BR112013013147B1

BR112013013147B1 - aparelho e métodos de poço para completamento, produção e injeção de poço de multi-zonas

Info

Publication number: BR112013013147B1
Application number: BR112013013147-0A
Authority: BR
Inventors: Charles S. Yeh; Michael D. Barry; Michael T. Hecker; Tracy J. Moffett; Jon Blacklock; David C. Haeberle; Patrick C. Hyde; Iain M. Macleod; Lee Mercer; Stephen Reid; Andrew J. Elrick
Original assignee: Exxonmobil Upstream Research Company
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2020-07-21
Also published as: EP2665888A2; BR112013013147A2; MY166359A; US9322248B2; SG10201510414VA; EP2665888A4; AU2011341563A1; EA201390901A1; CA2819371C; AU2011341563B2; EP2665888B1; WO2012082305A2; WO2012082305A3; CN103688015B; CN103688015A; SG190713A1; CA2819371A1; US20130277053A1; MX2013006264A; MX342258B

Abstract

APARELHO E MÉTODO DE POÇO PARA COMPLETAMENTO, PRODUÇÃO E INJEÇÃO DE POÇO DE MULTI-ZONAS. O completamento de um poço em uma formação de subsuperfície com unidades obturadora, tendo primeiro obturador mecanicamente-ajustado como primeira ferramenta de isolamento zonal e segunda ferramenta de isolamento zonal, compreende furo interno para receber fluidos de produção, e canais de fluxo alternativos. O primeiro obturador tem canais de fluxo alternativos em torno do mandril interno e elemento de selagem externo ao mandril interno e inclui unidade obturadora conectando-se operativamente a uma peneira de areia, e correndo para dentro do poço. O primeiro conjunto obturador acionando o elemento selante para encaixe com a parte de furo-aberto circundante do poço. Em seguida, injetar uma lama de cascalho e ainda injetar a lama de cascalho através dos canais de fluxo alternativos, para permitir que se desvie do elemento de selagem, resultando em um poço adensado por cascalho dentro de uma região anular entre a peneira de areia e a formação circundante embaixo da unidade obturadora.

Description

APARELHO E MÉTODOS DE POÇO PARA COMPLETAMENTO, PRODUÇÃO E INJEÇÃO DE POÇO DE MULTI-ZONAS

REFERÊNCIA À PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. No. 61/424.427, depositado em 17 de dezembro de 2010 e Pedido Provisório U.S. No. 61/549.056, depositado em 19 de outubro de 2011.

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 em prover uma estrutura para facilitar um melhor entendimento de aspectos particulares da presente descrição. Portanto, deve ser entendido que esta seção deve ser lida nesta luz e não necessariamente como admissões da arte anterior.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0003] A presente descrição refere-se ao campo de completamentos de poço. Mais especificamente, a presente invenção refere-se ao isolamento de formações relacionadas com poços que foram completados empregando-se obturação de cascalho. O pedido também se refere a um obturador de fundo de poço, que pode ser colocado dentro de um furo encamisado ou um peço de furo-aberto e que incorpora tecnologia de canal de fluxo alternado.

DISCUSSÃO DA TECNOLOGIA

[0004] Na perfuração de poços de óleo e gás, um poço é formado usando-se uma broca que é pressionada para baixo em uma extremidade inferior de uma coluna de perfuração. Após perfurar a uma profundidade predeterminada, a coluna de perfuração e a broca são removidas e o poço é revestido com uma coluna de tubos de revestimento. Uma área anular é assim formada entre a 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 tubos de revestimento fortalece o poço e facilita o isolamento da formação atrás dos tubos de revestimento.

[0005] É comum colocar diversas colunas de tubos de revestimento, tendo progressivamente menores diâmetros externos, dentro do poço. O processo de perfurar e então cimentar progressivamente menores colunas de tubos de revestimento é repetido diversas vezes até o poço ter alcançado profundidade total. A coluna de tubos de revestimento, referida como revestimento de produção, é cimentada em posição e perfurada. Em alguns exemplos, a coluna de tubos de revestimento final é um forro, isto é, uma coluna de tubos de revestimento que não é amarrada de volta à superfície.

[0006] Como parte do processo de completamento, uma cabeça de poço é instalada na superfície. A cabeça de poço controla o fluxo dos fluidos de produção com a superfície, ou a injeção de fluidos dentro do poço. A coleta de fluido e o equipamento de processamento, tais como tubos, válvulas e separadores, são também providos. As operações de produção podem então começar.

[0007] É às vezes desejável deixar a parte de base de um poço aberta. Em completamentos de furo-aberto, um revestimento de produção não é estendido através das zonas produtoras e perfurado; mais exatamente, as zonas produtoras são deixadas não-revestidas, ou “abertas”. Uma coluna de produção ou “tubulação” é então posicionada dentro do poço, estendendo-se para baixo da última coluna de tubos de revestimento e através de uma formação de subsuperfície.

[0008] Há certas vantagens para completamentos de furo-aberto versus completamentos de furo-revestido. Primeira, em razão de os completamentos de furo aberto não terem túneis de perfuração, os fluidos de formação podem convergir sobre o poço radialmente 360 graus. Isto tem o benefício de eliminar a queda de pressão adicional associada com o fluxo radial convergente e em seguida fluxo linear através dos túneis de perfuração enchidos de partículas. A queda de pressão reduzida, associada com um completamento de furo-aberto, virtualmente garante que será mais produtiva do que um furo revestido, não-estimulado, da mesma formação.

[0009] Segunda, as técnicas de furo-aberto são com frequência menos dispendiosas do que os completamentos de furo encamisado. Por exemplo, o uso de pacotes de cascalho elimina a necessidade de cimentação, perfuração e operações de limpeza pós-perfuração.

[0010] Um problema comum em completamentos de furo-aberto é a imediata exposição do poço à formação circundante. Se a formação não for consolidada ou intensamente arenosa, o fluxo de fluidos de produção para dentro do 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.

[0011] Para controlar a invasão de areia e outras partículas, dispositivos de controle de areia podem ser empregados. Os dispositivos de controle de areia são usualmente instalados em fundo de poço através das formações, para reter materiais sólidos maiores do que um certo diâmetro, enquanto permitindo que fluidos sejam produzidos. Um dispositivo de controle de areia tipicamente inclui um corpo tubular alongado, conhecido como tubo de base, tendo numerosas aberturas em fenda. O tubo de base é então tipicamente envolvido com um meio de filtragem, tal como uma peneira ou malha de arame.

[0012] Para aumentar os dispositivos de controle de areia, particularmente em completamentos de furo-aberto, é comum instalar um pacote de cascalho. O empacotamento de cascalho de um poço envolve colocar cascalho ou outro material particulado em torno do dispositivo de controle de areia após o dispositivo de controle de areia ser suspenso ou de outro modo colocado dentro do poço. Para instalar um pacote de cascalho, um material particulado é suprido ao fundo de poço por meio de um fluido transportador. O fluido transportador como cascalho junto forma uma lama de cascalho. A lama seca em posição, deixando um empacotamento circunferencial de cascalho. O cascalho não somente auxilia na filtragem de partículas, mas também ajuda a manter a integridade da formação.

[0013] Em um completamento de pacote de cascalho de furo-aberto, o cascalho é posicionado entre uma peneira de areia, que circunda um tubo de base perfurado e uma parede circundante do poço. Durante a produção, a formação de fluidos flui da formação subterrânea, através do cascalho, através da peneira e para dentro do tubo de base interno. O tubo de base assim serve como uma parte da coluna de produção.

[0014] Um problema historicamente encontrado com o empacotamento de cascalho é que uma perda inadvertente de fluido transportador da lama durante o processo de suprimento pode resultar na formação prematura de pontes de areia ou cascalho em vários locais ao longo dos intervalos de furo-aberto. Por exemplo, em um intervalo de redução inclinado ou um intervalo tendo um furo de sondagem alargado ou irregular, uma pobre distribuição de cascalho pode ocorrer devido a uma prematura perda de fluido de transporte da lama de cascalho para dentro da formação. A formação de ponte de areia prematura pode bloquear o fluxo da lama de cascalho, provocando a formação de vazios ao longo do intervalo de completamento. Assim, um completo pacote de cascalho da base ao topo não é conseguido, deixando o poço exposto a infiltração de areia e finos.

[0015] Os problemas de formação de ponte de areia e de desvio do isolamento zonal têm sido tratados através do uso de Alternate Path Technology, ou “APT”. Alternate Path Technology emprega tubos de derivação (ou desvios) que permitem que a lama de cascalho desvie-se das áreas selecionadas ao longo de um poço. Tal tecnologia de desvio de fluido é descrita, por exemplo, na Pat. U.S. No. 5.588.487, intitulada “Tool for Blocking Axial Flow en Gravel-Packed Well Annulus” e Publicação PCT No. W02008/060479, intitulada “Wellbore Method and Apparatus for Completion, Production and Injection”, cada uma das quais é incorporada aqui por referência em sua totalidade. Referências adicionais que discutem tecnologia de canal de fluxo alternativa incluem Patente U.S. No.4.947.991; Patente U.S. No. 5.113.935; Patente U.S. No. 7.661.476; e M.D. Barry, e outros, “Open-hole Gravel Packing with Zonal Isolation”, Documento SPE NO. 110.460 (novembro de 2007).

[0016] A eficácia de um pacote de cascalho no controle do influxo de areia e finos para dentro de um poço é bem-conhecida. Entretanto, é também às vezes desejável com completamentos de furo-aberto, para isolar os intervalos selecionados ao longo da parte de furo-aberto de um poço, a fim de controlar o influxo de fluidos. Por exemplo, com relação à produção de hidrocarbonetos condensáveis, água pode às vezes invadir um intervalo. Isto pode ser devido à presença de zonas de água nativa, formação de cones (elevação do contato de água-hidrocarboneto próximo do poço), veios de elevada permeabilidade, fraturas naturais ou infiltração dos poços de injeção. Dependendo do mecanismo ou causa da produção de água, a água pode ser produzida em diferentes locais e tempos durante o tempo de vida de um poço. Similarmente, uma cobertura de gás acima de um reservatório de óleo pode expandir-se e avançar, provocando produção de gás com óleo. O avanço do gás reduz o acionamento da cobertura de gás e suprime a produção de óleo.

[0017] Nestes e em outros exemplos, é desejável isolar o intervalo da produção dos fluidos de formação para dentro do poço. O isolamento zonal anular pode também ser desejado para alocação da produção, controle do perfil de fluido de produção/injeção, estimulação seletiva ou controle da água ou gás. Entretanto, o projeto e instalação dos obturadores de furo-aberto é altamente problemático devido a áreas subalargadas, áreas de solapamento, diferenciais de pressão mais elevados, frequente ciclagem de pressão e tamanhos de furos de sondagem irregulares. Além disso, a longevidade do isolamento zonal é uma consideração, visto que o potencial de formação de cone de água/gás aumenta com frequência mais tarde na vida de um campo, devido a abaixamento e depleção da pressão.

[0018] Portanto, existe necessidade de um sistema de controle de areia aperfeiçoado, que proveja tecnologia de desvio de fluido para a colocação de cascalho que se desvie de um obturador. Existe ainda necessidade de uma unidade obturadora que proveja isolamento de intervalos de subsuperfície selecionados ao longo de um poço de furo-aberto. Além disso, existe necessidade de um obturador que utilize canais de fluxo alternativos e que proveja uma selagem hidráulica para um poço de furo-aberto antes de qualquer cascalho ser colocado em torno do elemento de selagem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0019] Um aparelho de isolamento zonal de pacote de cascalho para um poço é primeiro provido aqui. O aparelho de isolamento zonal tem particular utilidade com relação à colocação de um pacote de cascalho dentro de uma parte de furo-aberto do poço. A parte de furo-aberto estende-se através de um, dois ou mais intervalos de subsuperfície.

[0020] Em uma forma de realização, o aparelho de isolamento zonal primeiro inclui um dispositivo de controle de areia. O dispositivo de controle de areia inclui um tubo de base. O tubo de base define um membro tubular tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. Preferivelmente, o aparelho de 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.

[0021] A peneira de areia é disposta para ter tecnologia de trajeto de fluxo alternativo. A este respeito, a peneira de areia inclui pelo menos um canal de fluxo alternativo para contornar o tubo de base. Os canais estendem-se da primeira extremidade para a segunda extremidade.

[0022] O aparelho de isolamento zonal também inclui pelo menos uma e, opcionalmente, pelo menos duas unidades obturadoras. Cada unidade obturadora compreende pelo menos dois obturadores mecanicamente colocados. Estes representam um elemento obturador superior e um elemento obturador inferior. Os elementos obturadores superior e inferior podem ser de cerca de 6 polegadas (15,2 cm) a 24 polegadas (61,0 cm) de comprimento.

[0023] Intermediário aos pelo menos dois obturadores mecanicamente colocados há pelo menos um elemento obturador dilatável. O elemento obturador dilatável é preferivelmente de cerca de 3 pés (0,91 metros) a 40 pés (12,2 metros) de comprimento. Em um aspecto, o elemento obturador dilatável é fabricado de um material elastômero. 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 obturadores mecanicamente colocados falhe. Alternativamente, a dilatação pode ocorrer durante o tempo quando os fluidos da formação, circundando o elemento obturador dilatável, contatam o elemento obturador dilatável.

[0024] O elemento obturador dilatável preferivelmente dilata na presença de um fluido aquoso. Em um aspecto, o elemento obturador dilatável pode incluir um material elastômero que dilata na presença de líquidos hidrocarbonados ou um produto químico atuante. Isto pode ser em lugar de ou em adição a um material elastômero que dilate na presença de um fluido aquoso.

[0025] O aparelho de isolamento zonal também inclui um ou mais canais de fluxo alternativos. Os canais de fluxo alternativos são dispostos fora do tubo de base e ao longo dos vários elementos obturadores dentro de cada unidade obturadora. Os canais de fluxo alternativos servem para desviar a lama de pacote de cascalho de um intervalo superior para um ou mais intervalos inferiores durante uma operação de empacotamento de cascalho.

[0026] Em uma forma de realização, o tubo de base alongado compreende múltiplas juntas de tubo conectadas extremidade com extremidade para formar a primeira extremidade do dispositivo de controle de areia e uma segunda extremidade do dispositivo de controle de areia. O aparelho de isolamento zonal pode então compreender uma unidade obturadora superior, colocada na primeira extremidade do dispositivo de controle de areia, e uma unidade obturadora inferior, colocada na segunda extremidade do dispositivo de controle de areia. A unidade obturadora superior e a unidade obturadora superior são afastadas entre si ao longo das juntas de tubo, a fim de escarranchar um intervalo de subsuperfície selecionado dentro de um poço.

[0027] Os primeiro e segundo obturadores mecanicamente colocados são nicamente projetados para serem colocados dentro da parte de furo-aberto do poço antes de uma operação de empacotamento de cascalho começar. Para este fim, um operações de fundo de poço especialmente projetado é oferecido aqui, que pode ser usado com a unidade obturadora e os métodos aqui. O obturador de fundo de poço sela uma região anular entre um corpo tubular e um poço circundante. O poço pode ser um furo encamisado, significando que uma coluna de tubos de revestimento de produção foi perfurada. Alternativamente, o poço pode ser completado como um furo aberto.

[0028] Em uma forma de realização, cada obturador de fundo de poço compreende um mandril interno, pelo menos um canal de fluxo alternativo ao longo do mandril interno e um elemento de selagem externo ao mandril interno. O elemento de selagem reside circunferencialmente em torno do mandril interno.

[0029] Cada obturador de fundo de poço pode ainda incluir um recinto de pistão móvel. O recinto de pistão é inicialmente fixado em torno do mandril interno. O recinto de pistão tem uma superfície de mancal de pressão em uma primeira extremidade e é operativamente conectado ao elemento de selagem. O recinto de pistão pode ser liberado e feito mover-se ao longo do mandril interno. O movimento do recinto de pistão aciona o elemento de selagem para encaixe com o poço de furo-aberto circundante.

[0030] Preferivelmente, cada obturador inclui ainda um mandril de pistão. O mandril de pistão é disposto entre o mandril interno e o recinto de pistão circundante. Uma coroa anular é preservada entre o mandril interno e o mandril de pistão. A coroa anular beneficamente serve como o pelo menos um canal de fluxo alternativo.

[0031] Cada obturador pode também incluir um ou mais orifícios de fluxo. Os orifícios de fluxo proveem comunicação de fluido entre o canal de fluxo alternativo e a superfície de mancal de pressão do recinto de pistão. Os orifícios de fluxo são sensíveis à pressão hidrostática dentro do poço.

[0032] Em uma forma de realização, cada obturador de fundo de poço também inclui uma luva de liberação. A luva de liberação reside ao longo da superfície interna do mandril interno. Além disso, cada obturador inclui uma chave de liberação. A chave de liberação é conectada à luva de liberação. A chave de luva é móvel entre uma posição de retenção, em que a chave de liberação encaixa e retém o recinto de pistão móvel em posição, e uma posição de liberação, em que a chave de liberação desencaixa do recinto de pistão. Quando desencaixada, a pressão hidrostática atua contra a superfície de mancal de pressão do recinto de pistão e move o recinto de pistão ao longo do mandril interno, para acionar o elemento de selagem.

[0033] Em um aspecto, cada obturador também tem pelo menos um pino de cisalhamento. O pelo menos um pino de cisalhamento pode ser um ou mais parafusos de retenção. O pino ou pinos de cisalhamento liberavelmente conectam a luva de liberação à chave de liberação. O pino ou pinos de cisalhamento é cisalhado quando uma ferramenta de colocação é puxada para cima do mandril interno e desliza a luva de liberação. Assim, cada obturador é um obturador mecanicamente ajustado.

[0034] Em uma forma de realização, cada obturador de fundo de poço também tem um centralizador. O centralizador tem dedos extensíveis. Os dedos estendem-se radialmente em resposta ao movimento do recinto de pistão. O centralizador é disposto em torno do mandril interno entre o recinto de pistão e o elemento de selagem. O obturador de fundo de poço é preferivelmente configurado de modo que a força aplicada pelo recinto de pistão contra o centralizador também acione o elemento de selagem contra o poço circundante.

[0035] Um método para completar um poço em uma formação de subsuperfície é também provido aqui. O poço preferivelmente inclui uma parte inferior completada como um furo-aberto. Em um aspecto, o método inclui prover um obturador. O obturador pode ser de acordo com o obturador mecanicamente-ajustado descrito acima. Por exemplo, o obturador terá um mandril interno, canais de fluxo alternativos em torno do mandril interno e um elemento de selagem externo ao mandril interno. O elemento de selagem é preferivelmente um elemento do tipo de copo elastômero.

[0036] O método também inclui conectar o obturador com uma peneira de areia e então correr o obturador e a peneira de areia conectada dentro do poço. O obturador e peneira de areia conectados são colocados ao longo da parte de furo-aberto (ou outro intervalo de produção) do poço.

[0037] A peneira de areia compreende um tubo de base e um meio de filtro circundante. O tubo de base pode ser feito de uma pluralidade de juntas. O obturador pode ser conectado entre duas da pluralidade de juntas do tubo de base. Alternativamente, o obturador pode ser colocado entre uma junta de peneira de areia e um elemento obturador dilatável.

[0038] O método também inclui ajustar o obturador. Isto é feito acionando-se o elemento de selagem do obturador para encaixe com a parte de furo-aberto circundante do poço. Em seguida, o método inclui injetar uma lama de cascalho dentro de uma região anular formada entre a peneira de areia e a parte de furo-aberto circundante do poço e, em seguida, injetar ainda a lama de cascalho através dos canais de fluxo alternativos, para permitir que a lama de cascalho desvie-se do obturador. Desta maneira, a parte de furo-aberto do poço é enchida com cascalho e embaixo do obturador após o obturador ter sido colocado no poço.

[0039] No método, prefere-se que o obturador seja um primeiro obturador mecanicamente ajustado, que seja parte de uma unidade obturadora. Neste exemplo, o primeiro obturador mecanicamente-ajustado é uma primeira ferramenta de isolamento zonal e é parte de uma unidade obturadora que inclui uma segunda ferramenta de isolamento zonal. A segunda ferramenta de isolamento zonal pode ser um segundo obturador mecanicamente ajustado, que é construído de acordo com o primeiro obturador mecanicamente-ajustado. Alternativamente, a segunda ferramenta de isolamento zonal pode ser uma ferramenta de isolamento zonal baseada em cascalho. Alternativamente ou em adição, a segunda ferramenta de isolamento zonal pode compreender um obturador dilatável, intermediário aos primeiro e segundo obturadores mecanicamente-ajustados. O obturador dilatável tem canais de fluxo alternativos, alinhados com os canais de fluxo alternativos dos primeiro e segundo obturadores mecanicamente-ajustados.

[0040] A etapa de injetar ainda a lama de cascalho através dos canais de fluxo alternativos permite que a lama de cascalho desvie-se da unidade obturadora, de modo que a parte de furo-aberto do poço é enchida com cascalho acima e abaixo da unidade obturadora, após os primeiro e segundo obturadores mecanicamente-ajustados tenham sido colocados dentro do poço.

[0041] O método pode ainda incluir correr uma ferramenta de colocação dentro do mandril interno dos obturadores, e liberar o recinto de pistão móvel de cada obturador de sua posição fixa. O método então inclui aplicar pressão hidrostática ao recinto de pistão através de um ou mais orifícios de fluxo. A aplicação de pressão hidrostática move o recinto de pistão liberado e aciona o elemento de selagem contra o poço circundante.

[0042] Prefere-se que a ferramenta de colocação seja parte de um tubo de lavagem usado para acondicionamento de cascalho. Neste exemplo, correr a ferramenta de colocação compreende correr um tubo de lavagem para dentro de um furo dentro do mandril interno do obturador, com o tubo de lavagem tendo uma ferramenta de colocação nele. A etapa de liberar o recinto de pistão móvel de sua posição fixa então compreende puxar o tubo de lavagem com a ferramenta de colocação ao longo do mandril interno de cada obturador. Isto serve para cisalhar opcionalmente um pino de cisalhamento e deslocar as luvas de liberação nos respectivos obturadores.

[0043] O método pode também incluir produzir fluidos hidrocarbonados de pelo menos um intervalo ao longo da parte de furo-aberto do poço.

[0044] Um método alternativo para completar um poço é também provido aqui. O poço novamente tem uma extremidade inferior definindo uma parte de furo-aberto. Em um aspecto, o método inclui correr um aparelho de isolamento zonal de pacote de cascalho para dentro do poço. O aparelho de isolamento zonal é geralmente de acordo com o aparelho de isolamento zonal descrito acima em suas várias formas de realização. O aparelho de isolamento zonal incluirá o elemento obturador dilatável intermediário.

[0045] Em seguida, o aparelho de isolamento zonal é suspenso no poço. O aparelho é posicionado de modo que um da pelo menos uma unidade obturadora seja posicionada acima ou próximo do topo de um intervalo de subsuperfície selecionado. Alternativamente, a pelo menos uma unidade obturadora é posicionada próximo da interface de dois intervalos de subsuperfície adjacentes. Em seguida, os obturadores mecanicamente colocados em cada uma da pelo menos uma unidade obturadora são colocados. Isto significa que os elementos de selagem dos elementos obturadores mecanicamente colocados são acionados para encaixe com a parte de furo-aberto circundante do poço.

[0046] O método também inclui injetar uma lama particulada dentro de uma região anular formada entre a peneira de areia e a formação de subsuperfície circundante. A lama particulada é comumente composta de um fluido transportador e partículas de areia (e/ou outros). O um ou mais canais de fluxo alternativos do aparelho de isolamento zonal permitem que a lama particulada desloque-se através ou em torno dos elementos obturadores mecanicamente colocados e do elemento obturador dilatável intermediário. Desta maneira, a parte de furo-aberto do poço é compactada com cascalho acima e abaixo (porém não entre) os elementos obturadores mecanicamente colocados. Além disso, o cascalho pode ser colocado ao longo da poço de furo-aberto do poço após os obturadores mecanicamente colocados terem sido colocados.

[0047] Em uma forma de realização, o método inclui correr uma ferramenta de colocação dentro do mandril interno dos primeiro e segundo obturadores mecanicamente colocados e mover a ferramenta de colocação ao longo dos mandris internos. Isto libera o recinto de pistão móvel de cada um dos primeiro e segundo obturadores mecanicamente colocados. O método então inclui aplicar pressão hidrostática ao recinto de pistão através de um ou mais orifícios de fluxo. Isto serve para mover os respectivos recintos de pistão e para acionar os respectivos elementos de selagem superior e inferior em encaixe contra o poço circundante.

[0048] O método também inclui produzir fluidos de produção de um ou mais intervalos de produção ao longo da parte de furo-aberto do poço. A produção ocorre por um período de tempo. Através do período de tempo, o obturador superior, o obturador inferior, ou 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 entrar em contato com os fluidos da formação ou um produto químico acionante. Num ou noutro exemplo, o contato com fluidos fará com que o elemento obturador dilatável se dilate, desse movo provendo uma selagem de longo termo além da vida dos obturadores mecanicamente colocados.

[0049] Etapas adicionais podem ser levadas para intervalos de subsuperfície isolados, ao longo da parte de furo-aberto do poço. Por exemplo, um obturador escarranchado pode ser colocado dentro do tubo de base das juntas da peneira de areia ao longo de um intervalo intermediário. O obturador escarranchado escarrancha as unidades obturadoras colocadas próximas das interfaces de formação superior e inferior para o intervalo intermediário. Desta maneira, os fluidos de formação do intervalo intermediário são impedidos de entrar no poço.

[0050] Alternativamente, um tampão pode ser colocado dentro do tubo de base das juntas de peneira de areia em cima de um intervalo inferior. O tampão é colocado na mesma profundidade que uma unidade obturadora próxima do topo do intervalo inferior. Desta maneira, os fluidos de formação do intervalo inferior são impedidos de entrar no poço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0051] De modo que a maneira em que as presentes invenções possam ser melhor entendidas, certas ilustrações, diagramas e/ou fluxogramas são anexados aqui. Deve ser observado, entretanto, que os desenhos ilustram somente formas de realização selecionadas das invenções e não são, portanto, para ser considerados limitantes do escopo, visto que as invenções podem admitir outras formas de realização e aplicações igualmente eficazes.

[0052] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um poço ilustrativo. O poço foi perfurado através de três diferentes intervalos de subsuperfície, cada intervalo estando sob pressão da formação e contendo fluidos.

[0053] A Figura 2 é uma vista em seção transversal ampliada de um completamento de furo aberto do poço da Figura 1. O completamento de furo aberto na profundidade dos três intervalos ilustrativos é mais claramente visto.

[0054] A Figura 3A é uma vista lateral de seção transversal de uma unidade obturadora, em uma forma de realização. Aqui, um tubo de base é mostrado, com elementos obturadores circundantes. Dois obturadores mecanicamente colocados são mostrados, juntamente com um elemento obturador dilatável intermediário.

[0055] A Figura 3B é uma vista em seção transversal da unidade obturadora da Figura 3A, tomada através das linhas 3B-3B da Figura 3A. Tubos de derivação são vistos dentro do elemento obturador dilatável.

[0056] A Figura 3C é uma vista em seção transversal da unidade obturadora da Figura 3A, em uma forma de realização alternativa. Em lugar dos tubos de derivação, os tubos de transporte são vistos distribuídos em torno do tubo de base.

[0057] A Figura 4A é uma vista lateral de seção transversal da unidade obturadora da Figura 3A. Aqui, os dispositivos de controle de areia, ou peneiras de areia, foram colocados em extremidades opostas da unidade obturadora. Os dispositivos de controle de areia utilizam tubos de derivação externos.

[0058] A Figura 4B provê uma vista em seção transversal da unidade obturadora da Figura 4A, tomada através das linhas 4B-4B da Figura 4A. Os tubos de derivação são vistos, fora da peneira de areia, proverem um trajeto de fluxo alternativo para uma lama particulada.

[0059] A Figura 5A é outra vista lateral em seção transversal da unidade obturadora da Figura 3A. Aqui, os dispositivos de controle de areia, ou peneiras de areia, foram novamente colocadas em extremidades opostas da unidade obturadora. Entretanto, os dispositivos de controle de areia utilizam tubos de derivação internos.

[0060] A Figura 5B provê uma vista em seção transversal da unidade obturadora da Figura 5A, tomada através das linhas 5B - 5B da Figura 5A. Os tubos de derivação são vistos dentro da peneira de areia proverem um trajeto de fluxo alternativo para uma lama particulada.

[0061] A Figura 6A é uma vista lateral em seção transversal de um dos obturadores mecanicamente colocados da Figura 3A. Os obturadores mecanicamente colocados ficam em sua posição de inserção.

[0062] A Figura 6B é uma vista lateral em seção transversal do obturador mecanicamente colocado da Figura 3A. Aqui, os elementos obturadores mecanicamente colocados ficam em sua posição colocada.

[0063] A Figura 6C é uma vista em seção transversal do obturador mecanicamente colocado da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6C-6C da Figura 6A.

[0064] A Figura 6D é uma vista em seção transversal do obturador mecanicamente colocado da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6D-6D da Figura 6B.

[0065] A Figura 6E é uma vista em seção transversal do obturador mecanicamente colocado da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6E-6E da Figura 6A.

[0066] A Figura 6F é uma vista em seção transversal do obturador mecanicamente colocado da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6F-6F da Figura 6B.

[0067] A Figura 7A é uma vista ampliada da chave de liberação da Figura 6A. A chave de liberação está em sua posição de inserção ao longo do mandril interno. O pino de cisalhamento não foi ainda cisalhado.

[0068] A Figura 7B é uma vista ampliada da chave de liberação da Figura 6B. O pino de cisalhamento foi cisalhado e a chave de liberação saiu do mandril interno.

[0069] A Figura 7C é uma vista em perspectiva de uma ferramenta de colocação que pode ser usada para unir-se a uma luva de liberação e, desse modo, cisalhar um pino de cisalhamento dentro da chave de liberação.

[0070] As Figuras 8A a 8N apresentam estágios de um procedimento de empacotamento de cascalho, empregando uma das unidades obturadoras da presente invenção, em uma forma de realização. Canais de trajeto de fluxo alternativo são providos através dos elementos obturadores da unidade obturadora e através dos dispositivos de controle de areia.

[0071] A Figura 80 mostra a unidade obturadora e pacote de cascalho tendo sido colocados em um poço de furo aberto em seguida ao completamento do procedimento de empacotamento de cascalho das Figuras 8A a 8N.

[0072] A Figura 9A é uma vista em seção transversal de um intervalo intermediário do completamento 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 de fluidos da formação.

[0073] A Figura 9B é uma vista em seção transversal dos intervalos intermediário e inferior do completamento de furo aberto da Figura 2. Aqui, um tampão foi colocado dentro de uma unidade obturadora entre os intervalos intermediário e inferior para evitar o fluxo dos fluidos da formação para cima do poço a partir do intervalo inferior.

[0074] As Figuras 10A a 10D apresentam uma peneira de areia que pode ser usada como parte de um sistema de completamento de poço tendo canais de fluxo alternativos. Esta peneira utiliza a tecnologia MazeFloTM.

[0075] A Figura 10A provê uma vista lateral de uma parte de uma peneira de areia disposta ao longo de uma parte de furo-aberto de um poço.

[0076] A Figura 10B é uma vista em seção transversal da peneira de areia da Figura 10A, tomada através da linha 10B-10B da Figura 10A. Canais de fluxo alternativos são vistos internos à peneira.

[0077] A Figura 10C é outra vista em seção transversal da peneira de areia da Figura 10A. Esta vista é tomada através da linha 10C-10C da Figura 10A.

[0078] A Figura 10D é uma terceira vista em seção transversal da peneira de areia da Figura 10A. Esta vista é tomada através da linha 10C- 10D da Figura 10A.

[0079] As Figuras 11A a 11G apresentam um dispositivo de controle de areia, que pode ser usado como parte de um sistema de completamento de poço tendo canais de fluxo alternativos. Este dispositivo utiliza uma peneira com um dispositivo de controle de influxo.

[0080] A Figura 11A provê uma vista lateral de uma parte do dispositivo de controle de areia que pode ser colocado ao longo de uma parte de furo-aberto de um poço. O dispositivo de controle de influxo ilustrativo é um estrangulamento em uma extremidade da tela. Um obturador dilatável é provido na outra extremidade da peneira para controle de fluido.

[0081] A Figura 11B é uma vista em seção transversal do dispositivo de controle de areia da Figura 11A, tomada através da linha B-B da Figura 11 A. Canais de fluxo alternativo são vistos internos á peneira.

[0082] A Figura 11C é outra vista em seção transversal do dispositivo de controle de areia da Figura 11 A, tomada através da linha c-C.

[0083] A Figura 11D é uma terceira vista em seção transversal do dispositivo de controle de areia, tomada através da linha D-D da Figura 11 A.

[0084] A Figura 11E é ainda outra vista em seção transversal do dispositivo de controle de areia da Figura 11 A, tomada através da linha E-E da Figura 11A.

[0085] A Figura 11F é outra vista lateral do dispositivo de controle de areia da Figura 11A. Aqui, o obturador dilatável foi acionado e bloqueia o fluxo anular em uma extremidade da peneira de areia.

[0086] A Figura 11G é uma vista em seção transversal do dispositivo de controle de areia da Figura 11F, tomada através da linha G-G da Figura 11F. O obturador dilatável é visto enchendo uma região anular entre o tubo de base e a peneira circundante.

[0087] A Figura 12 é um fluxograma de um método de completar um poço, em uma forma de realização. O método envolve colocar um obturador e instalar um pacote de cascalho no poço.

[0088] A Figura 13 é um fluxograma mostrando as etapas que podem ser realizadas com relação a um método de completar um poço de furo-aberto, em uma forma de realização alternativa. O método envolve a instalação de um aparelho de isolamento zonal.

[0089] A Figura 14A é uma vista lateral de uma unidade de empacotamento de cascalho para prover isolamento zonal de suporte. A unidade define um tubo de base tendo tubos de derivação em torno dela.

[0090] A Figura 14B é uma vista em seção transversal da unidade de empacotamento de cascalho da Figura 14A, tomada através da linha B-B da Figura 14A.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CERTAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

[0091] Definições

[0092] 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 em duas classes: hidrocarbonetos alifáticos ou de cadeia reta, e cíclicos ou de cadeia fechada, incluindo terpenos cíclicos. Exemplos de materiais contendo hidrocarboneto incluem qualquer forma de gás natural, óleo, carvão e betume, que podem ser usados como combustível ou melhorados em um combustível.

[0093] Como usada aqui, a expressão “fluidos hidrocarbonados” refere-se a um hidrocarboneto ou misturas de hidrocarbonetos que são gases ou líquidos. Por exemplo, os fluidos hidrocarbonados podem incluir um hidrocarboneto ou misturas de hidrocarbonetos que são gases ou líquidos nas condições da formação, em 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 carvão, óleo de xisto, óleo de pirólise, gás de pirólise, um produto de pirólise de carvão e outros hidrocarbonetos que estão em um estado gasoso ou líquido.

[0094] Como aqui usado, o termo “fluido” refere-se a gases, líquidos e combinações de gases e líquidos, bem como a combinações de gases e sólidos e combinações de líquidos e sólidos.

[0095] Como usado aqui, 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.

[0096] Como aqui usado, o termo “subsuperfície” refere-se a estratos geológicos ocorrendo abaixo da superfície da terra.

[0097] O termo “intervalo de subsuperfície” refere-se a uma formação ou uma parte de uma formação em que os fluidos de formação podem residir. Os fluidos podem ser, por exemplo, líquidos hidrocarbonados, gases hidrocarbonados, fluidos aquosos ou suas combinações.

[0098] Como aqui usado, o termo “poço” (wellbore) refere-se a um furo na subsuperfície feito por perfuração ou inserção de um conduto dentro da subsuperfície. Um poço (wellbore) pode ter uma seção transversal substancialmente circular, ou outro formato de seção transversal. Como aqui usado, o termo “poço” (well), quando referindo-se a uma abertura na formação, pode ser usado intercambiavelmente com o termo “poço” (wellbore).

[0099] A expressão “membro tubular” refere-se a qualquer tubo, tal como uma união de tubos de revestimento, uma parte de um forro ou uma junta filhote.

[00100] 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 tamanhos predeterminados de areia, finos e escombros granulares de uma formação circundante. Uma peneira de areia é um exemplo de um dispositivo de controle de areia.

[00101] A expressão “canais de fluxo alternativo” significa qualquer coleção de tubos de distribuição e/ou tubos de derivação que provejam comunicação de fluido através de ou em torno de uma ferramenta de poço tubular para permitir que uma lama de cascalho contorne a ferramenta de poço ou qualquer ponte de areia prematura na região anular e continue o enchimento de cascalho mais a jusante. Exemplos de tais ferramentas de poço incluem (i) um obturador tendo um elemento de selagem, (ii) uma peneira de areia ou tubo fendido e (iii) um tubo em branco, com ou sem uma cobertura protetora externa.

DESCRIÇÃO DE FORMAS DE REALIZAÇÃO ESPECÍFICAS

[00102] As invenções são descritas aqui em conexão com certas formas de realização específicas. Entretanto, na extensão em que a seguinte descrição detalhada é específica de uma forma de realização particular ou um uso particular, ela é destinada a ser ilustrativa somente e não é para ser interpretada como limitante do escopo das invenções.

[00103] Certos aspectos das invenções são também descritos em conexão com várias figuras. Em certas figuras, o topo da página do desenho é destinado a ser em direção à superfície e a base da página de desenho em direção ao fundo do poço. Embora os poços geralmente sejam completados em orientação substancialmente vertical, entende-se que os poços podem também ser inclinados e ou mesmo horizontalmente completados. Quando os termos descritivos “cima e baixo” ou “superior” e “inferior” ou termos similares são usados com referência a um desenho ou nas reivindicações, eles são destinados a indicar a localização relativa na página do desenho ou com respeito aos termos de reivindicação e não necessariamente orientação no solo, visto que as presentes invenções têm utilidade não importa como o poço seja orientado.

[00104] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um poço ilustrativo 100. O poço 100 define um furo 105 que se estende de uma superfície 101 e para dentro da subsuperfície da terra 110. O poço 100 é completado para ter um poço de furo-aberto 120 em uma extremidade inferior do poço 100. O poço 100 foi formado para a finalidade de produzir hidrocarbonetos para venda comercial. Uma coluna de tubos de produção 130 é provida no furo 105 para transportar fluidos de produção da parte de furo aberto 120 até a superfície 101.

[00105] O poço 100 inclui uma árvore de poço, mostrada esquematicamente em 124, A árvore de poço 124 inclui uma válvula de fechamento 126. A válvula de fechamento 126 controla o fluxo de fluidos de produção do 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 evento catastrófico acima da válvula de segurança de subsuperfície 132. O poço 100 pode opcionalmente ter uma bomba (não mostrada) dentro ou exatamente acima da parte de furo aberto 120 para artificialmente elevar os fluidos de produção do poço de furo-aberto 120 até a árvore de poço 124.

[00106] O poço 100 foi completado colocando-se uma série de tubos dentro da subsuperfície 110. Estes tubos incluem uma primeira coluna de tubos de revestimento 102, às vezes conhecida tubos de 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 intermediárias às colunas de tubos de revestimento que proveem suporte para as paredes do poço 100. As colunas de tubos de revestimento intermediárias 104, 106 podem ser suspensas pela superfície ou podem ser suspensas por uma próxima coluna de tubos de revestimento empregando um forro expansível ou cabide forro. É entendido que uma coluna de tubos que não se estende para trás para a superfície (tal como coluna de tubos de revestimento 106) é normalmente referida como um “forro”.

[00107] No arranjo de poço ilustrativo da Figura 1, a coluna de tubos de revestimento intermediária 104 é suspensa pela superfície 101, enquanto a coluna de tubos de revestimento 106 é suspensa por uma extremidade inferior da coluna de tubos de revestimento 104. Colunas de tubos de revestimento intermediárias adicionais (não mostradas) podem ser empregadas. As presentes invenções não são limitadas ao tipo de arranjo de tubos de revestimento usado.

[00108] Cada coluna de tubos de revestimento 102, 104, 106 é colocada em posição através de cimento 108. O cimento 108 isola as várias formações da subsuperfície 110 do poço 100 e entre si. O cimento 108 estende-se da superfície 101 até uma profundidade “L” em uma extremidade inferior da coluna de tubos de revestimento 106. É entendido que algumas colunas de tubos de revestimento intermediárias podem não ser totalmente cimentadas.

[00109] Uma região anular 204 é formada entre a tubulação de produção 130 e a coluna de tubos de revestimento 106. Um obturador de produção 206 sela a região anular 204 próximo da extremidade inferior “L” da coluna de tubos de revestimento 106.

[00110] Em muitos poços, uma coluna de tubos de revestimento final, conhecida como tubos de revestimento de produção, é cimentada em posição em uma profundidade em que residem os intervalos de produção de subsuperfície. Entretanto, o poço ilustrativo 100 é completado como um poço de furo-aberto. Por conseguinte, o poço 100 não inclui uma coluna de tubos de revestimento final ao longo da parte de furo-aberto 120.

[00111] No 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 pode, por exemplo, conter depósitos valiosos de óleo que se procura produzir, enquanto o intervalo intermediário 114 pode conter principalmente água ou outro fluido aquoso dentro de seu volume poroso. Isto pode ser devido à presença de zonas de água nativa, estrias de elevada permeabilidade ou fraturas naturais no aquífero, ou infiltrações dos poços de injeção. Neste exemplo, há a probabilidade de que água invada o poço 100.

[00112] Alternativamente, os intervalos superior 112 e intermediário 114 podem conter fluidos hidrocarbonados que se procura produzir, processar e vender, enquanto o intervalo inferior 116 pode conter algum óleo juntamente com quantidades de água sempre-crescentes. Isto pode ser devido à formação de cone, que é uma elevação do contato da água hidrocarbonada próximo do poço. Neste exemplo, há novamente a possibilidade de que água invada o poço 100.

[00113] Alternativamente ainda, os intervalos superior 112 e inferior 116 podem estar produzindo fluidos hidrocarbonados de uma matriz de areia ou outra rocha permeável, enquanto o intervalo intermediário 114 pode representar um xisto não-permeável ou de outro modo ser substancialmente impermeável a fluidos.

[00114] 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 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 os intervalos superior 112 e intermediário 114, de modo que principalmente fluidos hidrocarbonados possam ser produzidos através do poço 100 e para a superfície 101. No terceiro exemplo, o operador desejará isolar o intervalo superior 112 do intervalo inferior 116, porém não necessita isolar o intervalo intermediário 114. Soluções para estas necessidades no contexto de um completamento de furo-aberto são providas aqui e são demonstradas mais totalmente com relação aos desenhos de procedimentos.

[00115] Com relação à produção de fluidos hidrocarbonados de um poço tendo um completamento de furo-aberto, não é somente desejável isolar intervalos selecionados, mas também limitar o influxo de partículas de areia e outros finos. A fim de evitar a migração de partículas da formação para dentro da coluna de produção 130 durante operação, os dispositivos de controle de areia 200 foram introduzidos no poço 100. Estes são descritos mais totalmente abaixo com relação à Figura 2 e com as Figuras 8A a 8N.

[00116] Com referência agora à Figura 2, os dispositivos de controle de areia 200 contêm um corpo tubular alongado referido como um tubo de base 205. O tubo de base 105 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 105) tipicamente tem pequenas perfurações ou fendas para permitir o influxo de fluidos de produção.

[00117] Os dispositivos de controle de areia 200 também contêm um meio de filtragem 207 enrolado ou de outro modo colocado radialmente em torno dos tubos de base 205. O meio de filtragem 207 pode ser uma peneira de malha de areia ou enrolamento de arame encaixado em torno do tubo de base 205. Alternativamente, o meio de filtragem da peneira de areia compreende uma peneira de membrana, uma peneira expansível, uma peneira de metal sinterizado, um meio poroso feito de polímero de memória de formato (tal como aquele descrito na Patente U.S. No. 7.926.565), um meio poroso empacotado com material fibroso, ou um leito de partículas sólidas pré-adensado. O meio de filtragem 207 evita o influxo de areia ou outras partículas acima de um tamanho predeterminado para dentro do tubo de base 205 e da tubulação de produção 130.

[00118] Além dos dispositivos de controle de areia 200, o poço 100 inclui uma ou mais unidades obturadoras 210. No arranjo ilustrativo das Figuras 1 e 2, o poço 100 tem uma unidade obturadora superior 210’ e uma unidade obturadora inferior 210”. Entretanto, unidades obturadoras adicionais 210 ou apenas uma unidade obturadora 210 podem ser usadas. As unidades obturadoras 210’, 210” são unicamente configuradas para selar 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 poço 100.

[00119] A Figura 2 é uma vista em seção transversal ampliada da parte de furo-aberto 120 do poço 100 da Figura 1. A parte de furo-aberto 120 e os três intervalos 112, 114, 116 são mais claramente vistos. As unidades obturadoras superior 210’ e inferior 210” são também mais claramente visíveis próximos dos limites superior e inferior do intervalo intermediário 114, respectivamente. Finalmente, os dispositivos de controle de areia 200 ao longo de cada um dos intervalos 112, 114, 114 são mostrados.

[00120] Concernente às próprias unidades obturadoras, cada unidade obturadora 210’, 210” pode ter pelo menos dois obturadores. Os obturadores são preferivelmente colocados através de uma combinação de forças de manipulação mecânica e hidráulicas. As unidades obturadoras 210 representam um obturador superior 212 e um obturador inferior 214. Cada obturador 212, 214 tem uma parte expansível ou elemento fabricado de um material elastômero ou termoplástico, capaz de prover pelo menos uma selagem de fluido temporária contra a parede de poço circundante 201.

[00121] Os elementos para os obturadores superior 212 e inferior 214 devem ser capazes de suportar as pressões e cargas associadas com um processo de empacotamento de cascalho. Tipicamente, tais pressões são de cerca de 2000 psi a 3000 psi (140 a 211 kg/cm2). Os elementos para os obturadores 212, 214 devem também suportar carga de pressão devida às pressões diferenciais de poço e/ou reservatório, causadas por falhas naturais, depleção, produção ou injeção. As operações de produção podem envolver produção seletiva ou alocação de produção para satisfazer exigências reguladoras. As operações de injeção podem envolver injeção de fluido seletiva para manutenção de pressão de reservatório estratégica. As operações de injeção podem também envolver estimulação seletiva em fraturação ácida, acidificação de matriz ou remoção de avaria de formação.

[00122] A superfície ou elementos de selagem para os obturadores mecanicamente colocados 212, 214 necessitam somente ser da ordem de polegadas a fim de afetar uma selagem hidráulica adequada. Em um aspecto, os elementos são cada um de 6 polegadas (15,2 cm) a cerca de 24 polegadas (61,0 cm) de comprimento.

[00123] Os elementos para os obturadores 212, 214 são preferivelmente elementos tipo-copo. Os elementos tipo-copo são conhecidos para uso em completamentos de furo-encamisado. Entretanto, eles geralmente não são conhecidos para uso em completamentos de furo aberto, visto que eles não são projetados para expandirem-se em encaixe com um diâmetro de furo-aberto. Além disso, tais elementos tipo-copo expansíveis podem não manter o requerido diferencial de pressão encontrado através da vida das operações de produção, resultando em diminuída funcionalidade.

[00124] Prefere-se que os elementos obturadores 212, 214 sejam capazes de expandir-se para pelo menos uma superfície de diâmetro externo de 11 polegadas (cerca de 28 cm), com não mais do que uma relação de ovalidade de 1,1. Os elementos 212, 214 devem preferivelmente ser capazes de manipular solapamentos em uma seção de furo-aberto 120 de 8-1/2 polegada (cerca de 21,6 cm) ou 9-7/8 pol. (cerca de 25,1 cm). A natureza semelhante a copo preferida das partes expansíveis dos elementos obturadores 212, 214 assistirá na manutenção de pelo menos uma selagem temporária contra a parede 201 do intervalo intermediário 114 (ou outro intervalo) quando a pressão aumenta durante a operação de empacotamento de cascalho.

[00125] Em uma forma de realização, os elementos tipo-copo não necessitam ser estanques a líquido, nem devem ser estimadas para manipular múltiplos ciclos de pressão e temperatura. Os elementos tipo copo necessitam somente ser projetados para uso de uma vez, isto é, durante o processo de empacotamento de cascalho de um completamento de poço de furo-aberto. Isto é porque um elemento obturador dilatável intermediário 216 é também preferivelmente provido para selagem de longo termo.

[00126] Os obturadores superior 212 e inferior 214 são colocados antes do processo de instalação de pacote de cascalho. Como descrito mais totalmente abaixo, os obturadores 212, 214 são preferivelmente colocados mecanicamente cisalhando-se um pino de cisalhamento e deslizando-se a luva de liberação. Isto, por sua vez, libera uma chave de liberação, que então permite que a pressão hidrostática atue para baixo contra o recinto de pistão. O recinto de pistão desloca-se para baixo ao longo de um mandril interno (não mostrado). O recinto de pistão então atua sobre um centralizador e/ou um elemento de empacotamento tipo-copo. O centralizador e a parte expansível dos obturadores 212,214 expandem-se contra a parede de poço 201. Os elementos dos obturadores superior 212 e inferior 214 são expandidos para contato com a parede circundante 201,a fim de escarranchar a região anular 202 em uma profundidade selecionada ao longo do completamento de furo-aberto 120.

[00127] A Figura 2 mostra um mandril em 215. Este pode ser representativo do mandril de pistão e outros mandris usados nos obturadores 212, 214, como descrito mais totalmente abaixo.

[00128] Como um “suporte” para os elementos obturadores tipo copo dentro dos elementos obturadores superior 212 e inferior 214, as unidades obturadoras 210’, 210” também incluem, cada uma, um elemento obturador intermediário 216. O elemento obturador intermediário 216 define um material elastômero dilatável, fabricado de compostos de borracha sintética. Exemplos adequados de materiais dilatáveis podem ser encontrados em Easy Well Solutions’ ConstrictorTM ou SwelIPackerTM e SwellFix’s E-ZIPTM. O obturador dilatável 216 pode incluir um polímero dilatável ou material polimérico dilatável, que é conhecido por aqueles hábeis na arte e que pode ser colocado por um de um fluido de perfuração condicionado, um fluido de completamento, um fluido de produção, um fluido de injeção, um fluido de estimulação ou qualquer combinação deles.

[00129] 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 produto químico descrito acima, que pode ser usado como um fluido acionante. Quando o elemento obturador 216 se expande, ele forma uma selagem de fluido com a zona circundante, p. ex., intervalo 114. Em um aspecto, uma superfície de selagem do elemento obturador dilatável 216 é de cerca de 5 pés (1,5 metros) a 50 pés (15,2 metros) de comprimento; e, mais preferivelmente, cerca de 3 pés (0,9 metros) a 40 pés (12,2 metros) de comprimento.

[00130] O elemento obturador dilatável 216 deve ser capaz de expandir-se para a parede de poço 201 e prover a requerida integridade de pressão naquela relação de expansão. Uma vez que os obturadores dilatáveis são tipicamente colocados em uma seção de xisto que não pode produzir fluidos hidrocarbonados, é preferível terse um elastômero dilatável ou outro material que possa dilatar na presença de água de formação ou um fluido baseado em água. Exemplos de materiais que dilatam na presença de um fluido baseado em água são argila de bentonita e um polímero baseado em nitrila com partículas absorventes de água incorporadas.

[00131] Alternativamente, o elemento obturador dilatável 216 pode ser fabricado de uma combinação de materiais que dilatam na presença de água e óleo, respectivamente. Dito de outro modo, o elemento obturador dilatável 216 pode incluir dois tipos de elastômeros dilatáveis - um para água e um para óleo. Nesta situação, o elemento dilatável em água dilatar-se-á quando exposto ao fluido de pacote de cascalho baseado em água ou em contato com água da formação, e o elemento baseado em óleo expandir-se-á quando exposto a produção de hidrocarboneto. Um exemplo de um material elastômero que dilatará na presença de um líquido hidrocarbonado é polímero oleofílico que absorve hidrocarbonetos dentro de sua matriz. A dilatação ocorre a partir da absorção dos hidrocarbonetos, que também lubrifica e diminui a resistência mecânica da cadeia polimérica quando se expande. Borracha de monômero de etileno propileno dieno (classe-M) ou EPDM, é um exemplo de tal material.

[00132] O obturador dilatável 216 pode ser fabricado de outro material expansível. Um exemplo é um polímero de memória de formato. A Patente U.S. No. 7.243.732 e Patente U.S. No. 7.392.852 descrevem o uso de tal material para isolamento zonal.

[00133] Os elementos obturadores mecanicamente colocados 212, 214 são preferivelmente colocados em um fluido de pacote de cascalho baseado em água, que seria desviado em torno do elemento obturador dilatável 216, tal como através dos tubos de derivação (não mostrado na Figura 2). 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 obturadores mecanicamente colocados 212, 214.

[00134] Os obturadores superior 212 e inferior 214 podem genericamente ser imagens de espelho de cada outro, exceto quanto às luvas de liberação, que cisalham os respectivos pinos de cisalhamento ou outros mecanismos de encaixe. O movimento unilateral de uma ferramenta de deslocamento (mostrada e discutida com relação às Figuras 7A e 7B) permitirá que os obturadores 212,214 sejam ativados em sequência ou simultaneamente. O obturador inferior 214 é ativado primeiro, seguido pelo obturador superior 212 quando a ferramenta de deslocamento é puxada para cima através de um mandril interno (mostrado e discutido em conexão com as Figuras 6A e 6B). Um curto espaçamento é preferivelmente provido entre os obturadores superior 212 e inferior 214.

[00135] As unidades obturadoras 210’, 210” ajudam a controlar os fluidos produzidos pelas diferentes zonas. A este respeito, as unidades obturadoras 210’, 210” permitem que o operador isole um intervalo da produção ou injeção, dependendo da função do poço. A instalação das unidades obturadoras 210’, 210” no completamento inicial permite que um operador interrompa 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 não-condensável indesejável, tal como sulfeto de hidrogênio.

[00136] Os obturadores historicamente não foram instalados quando um pacote de cascalho de furo-aberto é utilizado por causa da dificuldade em formar um pacote de cascalho completo acima e abaixo do obturador. Os pedidos de patente relacionados, Publicação U.S. Nos. 200/0294128 e 2010/0032158 descrevem aparelhos e métodos para empacotamento de cascalho de um poço de furo-aberto após um obturador ter sido colocado em um intervalo de completamento.

[00137] Certos desafios técnicos permaneceram com respeito aos métodos descritos nas Pub. U.S. Nos. 2009/0294128 e 2010/0032158, particularmente com relação ao obturador. Os pedidos dizem que o obturador pode ser um elemento inflável hidraulicamente acionado. Tal elemento inflável pode ser fabricado de um material elastômero ou um material termoplástico. Entretanto, projetar um elemento obturador de tais materiais requer que o elemento obturador satisfaça 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 expansível, que se expanda na presença de hidrocarbonetos, água ou outros estímulos. Entretanto, os elastômeros dilatáveis conhecidos tipicamente requerem cerca de 30 dias ou mais para totalmente expandirem-se em encaixe fluido selado com a formação de rocha circundante. Portanto, obturadores e aparelho de isolamento zonal aperfeiçoados são oferecidos aqui.

[00138] A Figura 3A apresenta uma unidade obturadora ilustrativa 300, provendo um trajeto de fluxo alternativo para uma lama de cascalho. A unidade obturadora 300 é vista em vista lateral de seção transversal. A unidade obturadora 300 inclui vários componentes que podem ser utilizados para selar uma coroa anular ao longo da parte de furo-aberto 120.

[00139] A unidade obturadora 300 primeiro inclui uma seção de corpo principal 302. A seção de corpo principal 302 é preferivelmente fabricada de aço ou de ligas de aço. A seção de corpo principal 302 é configurada para ter um comprimento específico 316, tal como cerca de 40 pés (12,2 metros). A seção de corpo principal 302 compreende juntas de tubo individuais, que terão um comprimento que é entre cerca de 10 pés (3,0 metros) e 50 pés 915,2 metros). As juntas de tubo são tipicamente roscavelmente conectadas extremidade-com-extremidade para formar a sistema de completamento de poço 302 de acordo com o comprimento 316.

[00140] A unidade obturadora 300 também inclui obturadores mecanicamente colocados opostos 304. Os obturadores mecanicamente colocados 304 são mostrados esquematicamente e são geralmente de acordo com os elementos obturadores mecanicamente colocados 212 e 124 da Figura 2. Os obturadores 304 preferivelmente incluem elementos elastômeros tipo-copo, que são menos do que 1 pé (0,3 metro) de comprimento. Como descrito mais abaixo, os obturadores 304 têm canais de fluxo alternativos, que unicamente permitem que os obturadores 304 sejam colocados antes de uma lama de cascalho ser circulada para dentro do poço.

[00141] A unidade obturadora 300 também opcionalmente inclui um obturador dilatável 308. O obturador dilatável 308 é de acordo com o elemento obturador dilatável 216 da Figura 2. O obturador dilatável 308 é preferivelmente de cerca de 3 pés (0,9 metros) a 40 pés (12,2 metros) de comprimento. Juntos os obturadores mecanicamente colocados 304 e o obturador dilatável intermediário 308 circundam a seção de corpo principal 302. Alternativamente, um espaçamento curto pode ser provido entre os obturadores mecanicamente colocados 304 em lugar do obturador dilatável 308.

[00142] A unidade obturadora 300 também inclui uma pluralidade de tubos de derivação. Os tubos de derivação são vistos esquematicamente em 318. Os tubos de derivação 318 podem também ser referidos como tubos de transporte ou tubos em ponte. Os tubos de derivação 318 são seções vazias de tubo tendo um comprimento que se estende ao longo do comprimento 316 dos obturadores mecanicamente colocados 304 e do obturador dilatável 308. Os tubos de derivação 318 da unidade obturadora 300 são configurados par acoplar em e formar uma selagem com os tubos de derivação ou peneiras de areia conectadas, como discutido mais abaixo.

[00143] Os tubos de derivação 318 proveem um trajeto de fluxo alternativo através dos obturadores mecanicamente colocados 304 e do obturador dilatável intermediário 308 (ou espaçamento). Isto possibilita que os tubos de derivação 318 transportem um fluido portador juntamente com cascalho para diferentes intervalos 112, 114 e 116 do poço de furo-aberto 120 do poço 100.

[00144] A unidade obturadora 300 também inclui membros de conexão. Estes podem representar acoplamentos roscados tradicionais. Primeiro, uma seção de pescoço 306 é provida em uma primeira extremidade da unidade obturadora 300. A seção de pescoço 306 tem roscas externas para conectar com uma caixa de acoplamento roscada de uma peneira de areia ou outro tubo. Em seguida, uma seção entalhada ou externamente roscada 310 é provida em uma segunda extremidade oposta. A seção roscada 310 serve como uma caixa de acoplamento para receber uma extremidade roscada externa de uma peneira de areia ou outro membro tubular.

[00145] A seção estreita 306 e a seção roscada 310 podem ser feitas de aço ou ligas de aço. A seção estreita 306 e a seção roscada 310 são, cada uma, configuradas para terem um comprimento específico 314, tal como 4 polegadas (10,2 cm) a 4 pés (1,2 metros) (ou outra distância adequada). A seção estreita 306 e a seção roscada 310 também têm diâmetros interno e externo específicos. A seção estreita 306 tem roscas externas 307, enquanto a seção roscada 310 tem roscas internas 311. Estas roscas 307 e 311 podem ser utilizadas para formar uma selagem entre a unidade obturadora 300 e os dispositivos de controle de areia ou outros segmentos de tubo.

[00146] Uma vista em seção transversal da unidade obturadora 300 é mostrada na Figura 3B. A Figura 3B é tomada ao longo da linha 3B-3B da Figura 3A. Na Figura 3B, o obturador dilatável 308 é visto circunferencialmente disposto em torno do tubo de base 302. Vários tubos de derivação 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.

[00147] A Figura 4A apresenta uma vista lateral em seção transversal de um aparelho de isolamento zonal 400, em uma forma de realização. O aparelho de isolamento zonal 400 inclui a unidade obturadora 300 da Figura 3A. Além disso, os dispositivos de controle de areia 200 foram conectados em extremidades opostas à seção estreita 306 e à seção entalhada 310, respectivamente. Os tubos de derivação 318 da unidade obturadora 300 são vistos conectados aos tubos de derivação 218 nos dispositivos de controle de areia 200. Os tubos de derivação 218 representam tubos de empacotamento que permitem o fluxo de lama de cascalho entre um coroa anular de poço e os tubos 218. Os tubos de derivação 218 sobre os dispositivos de controle de areia 200 opcionalmente incluem válvulas 209 para controlar o fluxo de lama de cascalho, tal como tubos de empacotamento (não mostrados).

[00148] A Figura 4B provê uma vista lateral em seção transversal do aparelho de isolamento zonal 400. A Figura 4B é tomada ao longo da linha 4B-4B da Figura 4A. Esta é cortada através de uma das peneiras de areia 200. Na Figura 4B, o tubo de base fendido ou perfurado 205 é visto. Isto é de acordo com o tubo de base 205 das Figuras 1 e 2. O furo central 105 é mostrado dentro do tubo de base 205 para receber os fluidos de produção durante as operações de produção.

[00149] Uma malha externa 220 é disposta imediatamente em torno do tubo de base 205. A malha externa 220 preferivelmente compreende uma malha de arame ou arames helicoidalmente enrolados em torno do tubo de base 205 e serve como uma peneira. Além disso, os tubos de derivação 218 são colocados radialmente e equidistantemente em torno da malha externa 205. Isto significa que os dispositivos de controle de areia 200 proveem uma forma de realização externa para os tubos de derivação 218 (ou canais de fluxo alternativos).

[00150] A configuração dos tubos de derivação 218 é preferivelmente concêntrica. isto é visto na vista em seção transversal da Figura 3B. Entretanto, os tubos de derivação 218 podem ser excentricamente projetados. Por exemplo, a Figura 2B da Patente U.S. No. 7.661.476 apresenta um arranjo da “Arte Anterior” para um dispositivo de controle de areia emque os tubos obturação 208a e os tubos de transporte 208b são colocados externos ao tubo de base 202 e circundando o meio de filtragem 204.

[00151] No arranjo das Figuras 4A e 4B, os tubos de derivação 218 são externos ao meio de filtragem, ou malha externa 220. Entretanto, a configuração do dispositivo de controle de areia 200 pode ser modificada. A este respeito, os tubos de derivação 218 podem ser movidos internos ao meio de filtragem 220.

[00152] A Figura 5A apresenta uma vista lateral em seção transversal de um aparelho de isolamento zonal 500 em uma forma de realização alternativa. Nesta forma de realização, os dispositivos de controle de areia 200 são novamente conectados em extremidades opostas à seção estreita 306 e à seção entalhada 310, respectivamente, da unidade obturadora 300. Além disso, os tubos de derivação 318 da unidade obturadora 300 são vistos conectados aos tubos de derivação 218 da unidade de controle de areia 200. Entretanto, na Figura 5A, a unidade de controle de areia 200 utiliza tubos de derivação internos 218, significando que os tubos de derivação 218 são dispostos entre o tubo de base 205 e o meio de filtragem circundante 220.

[00153] A Figura 5B provê uma vista lateral em seção transversal do aparelho de isolamento zonal 500. A Figura 5B é tomada ao longo da linha B-B da Figura 5A. Esta é cortada através de uma das peneiras de areia 200. Na Figura 5B, o tubo de base provido de fendas ou perfurado 205 é novamente visto. Isto é de acordo com o tubo de base 205 das Figuras 1 e 2. O furo central 105 é mostrado dentro do tubo de base 205 para receber fluidos de produção durante operações de produção.

[00154] Os tubos de derivação 218 são colocados radial e equidistantemente em torno do tubo de base 205. Os tubos de derivação 218 residem imediatamente em torno do tubo de base 205 e dentro de um meio de filtragem circundante 220. Isto significa que os dispositivos de controle de areia 200 das Figuras 5A e 5B proveem uma forma de realização interna para os tubos de derivação 218.

[00155] Uma região anular 225 é criada entre o tubo de base 205 e a malha externa ou meio de filtragem circundante 220. A região anular 225 acomoda o influxo dos fluidos de produção em um poço. O enrolamento de arame externo 220 é suportado por uma pluralidade de nervuras de suporte estendendo-se radialmente 222. As nervuras 222 estendem-se através da região anular 225.

[00156] As Figuras 4A e 5A apresentam arranjos para conectar as juntas de controle de areia a uma unidade obturadora. Os tubos de derivação 318 (ou canais de fluxo alternativos) dentro dos obturadores fluidicamente conectam-se aos tubos de derivação 218 ao longo das peneiras de areia 200. Entretanto os arranjos de aparelho de isolamento zonal 400, 500 das Figuras 4A-4B e 5A-5B são meramente ilustrativos. Em um arranjo alternativo, um sistema de distribuição pode ser usado para prover comunicação de fluido entre os tubos de derivação 218 e os tubos de derivação 318.

[00157] A Figura 3C é uma vista em seção transversal da unidade obturadora 300 da Figura 3A, em uma forma de realização alternativa. Neste arranjo, os tubos de derivação 218 são distribuídos em torno do tubo de base 302. Um anel de suporte 315 é provido em torno dos tubos de derivação 318. É novamente entendido que o presente aparelho e métodos não são confinados pelo projeto e arranjo particulares dos tubos de derivação 318, contanto que desvio da lama seja provido para a unidade obturadora 210. Entretanto, prefere-se que um arranjo concêntrico seja empregado.

[00158] Deve também ser observado que o mecanismo de acoplamento para os dispositivos de controle de areia 200, com a unidade obturadora 300, pode incluir um mecanismo de selagem (não mostrado). O mecanismo de selagem evita vazamento da lama que está no trajeto de fluxo alternado formado pelos tubos de derivação. Exemplos de tais mecanismos de selagem são descritos na Patente U.S. No. 6.464.261; Pedido de Patente Intl. No. WO 2004/094769; Pedido de Patente Inti. No. WO 2005/031105; Publicação de Patente U.S. No. 2004/0140089; Publ. Patente U.S. No. 2005/0028977; Publ. Pat. U.S. No. 2005/0061501; e Publ. Pat. U.S. No. 2005/0082060.

[00159] O acoplamento dos dispositivos de controle de areia 200 com uma unidade obturadora 300 requer alinhamento dos tubos de derivação 318 da unidade obturadora 300 com os tubos de derivação 218 ao longo dos dispositivos de controle de areia 200. A este respeito, o trajeto de fluxo dos tubos de derivação 218 dos dispositivos de controle de areia devem ser não-interrompido quando encaixando em um obturador. A Figura 4A (descrita acima) mostra dispositivos de controle de areia 200 conectados a uma unidade obturadora intermediária 300, com os tubos de derivação 218, 318 em alinhamento. Entretanto, fazer esta conexão tipicamente requer um sub ou ponte especial com uma conexão tipo união, uma conexão regulada para alinhar os múltiplos tubos ou uma placa de cobertura cilíndrica sobre os tubos de conectantes. Estas conexões são caras, demoradas e/ou difíceis de manipular no piso do aparelho.

[00160] A Patente U.S. No. 7.661.476, intitulada “Gravel Packing Methods”, descreve uma coluna de produção (referida como uma unidade de junta) que emprega uma ou mais juntas de peneira de areia. As juntas de peneira de areia são colocadas entre uma “unidade de luva de carga” e uma “unidade de luva de torque”. A unidade de luva de carga define um corpo alongado compreendendo uma parede externa (servindo como um diâmetro externo) e uma parede interna (provendo um diâmetro interno). A parede interna forma um furo através da unidade de luva de carga. Similarmente, a unidade de luva de torque define um corpo alongado, compreendendo uma parede externa (servindo como um diâmetro externo) e uma parede interna (provendo um diâmetro interno). A parede interna também forma um furo através da unidade de luva de torque.

[00161] A unidade de luva de carga inclui pelo menos um conduto de transporte e pelo menos um conduto de empacotamento. O pelo menos um conduto de transporte e o pelo menos um conduto de empacotamento são dispostos externos ao diâmetro interno e internos ao diâmetro externo. Similarmente, a unidade de luva de torque inclui pelo menos um conduto. O pelo menos um conduto é também disposto externo ao diâmetro interno e interno ao diâmetro externo.

[00162] A coluna de produção inclui uma “parte de corpo principal”. Esta é essencialmente um tubo de base que corre através da peneira de areia. Uma unidade de acoplamento, tendo uma região de distribuição, pode também ser provida. A região de distribuição é configurada para ficar em comunicação de fluxo de fluido com o pelo menos um conduto de transporte e pelo menos um conduto de empacotamento da unidade de luva de carga durante pelo menos uma parte das operações de empacotamento de cascalho. A unidade de acoplamento é operavelmente ligada a pelo menos uma parte da pelo menos uma unidade de junta na ou próximo da unidade de luva de carga. A unidade de luva de carga e a unidade de luva de torque são compostas da ou acopladas com o tubo de base, de tal maneira que os condutos de transporte e empacotamento ficam em comunicação fluida, desse modo provendo canais de fluxo alternativos para lama de cascalho. O benefício da unidade de luva de carga, da unidade de luva de torque e uma unidade de acoplamento é que elas permitem que uma série de juntas de peneira de areia sejam conectadas e corram para dentro do poço em uma maneira mais rápida e menos cara.

[00163] Como citado, a unidade obturadora 300 inclui um par de obturadores mecanicamente colocados 304. Quando empregando-se a unidade obturadora 300, os obturadores 304 são beneficamente colocados antes de a lama se injetada e o pacote de cascalho ser formado. Isto requer um único arranjo de obturador, em que os tubos de derivação são providos para um canal de fluxo alternado.

[00164] Os obturadores 304 da Figura 3A são mostrados esquematicamente. Entretanto, as Figuras 6A e 6B proveem vistas mais detalhadas de um obturador mecanicamente colocado 600, que pode ser usado na unidade obturadora da Figura 3A, em uma forma de realização. As vistas das Figuras 6A e 6B proveem vistas laterais em seção transversal. Na Figura 6A, o obturador 600 está em sua posição de inserção, enquanto na Figura 6B o obturador 60 está em sua posição colocada.

[00165] Outras formas de realização de dispositivos de controle de areia 200 podem ser usadas com os aparelhos e métodos aqui. Por exemplo, os dispositivos de controle de areia podem incluir peneiras independentes (SAS), peneiras pré-empacotadas, ou peneiras de membrana. As juntas podem ser qualquer combinação de peneira, tubo em branco ou aparelho de isolamento zonal.

[00166] O obturador 600 primeiro inclui um mandril interno 610. O mandril interno 610 define um corpo tubular alongado formando um furo central 605. O furo central 605 provê um trajeto de fluxo primário de fluidos de produção através do obturador 600. Após instalação e início da produção, o furo central 605 transporta fluidos de produção para o furo 105 das peneiras de areia 200 (visto nas Figuras 4A e 4B) e para a tubulação de produção 130 (vide nas Figuras 1 e 2).

[00167] O obturador 600 também inclui uma primeira extremidade 602. Roscas 604 são colocadas ao longo do mandril interno 610 na primeira extremidade 602. As roscas ilustrativas 604 são roscas externas. Um conector caixa 614, tendo roscas internas em ambas as extremidades é conectado ou atarraxado nas roscas 604 na primeira extremidade 602. A primeira extremidade 602 do mandril interno 610 com o conector caixa 614 é chamada a extremidade caixa. A segunda extremidade (não mostrada) do mandril interno 610 tem roscas externas e é chamada a extremidade pino. A extremidade pino (não mostrada) do mandril interno 610 permite que o obturador 600 seja conectado a extremidade caixa de uma peneira de areia ou outro corpo tubular, tal como uma peneira independente, um módulo de leitura, uma tubulação de produção ou um tubo em branco.

[00168] O conector caixa 614 na extremidade caixa 602 permite que o obturador 600 seja conectado à extremidade pino de uma peneira de areia ou outro corpo tubular, tal como uma peneira independente, um módulo de leitura, uma tubulação de produção ou um tubo em branco.

[00169] O mandril interno 610 estende-se ao longo do comprimento do obturador 600. O mandril interno 610 pode ser composto de múltiplos segmentos conectados, ou juntas. O mandril interno 610 tem um diâmetro interno ligeiramente menor próximo da primeira extremidade 602. Isto é devido a um ressalto de colocação 606 usinado dentro do mandril interno. Como será explicado mais totalmente abaixo, o ressalto de colocação 606 agarra uma luva de liberação 710 em resposta à força mecânica aplicada por uma ferramenta de colocação.

[00170] O obturador 600 também inclui um mandril de pistão 620. O mandril de pistão 620 estende-se genericamente da primeira extremidade 602 do obturador 600. O mandril de pistão 620 pode ser composto de múltiplos segmentos conectados, ou juntas. O mandril de pistão 620 define um corpo tubular alongado, que reside circunferencialmente em torno e substancialmente concêntrico ao mandril interno 610. Uma coroa anular 625 é formada entre o mandril interno 610 e o mandril de pistão circundante 620. A coroa anular 625 beneficamente provê um trajeto de fluxo secundário ou canais de fluxo alternativos para fluidos.

[00171] No arranjo das Figuras 6A e 6B, os canais de fluxo alternativos, definidos pela coroa anular 625, são externos ao mandril interno 610. Entretanto, o obturador poderia ser configurado de modo que os canais de fluxo alternativos fiquem dentro do furo 505 do mandril interno 610. Num ou noutro exemplo, os canais de fluxo alternativos são “ao longo do” mandril interno 610.

[00172] A coroa anular 625 fica em comunicação de fluido com o trajeto de fluxo secundário de outra ferramenta de fundo de poço (não mostrada nas Figuras 6A e 6B). Uma tal ferramenta separada pode ser, primeira extremidade, as peneiras de areia 200 das Figuras 4A e 5A, ou um tubo em branco, um obturador de isolamento zonal dilatável, tal como o obturador 308 da Figura 3A, ou outro corpo tubular. O corpo tubular pode ou não ter canais de fluxo alternativos.

[00173] O obturador 600 também inclui um acoplamento 630. O acoplamento 630 é conectado e selado (p. ex., via anéis “o” elastômeros) ao mandril de pistão 620 na primeira extremidade 602. O acoplamento 630 é então atarraxado e preso com pinos ao conector caixa 614, que é roscavelmente conectado ao mandril interno 610 para evitar movimento rotacional relativo entre o mandril interno 610 e o acoplamento 630. Um primeiro parafuso de torque é mostrado em 632 para prender o acoplamento ao conector caixa 614.

[00174] Em um aspecto, uma chave NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) 634 é também empregada. A chave NACA 634 é colocada interna ao acoplamento 630 e externa a um conector caixa roscado 614. Um primeiro parafuso de torque é provido em 632, conectando o acoplamento 630 à chave NACA 634 e então ao conector caixa 614. Um segundo parafuso de torque é provido em 636 conectando o acoplamento 630 à chave NACA 634. As chaves conformadas NACA podem (a) fixar o acoplamento 630 ao mandril interno 610 via conector caixa 614, (b) evitar que o acoplamento 630 gire em torno do mandril interno 610 e (c) aerodinamizar o fluxo de lama ao longo da coroa anular 612 para reduzir a fricção.

[00175] Dentro do obturador 600, a coroa anular 625 em torno do mandril interno 610 é isolada do furo principal 605. Além disso, a coroa anular 625 é isolada de uma coroa anular (não mostrada) do poço circundante. A coroa anular 625 possibilita a transferência de lama de cascalho dos canais de fluxo alternativos (tais como tubos de derivação 218) através do obturador 600. Assim, a coroa anular 625 torna-se o(s) canal(ais) de fluxo alternativo(s) para o obturador 600.

[00176] Em operação, um espaço anular 612 reside na primeira extremidade 602 do obturador 600. O espaço anular 612 é disposto entre o conector caixa 614 e o acoplamento 630. O espaço anular 612 recebe lama dos canais de fluxo alternativos de um corpo tubular conectado e supre a lama para a coroa anular 625. O corpo tubular pode ser, primeira extremidade, uma peneira de areia adjacente, um tubo em branco, ou um dispositivo de isolamento zonal.

[00177] O obturador 600 também inclui um ressalto de carga 626. O ressalto de carga 626 é colocado próximo da extremidade do mandril de pistão 620, onde o acoplamento 630 é conectado e selado. Uma seção de sólidos na extremidade do mandril de pistão 620 tem um diâmetro interno e um diâmetro externo. O ressalto de carga 626 é colocado ao longo do diâmetro externo. O diâmetro interno tem roscas e é atarraxadamente conectado ao mandril interno 610. Pelo menos um canal de fluxo alternativo é formado entre os diâmetros interno e externo para conectar o fluxo entre o espaço anular 5612 e a coroa anular 625.

[00178] O ressalto de carga 626 provê um ponto de suporte de carga. Durante operações do aparelho, um colar ou arnês de carga (não mostrado) é colocado em torno do ressalto de carga 626 para permitir que o obturador 600 seja colhido e suportado com elevadores convencionais. O ressalto de carga 626 é então temporariamente usado para suportar o peso do obturador 600 (e quaisquer dispositivos de completamento conectado, tais como juntas de peneira de areia já introduzidas dentro do poço) quando colocadas no piso rotativo de um aparelho. A carga pode então ser transferida do ressalto de carga 626 para um conector de rosca de tubo, tal como conector caixa 614, em seguida para o mandril interno 610 ou tubo de base 205, que é atarraxado ao conector caixa 614.

[00179] O obturador 600 também inclui um recinto de pistão 640. O recinto de pistão 640 reside em torno do e é substancialmente concêntrico ao mandril de pistão 620. O obturador 600 é configurado para fazer com que o recinto de pistão 640 mova-se axialmente ao longo do e relativo ao mandril de pistão 6209. Especificamente, o recinto de pistão 640 é acionado pela pressão hidrostática de fundo de poço. O recinto de pistão 640 pode ser composto de múltiplos segmentos, ou juntas, conectados.

[00180] O recinto de pistão 640 é retido em posição ao longo do mandril de pistão 620 durante inserção. O recinto de pistão 640 é preso utilizando-se uma luva de liberação 710 e chave de liberação 715. A luva de liberação 710 e chave de liberação 715 evitam movimento translacional relativo entre o recinto de pistão 640 e o mandril de pistão 620. A chave de liberação 715 penetra através tanto do mandril de pistão 6209 como do mandril interno 610.

[00181] As Figuras 7A e 7B proveem vistas ampliadas da luva de liberação 710 e da chave de liberação 715 para o obturador 600. A luva de liberação 710 e a chave de liberação 715 são retidas em posição por um pino de cisalhamento 720. Na Figura 7A, o pino de cisalhamento 720 não foi cisalhado e a luva de liberação 710 e a chave de liberação 715 são retidas em posição ao longo do mandril interno 610. Entretanto, na Figura 7B o pino de cisalhamento 720 foi cisalhado e a luva de liberação 710 foi transladada ao longo de uma superfície interna 608 do mandril interno 610.

[00182] Em cada uma das Figuras 7A e 7B, o mandril interno 610 e o mandril de pistão circundante 620 são vistos. Além disso, o recinto de pistão 640 é visto fora do mandril de pistão 620. Os três corpos tubulares representando o mandril interno 610, o mandril de pistão 620 e o recinto de pistão 640 são presos juntos contra movimento translacional ou rotacional relativo por quatro chaves de liberação 715. Somente uma das chaves de liberação 715 é vista na Figura 7A; entretanto, quatro chaves separadas 715 são radialmente visíveis na vista em seção transversal da Figura 6E, descrita abaixo.

[00183] A chave de liberação 715 reside dentro de um buraco de fechadura 615. O buraco de fechadura 615 estende-se através do mandril interno 610 e do mandril de pistão 620. A chave de liberação 715 inclui um ressalto 734. O ressalto 734 reside dentro de um rebaixo de ressalto 624 do mandril de pistão 620. O rebaixo de ressalto 624 é bastante grande para permitir que o ressalto 734 mova-se radialmente para dentro. Entretanto, tal folga é restringida na Figura 7A pela presença da luva de liberação 710.

[00184] Observamos que a coroa anular 625 entre o mandril interno 610 e o mandril de pistão 620 não é vista na Figura 7A ou 7B. Isto é porque a coroa anular 625 não se estende através da seção transversal ou é muito pequena. Em vez disso, a coroa anular 625 emprega canais separados afastados radialmente, que preservam o suporte para as chaves de liberação 715, como melhor visto na Figura 6E. Dito de outro modo, os grandes canais compondo a coroa anular 625 são localizados afastados do material do mandril interno 610 que circunda os buracos de fechadura 615.

[00185] Em cada local de buraco de fechadura, um buraco de fechadura 615 é usinado através do mandril interno 610. Os buracos de fechadura 615 são perfurados para acomodar as respectivas chaves de liberação 715. Se houver quatro chaves de liberação 715, haverá quatro ressaltos separados afastados circunferencialmente para significativamente reduzir a coroa anular 625. A área remanescente da coroa anular 625 entre os ressaltos adjacentes permite que o fluxo no canal de fluxo alternativo 625 desvie-se da chave de liberação 715.

[00186] Os ressaltos podem ser usinados como parte do corpo do mandril interno 620. Mais especificamente, o material compondo o mandril interno 610 pode ser usinado par formar os ressaltos. Alternativamente, os ressaltos podem ser usinados como um mandril de liberação curto separado (não mostrado), que é então atarraxado no mandril interno 610. Alternativamente ainda, os ressaltos podem ser um espaçador separado preso entre o mandril interno 610 e o mandril de pistão 620 por soldagem ou outro meio.

[00187] É também observado aqui que na Figura 6A o mandril de pistão 620 é mostrado como um corpo integral. Entretanto, a parte do mandril de pistão 620, onde os buracos de fechadura 615 são localizados, pode ser um recinto de liberação curto separado. Este recinto separado é então conectado ao mandril de pistão principal 620.

[00188] Cada chave de liberação 715 tem uma abertura 732. Similarmente, a luva de liberação 710 tem uma abertura 722. A abertura 732 da chave de liberação 725 e a abertura 722 da chave de liberação 710 são dimensionadas e configuradas para receber um pino de cisalhamento. O pino de cisalhamento é visto em 720. Na Figura 7A, o pino de cisalhamento 720 é retido dentro das aberturas 732, 722 pela luva de liberação 710. Entretanto, na Figura 7B, o pino de cisalhamento 720 foi cisalhado e somente uma pequena parte do pino 720 permanece visível.

[00189] Uma borda externa da chave de liberação 715 tem uma superfície áspera, ou dentes. Os dentes da chave de liberação 715 são mostrados em 736. Os dentes 736 da chave de liberação 715 são inclinados e configurados para unirem-se com uma superfície áspera reciproca dentro do recinto de pistão 640. A superfície áspera de união (ou dentes) para o recinto de pistão 640 é mostrada em 646. Os dentes 646 residem em uma face interna do recinto de pistão 640. Quando encaixados, os dentes 736, 646 evitam o movimento do recinto de pistão 640 em relação ao mandril de pistão 620 ou ao mandril interno 610. Preferivelmente, a superfície áspera de união ou dentes 646 residem na face interna de uma luva de liberação externa curta, separada, que é então atarraxada no recinto de pistão 640.

[00190] Voltando agora para as Figuras 6A e 6B, o obturador 600 inclui um membro centralizador 650. O membro centralizador 650 é acionado pelo movimento do recinto de pistão 640. O membro centralizador 650 pode ser, primeira extremidade, como descrito no WO 2009/071574, intitulado “Improved Centraliser”, com uma data de depósito internacional de 28 de novembro de 2003.

[00191] O obturador 600 inclui ainda um elemento de selagem 655. Quando o membro centralizador 650 é acionado e centraliza o obturador 600 dentro do poço circundante, o recinto de pistão 640 continua a acionar o elemento de selagem 655 como descrito no WO 2007/107773, intitulado “Improved Packer”, que tem uma data de depósito internacional de 22 de março de 2007.

[00192] Na Figura 6A, o membro centralizador 650 e elemento de selagem 655 estão em sua posição de inserção. Na Figura 6B, o membro centralizador 650 e elemento de selagem conectado 655 foram acionados. Isto significa que o recinto de pistão 640 moveu-se ao longo do mandril de pistão 620, fazendo com que tanto o membro centralizador 650 como o elemento de selagem 655 encaixem na parede de poço circundante.

[00193] Um outro sistema de ancoragem como descrito no WO 2010/084353 pode ser usado para evitar que o recinto de pistão 640 recue. Isto evita contração do elemento tipo-copo 655.

[00194] Como observado, o movimento do recinto de pistão 640 ocorre em resposta à pressão hidrostática dos fluidos de poço, incluindo a lama de cascalho. Na posição de inserção do obturador 600 (mostrado na Figura 6A), o recinto de pistão 640 é mantido em posição pela luva de liberação 710 e chave de pistão associada 715. Esta posição é mostrada na Figura 7A. A fim de colocar o obturador 600 (de acordo com a Figura 6B), a luva de liberação 710 deve ser movida para fora do caminho da chave de liberação 715, de modo que os dentes 736 da chave de liberação 725 não sejam mais encaixados com os dentes 646 do recinto de pistão 640. Esta posição é mostrada na Figura 7B.

[00195] Para mover a luva de liberação 710, uma ferramenta de colocação é usada. Uma ferramenta de colocação ilustrativa é mostrada em 750 na Figura 7C. A ferramenta de colocação 750 define um corpo cilíndrico curto 755. Preferivelmente, a ferramenta de colocação 750 é introduzida no poço com uma coluna de tubos de lavagem (não mostrada). O movimento da coluna de tubos de lavagem ao longo do poço pode ser controlado na superfície.

[00196] Uma extremidade superior 752 da ferramenta de colocação 750 é composta de diversos dedos pinça 760 radiais. Os dedos de pinça 760 colapsam quando submetidos a suficiente força interna. Em operação, os dedos de pinça 760 unem-se a um perfil 724 formado ao longo da luva de liberação 710. Os dedos-pinça 760 incluem superfícies elevadas 762 que se unem com o perfil 724 da chave de liberação 710. Na união, a ferramenta de colocação 750 é puxada ou elevada dentro do poço. A ferramenta de colocação 750 então puxa a luva de liberação 710 com suficiente força para fazer com que os pinos de cisalhamento 720 cisalhem. Uma vez os pinos de cisalhamento 720 sejam cisalhados, a luva de liberação 710 fica livre para transladar para cima ao longo da superfície interna 608 do mandril interno 610.

[00197] Como observado, a ferramenta de colocação 750 pode ser introduzida no poço com um tubo de lavagem. A ferramenta de colocação 750 pode simplesmente ser uma parte perfilada do corpo de tubo de lavagem. Preferivelmente, entretanto, a ferramenta de colocação 750 é um corpo tubular separado 755, que é roscavelmente conectado com o tubo de lavagem. Na Figura 7C, uma ferramenta de conexão é provida em 770. A ferramenta de conexão 770 inclui roscas externas 775 para conexão com uma coluna de perfuração ou outro tubular de inserção. A ferramenta de conexão 770 estende-se para dentro do corpo 755 da ferramenta de colocação 750. A ferramenta de conexão 770 pode estender-se por todo o caminho através do corpo 755 para conectar-se ao tubo de lavagem ou outro dispositivo, ou pode conectar-se às roscas internas (não vistas) dentro do corpo 755 da ferramenta de colocação 750.

[00198] Retornando para as Figuras 7A e 7B, o deslocamento da luva de liberação 710 é limitado. A este respeito, uma primeira extremidade ou de topo 726 da luva de liberação 710 para em contato com o ressalto 606 ao longo da superfície interna 608 do mandril interno 610. O comprimento da luva de liberação 710 é bastante curto para permitir que a luva de liberação 710 desobstrua a abertura 732 da chave de liberação 715. Quando completamente deslocada, a chave de liberação 715 move-se radialmente para dentro, empurrada pelo perfil áspero do recinto de pistão 760, quando pressão hidrostática está presente.

[00199] O cisalhamento do pino 720 e o movimento da luva de liberação 710 também permitem que a chave de liberação 715 desencaixe do recinto de pistão 640. O rebaixo do ressalto 624 é dimensionado para permitir que o ressalto 734 da chave de liberação 715 caia ou desencaixe dos dentes 646 do recinto de pistão 640 uma vez a luva de liberação 710 sela desobstruída. A pressão hidrostática então atua sobre o recinto de pistão 640 para trasladá-lo para baixo em relação ao mandril de pistão 620.

[00200] Após os pinos de cisalhamento 720 tenham sido cisalhados, o recinto de pistão 640 está livre para deslizar ao longo da superfície externa do mandril de pistão 620. Para realizar isto, a pressão hidrostática da coroa anular 625 atua sobre um ressalto 642 do recinto de pistão 640. Isto é melhor visto na Figura 6B. O ressalto 642 serve como uma superfície de suporte de pressão. Um orifício de fluido 628 é provido através do mandril de pistão 620, para permitir que fluido acesse o ressalto 642. Beneficamente, o orifício de fluido 628 permite que uma pressão mais elevada do que a pressão hidrostática seja aplicada durante operações de empacotamento de cascalho. A pressão é aplicada no recinto de pistão 640 para assegurar que os elementos obturadores 655 encaixem no poço circundante.

[00201] O obturador 600 também inclui um dispositivo de medição. Quando o recinto de pistão 640 translada ao longo do mandril de pistão 620, um orifício de medição 664 regula a extensão em que o recinto de pistão translada ao longo do mandril de pistão, portanto, diminuindo o movimento do recinto de pistão e regulando a velocidade de colocação do obturador 600.

[00202] Para entender mais os aspectos do obturador mecanicamente colocado ilustrativo 600, diversas vistas de seção transversal adicionais são providas. Estas são vistas nas Figuras 6C, 6D, 6E e 6F.

[00203] Primeiro, a Figura 6C é uma vista de seção transversal do obturador mecanicamente colocado da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6C-6C da Figura 6A. A linha 6C-6C é tomada através de um dos parafusos de torque 636. O parafuso de torque 636 conecta o acoplamento 630 à chave NACA 634.

[00204] A Figura 6D é uma vista de seção transversal do obturador mecanicamente colocado da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6D-6D da Figura 6B. A linha 6D-6D é tomada através de outro dos parafusos de torque 632. O parafuso de torque 632 conecta o acoplamento 630 ao conector caixa 614, que é atarraxado ao mandril interno 610.

[00205] A Figura 6E é uma vista de seção transversal do obturador mecanicamente colocado 600 da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6E-6E da Figura 6A. A linha 6E-E é tomada através da chave de liberação 715. Pode ser visto que a chave de liberação 715 passa através do mandril de pistão 620 e para dentro do mandril interno 610. É também visto que o canal de fluxo alternativo 625 reside entre as chaves de liberação 715.

[00206] A Figura 6F é uma vista de seção transversal do obturador mecanicamente colocado 600 da Figura 6A. A vista é tomada através da linha 6F-6F da Figura 6B. A linha 6F-6F é tomada através dos orifícios de fluido 628 dentro do mandril de pistão 620. Quando o fluido move-se através dos orifícios de fluido 628 e empurra o ressalto 642 do recinto de pistão 640 para longe dos orifícios 628, um vão anular 672 é criado e alongado entre o mandril de pistão 620 e o recinto de pistão 640.

[00207] Uma vez o obturador de desvio de fluido 600 é colocado, as operações de empacotamento de cascalho podem começar. As Figuras 8A a 8N apresentam estágios de um procedimento de empacotamento de cascalho de uma forma de realização. O procedimento de empacotamento de cascalho utiliza uma unidade obturadora tendo canais de fluxo alternativos. A unidade obturadora pode ser de acordo com a unidade obturadora 300 da Figura 3A. A unidade obturadora 300 terá obturadores mecanicamente colocados 304. Estes obturadores mecanicamente colocados podem ser de acordo com o obturador 600 das Figuras 6A e 6B.

[00208] Nas Figuras 8A a 8N, os dispositivos de controle de areia são utilizados com um procedimento de empacotamento de cascalho ilustrativo em uma lama de perfuração condicionada. A lama de perfuração condicionada pode ser um fluido não-aquoso (NAF), tal como um fluido baseado em óleo carregado de sólidos. Opcionalmente, um fluido baseado em água carregado de sólidos é também utilizado. 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 e Patente U.S. relacionada No. 7.373.978, cada uma das quais é por este meio incorporada por referência. Entretanto, deve ser observado que este exemplo é simplesmente para fins ilustrativos, visto que outros processos e fluidos adequados podem ser utilizados.

[00209] Na Figura 8A, um poço 80o é mostrado. O poço ilustrativo 800 é um poço de furo aberto horizontal. O poço 800 inclui uma parede 805. Dois diferentes intervalos de produção são indicados ao longo do poço horizontal 800. Estes são mostrados em 810 e 820. Dois dispositivos de controle de areia 850 foram introduzidos no poço 800. Dispositivos de controle de areia separados 850 são providos em cada intervalo de produção 810, 820.

[00210] Cada um dos dispositivos de controle de areia 850 consiste de um tubo de base 854 e uma peneira de areia circundando 856. Os tubos de base 854 têm fendas ou perfurações para permitir que fluido flua para dentro do tubo de base 854. Os dispositivos de controle de areia 850 também incluem, cada um, trajetos de fluxo alternativos. Estes podem ser de acordo com os tubos de derivação 218 da Figura 4B ou Figura 5B. Preferivelmente, os tubos de derivação são tubos de derivação internos dispostos entre os tubos de base 854 e as peneiras de areia 856 da região anular mostrada em 852.

[00211] Os dispositivos de controle de areia 850 são conectados via uma unidade obturadora intermediária 300. No arranjo da Figura 8A, a unidade obturadora 300 é instalada na interface entre os intervalos de produção 810 e 820. Mais do que uma unidade obturadora 300 pode ser incorporada. A conexão entre os dispositivos de controle de areia 850 e uma unidade obturadora 300 pode ser de acordo com a Patente U.S. No. 7.661.476 discutida acima.

[00212] Além dos dispositivos de controle de areia 850, um tubo de lavagem 840 foi abaixado dentro do poço 800. O tubo de lavagem 840 é introduzido dentro do poço 800 abaixo de uma ferramenta crossover ou uma ferramenta de serviço de pacote de cascalho (não mostrada), que é presa na extremidade de um tubo de perfuração 835 ou outra coluna de trabalho. O tubo de lavagem 840 é um membro tubular alongado, que se estende para dentro das peneiras de areia 850. O tubo de lavagem 840 auxilia na circulação da lama de cascalho durante uma operação de empacotamento de cascalho e é subsequentemente removido. Fixado ao tubo de lavagem 840 há uma ferramenta de deslocamento, tal como a ferramenta de deslocamento 750 apresentada na Figura 7C. A ferramenta de deslocamento 750 é posicionada embaixo do obturador 300.

[00213] Na Figura 8A, uma ferramenta crossover 845 é colocada na extremidade da tubulação de produção 835. A ferramenta crossover 845 é usada para direcionar a injeção e circulação da lama de cascalho, como discutido mais detalhadamente abaixo.

[00214] Um obturador separado 815 é conectado à ferramenta crossover 845. O obturador 815 e a ferramenta crossover conectada 845 são temporariamente posicionados dentro de uma coluna de tubos de revestimento de produção 830. Juntos, o obturador 815, a ferramenta crossover 845, o tubo de lavagem alongado 840, a ferramenta de deslocamento 750 e as peneiras de pacote de cascalho 850 são introduzidos na extremidade inferior do poço 800. O obturador 815 é então colocado no tubo de revestimento de produção 830. A ferramenta crossover 845 é então liberada do obturador 815 e fica livre para mover-se como mostrado na Figura 8B.

[00215] Retornando à Figura 8A, um NAF condicionado (ou outra lama de perfuração) 814 é colocado dentro do poço 800. Preferivelmente, a lama de perfuração 814 é depositada dentro do poço 800 e suprida para a parte de furo-aberto antes de a coluna de perfuração 835 e as peneiras de areia fixadas 850 e tubo de lavagem 840 fixados serem introduzidos no poço 800. A lama de perfuração pode ser condicionada sobre os agitadores de malha (não mostrados) antes de os dispositivos de controle de areia 850 serem introduzidos no poço 800 para reduzir qualquer obstrução potencial dos dispositivos de controle de areia 850.

[00216] Na Figura 8B, o obturador 815 é colocado na coluna de tubos de revestimento de produção 830. Isto significa que o obturador 815 é acionado para estender argilas líquidas e um elemento de selagem elastômero em direção à coluna de tubos de revestimento circundante 830. O obturador 815 é colocado em cima dos intervalos 810 e 820, que são para ser empacotados com cascalho. O obturador 815 sela os intervalos 810 e 820 das partes do poço 800 acima do obturador 815.

[00217] Após o obturador 815 se colocado como mostrado na Figura 8C a ferramenta crossover 845 é deslocada para cima em uma posição inversa. As pressões de circulação podem ser medidas nesta posição. Na maioria das formas de realização, um fluido portador 812 é bombeado tubo de perfuração 835 abaixo e colocado dentro de uma coroa anular entre o tubo de perfuração 835 e tubo de revestimento de produção circundante 830 acima do obturador 815. O fluido portador é um fluido portador de cascalho, que é o componente líquido da lama de empacotamento de cascalho (aqueles hábeis na arte reconhecerão que, em algumas formas de realização, um fluido de deslocamento, que é distinto do fluido portador, pode ser usado para deslocar ou auxiliar no deslocamento do fluido de perfuração, antes de o fluido portador ser introduzido dentro do poço que, então, por sua vez, desloca o fluido de deslocamento. O fluido de deslocamento pode compreender o fluido portador elementos obturadores outra composição de fluido. Tais métodos e formas de realização estão também dentro do escopo diâmetro interno). O fluido de deslocamento ou portador 812 desloca o fluido de perfuração condicionado 814 acima do obturador 815, que novamente pode ser um fluido baseado em óleo, tal como o NAF condicionado. O fluido portador 812 desloca o fluido de perfuração 814 na direção indicada pelas setas “C”.

[00218] Em seguida, na Figura 8D, a ferramenta crossover 845 é deslocada de volta dentro de uma posição de circulação. Esta é a posição usada para circular lama de empacotamento de cascalho e é às vezes referida como a posição de empacotamento de cascalho. O fluido portador colocado anteriormente 812 é bombeado coroa anular abaixo entre o tubo de perfuração 835 e o tubo de revestimento de produção 830. O fluido portador 812 é ainda bombeado tubo de lavagem abaixo 840. Isto empurra o NAF condicionado 814 tubo de lavagem abaixo 840, para fora das peneiras de areia 856, varrendo a coroa anular de furo aberto entre as peneiras de areia 856 e a parede circundante 805 da parte de furo-aberto do poço 800, através da ferramenta crossover 845 e para dentro do tubo de perfuração 835. O trajeto de fluxo do fluido portador 812 é novamente indicado pelas setas “C”.

[00219] Nas Figuras 8E a 8G, os intervalos de produção 810, 820 são preparados para empacotamento de cascalho.

[00220] Na Figura 8E, uma vez a coroa anular de furo-aberto entre as peneiras de areia 856 e a parede circundante 805 tenha sido varrida com o fluido portador 812, a ferramenta crossover 845 é deslocada de volta para a posição inversa. O fluido portador condicionado 814 é bombeado coroa anular abaixo entre a tubulação de produção 835 e o tubo de revestimento de produção 830 para forçar o fluido portador 812 para fora do tubo de perfuração 835, como mostrado pelas setas “D”. Estes fluidos podem ser removidos do tubo de perfuração 835.

[00221] Em seguida, os obturadores 304 são colocados, como mostrado na Figura 8F, puxando-se a ferramenta de deslocamento, localizada embaixo da unidade obturadora 300, sobre o tubo de lavagem 840 e para cima além da unidade obturadora 300. Mais especificamente, os obturadores mecanicamente colocados 304 da unidade obturadora 300 são colocados. Os obturadores 304 podem ser, por exemplo, obturador 600 das Figuras 6A e 6B. O obturador 600 é usado para isolar a coroa anular formada entre as peneiras de areia 856 e a parede circundante 805 do poço 800. O tubo de lavagem 840 é abaixado para uma posição inversa.

[00222] Enquanto a posição inversa, como mostrado na Figura 8G, o fluido portador com cascalho 816 pode ser colocado dentro do tubo de perfuração 835 e utilizado para forçar o fluido portador 812 para cima da coroa anular formada entre o tubo de perfuração 835 e o tubo de revestimento de produção 830 acima do obturador 815, como mostrado pelas setas “C”.

[00223] Nas Figuras 8H a 8J, a ferramenta crossover 845 pode ser deslocada para dentro da posição de circulação para empacotar com cascalho o primeiro intervalo de subsuperfície 810.

[00224] Na Figura 8H, o fluido portador com cascalho 816 começa a criar um pacote de cascalho dentro do intervalo de produção 810 acima do obturador 300 da coroa anular entre a peneira de areia 856 e a parede 805 do poço de furo aberto 800. O fluido flui para fora da peneira de areia 856 e retorna através do tubo de lavagem 840, como indicado pelas setas “D”. O fluido portador 812 na coroa anular do poço é forçado para dentro da peneira, através do tubo de lavagem 840 e para cima da coroa anular formada entre o tubo de perfuração 835 e o tubo de revestimento de produção 830 acima do obturador 815.

[00225] Na Figura 8I, um primeiro pacote de cascalho 860 começa a formar-se acima do obturador 300. O pacote de cascalho 860 forma-se em torno da peneira de areia 856 e em direção ao obturador 815. O fluido portador 812 é circulado embaixo do obturador 300 e para o fundo do poço 800. O fluido portador 812 sem cascalho flui para cima do tubo de lavagem 840 como indicado pelas setas “C”.

[00226] Na Figura 8J, o processo de empacotamento de cascalho continua para formar o pacote de cascalho 860 em direção ao obturador 815. A peneira de areia 856 está agora sendo totalmente coberta pelo pacote de cascalho 860 em cima do obturador 300. O fluido portador 812 continua a ser circulado embaixo do obturador 300 e para o fundo do poço 800. O fluido portador 812 sem cascalho flui para cima do tubo de lavagem 840, como novamente indicado pelas setas “C”.

[00227] Uma vez o pacote de cascalho 860 seja formado no primeiro intervalo 810 e as peneiras de areia acima do obturador 300 sejam cobertas com cascalho, o fluido portador com cascalho 816 é forçado através dos tubos de derivação (mostrados em 318 na Figura 3b). O fluido portador com cascalho 816 forma o pacote de cascalho 860 nas Figuras 8K a 8N.

[00228] Na Figura 8K, o fluido portador com cascalho 816 agora flui dentro do intervalo de produção 820 embaixo do obturador 300. O fluido portador 816 flui através dos tubos de derivação e obturador 300 e então para fora da peneira de areia 856. O fluido portador 816 então flui na coroa anular entre a peneira de areia 856 e a parede 805 do poço 800 e retorna através do tubo de lavagem 840. O fluxo do fluido portador com cascalho 816 é indicado pelas setas “D”, enquanto o fluxo do fluido portador dentro do tubo de lavagem 840 sem o cascalho é indicado em 812, mostrado pelas setas “C”.

[00229] É observado aqui que a lama somente flui através dos canais de desvio ao longo das seções do obturador. Após isso, a lama irá para dentro dos canais de fluxo alternativos da próxima junta de peneira adjacente. Os canais de fluxo alternativos têm tubos tanto de transporte como de empacotamento distribuídos juntos em cada extremidade de uma junta de peneira. Os tubos de empacotamento são providos ao longo das juntas de peneira de areia. Os tubos de empacotamento representam bicos laterais que permitem que a lama encha quaisquer vazios da coroa anular. Os tubos de transporte levarão a lama mais a jusante.

[00230] Na Figura 8L, o pacote de cascalho 860 está começando a formar-se abaixo do obturador 300 e em torno da peneira de areia 856. Na Figura 8M, o empacotamento de cascalho continua a desenvolver o pacote de cascalho 860 da base do poço 800 para cima em direção ao obturador 300. A peneira de areia 856 embaixo do obturador 300 foi coberta pelo pacote de cascalho 860. A pressão de tratamento de superfície aumenta para indicar que o espaço anular entre as peneiras de areia 856 e a parede 805 do poço 800 está totalmente empacotado com cascalho.

[00231] A Figura 80 mostra a coluna de perfuração 835 e o tubo de lavagem 840 das Figuras 8A a 8N tendo sido removida do poço 800. O tubo de revestimento 830, os tubos de base 854 e as peneiras de areia 856 permanecem dentro do poço 800 ao longo dos intervalos de produção superior 810 e inferior 820. O obturador 300 e os pacotes de cascalho 860 permanecem colocados no poço de furo aberto 800 em seguida ao completamento do procedimento de empacotamento de cascalho das Figuras 8A a 8N. O poço 800 está agora pronto para as operações de produção.

[00232] Como mencionado acima, uma vez um poço tenha sofrido empacotamento de cascalho, o operador pode escolher isolar um intervalo selecionado do poço e descontinuar a produção a partir daquele intervalo. Para demonstrar como um intervalo de poço pode ser isolado, as Figuras 9A e 9B são fornecidas.

[00233] Primeiro, a Figura 9A é uma vista de seção transversal de um poço 900A. O poço 900A é geralmente construído de acordo com o poço 100 da Figura 2. Na Figura 9A, o poço 900A 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 113 (visto na Figura 2, porém não mostrado na Figura 9A).

[00234] O intervalo de subsuperfície 114 pode ser uma parte de uma formação de subsuperfície que outrora produziu hidrocarbonetos em quantidades comercialmente viáveis, porém sofreu agora significativa invasão de água e gás hidrocarbonado. Alternativamente, o intervalo de subsuperfície 114 pode ser uma formação que foi originalmente uma zona de água ou aquitarde ou é de outro modo substancialmente saturada com fluido aquoso. Em um ou noutro exemplo, o operador decidiu interromper o influxo de fluidos de formação do intervalo 114 para o poço 900A.

[00235] Um dispositivo de controle de areia 200 foi colocado no poço 900A. Os dispositivos de controle de areia 200 está de acordo com o dispositivos de controle de areia 200 da Figura 2. Além disso, um tubo de base 205 é visto estendendo-se 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 peneira de malha, uma peneira enrolada com arame ou outro meio de filtragem radial 207. O tubo de base 205 e o meio de filtragem circundante 207 preferivelmente compreendem uma série de juntas conectadas extremidade-com-extremidade. As juntas são idealmente de cerca de 5 a 45 pés de comprimento.

[00236] Observamos aqui que o dispositivo de controle de areia 200 das Figuras 9A e 9B podem ser de várias formas. Em algumas formas de realização, o dispositivo de controle de areia 200 é uma peneira de areia, tal como descrita na Patente U.S. No. 7.464.752.

[00237] A Figura 10A ilustra uma peneira MazeFloTM 1000 de uma forma de realização. A peneira ilustrativa 1000 utiliza três condutos concêntricos para possibilitar o fluxo de hidrocarbonetos enquanto filtrando os finos da formação. No arranjo da Figura 10A, o primeiro conduto é um tubo de base 1010; o segundo conduto é uma malha ou tela de arame 1020; e o terceiro conduto é uma malha ou tela de arame externa circundante 1030.

[00238] Cada conduto 1010, 1020, 1030 inclui seções tanto permeáveis como impermeáveis. As seções permeáveis contêm um meio de filtragem projetado para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado, enquanto permitindo que os fluidos atravessem. Para o primeiro conduto 1010, as seções permeáveis são representadas por fendas 1012, enquanto a seção impermeável é representada pelo tubo em branco 1014. Para o segundo conduto 1020, as seções permeáveis são representadas pela tela ou malha de arame 1022, enquanto a seção impermeável é representada pelo tubo em branco 1024. Para o terceiro conduto 1030, as seções permeáveis são representadas pela tela ou malha de arame 1032, enquanto a seção impermeável é representada pelo tubo em branco 1034. A seções permeáveis 1022, 1032 são preferivelmente uma peneira enrolada com arame em que o vão entre dois arames é suficiente para reter a maior parte da areia de formação produzida dentro do poço 1050. As seções impermeáveis 1024, 1034 podem também ser peneiras enroladas com arame, porém com o passo dos arames tão pequenos de modo a eficazmente interromper o fluxo de quaisquer fluidos através delas.

[00239] Vistas de seção transversal da peneira de areia 1000 são providas nas Figuras 10B, 10C e 10D. A Figura 10B é uma vista de seção transversal tomada através da linha 10B-10B da Figura 10A; A figura 10C é uma vista de seção transversal tomada através da linha 10C - 10C da Figura 10A; e a Figura 10D é uma vista de seção transversal tomada através da linha 10D - 10D da Figura 10A.

[00240] Pode ser visto nas vistas em seção transversal das Figuras 10B, 10C e10D que uma série de pequenos tubos é disposta radialmente em torno da peneira de areia 1000. Estes são tubos de derivação 1040. Os tubos de derivação 1040 conectam-se com canais de fluxo alternativos para transportar lama de cascalho ao longo de uma parte do poço sofrendo uma operação de empacotamento de cascalho. Os bicos 1042 sevem como saídas para a lama de cascalho, a fim de desviar quaisquer pontes de areia (não mostradas) ou obturador da coroa anular do poço.

[00241] Pode também ser visto nas vistas em seção transversal das Figuras 10B, 10C e 10D que uma série de paredes opcionais 1059 é provida. As paredes 1059 são substancialmente impermeáveis e sevem para criar compartimentos ou juntas de fluxo 1051, 1053 dentro dos condutos 1020, 1030. Em uma perspectiva tridimensional, os compartimentos ou juntas de fluxo 1051, 1053 podem ser longitudinalmente limitados por divisores de seção permeáveis, impermeáveis, parcialmente permeáveis ou parcialmente impermeáveis 1069, como mostrado na Figura 10A.

[00242] Cada um dos compartimentos 1051, 1053 (ou juntas de fluxo) tem pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída. Os compartimentos 1051 residem em torno do segundo conduto 1020, enquanto os compartimentos 1053 residem em torno do primeiro conduto 1010. Os compartimentos 1051, 1053 são adaptados para acumular partículas para progressivamente aumentar a resistência ao fluxo de fluido através dos compartimentos 1051, 1053 no evento de uma seção permeável de um conduto ficar comprometida e permitir que partículas da formação invadam.

[00243] No arranjo da Figura 10A, o meio principal de fluxo para hidrocarbonetos é o primeiro conduto 1010. Um furo central 1005 é formado dentro do primeiro conduto 1010 para transportar fluidos hidrocarbonados para uma superfície. O furo central 1005 pode ser considerado um compartimento adicional. Em operação, se o conduto mais externo 1030 (p. ex., o meio de filtragem 1032) falhar e particulados entrarem nos compartimentos 1051, a seção impermeável 1024 e a seção permeável 1022, ao longo do segundo conduto 1020, evitará contudo a infiltração de areia, enquanto ainda permitindo que os fluidos atravessem. Invasão de areia contínua aumenta a concentração de areia nos compartimentos 1051 em torno do segundo conduto 1020 e, subsequentemente, aumenta a perda de pressão friccionai, resultando em fluxo de fluido/areia gradualmente diminuído através das seções permeáveis 1022 do segundo conduto 1020. A produção de fluido é então desviada para outras seções permeáveis 1032, sem falha do meio de filtragem.

[00244] Este mesmo “sistema de suporte” também funciona com respeito ao primeiro conduto 1010. Se uma falha ocorrer no segundo conduto 1020, de modo que as partículas de formação atravessem o segundo conduto 1020, então as fendas na seção permeável 1012 do primeiro conduto 1010 pelo menos parcialmente filtrará as partículas da formação.

[00245] O número de compartimentos 1053, 1051 ao longo das respectivas circunferências dos segundo 1020 e terceiro 1030 condutos pode depender do tamanho do furo de sondagem para o poço 1000 e do tipo de meio permeável usado. Menos compartimentos possibilitariam maior tamanho de compartimento e resultaria em menos trajetos de fluxo redundantes se a areia infiltrar em um compartimento mais externo 1051. Um maior número de compartimentos 1053, 1051 diminuiria os tamanhos do compartimento, aumentaria as perdas de pressão friccionai e reduziria a produtividade do poço. O operador pode escolher ajustar os tamanhos relativos dos compartimentos 1053, 1051.

[00246] Como mostrado na Figura 10A, preferivelmente pelo menos uma seção impermeável e permeável das juntas de fluxo são adjacentes. Mais preferivelmente, em qualquer local de seção transversal da peneira MazeFloTM, pelo menos uma parede da junta de fluxo deve ser impermeável. Portanto, há nesta forma de realização preferida pelo menos uma junta de fluxo que é impermeável adjacente a pelo menos uma junta de fluxo que é permeável em qualquer local de seção transversal da peneira MazeFloTM. Esta forma de realização preferida é ilustrada nas Figuras 10B, 10C e 10D, por meio do que há em qualquer dado local de seção transversal pelo menos uma parede que é impermeável e pelo menos uma parede que é permeável.

[00247] Detalhes adicionais concernentes à peneira de areia 1000 são providos na Patente U.S. No. 7.464.752 citada acima. As Figuras 4a a 4D e Figuras 5A e 5D e texto descritivo acompanhante, encontrado nas colunas 7 a 9, são incorporados aqui por referência.

[00248] Como uma alternativa à peneira de areia MazeFloTM 1000 das Figuras 10A a 10D, um projeto de peneira de areia separada pode ser empregado que utiliza dispositivos de controle de influxo, ou “ICD’s”. Os ICD’s são às vezes usados com os dispositivos de controle de areia para regular o fluxo de diferentes intervalos de produção de fundo de poço. Exemplos de ICD’s conhecidos incluem Reslink’s RESFLOWTM, Baker Hughes’ EQUALIZERTM e Weatherford’s FLOREGTM. Estes dispositivos são tipicamente usados em longos completamentos de furo-aberto, horizontais, para equilibrar o influxo para dentro do completamento através dos intervalos ou zonas de produção. O influxo equilibrado aumenta o controle do reservatório e reduz o risco de água ou gás prematuro irromper oriundo de uma camada de reservatório de alta permeabilidade ou dos resíduos de um poço. Adicionalmente, mais hidrocarbonetos podem ser capturados do toe de um poço horizontalmente completado através da aplicação da tecnologia de controle de influxo.

[00249] Em razão de as operações de empacotamento de cascalho geralmente envolverem passar grandes quantidade de fluido, tais como fluido portador, através de uma peneira de areia, o empacotamento de cascalho com ICD’s típicos não é exequível porque os ICD’s representam uma restrição substancial do fluxo de fluido para o fluido portador. A este respeito, a lama de cascalho e os fluidos de produção utilizam os mesmos trajetos de fluxo. O influxo localizado e reduzido do fluido portador devido a ICD’s pode causar formação de ponte prematura, pacotes frouxos, vazios elementos obturadores aumentadas exigências de pressão durante o bombeamento de pacote de cascalho. A Patente U.S. No. 7I984.760 descreve três diferentes me'todos para empregar tecnologia de controle de influxo com uma operação de empacotamento de cascalho.

[00250] As Figuras 11A a 11G apresentam um dispositivo de controle de areia 1100, que pode ser usado como parte de um sistema de completamento de poço tendo canais de fluxo alternativos. O dispositivo de controle de areia 1100 é projetado para ser acoplado a uma ferramenta crossover (não mostrada) e prover um ou mais trajetos de fluxo 1114 para um fluido portador através de uma peneira de areia 1104 e para dentro de um tubo de base 1102 durante operações de empacotamento de cascalho. O portador ou fluido de pacote de cascalho pode incluir gel XC (xanthomonas campestris ou goma xantana), fluidos viscoelásticos tendo propriedades reológicas não-Newtorianas, um fluido viscosificado com polímero de hidroxietilcelulose (HEC), um fluido viscosificado com polímero de xantana refinado (p. ex., Kelco’s XANVIS, um fluido viscosificado com surfactante viscoelástico elementos obturadores um fluido tendo uma reologia e capacidade de transporte de areia favoráveis para empacotamento de cascalho de um poço.

[00251] A peneira de areia 1104 utiliza um dispositivo de controle de influxo como descrito na publicação Ό92. O dispositivo de controle de influxo é um afogador 1108 em uma extremidade da peneira 1100. Um obturador dilatável 1112 é provido na outra extremidade da peneira 1100 para conter os fluidos de produção após empacotamento de cascalho e durante a produção.

[00252] A Figura 11A provê uma vista lateral do dispositivo de controle de areia ilustrativo 1100. O dispositivo de controle de areia 1100 inclui um membro tubular ou tubo de base 1102. O tubo de base 1102 inclui aberturas 1110 para receber fluido portador durante uma operação de empacotamento de cascalho e para receber fluidos de produção durante produção posterior. O tubo de base 1102 é circundado por uma peneira de areia 1104 tendo nervuras 1105. A peneira de areia 1104 inclui uma seção permeável, tal como uma peneira ou meio de filtragem enrolado com arame e uma seção não-permeável, tal como uma seção de tubo em branco. As nervuras 1105, que não são mostradas na Figura 11A por simplicidade, mas são vistas na Figura 11C, são utilizadas para manter a peneira de areia 1104 a uma distância específica do tubo de base 1102. O espaço entre o tubo de base 1102 e a peneira de areia 1104 forma uma câmara anular que é acessível pelos fluidos externos ao dispositivo de controle de areia 1100 via a seção permeável.

[00253] O dispositivo de controle de areia 1100 tem um elemento de selagem 1112. O elemento de selagem 1112 é configurado para prover um ou mais trajetos de fluxo para as aberturas 1110 elementos obturadores dispositivo de controle de influxo 1108 durante operações de empacotamento de cascalho, e para bloquear o trajeto de fluxo pra as aberturas 1110 antes das ou durante as operações de produção. Como tal, o dispositivo de controle de areia 1100 pode ser utilizado para aumentar as operações dentro de um poço.

[00254] Na Figura 11A, o dispositivo de controle de areia 1100 inclui vários componentes utilizados para controlar o fluxo de fluidos e sólidos para dentro de um poço. Por exemplo, o dispositivo de controle de areia 1100 inclui uma seção de corpo principal 1120, uma seção de controle de influxo 112, uma primeira secção de conexão 1124, uma seção perfurada 1126 e uma segunda seção de conexão 1128, que pode ser feita de aço, ligas metálicas ou outros materiais adequados. A seção de corpo principal 1120 pode ser uma parte do tubo de base 1102 circundada por uma parte da peneira de areia 1104. A seção de corpo principal 1120 pode ser configurada para ter um comprimento específico, tal como entre 10 e 50 pés, e ter diâmetros interno e externo específicos. A seção de controle de influxo 1122 e a seção perfurada 1126 podem ser outras partes do mesmo tubo de base 1102 circundadas por outras partes da peneira de areia 1104. A seção de controle de influxo 1122 e a seção perfurada 1126 podem ser configuradas para serem entre 0,5 pé e 4 pés de comprimento.

[00255] As primeira 1124 e segunda 1128 seções de conexão podem ser utilizadas para acoplar o dispositivo de controle de areia 1100 a outros dispositivos ou tubulação de controle de areia, e podem ser o local da câmara formada pelo tubo de base 1102 e a peneira de areia 1104 termina. As primeira 1124 e segunda 1128 seções de conexão podem ser configuradas para terem um comprimento específico, tal como 2 polegadas a 4 pés ou outra distância adequada, tendo diâmetros interno e externo específicos.

[00256] Em algumas formas de realização, os mecanismos de acoplamento podem ser utilizados dentro das primeira 1124 e segunda 1128 seções de conexão para formar as conexões seguras e seladas. Por exemplo, uma primeira conexão 1130 pode sr posicionada dentro da primeira seção de conexão 1124 e uma segunda conexão 1132 pode ser posicionada dentro da segunda seção de conexão 1128. Estas conexões 1130 e 1132 podem incluir vários métodos para formar conexões com outros dispositivos. Por exemplo, a primeira conexão 1130 pode ter roscas internas e a segunda conexão 1132 pode ter roscas externas, que formam uma selagem com outros dispositivos de controle de areia ou outro segmento de tubo. Deve também ser observado que, em outras formas de realização, o mecanismo de acoplamento para o dispositivo de controle de areia 1100 pode incluir mecanismos de conexão como descritos na Patente U.S. No. 6.464.261 e Patente U.S. No. 7.661.476, por exemplo.

[00257] Como observado, o dispositivo de controle de areia 1100 também inclui um dispositivo de controle de influxo 1108. O dispositivo de controle de influxo 1108 pode incluir um ou mais bicos, orifícios, tubos, válvulas, trajetos tortuosos, objetos conformados ou outros mecanismos adequados conhecidos na arte criarem uma queda de pressão. O dispositivo de controle de influxo 1108 forma perda de pressão (p. ex., um objeto, bico conformado) ou perda de pressão friccionai (p. ex., geometria/tubos helicoidais).

[00258] A formação da perda de pressão, que é baseada no formato e alinhamento de um objeto em relação ao fluxo de fluido, é causada por separação de fluido que está fluindo através de um objeto. Isto resulta em bolsas turbulentas de diferentes pressões atrás do objeto. As aberturas 1110 podem ser utilizadas para prover trajetos de fluxo adicionais, tais como fluidos portadores, durante operações de empacotamento de cascalho, por que o dispositivo de controle de influxo 1108 pode restringir a colocação do cascalho impedindo o fluxo do fluido portador para dentro do tubo de base 1102 durante as operações de empacotamento de cascalho. O número de aberturas 1110 do tubo de base 1102 pode ser selecionado para prover adequado influxo durante as operações de empacotamento de cascalho, para obter-se empacotamento de cascalho parcial ou substancialmente completo. Isto é, o número e tamanho das aberturas 1110 no tubo de base 1102 podem ser selecionados para prover suficiente fluxo de fluido do poço através da peneira de areia 1104, que é utilizada para depositar cascalho no poço e para formar o pacote de cascalho (não mostrado).

[00259] O elemento de selagem ou expansão 1112 circunda o tubo de base 1102. O elemento de expansão 1112 constitui um material dilatável, isto é, um elemento de borracha dilatável ou um polímero dilatável. O material dilatável pode expandir-se na presença de um estímulo, tal como água, fluido de perfuração condicionado, um fluido de completamento, um fluido de produção (isto é, hidrocarbonetos), outro químico ou qualquer combinação deles. Como um exemplo, um material dilatável pode ser colocado no dispositivo de controle de areia 1100, que de expande na presença de hidrocarbonetos para formar uma selagem entre as paredes do tubo de base 1102 e a seção não-permeável da peneira de areia 1104. Exemplos de materiais dilatáveis incluem Easy Well Solutions’ ConstrictorTM e SellFix’s E-ZIPTM ou P-ZIPTM. Outros materiais expandíveis que são sensíveis a te química de fluido podem também ser usados. Estes incluem um polímero de memória de formato, tal como o Baker Hughes GeoFORMTM.

[00260] Alternativamente, o elemento de selagem 1112 pode ser ativado química, mecanicamente pela remoção de um tubo de lavagem e/ou via um sinal, elétrico ou hidráulico, para isolar as aberturas 1110 do fluxo de fluido durante algumas ou todas as operações de produção.

[00261] O dispositivo de controle de areia 1100 da Figura 11A também inclui tubos de derivação 106. Os tubos de derivação 1106 proveem trajetos de fluxo alternados para lama de cascalho. Técnicas de empacotamento de cascalho de canais de fluxo alternativos com apropriado vazamento de fluido através da peneira de areia 1104 foram demonstradas no campo para obter-se um pacote de cascalho completo.

[00262] A Figura 11B é uma vista de seção transversal do controle de areia 1100, tomada através da linha 11B-11B da Figura 11A. Canais de fluxo alternativos ou tubos de derivação 1106 são vistos internos à peneira 1104. O ICD 1108 representando pequenas aberturas de fluxo é também visto.

[00263] A Figura 11C é uma vista de seção transversal do dispositivo de controle de areia 1100 tomada através da linha 11C-11C da Figura 11A. As nervuras 1105 são mostradas entre os tubos de derivação 1106.

[00264] A Figura 11D é uma vista de seção transversal do dispositivo de controle de areia 1100 tomada através da linha 11D-11D da Figura 11A. O elemento de selagem 1112 é visto em torno do tubo de base 1102 em um estado não-acionado. A este respeito, durante as operações de empacotamento de cascalho, o elemento de selagem 1112 não bloqueia o trajeto de fluxo 1114 e provê um trajeto de fluxo alternativo para o fluido portador, além do dispositivo de controle de influxo 1108. Beneficamente, utilizando-se os tubos de derivação 1106, partes maiores de intervalos podem ser empacotadas sem vazar para dentro da formação. Por conseguinte, os tubos de derivação 1106 proveem um mecanismo para formar uma pacote de cascalho substancialmente completo ao longo da peneira de areia 1104, que desvia-se das pontes de areia e/ou cascalho.

[00265] A Figura 11E é uma vista de seção transversal do dispositivo de controle de areia 1100, tomada através da linha 11E-11E da Figura 11A. Os tubos de derivação 1106 são mostrados em torno da seção permeável do tubo de base 1102. Os tubos de derivação podem incluir tubos de empacotamento e/ou tubos de transporte. Os tubos de empacotamento podem ter uma ou mais válvulas ou bicos (não mostrados) que proveem um trajeto de fluxo para a lama de pacote de cascalho, que inclui um fluido portador e cascalho, para a coroa anular formada entre a peneira de areia 1104 e as paredes de um poço (não mostradas). As válvulas podem evitar que os fluidos de um intervalo isolado fluam através do pelo menos um tubo de derivação para outro intervalo. Estes tubos de derivação são conhecidos na arte como ainda descrito nas Patentes U.S. Nos. 5.515.915, 5.890,533, 6.220.345 e 6.227.303. Uma das aberturas 1110 é também visível na Figura 11E.

[00266] A Figura 11F é outra vista lateral do dispositivo de controle de areia 1100 da Figura 11A. As operações de produção começaram e os fluidos de produção estão fluindo para dentro do tubo de base 1102, como indicado pela seta 1116. É visto na Figura 11F que o obturador dilatável 1112 foi acionado e bloqueia o fluxo anular em uma extremidade da peneira de areia 1104. Especificamente, o elemento de selagem 1112 está bloqueando o fluxo de fluido através das aberturas 1110. Nesta forma de realização, o elemento de selagem 1112 inclui as múltiplas partes individuais posicionadas entre os tubos de derivação adjacentes 1106, ou um único elemento de selagem com aberturas para os tubos de derivação 1100.

[00267] Em operação, o dispositivo de controle de areia 1100 pode ser feito funcionar em uma lama baseada em água, com um material dilatável-hidrocarboneto usado para o elemento de selagem 1112. Durante o funcionamento da peneira e operações de empacotamento de cascalho, a câmara entre o tubo de base 1102 e a peneira de areia 1104 é aberta para fluxo de fluido através do dispositivo de controle de influxo 1108 e/ou aberturas 1110. Entretanto, durante as operações de produção, tais como operações de teste pós-poço, o elemento de selagem 1112, compreendendo um material dilatável por hidrocarboneto (ou, opcionalmente, seções individuais de material dilatável), expande-se para fechar a câmara dentro da seção perfurada 1126. Como resultado, o fluxo de fluido é limitado ao dispositivo de controle de influxo 1108, uma vez que o elemento de selagem 1112, compreendendo um material dilatável por hidrocarboneto, isola as aberturas 1110. Como resultado, o dispositivo de controle de areia 1100, que pode ser acoplado a uma coluna de tubos de produção 130 ou outra tubulação, provê um trajeto de fluxo 1116 para fluidos da formação através da peneira de areia 1104 e dispositivo de controle de influxo 1108 e para dentro do tubo de base 1102. Assim, as aberturas 1110 são isoladas para limitar o fluxo de fluido para somente o dispositivo de controle de influxo 1108, que é projetado para controlar o fluxo de fluidos de um intervalo circundante (tal como o intervalo 112 visto na Figura 1).

[00268] A Figura 11G é uma vista de seção transversal do dispositivo de controle de areia 1100, tomada através da linha 11G-11G da Figura 11F. O obturador dilatável 1112 é visto enchendo uma região anular entre o tubo de base 1102 e a peneira circundante 1104.

[00269] Detalhes adicionais concernentes ao dispositivo de controle de areia 1100 são descritos na Publ. Patente U.S. No. 2009/0008092. Especificamente, os parágrafos 0054 a 0057 são incorporados aqui por referência.

[00270] Outros arranjos para um dispositivo de controle de influxo dilatável são também providos na Publ. de Patente U.S. No. 2009/0008092. O parágrafo 0058 e as Figuras 5a a 5F acompanhantes descrevem uma forma de realização para um obturador dilatável, em que o elemento de selagem e os tubos de derivação são configurados para contatar nervuras radialmente afastadas em torno do tubo de base. Os parágrafos 0059 a 0061 e Figuras 6A a 6G acompanhantes descrevem uma forma de realização para um obturador dilatável em que os tubos de derivação são externos à peneira de areia, provendo uma configuração excêntrica. Estas partes da Publ. de Patente U.S. No. 2009/0008092 são igualmente incorporadas aqui por referência.

[00271] A Publicação de Patente U.S. No. 2009/0008092 descreve duas outras maneiras de proverem-se ICD’s para um pacote de cascalho para uso em um completamento de furo aberto. Tal maneira envolve o uso de um conduto de fluxo atravessante. O conduto corre ao longo e interno à peneira de areia. Os parágrafos 0072 e Figuras acompanhantes 9A a9E descrevem uma tal forma de realização empregando-se tubos de derivação internos. Os parágrafos 0073 e 0074 e figuras acompanhantes 10A a 10C descrevem uma tal forma de realização empregando tubos de derivação internos. Estas partes da Publicação de Patente U.S. No. 2009/0008092 são igualmente incorporadas aqui por referência.

[00272] Outra tal maneira envolve o uso de uma luva. A luva pode deslizar ou pode girar para seletivamente cobrir todas as ou uma parte das aberturas 1110. Desta maneira, o controle do influxo é provido. Os parágrafos 0075 a 0080 e Figuras acompanhantes 11A a 11F descrevem o uso de uma luva. Estas partes da Publicação de Patente U.S. No. 2009/0008092 são igualmente incorporadas aqui por referência.

[00273] Retornando agora à Figura 9A, o poço 900A tem uma unidade obturadora superior 210’ e uma unidade obturadora inferior 210”. A unidade obturadora superior 210’ é disposta próximo da interface do intervalo superior 112 e do intervalo intermediário 114, enquanto a unidade obturadora inferior 210” é disposta próximo da interface do intervalo intermediário 114 e do intervalo inferior 116. Cada unidade obturadora 210’, 210” é preferivelmente de acordo com a unidade obturadora 300 das Figuras 3A e 3B. A este respeito, as unidades obturadoras 210’, 210” terão, cada uma, obturadores mecanicamente colocados opostos 304. Opcionalmente, as unidades obturadoras 210’, 210” também terão, cada uma, um obturador dilatável intermediário 308. Os obturadores mecanicamente colocados são mostrados na Figura 9A em 212 e 214, enquanto o obturador dilatável intermediário é mostrado em 216. Os obturadores mecanicamente colocados 212, 214 podem ser de acordo com o obturador 600 das Figuras 6A e 6B.

[00274] Os dois obturadores 212, 214 são imagens espelho entre si, exceto quanto às luvas de liberação (p. ex., a luva de liberação 710 e pino de cisalhamento associado 720). Como observado acima, o movimento unilateral de uma ferramenta de deslocamento (tal como a ferramenta de deslocamento 750) cisalha os pinos de cisalhamento 720 e move as luvas de liberação 710. Isto permite que os elementos obturadores 655 sejam ativados em sequência, os inferiores primeiro e então os superiores.

[00275] O poço 900A é completado como um completamento de furo-aberto. Um pacote de cascalho foi colocado no poço 900A para ajudar a prevenir-se contra o influxo de partículas granulares. O empacotamento de cascalho é indicado como spackles na coroa anular 202 entre o meio de filtro 207 da peneira de areia 200 e a parede circundante 201 do poço 900A.

[00276] No arranjo da Figura 9A, o operador deseja continuar produzindo fluidos de formação dos intervalos superior 112 e inferior 116, enquanto selando o intervalo intermediário 114. Os intervalos superior 112 e inferior 116 são formados de areia ou outra matriz de rocha, que é permeável a fluxo de fluido. Para realizar isto, um obturador escarranchado 905 foi colocado dentro da peneira de areia 200. O obturador escarranchado 905 é colocado substancialmente através do intervalo intermediário 114 para evitar o influxo dos fluidos de formação do intervalo intermediário 114.

[00277] O obturador escarranchado 905 compreende um mandril 910. O mandril 910 é um corpo tubular alongado tendo uma extremidade superior adjacente à unidade obturadora superior 210’, e uma extremidade inferior adjacente à unidade obturadora inferior 210”. O obturador escarranchado 905 também compreende um par de obturadores anulares. Estes representam um obturador superior 912, adjacente à unidade obturadora superior 210’, e um obturador inferior 914, adjacente à unidade obturadora inferior 210”. A nova combinação da unidade obturadora superior 210” com o obturador superior 912 e a unidade obturadora inferior 210” com o obturador inferior 914 permite que o operador isole com sucesso um intervalo de subsuperfície, tal como o intervalo intermediário 114 de um completamento de furo-aberto.

[00278] Outra técnica para isolar um intervalo ao longo de uma formação de furo-aberto é mostrada na Figura 9B. A Figura 9B é uma vista lateral de um poço 900B. O poço 900B pode novamente ser de acordo com o poço 100 da Figura 2. Aqui, o intervalo inferior 116 do completamento de furo-aberto é mostrado. O intervalo inferior 116 estende-se essencialmente para a base 136 do poço 900B e é a zona mais baixa de interesse.

[00279] Neste exemplo, o intervalo de subsuperfície 116 pode ser uma parte de uma formação de subsuperfície que outrora produziu hidrocarbonetos em quantidades comercialmente viáveis, porém sofreu agora significativa invasão de água ou gás hidrocarbonado. Alternativamente, o intervalo de subsuperfície 116 pode ser uma formação que foi originalmente uma zona de água ou aquitarde ou é de outro modo substancialmente saturada com fluido aquoso. Em um ou outro exemplo, o operador decidiu vedar o influxo dos fluidos de formação do intervalo inferior 116 para o poço 100.

[00280] Para realizar isto, um tampão 920 foi colocado dentro do poço 100. Especificamente, o tampão 920 foi colocado no mandril 215 suportando a unidade obturadora inferior 210”. Das duas unidades obturadoras 210’, 210”, somente a unidade obturadora inferior 210” é vista. Posicionando-se o tampão 920 na unidade obturadora inferior 210”, o tampão 920 é capaz de evitar o fluxo dos fluidos da formação poço acima 200 a partir do intervalo inferior 116.

[00281] Observamos que, com relação ao arranjo da Figura 9B, o intervalo intermediário 114 pode compreender uma matriz de xisto ou outra rocha, que seja substancialmente impermeável ao fluxo de fluido. Nesta situação, o tampão 920 não necessita ser colocado adjacente à unidade obturadora inferior 210”; em vez disso, o tampão 920 pode ser colocado em qualquer parte acima do intervalo inferior 116 e ao longo do intervalo intermediário 114. Além disso, neste exemplo, a unidade obturadora superior 210’ não necessita ser posicionada no topo do intervalo intermediário 114; em vez disso, a unidade obturadora superior 210’ pode também ser colocada em qualquer parte ao longo do intervalo intermediário 114. Se o intervalo intermediário 114 consistir de xisto improdutivo, o operador pode escolher colocar o tubo em branco através desta região, com canais de fluxo alternativos, isto é, tubos de transporte, ao longo do intervalo intermediário 114.

[00282] Um método para completar um poço de furo-aberto é também provido aqui. O método é apresentado na Figura 12. A Figura 12 provê um fluxograma apresentando etapas para um método 1200 de completar um poço de furo aberto, em várias formas de realização.

[00283] O método 1200 primeiro inclui prover um obturador. Este é mostrado na Caixa 1210. O obturador pode ser de acordo com o obturador 600 das Figuras 6A e 6B. Assim, o obturador é um obturador mecanicamente colocado que é colocado contra um poço de furo aberto para selar a coroa anular.

[00284] Fundamentalmente, o obturador terá um mandril interno e canais de fluxo alternativos em torno do mandril interno. O obturador pode ainda ter um recinto de pistão móvel e um elemento de selagem elastômero. O elemento de selagem é operativamente conectado ao recinto de pistão. Isto significa que deslizar o recinto de pistão móvel ao longo do obturador (em relação ao mandril interno) acionará o elemento de selagem para encaixe com o poço circundante.

[00285] O obturador pode também ter um orifício. O orifício fica em comunicação fluida com o recinto de pistão. A pressão hidrostática dentro do poço comunica-se com o orifício. Este, por sua vez, aplica pressão de fluido ao recinto de pistão. O movimento do recinto de pistão ao longo do obturador, em resposta à pressão hidrostática, faz com que o elemento de selagem elastômero seja expandido para encaixe com o poço circundante.

[00286] Prefere-se que o obturador também tenha um sistema centralizante. Um exemplo é o centralizador 650 das Figuras 6A e 6B. É também preferido que a força mecânica usada para acionar o elemento de selagem seja aplicada pelo recinto de pistão através do sistema centralizador. Desta maneira, tanto os centralizadores como o elemento de selagem são colocados através da mesma força hidrostática.

[00287] O método 1200 também inclui conectar o obturador a uma peneira de areia. Isto é provido na Caixa 1220. A peneira de areia compreende um tubo de base e um meio de filtragem circundante. A peneira de areia é equipada com canais de fluxo alternativos.

[00288] Preferivelmente, o obturador é um de dois obturadores mecanicamente colocados tendo elementos de selagem tipo-copo. Os dois obturadores formam uma unidade obturadora. A unidade obturadora é colocada dentro de uma coluna de peneiras de areia ou espaços vazios equipados com canais de fluxo alternativos. Preferivelmente, um obturador dilatável é colocado entre os dois obturadores mecanicamente colocados.

[00289] Como uma alternativa, o obturador é uma primeira ferramenta de isolamento zonal e é conectado a uma peneira de areia. Uma segunda ferramenta de isolamento zonal é usada como um suporte e é uma ferramenta de isolamento zonal baseada em cascalho. O uso de uma ferramenta de isolamento zonal baseada em cascalho é descrito abaixo com relação às Figuras 14A e 14B.

[00290] Independente do arranjo, o método 1200 também inclui correr o obturador e a peneira de areia conectada para dentro de um poço. Isto é mostrado na Caixa 1230. Além disso, o método 1200 inclui correr uma ferramenta de colocação para dentro do poço. Isto é provido na Caixa 1240. Preferivelmente, o obturador e a peneira de areia conectada são introduzidos primeiro, seguido pela ferramenta de colocação. A ferramenta de colocação pode ser de acordo com a ferramenta de colocação exemplar 750 da Figura 7C. Preferivelmente, a ferramenta de colocação é parte de um ou é introduzida com um tubo de lavagem.

[00291] O método 1200 em seguida inclui mover a ferramenta de colocação através do mandril interno do obturador. Isto é mostrado na Caixa 1250. A ferramenta de colocação é transladada dentro do poço através de força mecânica. Preferivelmente, a ferramenta de colocação fica na extremidade de uma coluna de trabalho, tal como tubulação espiralada.

[00292] O movimento da ferramenta de colocação através do mandril interno faz com que a ferramenta de colocação desloque uma luva ao longo do mandril interno. Em um aspecto, o deslocamento da luva cisalhará um ou mais pinos de cisalhamento. Em qualquer aspecto, o deslocamento da luva libera o recinto de pistão, permitindo que o recinto de pistão desloque-se ou deslize ao longo do obturador em relação ao mandril interno. Como citado acima, este movimento do recinto de pistão permite que o elemento de selagem seja acionado contra a parede do poço de furo aberto circundante.

[00293] Com relação à etapa de mover da Caixa 1250, o método 1200 também inclui transmitir a pressão hidrostática para o orifício. Isto é visto na Caixa 1260. Transmitir a pressão hidrostática significa que o poço tem suficiente energia armazenada em uma coluna de fluido para criar uma queda hidrostática, em que a queda hidrostática atua contra uma superfície ou ressalto do recinto de pistão. A pressão hidrostática inclui pressão dos fluidos dentro do poço, quer tais fluidos sejam fluidos de completamento ou fluidos de reservatório, e pode também incluir pressão contribuída em fundo de poço por um reservatório. Em razão de os pinos de cisalhamento (incluindo parafusos de retenção) terem sido cisalhados, o recinto de pistão está livre para mover-se.

[00294] O método 1200 também inclui injetar uma lama de cascalho para dentro de uma região anular formada entre a peneira de areia e a formação circundante. Isto é provido na Caixa 1270 da Figura 12. Além disso, o método 1200 inclui injetar a lama de cascalho através dos canais de fluxo alternativos. isto permite que a lama de cascalho pelo menos parcialmente contorne o elemento de selagem, de modo que o poço seja empacotado-com-cascalho dentro da região anular embaixo do obturador. Isto é mostrado na Caixa 1280.

[00295] Um método separado é provido aqui para completar o poço. Este método é mostrado na Figura 13 como método 1300. A Figura 3 é também um fluxograma mostrando etapas do método 1300.

[00296] O método 1300 primeiro inclui prover um aparelho de isolamento zonal. Isto é mostrado na Caixa 1310. 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 primeiro incluir uma peneira de areia. A peneira de areia representará um tubo de base e uma malha circundante ou arame enrolado. O aparelho de isolamento zonal também terá pelo menos uma unidade obturadora. A unidade obturadora terá pelo menos um obturador mecanicamente colocado, com o obturador mecanicamente colocado tendo canais de fluxo alternativos.

[00297] Preferivelmente, a unidade obturadora terá pelo menos dois obturadores mecanicamente colocados e um obturador dilatável alongado intermediário. Os canais de fluxo alternativos deslocar-se-ão através de cada um dos obturadores mecanicamente colocados e do elemento obturador dilatável intermediário. Preferivelmente, o aparelho de isolamento zonal compreenderá pelo menos duas unidades obturadoras separadas por juntas de peneira de areia.

[00298] o método 1300 também inclui correr o aparelho de isolamento zonal para dentro do poço. A etapa de correr o aparelho de isolamento zonal para dentro do poço é mostrada na Caixa 1320. O aparelho de isolamento zonal é introduzido em uma parte inferior do poço, que é preferivelmente completada como um furo-aberto.

[00299] A parte de furo aberto do poço pode ser completada substancialmente vertical. Alternativamente, a parte de furo aberto pode ser desviada, ou mesmo horizontal.

[00300] O método 1300 também inclui posicionar o aparelho de isolamento zonal no poço. Isto é mostrado na Figura 13 na Caixa 1330. A etapa 1330 de posicionar o aparelho de isolamento zonal é preferivelmente realizada suspendendo-se o aparelho de isolamento zonal por uma parte inferior de uma coluna de tubos de revestimento de produção. O aparelho é posicionado de modo que a peneira de areia fique adjacente a um ou mais intervalos de produção selecionados ao longo da parte de furo-aberto do poço. Além disso, uma primeira da pelo menos uma unidade obturadora é posicionada acima ou próximo do topo de um intervalo de subsuperfície selecionado.

[00301] Em uma forma de realização, o poço de furo-aberto atravessa três intervalos separados. Estes incluem um intervalo superior, 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 podem também incluir um intervalo intermediário, do qual hidrocarbonetos não sã produzidos. A formação ao longo do intervalo intermediário pode ser formada de xisto ou outro material substancialmente impermeável. O operador pode escolher posicionar a primeira da pelo menos uma unidade obturadora próximo do topo do intervalo inferior ou de qualquer parte ao longo do intervalo intermediário não-permeável.

[00302] Em um aspecto, a pelo menos uma unidade obturadora é colocada próximo do topo de um intervalo intermediário. Opcionalmente, uma segunda unidade obturadora é posicionada próximo da base de um intervalo selecionado, tal como o intervalo intermediário. Isto é mostrado na Caixa 1335.

[00303] O método 1300 em seguida inclui colocar os elementos obturadores mecanicamente colocados em cada uma da pelo menos uma unidade obturadora. Isto é provido na Caixa 1340. Mecanicamente colocar os elementos obturadores superior e inferior significa que um membro de selagem elastômero (ou outro) encaixa na parede de poço circundante. Os elementos obturadores isolam uma região anular formada entre peneiras de areia e a formação da subsuperfície circundante acima e abaixo das unidades obturadoras.

[00304] Beneficamente, a etapa de colocar o obturador da Caixa 1340 é provida antes de a lama ser injetada dentro da região anular. Colocar o obturador provê uma selagem hidráulica e mecânica no poço antes de qualquer cascalho ser colocado em torno do elemento elastômero. Isto provê uma melhor selagem durante a operação de empacotamento de cascalho.

[00305] A etapa da Caixa 1340 pode ser realizada utilizando-se o obturador 600 das Figuras 6A e 6B. O obturador mecanicamente colocado de furo-aberto 600 possibilita que os completamentos de pacote de cascalho obtenham a flexibilidade atual das aplicações de peneira independentes (SAS), provendo futuro isolamento zonal de fluidos indesejados, enquanto gozando os benefícios de um completamento de pacote de cascalho de canal de fluxo alternado.

[00306] O método 1300 para completar um poço de furo-aberto também inclui injetar uma lama particulada dentro da região anular. Isto é demonstrado na Caixa 1350. A lama particulada é composta de um fluido portador e partículas de areia (e/ou outras). Um ou mais canais de fluxo alternativos permitem que a lama particulada contorne os elementos de selagem dos obturadores mecanicamente colocados. Desta maneira, a parte de furo-aberto do poço é empacotada com cascalho abaixo, ou acima e abaixo (porém não entre) os elementos obturadores mecanicamente colocados.

[00307] Para o método 1300, a sequência para empacotamento pode variar. Por exemplo, se uma ponte de areia prematura for formada durante o empacotamento de cascalho, a coroa anular acima da ponte continuará a ser empacotada com cascalho via vazamento de fluido através da peneira de areia, devido aos canais de fluxo alternativos. A este respeito, alguma lama escoará para dentro e através dos canais de fluxo alternativos para desviar-se da ponte de areia prematura e depositar um pacote de cascalho. Quando a coroa anular acima da ponte de areia prematura está quase completamente empacotada, a lama é crescentemente desviada para dentro e através dos canais de fluxo alternativos. Aqui, tanto a ponte de areia prematura como o obturador serão desviados, de modo que a coroa anular seja empacotada com cascalho embaixo do obturador.

[00308] É também possível que uma ponte de areia prematura possa formar-se embaixo do obturador. Quaisquer vazios em cima ou embaixo do obturador eventualmente será empacotado pelos canais de fluxo alternativos, até a inteira coroa anular ser totalmente empacotada com cascalho.

[00309] Durante operações de bombeamento, uma vez o cascalho cubra as peneiras acima do obturador, a lama é desviada para dentro dos tubos de derivação, em seguida passa através do obturador e continua a empacotar abaixo do obturador via os tubos de derivação (ou canais de fluxo alternativos) com orifícios laterais permitindo que a lama saia para dentro da coroa anular do poço. O hardware provê a capacidade de selar a água do fundo, seletivamente completa ou empacota com cascalho os intervalos alvo, realiza um completamento de furo-aberto empilhado, ou isola uma areia contendo gás/água em seguida à produção. O hardware permite ainda levar em conta o estímulo seletivo, injeção de água ou gás seletiva ou tratamento químico seletivo para remoção de avaria ou consolidação da areia.

[00310] O método 1300 inclui ainda produzir fluidos de produção de intervalos ao longo da parte de furo-aberto do poço. Isto é provido na Caixa 1360. A produção ocorre por um período de tempo.

[00311] Em uma forma de realização do método 1300, o fluxo de um intervalo selecionado pode ser impedido de fluir para dentro do 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 1070. Um tal tampão pode ser usado na ou abaixo da unidade obturadora mais embaixo, tal como a segunda unidade obturadora da etapa 1335.

[00312] Em outro exemplo, um obturador escarranchado é colocado ao longo do tubo de base ao longo de um intervalo de subsuperfície selecionado a ser selado. Isto é mostrado na Caixa 1375. Um tal escarranchamento pode envolver a colocação de elementos de selagem adjacentes às unidades obturadoras superior e inferior (tais como unidades obturadoras 210’, 210” da Figura 2 ou Figura 9A) ao longo de um mandril.

[00313] É observado que os obturadores mecanicamente colocados, usados em relação aos métodos 1200 e 1300 acima, são ferramentas de fundo de poço complexas. As ferramentas devem ser projetadas não somente para suportar as altas temperaturas e pressões de um ambiente de fundo de poço, mas também devem ser bastante confiáveis para prover pelo menos uma selagem de poço temporária, enquanto um procedimento de empacotamento de cascalho está sendo realizado em elevadas velocidades de fluido. Como tal, o obturador mecanicamente colocado é um dispositivo caro. Esta despesa é aumentada quando uma unidade obturadora é empregada incluindo dois obturadores mecanicamente colocados mais um obturador dilatável intermediário.

[00314] Por causa do custo, em alguns exemplos o operador pode desejar utilizar um sistema zonal baseado em cascalho menos dispendioso, em lugar de um segundo obturador mecanicamente colocado. Tal sistema baseia-se em um tubo em branco longo, circundado por areia densamente empacotada. Um tal sistema é descrito na Publicação de Pat. WO No. 2010/120419, intitulada “Systems and Methods for Providing Zonal Isolation in Wells”.

[00315] A Figura 14A e 14B apresentam vistas lateral e em seção transversal de uma unidade de empacotamento de cascalho 1400 para prover isolamento zonal de apoio. A unidade define um corpo tubular tendo um tubo de distribuição a montante 1402 em uma primeira extremidade e um tubo de distribuição a jusante 1410 em uma segunda extremidade. Intermediário ao tubo de distribuição a montante 1402 e tubo de distribuição a jusante 1410 há um tubo de base alongado 1430.

[00316] Em operação, a lama de cascalho é bombeada para o fundo de poço até ela alcançar o tubo de distribuição a montante 1402. A lama de cascalho é então distribuída através de tanto um conduto de empacotamento de cascalho 1404 como de um conduto de transporte 1408. O conduto de empacotamento de cascalho 1404 serve para suprir lama para dentro de uma região anular entre a unidade de empacotamento de cascalho 1400 e o poço circundando (não mostrado), enquanto o conduto de transporte 1408 supre uma parte da lama de cascalho mais para o fundo de poço. Assim, o conduto de empacotamento de cascalho 1404 e o conduto de transporte 1408 servem como tubos de derivação clássicos.

[00317] O conduto de empacotamento de cascalho 1404 contém numerosos orifícios de vazamento 1412. Quando a lama de cascalho entra no conduto de empacotamento de cascalho, a lama sai pelos orifícios 1412 e enche o espaço anular, tipicamente da base (ou dedo do pé) do poço ao topo (ou calcanhar) do poço. Um tampão 1414 evitar que a lama de cascalho desvie-se dos orifícios 1412.

[00318] O conduto de transporte 1408 move a lama do tubo de distribuição a montante 1402 para o tubo de distribuição a jusante 1410. Desta maneira, quaisquer pontes de areia ao longo do tubo em branco 1430 são desviadas em um trajeto de fluxo a jusante. Preferivelmente, o conduto de transporte 1408 e o tubo em branco adjacente 1430 correm juntos em 40 seções de pé.

[00319] A unidade de empacotamento de cascalho 1400 também inclui um conduto de vazamento 1406. O conduto de vazamento 1406 representa uma peneira enrolada com arame ou outro arranjo de filtragem. Uma restrição 1416 entre o conduto de vazamento 1406 e o tubo de distribuição a montante 1402 minimiza a lama de cascalho entrando no conduto de vazamento 1406 do tubo de distribuição a montante 1402. O conduto de vazamento 1406 recebe água (ou fluido portador) durante a operação de empacotamento de cascalho e funde a água (ou fluido portador) com a lama de cascalho no tubo de distribuição a jusante 1410. Alternativamente, o conduto de vazamento 1406 pode ficar em direta comunicação de fluido com o conduto de transporte 1408 acima do tubo de distribuição a jusante 1410. Ao mesmo tempo, o conduto de vazamento 1406 filtra partículas de areia, deixando o pacote de cascalho em posição em torno do tubo em branco 1430.

[00320] A unidade de empacotamento de cascalho 1400 é projetada para roscavelmente conectar-se ao tubo de base de uma seção de peneira de areia em uma extremidade. Em outra extremidade, a unidade de empacotamento de cascalho 1400 é conectada a um obturador mecanicamente colocado 600. A unidade de empacotamento de cascalho 1400, pelo menos parcialmente, restringe o fluxo dos fluidos de produção entre as zonas de produção ou intervalos geológicos de um poço de furo-aberto. O sistema de isolamento baseado em cascalho da unidade 1400 pode não ser uma ferramenta de isolamento primária, porém ele restringe substancialmente o fluxo no evento de falha de um elemento tipo-copo 655. Idealmente, a unidade de empacotamento de cascalho 1400 é pelo menos de 40 pés e, mais preferivelmente, pelo menos 80 pés, a fim de prover isolamento de fluido ótimo.

[00321] Detalhes adicionais concernentes ao projeto e operação dos sistemas de isolamento zonal baseado em cascalho são encontrados na Publ. Pat. WO No. 2010/120419. Este pedido é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

[00322] Embora seja evidente que as invenções aqui descritas são bem calculadas para obterem-se os benefícios e vantagens expostos acima, observamos que as invenções são susceptíveis de modificação, variação e mudança, sem desvio de seu espírito. Métodos aperfeiçoados para completar um 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 dentro de um intervalo de subsuperfície selecionado.

Claims

Método para completar um poço (100) em uma formação de subsuperfície, dito método caracterizado pelo fato de que compreende:
prover uma unidade obturadora (210) tendo um primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600) como uma primeira ferramenta de isolamento zonal e uma segunda ferramenta de isolamento zonal, em que cada uma das primeira e segunda ferramentas de isolamento zonal compreende um furo interno para receber fluidos de produção, e canais de fluxo alternativos, e o primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600) compreende:
um mandril interno (610) como o furo interno,
os canais de fluxo alternativos (625) ao longo do mandril interno (610),
um recinto de pistão móvel (640) externo ao mandril interno (610),
um ou mais orifícios de fluxo (628) provendo comunicação de fluido entre os canais de fluxo alternativos (625) e uma superfície de mancal de pressão (642) do recinto de pistão (640); e
um elemento de selagem (655) externo no mandril interno (610) e em encaixe seletivamente móvel com o recinto de pistão;
conectar a unidade obturadora (210) a uma peneira de areia (200), a peneira de areia (200) compreendendo um tubo de base (205), um meio de filtragem circundante (207) e canais de fluxo alternativos (218), em que:
o tubo de base (205) tem um furo interno em comunicação fluida com o furo interno da primeira e segunda ferramentas de isolamento zonal, e
os canais de fluxo alternativos (218) da peneira de areia (200) ficam em comunicação fluida com os canais de fluxo alternativos (625) das primeira e segunda ferramentas de isolamento zonal;
introduzir a unidade obturadora (210) e peneira de areia (200) conectada para dentro do poço;
colocar o primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600) comunicando pressão de fluido ao recinto de pistão através de um ou mais orifícios para acionar o elemento de selagem (655) em encaixe com a formação de subsuperfície circundante;
injetar uma lama de cascalho dentro do poço (100); e
injetar a lama de cascalho pelo menos parcialmente através dos canais de fluxo alternativos (218, 625) para permitir que a lama de cascalho desvie-se do elemento de selagem (655), de modo que o poço seja empacotado com cascalho dentro de uma região anular entre a peneira de areia (200) e a formação circundante embaixo da unidade obturadora (210).
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de filtragem (207) da peneira de areia (200) compreende uma peneira enrolada com arame, uma peneira de membrana, uma peneira expansível, uma peneira de metal sinterizado, uma peneira de malha de arame, um polímero de memória de formato ou um leito de partículas sólidas pré-empacotadas.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda ferramenta de isolamento zonal é uma ferramenta de isolamento zonal (1400) baseada em cascalho compreendendo:
um tubo de distribuição (1402) a montante, configurado para receber a lama de cascalho;
um conduto de empacotamento de cascalho (1404) em comunicação fluida com o tubo de distribuição (1402) a montante e estendendo-se longitudinalmente para longe do tubo de distribuição (1402) a montante, o conduto de empacotamento de cascalho (1404) tendo uma pluralidade de orifícios (1412) para colocar o conduto de empacotamento de cascalho (1404) em comunicação fluida com um coroa anular entre a segunda ferramenta de isolamento zonal e o poço (100) circundante, e tendo um tampão próximo de uma extremidade inferior do conduto de empacotamento de cascalho (1404), para isolar o conduto de empacotamento de cascalho de um trajeto de fluxo a jusante;
um conduto de transporte (1408) em comunicação fluida com o tubo de distribuição (1402) a montante e em comunicação fluida com o trajeto de fluxo a jusante, o conduto de transporte (1408) servindo como os canais de fluxo alternativos para a segunda ferramenta de isolamento zonal; e
um conduto de vazamento (1406) compreendendo meio permeável a fim de colocar o conduto de vazamento (1406) em comunicação fluida com a coroa anular, porém filtrando as partículas de empacotamento de cascalho durante um procedimento de empacotamento de cascalho, o conduto de vazamento (1406) compreendendo um corpo tubular alongado em comunicação fluida com o trajeto de fluxo a jusante.
Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de isolamento zonal baseada em cascalho tem pelo menos 40 pés de comprimento.
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda ferramenta de isolamento zonal compreende um segundo obturador mecanicamente colocado (214, 600), construído de acordo com o primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600) e sendo disposto dentro da unidade obturadora (210) como substancialmente uma imagem de espelho do primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600).
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda ferramenta de isolamento zonal compreende um obturador dilatável (216) adjacente ao primeiro obturador mecanicamente colocado (612, 600).
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
a segunda ferramenta de isolamento zonal compreende um segundo obturador mecanicamente colocado (214, 600), construído de acordo com o primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600); e
a unidade obturadora (210) compreende ainda um obturador dilatável (216) intermediário aos primeiro e segundo obturadores mecanicamente colocados (212, 214, 600), o obturador dilatável (216) tendo canais de fluxo alternativos, fluidicamente conectados com os canais de fluxo (625) alternativos dos primeiro e segundo obturadores mecanicamente colocados (212, 214, 600).
Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo obturador mecanicamente colocado (214, 600) é disposto dentro da unidade obturadora (210) como substancialmente uma imagem espelho do primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600).
Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de ainda injetar a lama de cascalho através dos canais de fluxo (218, 625) alternativos compreende contornar a unidade obturadora (210) de modo que o poço (100) seja empacotado com cascalho acima e abaixo da unidade obturadora (210), após os primeiro e segundo obturadores mecanicamente colocados (212, 214, 600) terem sido colocados no poço (100).
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a peneira de areia compreende:
- a) primeiro conduto formando um trajeto de fluxo primário (605) em comunicação fluida com o mandril interno (610) do primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600), o primeiro conduto tendo pelo menos uma seção que é permeável e pelo menos uma seção que é impermeável.
- b) pelo menos um tubo de derivação (218) ao longo do comprimento do primeiro conduto, o pelo menos um tubo de derivação (218) ficando em comunicação fluida com um dos canais de fluxo (625) alternativos do primeiro obturador mecanicamente colocado (212, 600), para transportar a lama de cascalho;
- c) um segundo conduto compreendendo uma junta de fluxo secundária, em que o segundo conduto também tem pelo menos uma seção que é permeável e pelo menos uma seção que é impermeável, e em que uma das pelo menos uma seções permeáveis do segundo conduto fica em comunicação fluida com uma das pelo menos uma seções permeáveis do primeiro conduto, desse modo provendo comunicação fluida entre os primeiro e segundo condutos; e
- d) meio de filtragem (207), o meio de filtragem (207) sendo projetado para reter partículas maiores do que um predeterminado tamanho, enquanto permitindo que fluidos passem para dentro das seções permeáveis dos primeiro e segundo condutos.
Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que:
o meio de filtragem (207) compreende uma primeira peneira de filtragem, colocada ao longo das seções permeáveis do primeiro conduto e um segundo meio de filtragem colocado ao longo das seções permeáveis do segundo conduto; e
o primeiro conduto e o segundo conduto compreendem, cada um, um corpo tubular tendo uma parede cilíndrica, com o primeiro conduto e o segundo conduto correndo substancialmente paralelos entre si dentro do poço (100).
Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
o poço (100) tem uma extremidade inferior definindo uma parte de furo-aberto;
introduzir a unidade obturadora (210) e a peneira de areia (200) no poço (100) ao longo da parte de furo-aberto (120); e
colocar o obturador dentro da poço de furo-aberto (120) do poço (100).