fora do bit de perfuração 14 e para cima através de um anel tubular 20 formado entre a coluna tubular e o furo de

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3/23 poço 12, para resfriar o bit de perfuração, lubrificar a coluna tubular, remover cortes e prover uma medida de controle de pressão de furo inferior. Uma válvula sem retorno 21 (tipicamente uma válvula de checagem do tipo de chapeleta) impede o fluxo do fluido de perfuração 18 para cima através da coluna tubular 16 (p.ex., quando conexões estão sendo feitas na coluna tubular).

[0012] O controle de pressão de furo inferior é muito importante na perfuração de pressão administrada e subbalanceada, e em outros tipos de operações de poços. Preferivelmente, a pressão de furo inferior é controlada precisamente para evitar a perda excessiva de fluido em uma formação de solo 64 circundando o furo de poço 12, o fraturamento indesejado da formação, influxo indesejado de fluidos da formação para dentro do furo de poço, etc.

[0013] Em uma perfuração de pressão administrada típica, é desejado manter a pressão de furo inferior pouco maior que uma pressão de poro da formação 64, sem exceder uma pressão de fratura da formação. Em perfuração sub-balanceada típica, é desejado manter a pressão de furo inferior um pouco menor que a pressão de poro, obtendo desta forma um influxo controlado de fluido a partir da formação 64.

[0014] Nitrogênio ou um outro gás, ou um outro fluido de peso mais leve, pode ser adicionado ao fluido de perfuração 18 para controle de pressão. Esta técnica é especialmente útil, por exemplo, em operações de perfuração sub-balanceada.

[0015] No sistema 10, o controle adicional sobre a pressão de furo inferior é obtido isolando o anel tubular 20 (p.ex., isolando-o de comunicação com a atmosfera e permitindo o anel tubular ser pressurizado em ou próximo da superfície) usando

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4/23 um dispositivo de controle rotativo 22 (RCD) . O RCD 22 sela sobre a coluna tubular 16 acima de uma cabeça de poço 24. Embora não mostrado na figura 1, a coluna tubular 16 se estenderia para cima através do RCD 22 para conexão com, por exemplo, uma mesa rotativa (não mostrada), uma linha de tubo bengala 26, kelley (não mostrado) , um acionamento superior e/ou outros equipamentos de perfuração convencionais.

[0016] O fluido de perfuração 18 sai da cabeça de poço 24 via uma válvula lateral 28 em comunicação com o anel tubular 20 abaixo do RCD 22. O fluido 18 então flui através da linha de retorno de fluido 30 para um coletor de estrangulamento 32, que inclui estranguladores redundantes 34. Contrapressão é aplicada ao anel tubular 20 restringindo variavelmente o fluxo do fluido 18 através do(s) estrangulador(es) 34 operativo (s).

[0017] Quanto maior a restrição ao fluxo através do estrangulador 34, maior a contrapressão aplicada ao anel tubular 20. Assim, a pressão de furo inferior pode ser convenientemente regulada variando a contrapressão aplicada ao anel tubular 20. Um modelo hidráulico pode ser usado, como descrito mais completamente abaixo, para determinar uma pressão aplicada ao anel tubular 20 na ou próximo da superfície o que resultará em uma pressão de furo inferior desejada, tal que um operador (ou um sistema de controle automatizado) possa prontamente determinar como regular a pressão aplicada ao anel tubular na ou próximo da superfície (a qual pode ser convenientemente medida) para obter a pressão de furo inferior desejada.

[0018] A pressão aplicada ao anel tubular 20 pode ser medida na ou próximo da superfície via uma variedade de

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5/23 sensores de pressão 36, 38, 40, cada um dos quais está em comunicação com o anel tubular. O sensor de pressão 36 detecta a pressão abaixo do RCD 22, mas acima de uma pilha de sistema de segurança contra estouros (BOP) 42. O sensor de pressão 38 detecta pressão na cabeça de poço abaixo da pilha BOP 42. O sensor de pressão 40 detecta pressão na linha de retorno de fluido 30 a montante do coletor de estrangulamento 32.

[0019] Um outro sensor de pressão 44 detecta a pressão na linha de tubo bengala 26. Ainda um outro sensor de pressão 46 detecta a pressão a jusante do coletor de estrangulamento 32, mas a montante de um separador 48, agitador 50 e poço de lama 52. Os sensores adicionais incluem sensores de temperatura 54, 56, medidor de fluxo de Coriolis 58, e medidores de fluxo 62, 66.

[0020] Nem todos destes sensores são necessários. Por exemplo, o sistema 10 pode incluir somente um dos medidores de fluxo 62, 66. Entretanto, a alimentação a partir dos sensores é útil para o modelo hidráulico ao determinar qual deve ser a pressão aplicada ao anel tubular 20 durante a operação de perfuração.

[0021] Em adição, a coluna tubular 16 pode incluir seus próprios sensores 60, por exemplo, para medir diretamente a pressão de furo inferior. Tais sensores 60 podem ser do tipo conhecido por aqueles experientes na técnica como sistemas de sensores de pressão enquanto perfurando (PWD), medição enquanto perfurando (MWD) e/ou perfilagem enquanto perfurando (LWD). Estes sistemas de sensores de coluna tubular geralmente provêem pelo menos medição de pressão, e também podem prover medição de temperatura, detecção de

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6/23 características da coluna tubular (tais como vibração, peso no bit, adesão-deslizamento, etc.), características da formação (tais como resistividade, densidade, etc.) e/ou outras medições. Várias formas de telemetria (acústica, pulso de pressão, eletromagnética, ótica, por fios, etc.) podem ser usadas para transmitir as medições de sensor furo abaixo para a superfície.

[0022] Sensores adicionais podem ser incluídos no sistema 10, se desejado. Por exemplo, um outro medidor de fluxo 67 pode ser usado para medir a taxa de fluxo do fluido 18 saindo da cabeça de poço 24, um outro medidor de fluxo Coriolis (não mostrado) pode ser interconectado diretamente a montante ou jusante de uma bomba de lama de sonda 68, etc.

[0023] Menos sensores podem ser incluídos no sistema 10, se desejado. Por exemplo, a saída da bomba de lama de sonda 68 pode ser determinada contando cursos da bomba, ao invés de usar o medidor de fluxo 62 ou quaisquer outros medidores de fluxo.

[0024] Note que o separador 48 pode ser um separador de 3 ou 4 fases, ou um separador de lama-gás (algumas vezes referido como um desgaseificador de menino pobre”). Entretanto, o separador 48 não é necessariamente usado no sistema 10.

[0025] O fluido de perfuração 18 é bombeado através da linha de tubo bengala 26 e para dentro do interior da coluna tubular 16 pela bomba de lama de sonda 68. A bomba 68 recebe o fluido 18 do poço de lama 52 e o escoa através de um coletor de tubo bengala (não mostrado) para a linha de tubo bengala 26, o fluido então circula para baixo através da coluna tubular 16, para cima através do anel tubular 20,

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7/23 através da linha de retorno de lama 30, através do coletor estrangulador 32, e então via o separador 48 e agitador 50 para o poço de lama 52 para condicionamento e recirculação.

[0026] Note que, no sistema 10 como descrito acima até aqui, o estrangulador 34 pode não ser usado para controlar a contrapressão aplicada ao anel tubular 20 para controle da pressão de furo inferior, a menos que o fluido 18 esteja fluindo através do estrangulador. Em operações de perfuração sub-balanceadas convencionais, a falta de circulação pode ocorrer sempre que uma conexão for feita na coluna tubular 16 (p.ex., para adicionar uma outra extensão de tubo de perfuração à coluna tubular à medida que o furo de poço 12 é perfurado mais profundo), e a falta de circulação requererá que a pressão de furo inferior seja regulada unicamente pela densidade do fluido 18.

[0027] No sistema 10, entretanto, o fluxo do fluido 18 através do estrangulador 34 pode ser mantido, apesar do fluido não circular através da coluna tubular 16 e anel tubular 20. Assim, a pressão ainda pode ser aplicada ao anel tubular 20 restringindo o fluxo do fluido 18 através do estrangulador 34.

[0028] No sistema 10 como representado na figura 1, uma bomba de contrapressão 70 pode ser usada para suprir um fluxo de fluido para a linha de retorno 30 a montante do coletor estrangulador 32 bombeando fluido para dentro do anel tubular 20 quando necessário. Alternativamente, ou em adição, fluido pode ser desviado do coletor de tubo bengala para a linha de retorno 30 quando necessário, como descrito no Pedido de Patente Internacional série n° PCT/US087686, e no Pedido de Patente US série n° 12/638.012. A restrição pelo

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8/23 estrangulador 34 de tal fluxo de fluido a partir da bomba de sonda 68 e/ou da bomba de contrapressão 70 desta forma fará pressão ser aplicada ao anel tubular 20.

[0029] Embora o exemplo da figura 1 esteja representado como se uma operação de perfuração estivesse sendo executada, deve ficar claramente entendido que os princípios desta divulgação podem ser utilizados em uma variedade de outras operações de poço. Por exemplo, tais outras operações de poço podem incluir operações de completação, operações de perfilagem, operações de revestimento, etc.

[0030] Portanto, não é necessário que a coluna tubular 16 seja uma coluna de perfuração, ou que o fluido 18 seja um fluido de perfuração. Por exemplo, o fluido 18 pode ao invés ser um fluido de completação ou qualquer outro tipo de fluido.

[0031] Consequentemente, será apreciado que os princípios desta divulgação não estão limitados a operações de perfuração e, de fato, não estão limitados ao todo a qualquer dos detalhes do sistema 10 descrito aqui e/ou ilustrado nos desenhos anexos.

[0032] Um sistema de controle de pressão e fluxo 90 que pode ser usado em conjunção com o sistema 10 e método da figura 1 está representativamente ilustrado na figura 2. O sistema de controle 90 é preferivelmente totalmente automatizado, embora alguma intervenção humana possa ser usada, por exemplo, para prevenção contra operação incorreta, iniciar certas rotinas, atualizar parâmetros, etc.

[0033] O sistema de controle 90 inclui um modelo hidráulico 92, uma interface de aquisição e controle de dados e um controlador 96 (tal como, um controlador lógico

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9/23 programável ou CLP, um computador adequadamente programado, etc.). Embora estes elementos 92, 94, 96 estejam representados separadamente na figura 2, qualquer ou todos eles podem ser combinados em um único elemento, ou as funções dos elementos podem ser separadas em elementos adicionais, outros elementos adicionais e/ou funções podem ser providas, etc.

[0034] O modelo hidráulico 92 é usado no sistema de controle 90 para determinar a pressão de anel tubular desejada na ou próximo da superfície para alcançar a pressão de furo inferior desejada. Dados tais como geometria do poço, propriedades do fluido e informações de poço deslocadas (tal como gradiente geotérmico e gradiente de pressão de poros, etc.) são utilizados pelo modelo hidráulico 92 ao fazer esta determinação, bem como dados de sensor em tempo real adquiridos pela interface de aquisição e controle de dados 94.

[0035] Portanto, existe uma transferência contínua em duas vias de dados e informações entre o modelo hidráulico 92 e a interface de aquisição e controle de dados 94. Preferivelmente, a interface de aquisição e controle de dados 94 opera para manter um fluxo substancialmente contínuo de dados em tempo real a partir dos sensores 36, 38, 40, 44, 46, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 67 para o modelo hidráulico 92, tal que o modelo hidráulico tenha a informação que ele necessita para se adaptar às circunstâncias mudando e para atualizar a pressão de anel tubular desejada. O modelo hidráulico 92 opera para suprir a interface de aquisição e controle de dados 94 substancialmente continuamente com um valor para a pressão de anel tubular desejada.

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10/23 [0036] Um número maior ou menor de sensores podem prover dados para interface 94, mantendo-se com os princípios desta divulgação. Por exemplo, dados de taxa de fluxo a partir de um medidor de fluxo 72 que mede uma saída da bomba de contrapressão 70 podem ser alimentados para a interface 94 para uso no modelo hidráulico 92.

[0037] Um modelo hidráulico adequado para uso como o modelo hidráulico 92 no sistema de controle 90 é o REAL TIME HYDRAULICS® fornecido pela Halliburton Energy Services, Inc. de Houston, Texas, EUA. Um outro modelo hidráulico adequado é fornecido sob a marca comercial IRIS®, e ainda um outro está disponível de SINTEF de Trondheim, Noruega. Qualquer modelo hidráulico adequado pode ser usado no sistema de controle 90 mantendo-se com os princípios desta divulgação.

[0038] Interfaces de aquisição e controle de dados adequadas para uso como a interface de aquisição e controle de dados 94 no sistema de controle 90 são SENTRY® e INSITE® fornecidas pela Halliburton Energy Services, Inc. Qualquer interface de aquisição e controle de dados adequada pode ser usada no sistema de controle 90 mantendo-se com os princípios desta divulgação.

[0039] O controlador 96 opera para manter uma pressão de anel tubular de ajuste desejada controlando a operação do estrangulador de retorno de fluido 34 e/ou a bomba de contrapressão 70. Quando uma pressão de anel tubular desejada atualizada é transmitida a partir da interface de aquisição e controle de dados 94 para o controlador 96, o controlador usa a pressão de anel tubular desejada como um ajuste e controla a operação do estrangulador 34 de uma maneira (p.ex., aumentando ou diminuindo o fluxo através do estrangulador

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11/23 como necessário) para manter a pressão de ajuste no anel tubular 20.

[0040] Isto é realizado comparando a pressão de ajuste com uma pressão de anel tubular medida (tal como a pressão detectada por qualquer dos sensores 36, 38, 40), e aumentando o fluxo através do estrangulador 34 se a pressão medida for maior que a pressão de ajuste, e diminuindo o fluxo através do estrangulador se a pressão medida for menor que a pressão de ajuste. Claro, se as pressões de ajuste e medida forem iguais, então nenhum ajuste do estrangulador 34 é requerido. Este processo é preferivelmente automatizado, tal que nenhuma intervenção humana seja requerida, embora intervenção humana possa ser usada se desejado.

[0041] O controlador 96 também pode ser usado para controlar a operação da bomba de contrapressão 70. O controlador 96 pode, portanto, ser usado para automatizar o processo de fornecer fluxo de fluido para a linha de retorno 30 quando necessário. Novamente, nenhuma intervenção humana pode ser requerida para este processo.

[0042] Referindo-se adicionalmente agora à figura 3, uma vista em escala um tanto ampliada de uma porção do sistema de poço 10 está representativamente ilustrada à parte do restante do sistema representado na figura 1. Na ilustração da figura 3, porções tanto revestidas 12a quanto não revestidas 12b do furo de poço 12 são visíveis.

[0043] No exemplo da figura 3, é desejado tirar a coluna tubular 16 para fora do furo de poço 12, por exemplo, para mudar o bit 14, instalar carcaça adicional, instalar um conjunto de completação, executar uma operação de perfilagem, etc. Entretanto, também é desejado evitar pressão

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12/23 excessivamente aumentada ser aplicada à porção não revestida 12b do furo de poço exposto à formação 64 (o que poderia resultar em dano de crosta para a formação, fraturamento da formação, etc.), para evitar pressão excessivamente reduzida ser exposta à porção não revestida do furo de poço (o que poderia resultar em um influxo indesejado de fluido para dentro do furo de poço, instabilidade do furo de poço, etc.), para evitar qualquer gás no fluido 18 migrar para cima através do furo de poço, e para evitar que outros fluidos (tais como fluidos de densidade mais alta) contatem a formação exposta.

[0044] Em uma característica única do exemplo representado na figura 3, a coluna tubular 16 está parcialmente extraída do furo de poço 12 (p.ex., elevada no furo de poço vertical mostrado na figura 3) e uma substância de barreira 74 é colocada no furo de poço. A substância de barreira 74 pode ser escoada para dentro do furo de poço 12 circulando-a através da coluna tubular 16 e para dentro do anel tubular 20, ou a substância de barreira pode ser colocada no furo de poço por outros meios (tais como, via uma outra coluna tubular instalada no furo de poço, circulando a substância de barreira para baixo através do anel tubular, etc.).

[0045] Como ilustrado na figura 3, a substância de barreira 74 é colocada no furo de poço 12 tal que ela cruze a junção entre a porção revestida 12a e porção não revestida 12b do furo de poço (isto é, em uma sapata de revestimento 76). Entretanto, em outros exemplos, a substância de barreira 74 pode ser colocada inteiramente na porção revestida 12a ou inteiramente na porção não revestida 12b do furo de poço 12.

[0046] A substância de barreira 74 é preferivelmente de um

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13/23 tipo que pode isolar o fluido 18 exposto à formação 64 a partir de outros fluidos no furo de poço 12. Entretanto, a substância de barreira 74 também preferivelmente transmite pressão, tal que o controle sobre a pressão no fluido 18 exposto à formação 64 possa ser realizado usando o sistema de controle 90.

[0047] Para isolar o fluido 18 exposto à formação 64 de outros fluidos no furo de poço 12, a substância de barreira 74 é preferivelmente um fluido altamente viscoso, um gel altamente tixotrópico ou um gel de alta resistência que se instala no furo de poço. Entretanto, a substância de barreira 74 pode ser (ou compreender) outros tipos de materiais mantendo-se com os princípios desta divulgação.

[0048] Um gel altamente tixotrópico adequado para uso como a substância de barreira 74 é N-SOLATE® provido por Halliburton Energy Services, Inc. Uma preparação adequada é como segue:

Fluido base N-SOLATE® Base A (glicerol) - 0,70 lb/bbl de água (água fresca) - 0,30 lb/bbl

Viscosificador N-SOLATE® 600 Vis - 10,0 lb/bbl [0049] Um gel de alta resistência adequado para uso como a substância de barreira 74 pode ser preparado como segue: Fluido base N-SOLATE® Base A (glicerol) - 0,73 lb/bbl Viscosificador N-SOLATE® 275 Vis - 0,15 lb/bbl Reticulador N-SOLATE® 275 X-link - 0,04 lb/bbl

Água (água fresca) - 0,08 lb/bbl [0050] Claro, uma ampla variedade de diferentes formulações podem ser usadas para a substância de barreira

74. O acima são somente duas de tais formulações, e deve ficar claramente entendido que os princípios desta divulgação

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14/23 não estão limitados ao todo a estas formulações.

[0051] Referindo-se adicionalmente agora à figura 4, o sistema 10 está representativamente ilustrado após a substância de barreira 74 ter sido colocada no furo de poço 12 e a coluna tubular 16 ter sido adicionalmente parcialmente extraída do furo de poço. Um outro fluido 78 é então escoado para dentro do furo de poço 12 em um lado oposto da substância de barreira 74 a partir do fluido 18.

[0052] O fluido 78 preferivelmente tem uma densidade maior que uma densidade do fluido 18. Escoando o fluido 78 para dentro do furo de poço 12 acima da substância de barreira 74 e do fluido 18, uma pressão desejada pode ser mantida no fluido 18 exposto à formação 64, à medida que a coluna tubular 16 é retirada para fora e de volta para dentro do furo de poço, à medida que um conjunto de completação é instalado, à medida que uma operação de perfilagem é executada, à medida que a carcaça é instalada.

[0053] A densidade do fluido 78 é selecionada tal que, após ele ser escoado para dentro do furo de poço 12 (p.ex., enchendo o furo de poço a partir da substância de barreira 74 até a superfície), uma pressão hidrostática apropriada será desta forma aplicada ao fluido 18 exposto à formação 64. Preferivelmente, em qualquer local selecionado ao longo da porção não revestida 12b do furo de poço 12, a pressão no fluido 18 será igual a, ou somente marginalmente maior que (p.ex., não mais que aproximadamente 100 psi maior que), a pressão de poro na formação 64. Entretanto, outras pressões no fluido 18 podem ser usadas em outros exemplos.

[0054] Enquanto a substância de barreira 74 está sendo colocada no furo de poço 12, e enquanto o fluido 78 está

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15/23 sendo escoado para dentro do furo de poço, o sistema de controle 90 preferivelmente mantém a pressão no fluido 18 exposto à formação 64 substancialmente constante (p.ex., variando não mais que umas poucas psi). O sistema de controle 90 pode conseguir este resultado ajustando automaticamente o estrangulador 34 à medida que fluido sai do anel tubular 20 na superfície, como descrito acima, tal que uma contrapressão adequada seja aplicada ao anel tubular na superfície para manter uma pressão desejada no fluido 18 exposto à formação 64.

[0055] Note que, uma vez que substâncias de diferentes densidades (p.ex., substância de barreira 74 e fluido 78) estão sendo introduzidas dentro do furo de poço 12, o ajuste de pressão do anel tubular variará à medida que as substâncias são introduzidas dentro do furo de poço. Preferivelmente, a densidade do fluido 78 é selecionada tal que, com a completação da etapa de escoar o fluido 78 para dentro do furo de poço 12, nenhuma pressão necessitará ser aplicada ao anel tubular 20 na superfície para manter a pressão desejada no fluido 18 exposto à formação 64.

[0056] Desta maneira, uma unidade de desvio não será necessária para operações de poço subsequentes (tais como, correr carcaça, instalar um conjunto de completação, perfilagem de linha de fios ou tubulação helicoidal, etc.). Entretanto, uma unidade de desvio pode ser usada, se desejado.

[0057] Preferivelmente, o fluido de barreira 74 impedirá a mistura dos fluidos 18, 78, isolará os fluidos entre si, impedirá a migração de gás 80 para cima através do furo de poço 12, e transmitirá pressão entre os fluidos.

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16/23

Consequentemente, pressão excessivamente aumentada na porção não revestida 12b do furo de posto exposta à formação 64 (que poderia de outro modo resultar a partir da abertura de uma válvula de instalação furo abaixo, etc.) pode ser evitada, pressão excessivamente reduzida pode ser evitada de ser exposta à porção não revestida do furo de poço, gás no fluido 18 pode ser impedido de migrar para cima através do furo de poço para a superfície, e fluidos (tais como fluidos de densidade mais alta) outros que o fluido 18 podem ser impedidos de contatar a formação exposta.

[0058] Referindo-se adicionalmente agora à figura 5, um diagrama de fluxo para um exemplo de um método 100 para controlar pressão no furo de poço 12 está representativamente ilustrado. O método 100 pode ser usado em conjunção com o sistema de poço 10 descrito acima, ou o método pode ser usado com outros sistemas de poço.

[0059] Em uma etapa inicial 102 do método 100, um primeiro fluido (tal como o fluido 18) está presente no furo de poço 12. Como no sistema 10, o fluido 18 pode ser um fluido de perfuração que é especialmente formulado para exercer uma pressão hidrostática desejada, impedir perda de fluido para a formação 64, lubrificar o bit 14, reforçar a estabilidade do poço, etc. Em outros exemplos, o fluido 18 pode ser um fluido de completação ou um outro tipo de fluidos.

[0060] O fluido 18 pode ser circulado através do furo de poço 12 durante a perfuração ou outras operações. Vários meios (p.ex., coluna tubular 16, uma coluna tubular helicoidal, etc.) podem ser usados para introduzir o fluido 18 dentro do furo de poço, mantendo-se com os princípios desta divulgação.

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17/23 [0061] Em uma etapa subsequente 104 do método 100, a pressão no fluido 18 exposto à formação 64 é ajustada, se desejado. Por exemplo, se antes de iniciar o procedimento representado na figura 5, uma operação de perfuração subbalanceada estava sendo executada, então pode ser desejável aumentar a pressão no fluido 18 exposto à formação 64, tal que a pressão no fluido seja igual a, ou marginalmente maior que, a pressão de poro na formação.

[0062] Desta maneira, um influxo de fluido a partir da formação 64 dentro do furo de poço 12 pode ser evitado durante o restante do método 100. Claro, se a pressão no fluido 18 exposto à formação 64 já estiver a um nível desejado, então esta etapa 104 não é necessária.

[0063] Na etapa 106 do método 100, a coluna tubular 16 está parcialmente extraída do furo de poço 12. Isto coloca uma extremidade inferior da coluna tubular 16 em uma extensão mais baixa desejada da substância de barreira 74, como representado na figura 3.

[0064] Se a extremidade inferior da coluna tubular 16 (ou uma outra coluna tubular usada para colocar a substância de barreira 74) não estava previamente abaixo da extensão mais baixa desejada da substância de barreira, então extrair parcialmente a coluna tubular pode ser tomada a significar, colocar a extremidade inferior da coluna tubular em uma extensão mais baixa desejada da substância de barreira 74. Por exemplo, uma coluna tubular helicoidal pode ser instalada no furo de poço 12 com o propósito de colocar a substância de barreira 74 acima do fluido 18 exposto à formação 64, em cujo caso a coluna tubular helicoidal pode ser considerada parcialmente extraída do furo de poço, em que sua

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18/23 extremidade inferior estará posicionada a uma extensão mais baixa desejada da substância de barreira.

[0065] Na etapa 108 do método 100, a substância de barreira 74 é colocada no furo de poço 12. Como descrito acima, a substância de barreira pode ser escoada através da coluna tubular 16, escoada através do anel tubular 20 ou colocada no furo de poço por quaisquer outros meios.

[0066] Na etapa 110 do método 100, a coluna tubular 16 está novamente parcialmente extraída do furo de poço 12. Esta vez, a extremidade inferior da coluna tubular 16 está posicionada em uma extensão mais baixa desejada do fluido 78. Nesta etapa 110, parcialmente extraída pode ser tomada a significar, posicionar uma extremidade inferior da coluna tubular a uma extensão mais baixa desejada do fluido 78.

[0067] Na etapa 112 do método 100, o segundo fluido 78 é escoado para dentro do furo de poço 12. Como descrito acima, o fluido 7 8 tem uma densidade selecionada, tal que uma pressão desejada seja aplicada ao fluido 18 pela coluna do fluido 78 por cima. É previsto que, na maioria das circunstâncias de perfuração sub-balanceada e pressão administrada, a densidade do fluido 78 será maior que a densidade do fluido 18 (tal que a pressão no fluido 18 seja igual a ou marginalmente maior que a pressão na formação 64), mas em outros exemplos a densidade do fluido 78 pode ser igual a, ou menor que, a densidade do fluido 18.

[0068] Na etapa 114 do método 100, uma operação de poço é executada na conclusão do procedimento representado na figura

5. A operação de poço pode ser qualquer tipo, número e/ou combinação de operações de poço incluindo, mas não limitadas a, operações de perfuração, operações de completação,

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19/23 operações de perfilagem, instalação de carcaça, etc. Preferivelmente, devido às características únicas do sistema e método descritos aqui, tais operações podem ser executadas sem o uso de uma válvula de instalação furo abaixo ou uma unidade de desvio de superfície, mas estes tipos de equipamentos podem ser usados, se desejado, mantendo-se com os princípios desta divulgação.

[0069] Através de todo o método 100, e como indicado pelas etapas 116 e 118 na figura 5, o modelo hidráulico 92 produz um ajuste de pressão de anel tubular na superfície desejado como necessário para manter uma pressão desejada no fluido 18 exposto à formação 64, e o controlador 96 ajusta automaticamente o estrangulador 34 à medida do necessário para alcançar o ajuste de pressão de anel tubular na superfície. O ajuste da pressão de anel tubular na superfície pode mudar durante o método 100.

[0070] Por exemplo, se o fluido 78 tiver uma densidade maior que o fluido 18 na etapa 112, então o ajuste de pressão de anel tubular na superfície pode diminuir à medida que o fluido 78 é escoado para dentro do furo de poço 12. Como um outro exemplo, na etapa 104, o ajuste de pressão de anel tubular na superfície pode ser aumentado se o furo de poço 12 estava sendo anteriormente perfurado sub-balanceado, e for agora desejado aumentar a pressão no fluido 18 exposto à formação 64, tal que ela seja igual a ou marginalmente maior que a pressão na formação.

[0071] Note que, embora na descrição acima somente os fluidos 18, 78 estejam indicados como sendo segregados pela substância de barreira 74, em outros exemplos mais que um fluido podem ser expostos à formação 64 abaixo da substância

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20/23 de barreira e/ou mais que um fluido podem ser posicionados entre uma substância de barreira 74 e/ou o local da substância de barreira pode ser usado no furo de poço 12 para desta forma segregar qualquer numero de fluidos.

[0072] Pode ser agora totalmente apreciado que a descrição acima dos vários exemplos do sistema de poço 10 e método 100 prove vários avanços para a técnica de controle de pressão de furo de poço. A pressão aplicada a uma formação por fluido em um furo de poço interceptando a formação pode ser precisamente controlada e o fluido exposto à formação durante várias operações de poço pode ser otimizado, evitando desta forma danos para a formação, perda de fluidos para a formação, influxo indesejado de fluidos a partir da formação, etc.

[0073] A divulgação acima descreve um método 100 para controlar pressão em um furo de pressão 12. O método 100 pode incluir colocar uma substância de barreira 74 no furo de poço 12 enquanto um primeiro fluido 18 está presente no furo de poço, e escoar um segundo fluido 78 dentro do furo de poço 12 enquanto o primeiro fluido 18 e a substância de barreira 74 estão no furo de poço. O primeiro e segundo fluidos 18, 78 podem ter diferentes densidades.

[0074] A substância de barreira 74 pode isolar o primeiro fluido 18 do segundo fluido 78, pode impedir a migração para cima de gás 80 no furo de poço e/ou pode impedir a migração de gás 80 a partir do primeiro fluido 18 para o segundo fluido 78.

[0075] A substância de barreira 74 pode compreender um gel tixotrópico e/ou um gel que se instala no furo de poço 12. A substância de barreira 74 pode ter uma viscosidade maior que

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21/23 as viscosidades do primeiro e segundo fluidos 18, 78.

[0076] Colocar a substância de barreira 74 no furo de poço 12 pode incluir controlar automaticamente um estrangulador de retorno de fluido 34, através do que a pressão no primeiro fluido 18 é mantida substancialmente constante. Similarmente, escoar o segundo fluido 78 para dentro do furo de poço 12 pode incluir controlar automaticamente o estrangulador de retorno de fluido 34, com o que a pressão no primeiro fluido 18 é mantida substancialmente constante.

[0077] A densidade do segundo fluido 78 pode ser maior que a densidade do primeiro fluido 18. A pressão no primeiro fluido 18 pode permanecer substancialmente constante enquanto o segundo fluido de densidade maior 78 é escoado para dentro do furo de poço 12.

[0078] Também está descrito pela divulgação acima um método 100 para controlar pressão em um furo de poço 12, com o método incluindo: circular um primeiro fluido 18 através de uma coluna tubular 16 e um anel tubular 20 formado entre a coluna tubular 16 e o furo de poço 12; então extrair parcialmente a coluna tubular 16 do furo de poço 12; então colocar uma substância de barreira 74 no furo de poço 12; então extrair adicionalmente parcialmente a coluna tubular 16 do furo de poço 12; e então escoar um segundo fluido 78 para dentro do furo de poço 12.

[0079] A pressão no primeiro fluido 18 pode ser mantida substancialmente constante durante a colocação da substância de barreira 74 no furo de poço 12 e/ou durante o escoamento do segundo fluido 78 para dentro do furo de poço.

[0080] O método 100 pode incluir, antes de colocar a substância de barreira 74 no furo de poço 12, ajustar uma

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22/23 pressão no primeiro fluido 18 exposto a uma formação 64 interceptada pelo furo de poço 12, através do que a pressão no primeiro fluido 18 em um local selecionado é aproximadamente igual a, ou marginalmente maior que, uma pressão de poro da formação 64 no local selecionado.

[0081] A divulgação acima também provê para a técnica um sistema de poço 10. O sistema de poço 10 pode incluir primeiro e segundo fluidos 18, 78 em um furo de poço 12, o primeiro e segundo fluidos tendo densidades diferentes, e uma substância de barreira 74 separando o primeiro e segundo fluidos.

[0082] Deve ficar entendido que as várias configurações da presente divulgação descritas aqui podem ser utilizadas em várias orientações, tais como inclinada, invertida, horizontal, vertical, etc., e em várias configurações, sem se desviar dos princípios da presente divulgação. As configurações são descritas meramente como exemplos de aplicações úteis dos princípios da divulgação, que não está limitada a quaisquer detalhes específicos destas configurações.

[0083] Na descrição acima das configurações representativas da divulgação, termos direcionais, tais como acima, abaixo, superior, inferior, etc., são usados por conveniência ao se referir aos desenhos anexos. Em geral, acima, superior, para cima e termos similares se referem a uma direção no sentido da superfície da terra ao longo de um furo de poço, e abaixo, inferior, para baixo e termos similares se referem a uma direção longe da superfície da terra ao longo do furo de poço.

[0084] Claro, uma pessoa experiente na técnica prontamente

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23/23 apreciará, mediante uma consideração cuidadosa da descrição acima de configurações representativas da divulgação, que muitas modificações, adições, substituições, eliminações, e outras mudanças podem ser feitas às configurações específicas, e tais mudanças estão contempladas pelos princípios da presente divulgação. Consequentemente, a descrição detalhada anterior deve ser claramente entendida como sendo proporcionada por meio de ilustração e exemplo somente, o espírito e escopo da presente invenção sendo limitados unicamente pelas reivindicações anexas e suas equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para controlar pressão em um furo de poço, o método compreendendo:

- colocar uma substância de barreira (74) no furo de poço (12) enquanto um primeiro fluido (18) está presente no furo de poço; e

- escoar um segundo fluido (78) dentro do furo de poço (12) enquanto o primeiro fluido (18) e a substância de barreira (74) estão no furo de poço (12), caracterizado pelo fato de o segundo fluido (78) encher o furo de poço a partir da substância de barreira (74) até a superfície, sendo que a substância de barreira (74) isola o primeiro fluido (18) do segundo fluido (78) após a substância de barreira (74) ter sido colocada no furo de poço (12), e sendo que a substância de barreira transmite pressão entre os primeiro e segundo fluidos após a substância de barreira (74) ter sido colocada no furo de poço (12), e sendo que o primeiro e segundo fluidos terem densidades diferentes.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a substância de barreira (74) impedir a migração para cima de gás no furo de poço (12).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a substância de barreira (74) impedir a migração de gás do primeiro fluido (18) para o segundo fluido (78).
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a substância de barreira (74) compreender:

(a) um gel tixotrópico; ou (b) um gel que se instala no furo de poço (12). 5 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pel o fato de a substância de barreira (74) ter uma

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2/3 viscosidade maior que as viscosidades do primeiro e segundo fluidos (18, 78).
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a densidade do segundo fluido (78) ser maior que a densidade do primeiro fluido (18).
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a pressão no primeiro fluido (18) permanecer substancialmente constante enquanto o segundo fluido (78) de densidade maior é escoado para dentro do furo de poço (12).

8. Sistema de poço, compreendendo: - primeiro e segundo fluidos em um furo de poço (12), euma substância de barreira (74) separando o primeiro e segundo

fluidos, caracterizado pelo fato de o segundo fluido (78) encher o furo de poço a partir da substância de barreira (74) até a superfície, sendo que a substância de barreira (74) isola o primeiro fluido (18) do segundo fluido (78) após a substância de barreira (74) ter sido colocada no furo de poço (12), e sendo que a substância de barreira transmite pressão entre os primeiro e segundo fluidos após a substância de barreira (74) ter sido colocada no furo de poço (12), e sendo que o primeiro e segundo fluidos terem densidades diferentes.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a substância de barreira (74) impedir a migração para cima de gás no furo de poço (12).
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a substância de barreira (74) impedir a migração de gás do primeiro fluido (18) para o segundo fluido (78).
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a substância de barreira (74) compreender:

(a) um gel trixotrópico; ou

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3/3 (b) um gel que se instala no furo de poço (12).
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a substância de barreira (74) ter uma viscosidade maior que as viscosidades do primeiro e segundo fluidos.