BR112014000878B1

BR112014000878B1 - conjunto capaz de ser instalado em um furo de uma formação subterrânea, sistema de poço e método para encher de cascalho um poço

Info

Publication number: BR112014000878B1
Application number: BR112014000878-7A
Authority: BR
Inventors: Bruce Wallace Techentien; Harvey Joseph Fitzpatrick Jr.
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2020-11-10
Also published as: AU2012299336A1; CA2843603C; CN103703211B; AU2012299336B2; WO2013028329A3; US8833445B2; WO2013028329A2; EP2748420B1; US20130048280A1; BR112014000878A2; CN103703211A; EP2748420A4; CA2843603A1; EP2748420A2; MY162298A

Abstract

CONJUNTO CAPAZ DE SER INSTALADO EM UM FURO DE UMA FORMAÇÃO SUBTERRÂNEA, SISTEMA DE POÇO E MÉTODO PARA ENCHER DE CASCALHO UM POÇO. Conjuntos, sistemas e métodos para facilitar o enchimento de cascalho de um furo de poço tendo um dispositivo de restrição de fluxo são descritos. Os conjuntos, sistemas, e métodos podem incluir um dispositivo de restrição de fluxo e um sistema de enchimento de cascalho de trajetória alternativa para prover um pacote de cascalho sobre o dispositivo de restrição de fluxo. Os conjuntos, sistemas, e métodos podem permitir a colocação uniforme e completa de pacote de controle de areia em anel tubular junto com o fluxo reduzido de fluidos indesejados.

Description

Campo técnico da invenção

[001] A presente invenção se relaciona geralmente com equipamentos e procedimentos usados em conjunção com poços subterrâneos, e mais particularmente (embora não necessariamente exclusivamente), com um conjunto, um sistema, e um método para enchimento de cascalho com um dispositivo de restrição de fluxo.

Antecedentes

[002] Alguns poços podem ser completados com peneiras de controle de areia para controlar a produção de areia. Outros poços podem ter adicionalmente um pacote de cascalho colocado ao redor das peneiras para controlar a produção de areia. A areia produzida é indesejável por muitas razões. A areia é abrasiva para componentes dentro de um poço e deve ser removida dos fluidos de hidrocarbonetos produzidos na superfície.

[003] Para um pacote de cascalho completo, é frequentemente preferido encher completamente um anel tubular externo à tubulação de produção através de uma face de areia ou externo a uma peneira de areia sem deixar quaisquer vazios. A falha em obter um pacote de cascalho completo pode resultar em produtividade mais baixa e/ou pacote de cascalho produzindo areia. Este enchimento incompleto está frequentemente associado com a formação de pontes de areia no intervalo a ser empacotado. Tais pontes podem impedir a colocação de areia suficiente ao longo de uma peneira no lado oposto da ponte.

[004] Diferentes métodos de enchimento de cascalho estão disponíveis. Um método pode ser referido como usar uma técnica alfa-beta ou técnica de formação de duna de areia. Nestes métodos, uma concentração de areia ou pasta de areia pode ser bombeada para dentro do sistema de poço. A pasta de areia pode sair de um orifício do pacote de cascalho e construir uma duna ou acúmulo ao longo de uma porção de uma peneira. À medida que o fluido continua a escoar além da duna em uma certa velocidade, o topo da duna é removido. A onda alfa, que progride ao longo do furo de poço, inclui cascalho que pode ser depositado por gravidade sobre o lado inferior do anel tubular ao redor de uma peneira, um tubo vazio, uma coluna de trabalho, ou outro conduto.

[005] A presença de pasta de cascalho fluindo no anel tubular combinada com a força da gravidade pode frequentemente fazer algum cascalho cair e se acumular sobre o piso do anel tubular para poços com desvios horizontais. A velocidade de fluxo da pasta acima da duna de cascalho pode causar força de cisalhamento suficiente para lavar para longe grandes acúmulos de cascalho. As forças de cisalhamento do fluxo de fluido de pasta podem fazer o acúmulo de cascalho alcançar uma altura de equilíbrio da duna de cascalho no anel tubular. 0 processo de formação de duna pode continuar à medida que a velocidade de fluxo da pasta no anel tubular seja suficiente para causar força de cisalhamento suficiente para impedir o acúmulo de cascalho. Uma vez que o fluxo axial de pasta é reduzido a um nível que é inadequado para cisalhar para longe cascalho no topo de uma duna, o fluxo de pasta ao longo do anel tubular pode ser bloqueado. Em tal bloqueio, a colocação de cascalho por onda alfa pode ser terminada. Fluido saindo do anel tubular antes da extremidade da peneira pode impedir a onda alfa de progredir uniformemente até o fim da tela. A onda beta então enche a porção a jusante do poço à medida que a areia se move em seu caminho a montante à medida que ela se empilha ao longo do comprimento do poço. 0 enchimento beta uniforme frequentemente ocorre quando o fluido pode escoar para dentro da peneira de uma maneira uniforme ao longo de seu comprimento. Entretanto, em alguns sistemas de poços, a onda alfa pode não alcançar uma extremidade do furo de poço, terminando assim em uma porção intermediária do furo de poço devido a um número de fatores, tais como a perda de velocidade de fluido ou perda de fluido para a formação. 0 resultado pode ser um enchimento incompleto.

[006] Uma solução alternativa pode incluir substituir o uso de uma deposição de cascalho por onda beta por adição de altura adicional de depósito de cascalho no anel tubular usando uma ou mais fases sucessivas de depósito por onda alfa de enchimento de cascalho. A colocação de cascalho com deposição de onda alfa pode ser uniforme e contínua até o ponto onde a velocidade do fluxo de fluido portador de pasta de cascalho exterior à peneira seja suficiente para transportar cascalho ao longo do comprimento da peneira. As condições que podem impedir a colocação uniforme e contínua de cascalho por deposição por onda alfa incluem irregularidades no diâmetro do furo de poço ou rugosidade excessiva do furo, concentração de cascalho excessivamente alta ou inconsistente por volume unitário de pasta, e velocidades de fluxo de pasta que sejam quer muito altas ou muito baixas.

[007] Alguns sistemas de poços podem ser enchidos com cascalho usando enchimento de cascalho por trajetória alternativa. Em alguns sistemas de poços, o enchimento de cascalho com trajetória alternativa pode usar tubos de desvio ou outras trajetórias de fluxo de desvio para prover um enchimento de cascalho completo.

[008] Em uma peneira de enchimento de cascalho e conjunto de ferramenta convencionais bem projetados, as trajetórias de fluxo de fluido e áreas de seções transversais podem ser arranjadas tal que em alguns casos, um enchimento de cascalho substancialmente completo usando colocação de cascalho tanto por onda alfa quanto onda beta ou múltiplas ondas possa ser obtido. Entretanto, dificuldades na técnica surgiram quando enchendo de cascalho furos de poços empregando peneiras com dispositivos de gerenciamento de fluxo. Alguns tais furos de poços e/ou completações podem empregar dispositivos de restrição de fluxo, tais como um dispositivo de controle de fluxo de entrada, uma válvula autônoma, ou peneiras que tenham meios para controlar fluxo de entrada em pontos isolados ao longo da peneira. A introdução de tais dispositivos de controle de fluxo de entrada pode prover dificuldades em obter um pacote de cascalho completo sobre uma peneira do sistema de poço. Tais pontos isolados de ingresso de fluido através de uma peneira podem impedir o enchimento uniforme durante a fase de deposição de cascalho com onda beta do processo de enchimento por onda alfa e onda beta.

[009] Em alguns sistemas de poços, o dispositivo de controle de fluxo de entrada pode impor ou impedir uma colocação com sucesso do pacote de cascalho ao redor da peneira quando usando estas técnicas convencionais de bombeamento de pasta. Em alguns casos, o dispositivo de controle de fluxo de entrada pode restringir a taxa de fluxo disponível através da peneira durante a operação de enchimento de cascalho. Como um resultado, poucos (se alguns) poços foram completados tendo um dispositivo de controle de fluxo integral com um pacote de cascalho completo e uniforme instalado sobre a tela.

[010] Portanto, conjuntos e sistemas são desejáveis os quais possam prover um enchimento de cascalho de furo aberto em completações tendo um dispositivo de restrição de fluxo e peneira, particularmente em completações de poços horizontais.

Sumário

[011] Certas configurações descritas aqui são direcionadas a conjuntos e sistemas para facilitar o enchimento de cascalho de um poço tendo um dispositivo de restrição de fluxo. Os conjuntos, sistemas, e métodos podem ser instalados em um poço de uma formação subterrânea.

[012] Em algumas configurações, o conjunto pode compreender uma peneira de poço, um dispositivo de restrição de fluxo, e um sistema de tubo de desvio. 0 dispositivo de restrição de fluxo pode controlar fluxo de fluido através da peneira do poço. 0 sistema de tubo de desvio pode prover uma trajetória alternativa para pasta de cascalho sobre a peneira do poço durante uma operação de enchimento de cascalho.

[013] Em pelo menos uma configuração, o dispositivo de restrição de fluxo pode compreender um dispositivo de controle de fluxo de entrada.

[014] Em pelo menos uma configuração, o dispositivo de restrição de fluxo pode compreender uma válvula autônoma. Em algumas tais configurações, a válvula autônoma pode controlar seletivamente o fluxo de fluido durante a produção ou injeção do poço.

[015] Em pelo menos uma configuração, o sistema de tubo de desvio pode incluir um tubo de transporte que esteja conectado fluidamente com um tubo de enchimento. A pasta de cascalho pode sair do sistema de tubo de desvio através de um bico no tubo de enchimento.

[016] Em pelo menos uma configuração, o sistema de tubo de desvio pode compreender pelo menos um bico a partir do qual a pasta de cascalho pode ser descarregada sobre a peneira do poço.

[017] Em pelo menos uma configuração, o sistema de tubo de desvio pode compreender um sistema capaz de coletar fluido portador. Em algumas configurações, o sistema para coletar fluido portador pode incluir um canal de fluxo de peneiramento de cascalho, um tubo posicionado adjacente à peneira do poço, ou um coletor capaz de permitir fluido escoar até um sumidouro de fluido para permitir o enchimento de cascalho sobre a peneira do poço.

[018] Em pelo menos uma configuração, o dispositivo de restrição de fluxo pode ser interconectado com uma coluna de completação.

[019] Em pelo menos uma configuração, o sistema de tubo de desvio pode ser conectado ao dispositivo de restrição de fluxo.

[020] Em outras configurações, um sistema de poço pode compreender um dispositivo de restrição de fluxo, um sistema de tubo de desvio, e um pacote de cascalho. 0 dispositivo de restrição de fluxo pode controlar fluxo de fluido entre o reservatório e o furo de poço. Em tais configurações, o dispositivo de restrição de fluxo pode ser capaz de ter uma peneira posicionada em uma corrente ou trajetória de fluxo do dispositivo. Em tais sistemas, o sistema de tubo de desvio pode prover uma alternativa para a pasta de cascalho escoar. A pasta de cascalho pode ser depositada sobre a peneira do dispositivo de restrição de fluxo durante uma operação de enchimento de cascalho.

[021] Em pelo menos uma configuração, o dispositivo de restrição de fluxo do sistema de poço pode ser interconectado em uma coluna de completação.

[022] Em pelo menos uma configuração, o dispositivo de restrição de fluxo do sistema de poço pode compreender um dispositivo de controle de fluxo de entrada.

[023] Em pelo menos uma configuração, o sistema de tubo de desvio do sistema de poço pode ser conectado ao dispositivo de restrição de fluxo.

[024] Em ainda outras configurações, um método para encher de cascalho um poço é provido. 0 método pode compreender instalar um dispositivo de restrição de fluxo e uma peneira em um furo de poço. 0 dispositivo de restrição de fluxo pode controlar o fluxo de fluido para dentro de um reservatório ou a partir de um reservatório. 0 método compreende adicionalmente escoar uma pasta de cascalho sobre o dispositivo de restrição de fluxo e a peneira. Uma porção da pasta de cascalho pode escoar através de um sistema de tubo de desvio. 0 sistema de tubo de desvio pode prover uma trajetória alternativa para a pasta de cascalho escoar ao longo da peneira durante uma operação de enchimento de cascalho.

[025] Em pelo menos uma configuração, o método pode compreender instalar uma pluralidade de dispositivos de restrição de fluxo em uma coluna de completação.

[026] Em pelo menos uma configuração, o método pode incluir instalar um dispositivo de restrição de fluxo compreendendo um dispositivo de controle de fluxo de entrada.

[027] Estes aspectos e configurações ilustrativos são mencionados não para limitar ou definir a invenção, mas para fornecer exemplos para ajudar a compreender os conceitos inventivos divulgados neste pedido de patente. Outros aspectos, vantagens, e características da presente invenção tornar-se-ão aparentes após o exame de todo o pedido de patente.

Descrição resumida dos desenhos

[028] A figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de poço tendo um conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada de acordo com uma configuração da presente invenção;

[029] A figura 2A é uma vista lateral em perspectiva de um conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada de acordo com uma configuração da presente invenção;

[030] A figura 2B é uma vista lateral de um dispositivo de controle de fluxo de acordo com uma configuração da presente invenção;

[031] A figura 3 é uma vista em perspectiva de um conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada tendo um sistema de tubo de desvio de acordo com uma configuração da presente invenção; e

[032] A figura 4 é uma vista extrema de seção transversal de um sistema de tubo de desvio de acordo com uma configuração da presente invenção.

Descrição detalhada

[033] Certos aspectos e configurações da presente invenção se relacionam com sistemas e conjuntos que são capazes de serem instalados em um furo, tal como um furo de poço, em uma formação subterrânea para uso na produção de fluidos de hidrocarbonetos a partir da formação. Em algumas configurações, os conjuntos e sistemas podem incluir um dispositivo de restrição de fluxo e um sistema de enchimento de cascalho de trajetória alternativa para prover um pacote de cascalho sobre o dispositivo de restrição de fluxo. Em algumas configurações, um sistema de tubo de desvio pode ser empregado para prover uma trajetória alternativa para pasta de cascalho durante uma operação de enchimento de cascalho. Conjuntos, sistemas, e métodos de acordo com algumas configurações podem permitir a colocação de pacote de controle de areia de anel tubular uniforme e completo junto com fluxo reduzido de fluidos indesejados.

[034] Com a frequência aumentada da operação de poços desviados, altamente desviados, ou horizontais, sistemas e conjuntos para prover um pacote de cascalho completo sobre dispositivos de restrição de fluxo são desejados. Como usado aqui, os termos "poço desviado" ou "poço altamente desviado" se referem a um poço ou uma seção de um poço que é desviada de uma orientação vertical. Como usado aqui, os termos "poço horizontal" ou "seção horizontal de um poço" se referem a um poço ou seção de um poço que é desviado de uma orientação vertical em uma orientação geralmente horizontal em um ângulo a partir de 60 graus até cerca de 130 graus em relação à superfície do solo. Algumas configurações descritas aqui se referem a sistemas, conjuntos, ou dispositivos que podem ser utilizados em um poço horizontal ou uma seção horizontal de poço ou outros furos de poços empregando peneiras com dispositivos de gerenciamento de fluxo; embora não especificamente registrado, algumas das mesmas tais configurações podem ser utilizadas em um poço desviado ou altamente desviado ou seção de poço.

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

[036] Em algumas configurações, os sistemas e métodos descritos aqui podem facilitar um enchimento completo de cascalho de um sistema de poço, e particularmente em seções horizontais de um sistema de poço ou furos de poços empregando peneiras com dispositivos de gerenciamento de fluxo. Em algumas configurações, o sistema de poço pode compreender um dispositivo de restrição de fluxo que pode ser usado para controlar fluxo de fluido durante a produção do sistema de poço. Embora o dispositivo de restrição de fluxo possa controlar e/ou restringir fluxo para dentro de um sistema de poço ou fluxo de fluido para dentro de um reservatório, certos outros desafios (por exemplo, desafios durante uma operação de enchimento de cascalho) podem surgir ao usar o dispositivo de restrição de fluxo.

[037] Sistemas de poços frequentemente utilizam peneiras de controle de areia para controlar a produção de areia. Alguns de tais sistemas adicionalmente utilizam um pacote de cascalho colocado ao redor ou sobre as peneiras para controlar a produção de areia adicionalmente. Tipicamente, as operações de enchimento de cascalho compreendem uma pasta de cascalho escoando para dentro de um anel tubular entre uma coluna de completação e um furo de poço. Em algumas configurações, uma peneira de poço pode ser posicionada sobre a coluna de completação. 0 pacote de cascalho resultante pode ser instalado sobre a peneira de poço conectada à coluna de completação.

[038] Múltiplas técnicas e procedimentos para enchimento de cascalho são usadas em operações de enchimento de cascalho. Alguns métodos empregam diferentes fluidos portadores tendo diferentes viscosidades para transportar o cascalho, por exemplo, usando um fluido viscoso, tal como um gel, versus um fluido de baixa viscosidade, tal como água. Outros métodos bombeiam a pasta em diferentes velocidades para dentro dos sistemas. Ainda outros métodos utilizam peneiras de trajetória alternativa ou tubos de desvio na operação de enchimento de cascalho.

[039] Em alguns métodos, uma pasta pode ser bombeada para baixo de um sistema de poço tendo uma configuração de tubo de desvio de peneira. A configuração de tubo de desvio pode prover uma trajetória aberta continuamente ao longo do comprimento de uma peneira. À medida que a pasta passa pelos tubos de desvio e alcança um ponto no qual o sistema não está cheio de cascalho, a pasta sai dos tubos de desvio e força seu caminhão para dentro do volume não completamente enchido para encher adicionalmente o sistema. Em algumas configurações, os tubos de desvio podem prover um pacote completo ao redor de uma peneira bombeando uma pasta para baixo dos tubos de desvio para encher quaisquer vazios. Entretanto, alguma dificuldade pode ser experimentada em operações de enchimento de cascalho em poços horizontais, como descrito mais completamente abaixo.

[040] Em poços ou completações horizontais, o fluido escoando através do poço está sujeito a forças friccionais variáveis. Tipicamente, quanto maior a distância que um fluido escoa ao longo de uma completação horizontal, maior as forças friccionais que são exercidas sobre o fluido. Em algumas completações horizontais, um poço pode ter uma maior extração de fluido em uma porção a montante de um poço comparada com uma porção a jusante de um poço. Em alguns sistemas de poços, a porção a montante de uma seção horizontal de um poço pode ser referida como um "calcanhar" e a porção a jusante de uma seção horizontal de um poço pode ser referida como um "dedo". Por exemplo, ao se referir a uma configuração mostrada na figura 1, uma porção a montante do poço é mostrada por uma região de calcanhar 116 e uma porção a jusante do poço é mostrada por uma região de dedo 118.

[041] À medida que as forças friccionais exercidas sobre o fluido na região de dedo aumentam a pressão dentro do reservatório, o fluxo de fluido da região de dedo é impactado e menos fluido entra no sistema de poço na região de dedo. À medida que a pressão de escoamento do furo de poço no interior da tubulação é menor na região de calcanhar do sistema de poço (devido à quantidade menor de forças de fricção), o fluxo de fluido entre o furo de poço e o reservatório é maior na região do calcanhar. Frequentemente, o resultado é uma contribuição não uniforme e diferencial de fluxo de entrada de fluido através da seção horizontal do poço. Dentro da seção horizontal do poço, é desejado ter uma contribuição uniforme de fluido ou influência benéfica de perfil de fluxo de fluido na produção ou injeção ao longo do comprimento da seção. Em alguns casos, a pressão de fricção aumentada aplicada na região do calcanhar pode prover contrapressão aumentada na pressão de escoamento do reservatório no furo de poço. A contrapressão aumentada na região de calcanhar pode reduzir a pressão de acionamento entre o furo de poço e o reservatório na região de dedo. Tal redução na pressão de acionamento na região de dedo frequentemente reduz o fluxo de fluido entre o reservatório e o furo de poço na região de dedo (com relação ao fluido na região de calcanhar que tem menos contrapressão devido à fricção de fluxo de fluido).

[042] Em alguns sistemas de poços, dispositivos de restrição de fluxo podem ser utilizados para prover um diferencial uniforme de pressão entre a corrente de fluxo nas tubulações e o reservatório. Uma pressão diferencial uniforme entre a corrente de fluxo nas tubulações e o reservatório pode prover uma extração mais uniforme de fluido (em oposição a uma extração não uniforme, por exemplo, onde mais fluido é extraído na região do calcanhar do sistema de poço). Usando dispositivos de controle de fluxo de entrada, o fluxo de entrada do reservatório a partir de uma zona de alta produtividade (por exemplo, a região do calcanhar) pode ser reduzido enquanto melhorando o fluxo de entrada a partir de uma zona de baixa produtividade (por exemplo, a região de dedo) . Em algumas configurações, os dispositivos de controle de fluxo de entrada podem resultar em uma perda friccionai mais alta através de uma peneira na região de calcanhar comparada com a região de dedo. Em algumas configurações, o dispositivo de controle de fluxo de entrada pode aumentar a resistência na região de calcanhar do sistema de poço. Como um resultado, um perfil de extração mais uniforme está presente, o que resulta em uma contribuição mais uniforme de fluido ao longo do comprimento da seção horizontal. 0 dispositivo de controle de fluxo de entrada pode prover uma pressão uniforme de extração de reservatório ao longo do intervalo de completação. Quando usados em combinação com dispositivos de isolação para segmentar o furo de poço, os dispositivos de controle de fluxo de entrada podem ser usados para prover um fluxo mais uniforme ou controlado a partir de várias porções do reservatório penetradas pelo poço.

[043] Em algumas configurações, o dispositivo de restrição de fluxo pode compreender um dispositivo de controle de fluxo de entrada. Em algumas configurações, o dispositivo de controle de fluxo de entrada pode compreender tubos ou canais de diâmetros menores para restringir o fluxo para dentro através de uma peneira. Um dispositivo de restrição de fluxo pode ser qualquer dispositivo capaz de restringir fluxo, incluindo usando passagens tortuosas, trajetórias de fluxo helicoidais, bicos, orifícios, e/ou outros elementos de restrição de fluxo para restringir o fluxo para dentro através de uma peneira.

[044] Os dispositivos de restrição de fluxo de acordo com algumas configurações podem ser "inteligentes" em que o dispositivo pode ser controlado remotamente e/ou o dispositivo pode ser capaz de responder a condições alteradas furo abaixo para restringir variavelmente o fluxo para dentro através da peneira. Em algumas de tais configurações, o dispositivo pode incluir um controlador de furo abaixo que pode incluir um dispositivo de telemetria para comunicação com a superfície ou um outro local remoto.

[045] Em algumas configurações, o dispositivo de controle de fluxo de entrada pode ser empregado com uma peneira. A peneira pode ser incorporada em uma camisa de filtro de peneira posicionada ao redor do dispositivo de controle de fluxo de entrada. Durante a produção, o fluxo de fluido do reservatório pode entrar através da peneira ou camisa de filtro de peneira e então o fluxo entre a camisa de filtro e um tubo base de peneira.

[046] Frequentemente não existem furos perfurados diretamente por baixo da camisa de filtro de peneira em uma peneira de um conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada. 0 fluxo do reservatório pode entrar em um elemento de resistência de um dispositivo de controle de fluxo de entrada. 0 elemento de resistência pode compreender um tubo, estrangulamento, ou outro dispositivo causando contrapressão ao fluxo. Após o fluido passar pelo elemento de resistência, o fluido pode então passar por um orifício a partir do dispositivo de controle de fluxo de entrada para o interior do tubo base de peneira.

[047] Em algumas configurações, o dispositivo de controle de fluxo de entrada pode ser interconectado a uma coluna de completação. Em algumas configurações, o dispositivo de controle de fluxo de entrada pode ser construído como uma parte da coluna de completação.

[048] Tipicamente, os sistemas de poços empregando um dispositivo de controle de fluxo de entrada dependem de uma peneira de areia para controlar a produção de areia. Tais sistemas de poços tipicamente não incluem pacote de cascalho. A peneira atua como o elemento para controlar areia ao invés de usar um pacote de cascalho como um filtro de areia do reservatório. Frequentemente, tal dependência da peneira pode ser um resultado dos desafios resultantes ao obter um pacote de cascalho completo dentro de um poço horizontal que incorpore dispositivos de restrição de fluxo.

[049] Em algumas configurações, o dispositivo de restrição de fluxo pode compreender uma válvula autônoma. Em algumas configurações, a válvula autônoma pode prover produção seletiva. Por exemplo, a válvula autônoma pode compreender uma pluralidade de defletores para excluir água da produção, e assim produzir seletivamente óleo. A válvula autônoma pode eliminar ou minimizar qualquer separação de água e fluido oleoso na superfície.

[050] Frequentemente as peneiras de dispositivo de controle de fluxo de entrada, e outras peneiras usadas com um dispositivo de restrição de fluxo podem dificultar ou impedir o enchimento de cascalho totalmente ao longo do comprimento da peneira. 0 fluido deve ser separado da pasta de cascalho para permitir o enchimento do cascalho ao redor da peneira. Peneiras com acesso de fluxo restringido ou limitado a um ou uns poucos pontos, tais como orifícios, tubos, furos, ou válvulas, tendem a separar o cascalho da pasta principalmente nos pontos de perda de fluido fora da peneira para o revestimento da peneira. 0 fluido suspendendo o cascalho na pasta de cascalho bombeada tipicamente segue ao longo da trajetória de menor resistência. Como um resultado, o fluxo de fluido através da peneira tende a saltar de um ponto de perda de fluido para o próximo enquanto a pasta de cascalho no meio não perde seu fluido efetivamente. Frequentemente o resultado pode ser que só a porção da peneira adjacente aos pontos de fluxo de fluido pode ser enchida com cascalho de um modo que o pacote de cascalho possa então formar um filtro efetivo para a formação de areias e sólidos.

[051] Para uma peneira de controle de fluxo de entrada ou outra peneira com acesso de fluxo limitado, o fluxo de portador de pacote de cascalho tende a procurar uma passagem através da camisa de filtro de peneira em vizinhança próxima ao dispositivo de controle de fluxo de entrada na parede tubular da peneira. Em algumas configurações, o cascalho tende a se acumular próximo ao orifício. Uma vez que a resistência de fluxo de fluido através do cascalho se acumulando próximo ao orifício seja maior que a fricção de fluxo de fluido requerida para o fluxo entrar na próxima trajetória de resistência mais baixa, o processo de enchimento pode cessar no orifício anterior e saltar para o próximo orifício. Frequentemente o resultado é que parte da peneira não tem um pacote de cascalho para filtrar os sólidos da formação passando a partir do reservatório e para dentro da peneira durante a operação do poço. Tais métodos podem resultar em um pacote de cascalho incompleto.

[052] Em algumas configurações da presente invenção, um conjunto pode compreender um dispositivo de restrição de fluxo e um sistema de tubo de desvio. 0 sistema de tubo de desvio pode ser acoplado mecanicamente ao dispositivo de controle de fluxo de entrada. Em algumas configurações, o sistema de tubo de desvio pode ser conectado fluidamente ao dispositivo de restrição de fluxo. Como tal, o conjunto pode prover um dispositivo que forneça um pacote completo de cascalho sobre uma peneira do dispositivo de controle de fluxo de entrada.

[053] O sistema de tubo de desvio, ou outros sistemas de peneira de trajetória alternativa, podem prover uma rota alternativa para o fluido escoar resultando em um pacote de cascalho mais completo sobre uma peneira do dispositivo de controle de fluxo de entrada.

[054] Como descrito acima, o processo de enchimento de cascalho pode prosseguir saltando de orifício para orifício na presença de um dispositivo de controle de fluxo de entrada. Entretanto, uma vez que a área de orifício a montante esteja cheia, o enchimento pode prosseguir até o topo da peneira. Uma vez que o anel tubular a montante da peneira esteja cheio, a trajetória de menor resistência para o fluido pode ser através do sistema de tubo de desvio. A pasta pode escoar para fora de um bico do sistema de tubo de desvio e terminar de encher as áreas deixadas não cheias ou parcialmente cheias pelo processo de enchimento inicial onde o fluido tende a escoar de orifício para orifício.

[055] Em algumas configurações, o sistema de tubo de desvio pode ter bicos de saída ou de produção posicionados ao longo do comprimento de uma peneira de dispositivo de controle de fluxo de entrada. 0 sistema de tubo de desvio pode alimentar pasta de cascalho para os bicos. Os bicos podem ser posicionados a uma certa distância separados. Em algumas configurações, os bicos podem estar de cerca de 1 até cerca de 2 metros separados. Em outras configurações, os bicos podem ser posicionados a uma distância à parte para prover suficiente colocação de cascalho através de um comprimento do sistema.

[056] Em algumas configurações, o dispositivo de restrição de fluxo acoplado ao sistema de tubo de desvio pode ser interconectado a uma coluna de completação. 0 dispositivo de restrição de fluxo acoplado ao sistema de tubo de desvio pode ser construído como parte da coluna de completação.

[057] Em algumas configurações, os conjuntos podem incluir um sistema de coleta de fluido portador dedicado. Em algumas configurações, os sistemas de coleta de fluido dedicados podem incluir canais de fluxo de peneiramento de cascalho. Em algumas configurações, os sistemas de coleta de fluido dedicados podem incluir um tubo ou transporte ao longo do comprimento da peneira, tal como um tubo de retorno. Em ainda outras configurações, os sistemas de coleta de fluido dedicados podem incluir um coletor para carregar fluido para um sumidouro de fluido permitindo o enchimento de cascalho ao redor da peneira.

[058] Em algumas configurações, o dispositivo de restrição de fluxo pode ser uma parte integral de uma peneira. Por exemplo, o dispositivo de restrição de fluxo pode ser instalado quando a peneira é instalada no sistema de poço. Em algumas de tais configurações, uma intervenção no poço não é requerida para instalar o dispositivo de restrição de fluxo. Em outras configurações, o dispositivo de restrição de fluxo pode ser separado da peneira e não se desviar dos princípios descritos aqui. Em algumas configurações, cada junta de uma peneira pode ter um dispositivo de controle de fluxo de entrada.

[059] Exemplos ilustrativos são dados para introduzir o leitor ao material geral em questão discutido aqui e não intencionados a limitar o escopo dos conceitos divulgados. As seções seguintes descrevem várias configurações e exemplos adicionais com referência aos desenhos nos quais numerais iguais indicam elementos iguais e descrições direcionais são usadas para descrever configurações ilustrativas mas, como as configurações ilustrativas, não devem ser usados para limitar a presente invenção.

[060] Referindo-se novamente à figura 1, ela representa um sistema de poço 100 com uma pluralidade de conjuntos de dispositivos de controle de fluxo de entrada 114 de acordo com certas configurações da presente invenção. 0 sistema de poço 100 inclui um furo que é um furo de poço se estendendo através de vários estratos de terra 110. 0 furo de poço 102 tem uma seção substancialmente vertical 104 e uma seção substancialmente horizontal 106. A seção substancialmente horizontal 106 inclui uma região de calcanhar 116 e uma região de dedo 118. A região de calcanhar 116 está a montante da região de dedos 118.

[061] A seção substancialmente vertical 104 inclui uma coluna de revestimento 108 cimentada em uma porção superior da seção substancialmente vertical 104. Em algumas configurações, uma seção substancialmente vertical pode não ter uma coluna de revestimento. A seção substancialmente horizontal 106 é furo aberto e se estende através de uma formação subterrânea apresentando hidrocarbonetos 110. Em algumas configurações, uma seção substancialmente horizontal pode ter revestimento.

[062] Uma coluna de completação 112 se estende a partir da superfície dentro do furo de poço 102. A coluna de completação 112 pode prover um conduto para fluidos da formação viajar da superfície para o furo de poço para poços de injeção. A seção substancialmente horizontal 106 compreende uma pluralidade de dispositivos de controle de fluxo de entrada 114. Os conjuntos de dispositivos de controle de fluxo de entrada 114 são interconectados à coluna de completação 112. Um pacote de cascalho 120 é instalado sobre os dispositivos de controle de fluxo de entrada 114 bem como através de uma porção do furo de poço 102.

[063] A figura 1 mostra uma porção exemplar de um furo de poço compreendendo configurações da presente invenção. Deve ser apreciado que qualquer número de conjuntos de dispositivos de controle de fluxo de entrada 114 podem ser empregados em um sistema de poço. Adicionalmente, a distância entre ou posição relativa de cada conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada pode ser modificada ou ajustada para prover a configuração de produção desejada.

[064] A figura 2A mostra um conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada 114 de acordo com algumas configurações. 0 conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada compreende uma peneira 202, um canal 203, um sistema de tubo de desvio 204, um interior 205 do tubo base de peneira, e um revestimento 206. Um tubo base de peneira 207 define o interior 205 do tubo base de peneira. 0 conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada 114 inclui fios 230 que são orientados longitudinalmente ao longo de um certo comprimento do conjunto. Os fios 230 provêem uma estrutura de espaçamento que cria um espaço 231 entre o tubo base de peneira 207 e a peneira 202.

[065] Um primeiro orifício (não mostrado) pode ser localizado atrás da porção mostrada da peneira 202. 0 fluido escoa a partir do reservatório através da peneira 202 e então para dentro do canal 203. As setas dentro do canal 203 mostram a direção do fluxo de fluido. 0 fluido passa pelo canal 203 para dentro do dispositivo de restrição de fluxo 240. 0 fluido então sai do dispositivo de restrição de fluxo 240 e entra para dentro do interior 205 do tubo base de peneira via um orifício 208.

[066] O sistema de tubo de desvio 204 compreende dois tubos de seção transversal geralmente retangular que cobrem o comprimento do conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada 114. Outros formatos e configurações do sistema de tubo de desvio podem ser empregados sem se desviar do escopo da invenção. 0 sistema de tubo de desvio 204 é posicionado geralmente em um anel tubular entre a peneira e a formação. Em outras configurações os tubos de desvio podem ser posicionados entre o tubo base de peneira 207 e a peneira 202. 0 sistema de tubo de desvio 204 pode prover uma trajetória alternativa para a pasta de cascalho escoar durante uma operação de enchimento de cascalho. Em algumas configurações, o sistema de tubo de desvio 204 pode ser acoplado ao conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada 114. Em algumas configurações, o revestimento 206 circunda o sistema de tubo de desvio 204. Em algumas tais configurações, o revestimento 206 pode ser perfurado. Em outras configurações, o conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada 114 pode não ter um revestimento externo circundando o sistema de tubo de desvio 204.

[067] A figura 2B mostra uma vista lateral de uma seção de um conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada de acordo com uma configuração descrita aqui. 0 conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada tem uma peneira 202 através da qual fluido pode entrar a partir do reservatório. Um primeiro coletor é posicionado em proximidade a uma primeira extremidade 242 do dispositivo de restrição de fluxo 240 e uma primeira extremidade 252 do dispositivo de restrição de fluxo 250. 0 primeiro coletor direciona o fluxo de fluido para dentro dos dispositivos de restrição de fluido 240, 250. 0 fluido então passa através de um elemento de resistência dentro dos dispositivos de restrição de fluxo 240, 250 e sai dos dispositivos de restrição de fluxo 240, 250 para um segundo coletor que direciona o fluxo de fluido para canal ou anel tubular circundando o tubo base de peneira 207. 0 fluido então escoa através do orifício 208 para dentro do interior do tubo base de peneira 207.

[068] A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de um conjunto de dispositivo de controle de fluxo de entrada 114 tendo um sistema de tubo de desvio 204. Certas características foram omitidas da presente figura para facilidade de ilustração. 0 sistema de tubo de desvio 204 compreende um tubo de transporte 212 e um tubo de enchimento 213. 0 tubo de enchimento 213 compreende pelo menos um bico que pode emitir ou depositar pasta de cascalho a partir do sistema de tubo de desvio 2 04 em cima ou próximo da peneira 202. 0 tubo de transporte 212 e tubo de enchimento 213 são posicionados externos à peneira 202.

[069] O tubo de enchimento 213 é conectado fluidamente ao tubo de transporte 212 por condutos 214. A pasta de cascalho pode escoar através do tubo de transporte 212 até que a pasta de cascalho alcance um conduto 214 onde a pasta de cascalho pode então escoar para o tubo de enchimento 213. A pasta de cascalho pode escoar através do tubo de enchimento 213 até o ponto no qual a pasta possa sair via um bico. Na configuração mostrada na figura 3, dois conjuntos de tubos de transporte 212 e tubos de enchimento 213 são mostrados. Em outras configurações, um único conjunto de tubos de transporte 212 e tubos de enchimento 213 podem ser utilizados. Em outras configurações, mais que dois conjuntos de tubos de transporte e tubos de enchimento podem ser utilizados.

[070] A figura 4 mostra uma vista de seção transversal ampliada do sistema de tubo de desvio 204. 0 tubo de transporte 212 é conectado ao tubo de enchimento 213 por condutos 214. 0 tubo de enchimento 213 compreende bicos 218. As setas mostram a trajetória na qual a pasta de cascalho pode escoar dentro do sistema de tubo de desvio 204. A pasta de cascalho é transportada primariamente no tubo de transporte 212. Ao alcançar um conduto 214, a pasta de cascalho escoa através do conduto 214 até o tubo de enchimento 213. A pasta de cascalho sai do tubo de enchimento 213 via os bicos 218 para dentro do anel tubular entre a peneira 202 e a parede do furo de poço (não mostrada) . À medida que a pasta de cascalho sai dos bicos 218, o cascalho se acumula no anel tubular até o ponto de prover um pacote de cascalho sobre a peneira 202. À medida que o pacote de cascalho está suficientemente enchido ao redor de um bico, a pressão sobe e a pasta de cascalho então escoa para o próximo bico ou conjunto de bicos, via a trajetória de menor resistência.

[071] A descrição anterior das configurações, incluindo configurações ilustradas, da invenção foi apresentada com o propósito de ilustração e descrição e não é intencionada a ser exaustiva ou a limitar a invenção às formas precisas divulgadas. Numerosas modificações, adaptações, e usos das mesmas serão aparentes àqueles experientes na técnica sem se desviar do escopo desta invenção.

Claims

1. Conjunto capaz de ser instalado em um furo de uma formação subterrânea, caracterizado pelo fato de compreender: - uma peneira de poço (202) que inclui aberturas de peneira de poço; - um dispositivo de restrição de fluxo (240) para controlar fluxo de fluido através da peneira de poço (202) o dispositivo de restrição de fluxo (240) sendo posicionado em uma trajetória de fluxo entre um orificio (208) abrindo para um interior de um tubo base (207) e dos orificios (208) da peneira de poço (202), e a trajetória de fluxo sendo formada por fios (230) que separam a peneira de poço (202) do tubo base (207); e - um sistema de tubo de desvio (204) para prover uma trajetória alternativa para pasta de cascalho sobre a peneira de poço (202) durante uma operação de enchimento de cascalho.

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) compreender um dispositivo de controle de fluxo de entrada (114) .

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) compreender uma válvula autônoma.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a válvula autônoma controlar seletivamente fluxo de fluido durante a produção do poço.

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sistema de tubo de desvio (204) compreender um tubo de transporte conectado fluidamente a um tubo de enchimento (213), sendo que a pasta de cascalho sai do sistema de tubo de desvio (204) através de um bico (218) no tubo de enchimento (213).

6. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sistema de tubo de desvio (204) compreender pelo menos um bico a partir do qual a pasta de cascalho é descarregada sobre a peneira de poço (202).

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sistema de tubo de desvio (204) compreender um sistema capaz de coletar fluido portador.

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o sistema capaz de coletar fluido portador compreender pelo menos um de: - um canal de fluxo de peneiramento de cascalho; - um tubo posicionado adjacente à peneira de poço (202); ou - um coletor capaz de permitir fluido escoar até um sumidouro de fluido para permitir o enchimento de cascalho sobre a peneira de poço (202).

9. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) ser interconectado em uma coluna de completação (112).

10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sistema de tubo de desvio (204) ser conectado ao dispositivo de restrição de fluxo (240) .

11. Sistema de poço, caracterizado pelo fato de compreender: - um dispositivo de restrição de fluxo (240) posicionado em uma trajetória de fluxo entre um orificio (208) abrindo para um interior de um tubo base de peneira (207) e dos orificios (208) em uma peneira de poço (202), o dispositivo de restrição de fluxo (240) sendo configurado para controlar o fluxo de fluido de reservatório em uma posição do sistema de poço desviado, a trajetória de fluxo sendo formada por fios (230) que separam a peneira de poço (202) do tubo base de peneira (207); e - um sistema de tubo de desvio (204) configurado para prover uma trajetória alternativa para a pasta de cascalho escoar sobre a peneira (202) durante uma operação de enchimento de cascalho na posição do sistema de poço desviado.

12. Sistema de poço, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) ser interconectado em uma coluna de completação (112) .

13. Sistema de poço, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) compreender um dispositivo de controle de fluxo de entrada (114).

14. Sistema de poço, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o sistema de tubo de desvio (204) ser conectado ao dispositivo de restrição de fluxo (240).

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) compreender uma válvula autônoma.

16. Método para encher de cascalho um poço, caracterizado pelo fato de compreender: - instalar um dispositivo de restrição de fluxo (240) e uma peneira (202) em um furo de poço (102), sendo que o dispositivo de restrição de fluxo (240) controla fluxo de fluido para dentro ou a partir de um reservatório e sendo posicionado em uma trajetória de fluxo entre um orificio (208) abrindo para um interior de um tubo base de peneira (207) e dos orificios (208) da peneira de poço (202), e a trajetória de fluxo sendo formada por fios (230) que separam a peneira (202) do tubo base de peneira (207); e - escoar uma pasta de cascalho sobre o dispositivo de restrição de fluxo (240) e a peneira (202), sendo que pelo menos uma porção da pasta de cascalho escoa através de um sistema de tubo de desvio (204) provendo uma trajetória alternativa para a pasta de cascalho escoar ao longo da peneira (202) durante uma operação de enchimento de cascalho.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de instalar um dispositivo de restrição de fluxo (240) compreender instalar uma pluralidade de dispositivos de restrição de fluxo em uma coluna de completação (112) .

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) compreender um dispositivo de controle de fluxo de entrada (114) .

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a restrição de fluxo compreender uma válvula autônoma.

20. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo (240) ser configurado para controlar o fluxo de fluido através da peneira de poço (202) em uma posição do sistema de poço desviado e o sistema de tubo de desvio (204) ser configurado para prover uma trajetória alternativa para pasta de cascalho sobre a peneira de poço (202) durante uma operação de enchimento de cascalho no sistema de poço desviado.