BR112014011867B1

BR112014011867B1 - sistema de barreira anular para proporcionar uma barreira anular analisável disposta entre um primeiro revestimento de metal ou furo de poço e um segundo revestimento de metal, e método de testar a integridade da pressão de um poço usando o dito sistema

Info

Publication number: BR112014011867B1
Application number: BR112014011867-1A
Authority: BR
Inventors: Paul Hazel; Jørgen Hallundbæk
Original assignee: Welltec Oilfield Solutions Ag
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2020-12-22
Also published as: EP2785964A1; DK2785964T3; US9803465B2; US20140318770A1; RU2014124017A; CN103930645B; CA2856172A1; WO2013079574A1; IN2014CN04479A; BR112014011867A2; EP2599955A1; CA2856172C; RU2605854C2; EP2785964B1; CN103930645A; MX2014005902A; AU2012343913A1; MX354496B; MY167472A; AU2012343913B2

Abstract

SISTEMA DE TESTE DE INTEGRIDADE DE PRESSÃO. A presente invenção refere-se a sistema de barreira anular (1) para proporcionar barreira anular analisável disposta entre um primeiro revestimento de metal (2) ou furo de poço e um segundo revestimento de metal (3). O sistema de barreira anular compreende uma primeira barreira anular (4) e segunda barreira anular (5), cada barreira compreendendo uma parte tubular (6) produzida de metal, uma manga de metal expansível (7) circundando e conectada com a parte tubular e definindo um espaço de barreira anular (13), e uma primeira passagem de fluido (11) na parte tubular para deixar o fluido dentro do espaço de barreira anular expandir a manga. O sistema de barreira anular compreende um sensor (9), e quando as mangas expansíveis são expandidas para tocar o primeiro revestimento de metal ou furo de poço, primeiro espaço anular (12) é definido entre as barreiras anulares, o sensor disposto para determinar a condição do espaço anular de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das barreiras anulares. A presente invenção também se refere a método de testar integridade da pressão de poço usando sistema de barreira anular como descritoacima

Description

Campo da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de barreiraanular para proporcionar uma barreira anular analisável disposta entre um primeiro revestimento de metal ou furo de poço e um segundo revestimento de metal, o segundo revestimento de metal tendo uma face externa. A presente invenção também se refere a um método de testar a integridade da pressão de um poço usando um sistema de barreira anular como descrito acima.

Técnica Antecedente

[002] Quando se arranja um revestimento intermediário em umtubo condutor, ou quando se arranja um revestimento de produção em um revestimento intermediário, um empacotador expansível de isolamento anular é ajustado no espaço anular para evitar que o fluido circundante da formação flua para dentro do espaço anular. A integridade da pressão entre os dois tubulares é muito importante e o anel entre os mesmos é testado em bases regulares. Se a integridade da pressão é rompida, o operador não pode mais provar o controle do poço, e o poço é fechado.

[003] Portanto, é muito importante que os referidosempacotadores anulares expansíveis vedem a pressão de formação. Entretanto, é muito difícil testar quanto a vazamento no empacotador expansível sem ao mesmo tempo romper a integridade da pressão, na medida em que a formação ou cimento está em um lado, e assim, a injeção de um traçador na formação do fluido irá romper a integridade uma vez que o revestimento é então também penetrado.

Sumário da Invenção

[004] É objetivo da presente invenção total ou parcialmentesuperar as desvantagens e os inconvenientes acima da técnica anterior. Mais especificamente, é um objetivo proporcionar um sistema de empacotador expansível anular aprimorado que pode ser testado quanto a vazamento sem ao mesmo tempo romper a integridade da pressão.

[005] Os objetivos acima, juntos com numerosos outros objetivos,vantagens, e características, que se tornarão evidentes a partir da descrição abaixo, são realizados por uma solução de acordo com a presente invenção por um sistema de barreira anular para proporcionar uma barreira anular analisável disposta entre um primeiro revestimento de metal ou furo de poço e um segundo revestimento de metal, o segundo revestimento de metal tendo uma face externa, o sistema de barreira anular compreendendo: - uma primeira barreira anular e uma segunda barreira anular, cada barreira compreendendo: - uma parte tubular produzida de metal que se estende em uma direção longitudinal para montagem das partes do segundo revestimento de metal, - uma manga de metal expansível circundando e sendo conectada com a parte tubular e definindo um espaço de barreira anular, e - uma primeira passagem de fluido na parte tubular para deixar o fluido dentro do espaço de barreira anular expandir a manga, e o sistema de barreira anular adicionalmente compreendendo um sensor disposto em conexão com a parte tubular, e quando as mangas expansíveis são expandidas para tocar o primeiro revestimento de metal ou furo de poço, um primeiro espaço anular é definido entre as barreiras anulares, em que o sensor é disposto para determinar a condição do espaço anular de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das barreiras anulares.

[006] Barreiras anulares podem ser dispostas uma adjacente aoutra.

[007] Ademais, o sensor pode medir uma propriedade do fluidopara determinar a condição do espaço anular, a propriedade sendo a temperatura, a pressão, a presença de gás, ou a presença de um traçador químico.

[008] Em uma modalidade, o sensor pode ser disposto no espaçoanular.

[009] Em outra modalidade, o sensor pode ser disposto em pelomenos uma das barreiras anulares ou ser conectado com pelo menos uma das barreiras anulares.

[0010] Em uma terceira modalidade, o sensor pode ser disposto emuma ferramenta disposta opostsa ao espaço anular dentro do segundo revestimento de metal.

[0011] Em outra modalidade, o sensor pode ser disposto em umaface externa da manga expansível.

[0012] Em ainda outra modalidade, o sensor pode ser disposto emum lado de fora da manga expansível.

[0013] Adicionalmente, o sensor pode ser um calibre de tensão ouum cristal piezo.

[0014] O referido calibre de tensão pode ser fixado do lado de forada manga expansível, medindo uma extensão da manga expansível.

[0015] Também, o calibre de tensão pode ser eletricamenteconectado com a unidade de leitura e/ou a unidade de comunicação por meio de fio que é aderido à face externa da manga expansível em uma forma sinuosa, de modo que o fio é suficientemente longo para se stender a partir do calibre de tensão para a unidade sem romper, também após a manga expansível ter sido expandida.

[0016] O cristal piezo pode ser embutido na manga expansível.

[0017] O sistema de barreira anular como descrito acima podeadicionalmente compreender a unidade de leitura disposta na face externa da parte tubular e em comunicação elétrica com o sensor.

[0018] Adicionalmente, o sistema de barreira anular como descritoacima pode adicionalmente compreender a unidade de comunicação disposta na face externa da parte tubular para a comunicação de dados a partir do sensor para um leitor.

[0019] O referido leitor pode ser disposto na ferramenta oposta aoespaço anular.

[0020] Ademais, a unidade de comunicação pode ser conectadacom a unidade de leitura.

[0021] Adicionalmente, a unidade de comunicação pode serconectada com um processador.

[0022] O dito sensor pode ser conectado com um amplificador.

[0023] Também, o sensor pode ser uma chave hidrostática.

[0024] Em outra modalidade, o sistema de barreira anular podeadicionalmente compreender uma câmara de gás tendo uma saída em comunicação de fluido com o espaço anular quando a válvula disposta na saída é aberta para deixar gás dentro da câmara de gás e dentro do espaço anular.

[0025] Por ter uma câmara de gás disposta entre duas barreirasanulares, uma das barreiras anulares pode ser testada quanto a pressão, isto é testada quanto a quaisquer vazamentos através daquela barreira anular e assim quanto a se a integridade da pressão do poço é satisfatória e intacta.

[0026] Em uma modalidade, a primeira unidade de comunicaçãopode ser disposta em um primeiro anel disposto entre o segundo revestimento de metal e o primeiro revestimento de metal ou o furo de poço.

[0027] Em outra modalidade, a manga expansível da primeirabarreira anular pode ser conectada com a parte tubular por meio de duas partes de conexão.

[0028] Adicionalmente, a câmara de gás pode ser uma câmaraanular.

[0029] Também, a câmara de gás pode ser disposta na parte deconexão.

[0030] Ademais, a câmara de gás pode ser disposta circundando osegundo revestimento de metal.

[0031] Adicionalmente, a câmara de gás pode compreender um gás compreendendo um traçador químico.

[0032] Adicionalmente, a válvula pode ser remotamente controlável, por exemplo, por meio de um magneto.

[0033] O sistema de barreira anular como descrito acima podeadicionalmente compreender uma ferramenta de detecção de vazamento submergível dentro do segundo revestimento de metal.

[0034] A dita ferramenta de detecção de vazamento podecompreender uma unidade de detecção de gás.

[0035] Também, a ferramenta de detecção de vazamento podecompreender uma unidade de medição de pressão. A unidade de medição de pressão pode usar acústicos, tal como ultrassom, ou radiação eletromagnética.

[0036] Adicionalmente, a ferramenta de detecção de vazamentopode compreender uma unidade de temperatura, tal como laser.

[0037] Adicionalmente, a manga expansível de cada barreira anularpode ter duas extremidades sendo fixamente conectadas com a parte tubular.

[0038] Ao se ter ambas as extremidades fixamente conectadas, a conexão de vedação entre a manga expansível e a parte tubular pode ser produzida extremamente apertada em comparação a ter elementos de vedação, tipicamente vedações de gaxeta ou anéis em o para proporcionar uma conexão deslizável, na conexão entre a parte tubular e a manga expansível.

[0039] Também, a unidade de comunicação pode compreenderuma unidade de envio sem fio que envia dados a partir da unidade de comunicação para o leitor por meio de indutância, Wlan, zigbee, frequência de rádio etc..

[0040] Ademais, a primeira passagem de fluido pode ser dispostana parte tubular proporcionando a comunicação de fluido com a parte interna da parte tubular e o espaço expansível.

[0041] Em uma modalidade, a primeira passagem de fluido pode serdisposta na parte de conexão que conecta a manga expansível com a parte tubular.

[0042] O espaço anular pode ser pelo menos parcialmentepreenchido com cimento.

[0043] Adicionalmente, a manga expansível pode ser conectadacom a parte tubular por meio de uma parte de conexão compreendendo a unidade de amplificação de pressão tendo uma abertura em comunicação de fluido com a parte interna da parte tubular, e uma primeira câmara e um primeiro pistão se movendo na primeira câmara quando a pressão na parte tubular aumenta, o primeiro pistão sendo conectado a um segundo pistão se movendo na câmara de gás, forçando o gás dentro do espaço anular quando o primeiro pistão se move.

[0044] O sistema de barreira anular descrito acima podeadicionalmente compreender um segundo revestimento de metal, um terceiro revestimento de metal disposto dentro do segundo revestimento de metal, uma terceira barreira anular e uma quarta barreira anular, a parte tubular das terceira e quarta barreiras anulares que se estende em uma direção longitudinal para a montagem das partes do terceiro revestimento de metal, e um segundo sensor disposto em conexão com a parte tubular, e quando as mangas expansíveis das terceira e quarta barreiras anulares são expandidas para tocar o segundo revestimento de metal, um segundo espaço anular pode ser definido entre as terceira e quarta barreiras anulares, em que o segundo sensor pode ser disposto para determinar a condição do segundo espaço anular, de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das terceira ou quarta barreiras anulares.

[0045] O sistema de barreira anular pode adicionalmentecompreender uma segunda unidade de comunicação conectada com o terceiro revestimento de metal e/ou o segundo sensor para receber informação a partir do sensor disposto no primeiro espaço anular.

[0046] A unidade de comunicação pode também comunicarinformação a partir do segundo sensor para o topo do poço ou para a ferramenta disposta no terceiro revestimento de metal

[0047] Em uma modalidade, a segunda unidade de comunicaçãopode ser disposta em um segundo anel disposto entre o segundo revestimento de metal e o terceiro revestimento de metal.

[0048] Adicionalmente, o quinto sensor pode ser disposto em umsegundo anel disposto entre o segundo revestimento de metal e o terceiro revestimento de metal.

[0049] O sistema de barreira anular pode adicionalmentecompreender um quarto sensor disposto no primeiro anel disposto entre o primeiro revestimento de metal e o segundo revestimento de metal.

[0050] Ademais, o sistema de barreira anular pode adicionalmentecompreender um quarto revestimento de metal disposto dentro do terceiro revestimento de metal, a quinta barreira anular e a sexta barreira anular, a parte tubular da quinta e sexta barreira anular que se estende em uma direção longitudinal para a montagem das partes do quarto revestimento de metal, e um terceiro sensor disposto em conexão com a parte tubular, e quando as mangas expansíveis das quinta e sexta barreiras anulares são expandidas para tocar o terceiro revestimento de metal, o terceiro espaço anular pode ser definido entre as quinta e sexta barreiras anulares, em que o terceiro sensor pode ser disposto para determinar a condição do terceiro espaço anular, de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das quinta e sexta barreiras anulares.

[0051] Adicionalmente, o sistema de barreira anular podeadicionalmente compreender uma terceira unidade de comunicação conectada com o quarto revestimento de metal e/ou um terceiro sensor para receber informação a partir do segundo sensor disposto no segundo espaço anular.

[0052] Em uma modalidade, a terceira unidade de comunicaçãopode ser disposta no terceiro anel disposto entre o segundo revestimento de metal e o terceiro revestimento de metal.

[0053] O sistema de barreira anular pode adicionalmentecompreender um sexto sensor disposto no terceiro anel disposto entre o segundo revestimento de metal e o terceiro revestimento de metal.

[0054] A presente invenção também se refere a um método detestar a integridade da pressão de um poço usando um sistema como descrito acima, o método compreendendo as etapas de: - expandir as mangas expansíveis das primeira e segunda barreiras anulares, desse modo proporcionando um espaço anular, - criar uma maior propriedade do fluido no espaço anular, e - medir a propriedade pelo sensor.

[0055] Esta propriedade aumentada pode ser criada peloaprisionamento de fluido dentro do espaço anular quando se expande as mangas expansíveis.

[0056] O dito método pode adicionalmente compreender a etapa deabaixar a ferramenta compreendendo o sensor dentro do poço para medir a propriedade do fluido no espaço anular.

[0057] Também, o referido método pode compreender as etapas dedeixar o gás dentro do espaço anular e testar quanto a gás a partir da câmara de gás dentro do revestimento.

[0058] Finalmente, o referido método pode adicionalmentecompreender a etapa de abrir a válvula.

Breve Descrição dos Desenhos

[0059] A presente invenção e as suas muitas vantagens serãodescritas em mais detalhes abaixo com referência aos desenhos esquemáticos em anexo, que com o objetivo de ilustração mostram algumas modalidades não limitantes nas quais a Fig. 1 mostra um sistema de barreira anular disposto na conclusão, a Fig. 2 mostra uma vista em seção transversal de uma modalidade do sistema de barreira anular, a Fig. 3 mostra uma vista em seção transversal de outra modalidade do sistema de barreira anular, a Fig. 4 mostra uma vista em seção transversal de ainda outra modalidade do sistema de barreira anular, a Fig. 5 mostra uma vista de ainda outra modalidade do sistema de barreira anular, a Fig. 6 mostra uma vista em seção transversal de um sistema de barreira anular, a Fig. 7 mostra uma vista em seção transversal de outra modalidade do sistema de barreira anular, a Fig. 8 mostra uma vista em seção transversal de ainda outra modalidade do sistema de barreira anular, a Fig. 9 mostra uma vista em seção transversal de ainda outra modalidade do sistema de barreira anular, a Fig. 10 mostra uma vista em seção transversal de parte do sistema de barreira anular, a Fig. 11 mostra uma vista em seção transversal de ainda outra modalidade do sistema de barreira anular, o sistema tendo quatro barreiras anulares, e a Fig. 12 mostra uma vista em seção transversal de ainda outra modalidade do sistema de barreira anular, o sistema tendo seis barreiras anulares.

[0060] Todas as figuras são altamente esquemáticas e nãonecessariamente estão em escala, e as mesmas mostram apenas as partes que são necessárias de modo a elucidar a presente invenção, outras partes sendo omitidas ou meramente sugeridas.

Descrição Detalhada da Invenção

[0061] A Fig. 1 mostra um sistema de barreira anular 1 paraproporcionar uma barreira anular analisável disposta entre um primeiro revestimento de metal 2 e um segundo revestimento de metal 3. O sistema de barreira anular 1 compreende uma primeira barreira anular 4 e uma segunda barreira anular 5 dispostas espaçadas entre si. Como mostrado na Fig. 2, cada barreira compreende a parte tubular 6 e uma manga expansível 7 produzida de metal circundando a parte tubular 6 e sendo conectada com a parte tubular, a manga expansível 7 definindo um espaço de barreira 13, e as barreiras anulares 4, 5 adicionalmente compreendem uma primeira passagem de fluido 11 para deixar fluido dentro do espaço de barreira 13 para expandir a manga de metal 7. A parte tubular 6 se estende em uma direção longitudinal para a montagem das partes do segundo revestimento de metal 3, e as barreiras anulares 4, 5 são dispostas adjacentes uma a outra. Quando as mangas expansíveis 7 são expandidas para tocar o primeiro revestimento de metal 2, as mangas formam um espaço anular 12 entre as barreiras anulares, o primeiro revestimento de metal 2 e o segundo revestimento de metal 3. O sistema de barreira anular 1 adicionalmente compreende um sensor 9 conectado com a parte tubular para testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das barreiras anulares. Quando se expande as barreiras anulares para proporcionar isolamento entre um primeiro revestimento 2 e um segundo revestimento 3, como mostrado na Fig. 1, as propriedades de vedação da barreira anular precisam ser confirmadas. O sensor é portanto disposto para medir a condição do espaço anular, tal como a pressão do fluido dentro do espaço anular. Quando se expande as barreiras anulares, a pressão no espaço anular aumenta, e se as barreiras anulares estão apertadas, o aumento de pressão é medido no sensor por um período de tempo a partir da expansão das barreiras anulares. Se o sensor mede uma redução imediata da pressão no espaço anular após a expansão das mangas, as barreiras anulares são incapazes de manter o fluido dentro do espaço anular, e assim, pelo menos uma das barreiras anulares não é suficientemente apertada.

[0062] O sensor 9 da Fig. 1 é disposto no primeiro espaço anular 12e mede a propriedade, tal como a pressão, do fluido para determinar a condição de pelo menos uma das barreiras anulares de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das barreiras anulares. Um sensor de pressão é fixado em uma face externa 18 da parte tubular de uma das barreiras anulares. O sensor é um transdutor medindo a pressão por um período de tempo ao mesmo tempo em que se expande as mangas das barreiras anulares e em um predeterminado período de tempo após a expansão. O sensor é acionado por uma bateria, e desde que a medição ocorre pouco tempo após as barreiras anulares serem acionadas dentro do furo de poço, a bateria pode ser uma pequena bateria comercialmente disponível.

[0063] Em outra modalidade, o sensor 9 é um sensor de temperatura medindo a temperatura do fluido presente no espaço anular. A temperatura aumenta momentaneamente quando pressão aumenta, e assim, ao se medir a temperatura, a capacidade de isolamento de pelo menos uma das barreiras anulares pode ser testada.Se a temperatura não aumenta ao mesmo tempo em que se expande as mangas, as barreiras anulares não estão apertadas. O sensor de temperatura é disposto na face externa da parte tubular.

[0064] Em outra modalidade, o sensor é um calibre de tensão oucristal piezo fixado em uma face externa da manga expansível e medindo uma extensão da manga expansível ou embutido na manga expansível. Uma vez que a distância entre os primeiro e segundo revestimentos é bem definida e predeterminada, a expansão da manga expansível pode ser calculada com precisão, e ao se medir a extensão da manga expansível, pode ser determinado se a manga expansível foi expandida suficientemente para proporcionar uma vedação suficiente.

[0065] Nas Figs. 2 e 3, o sensor 9 é eletricamente conectado com a unidade de leitura 34 na Fig. 3 e/ou a unidade de comunicação 17 na Fig. 2, respectivamente, por meio de fio. Se o sensor 9 é um calibre de tensão ou um cristal piezo, o fio é aderido à face externa da manga expansível em uma forma sinuosa de modo que o fio é suficientemente longo para se estender a partir do calibre de tensão para a unidade sem se romper durante a expansão da manga expansível.

[0066] Para recuperar os dados medidos a partir do sensor, umaunidade de comunicação é disposta na face externa 18 da parte tubular 6 para a comunicação de dados a partir do sensor 9 para um leitor 26, como mostrado na Fig. 2, cujo leitor é disposto na ferramenta 33 submergida dentro do poço, como mostrado na Fig. 3. Em outra modalidade, a unidade de comunicação se comunica com um processador 19 disposto no topo do poço como mostrado na Fig. 1 através de unidades de comunicação intermediárias que são ligadas sem fio (não mostrado). A unidade de leitura 34 pode também ser conectada com a unidade de comunicação 17 para comunicar os dados recebidos pela unidade de leitura para, por exemplo, a ferramenta disposta oposta a unidade de comunicação 17 no segundo revestimento 3.

[0067] Como mostrado na Fig. 4, a unidade de comunicação 17 éconectada com um processador 35 disposto na face externa 18 da parte tubular. O sensor 9 medindo a propriedade, por exemplo, do fluido envia os dados medidos para a unidade de leitura 34 que envia os mesmos adicionalmente ao processador 35 e adicionalmente para a unidade de comunicação 17. O processador 35 converte os dados em um sinal que representa se a barreira anular está apertada ou não, e não representando os dados atuais medidos pelo sensor.

[0068] Na Fig. 5, o sensor 9 é disposto na ferramenta 33, medindoa pressão ou um aumento de temperatura no espaço anular se as barreiras anulares forem suficientemente apertadas após a expansão. A ferramenta 33 é disposta oposta ao espaço anular dentro do segundo revestimento de metal 3, de modo a ler a propriedade do fluido. O sensor é um transceptor acústico que emite um sinal acústico, tal como ondas ultrassônicas, e o transceptor recebe as ondas de som ondulantes de alta frequência de modo a determinar a propriedade do fluido, e assim se as barreiras anulares proporcionam uma zona de suficiente isolamento. A ferramenta 33 compreende âncoras 36, de modo a pressionar a parede da ferramenta e assim o sensor 9 contra a parede do segundo revestimento para obter uma medição aprimorada da propriedade do fluido no espaço anular, tal como a pressão ou a temperatura.

[0069] O sensor disposto na ferramenta pode também emitirradiação eletrônica, tal como laser, de modo a determinar a capacidade de isolamento das barreiras anulares.

[0070] Os sensores são assim capazes de determinar se ambas asbarreiras anulares são capazes de manter o fluido dentro do espaço anular e assim proporcionar um isolamento entre o primeiro e o segundo revestimentos de metal.

[0071] Na Fig. 6, o sistema de barreira anular 1 adicionalmentecompreende uma câmara de gás 14 tendo uma saída 15 em comunicação de fluido com o espaço anular quando a válvula 16 disposta na saída 15 é aberta para deixar gás dentro da câmara de gás 14 dentro do espaço anular 12. Quando gás é permitido sair da câmara de gás 14 para dentro do espaço anular 12, a primeira barreira 4 pode ser testada quanto a vazamento pela investigação do fluido que flui no poço se qualquer gás da câmara de gás puder ser identificado. O gás pode conter algum tipo de traçador químico de modo a identificar mais facilmente se a primeira barreira está vazando ou não. Ao se dispor um sensor adicional na cabeça de poço ou inserir o mesmo no primeiro anel acima da primeira barreira anular, o referido sensor é capaz de detectar quaisquer produtos químicos no fluido, principalmente gás, no espaço anular acima da primeira barreira anular. Se nenhum produto químico for detectado pelo sensor, a primeira barreira anular tem suficiente capacidade de isolamento para manter o fluido dentro do espaço anular entre as duas mangas expandidas, e assim, o sistema de barreira anular proporciona uma barreira de isolamento entre o primeiro e o segundo revestimento. Por ter uma câmara de gás dentro do espaço anular proporcionado pelas mangas expansíveis, a capacidade de isolamento da primeira barreira anular pode ser testada.

[0072] Um sistema de barreira anular compreendendo não só umacâmara de gás, mas também um sensor disposto dentro do espaço anular proporcionado pelas mangas expansíveis é capaz de testar se a primeira barreira anular é suficientemente apertada, embora o sensor dentro do espaço anular já tenha testado se o espaço anular está vazando. Assim, a combinação de uma câmara de gás e um sensor dentro do espaço anular torna possível testar se a primeira barreira anular está suficientemente apertada, embora a segunda barreira anular não esteja apertada.

[0073] Como pode ser visto na Fig. 6, a segunda barreira 5 entraem contato com o cimento 20 na parte cimentada em um lado da manga 7, e no outro lado a segunda barreira 5 entra em contato com o primeiro espaço anular 12. A segunda barreira anular pode assim não ser testada quanto a vazamento por identificar o gás no fluido fluindo no segundo revestimento de metal, uma vez que o gás vazando sobre a segunda barreira anular entrará na parte cimentada.

[0074] A manga expansível da primeira barreira anular é conectadacom a parte tubular por meio de duas partes de conexão 8. Na Fig. 6, as partes de conexão 8 fixamente conectam as mangas expansíveis às partes tubulares das barreiras anulares. Desse modo, a integridade da pressão não é comprometida por elementos de vedação que estejam vazando situados entre as partes de conexão e as partes tubulares. O único vazamento potencial sobre a primeira barreira anular pode ser no caso em que a manga expansível não completamente vede contra a face interna do primeiro revestimento de metal.

[0075] A câmara de gás é uma câmara anular circundando osegundo revestimento de metal. A saída da câmara é disposta na parede do alojamento da câmara, e a válvula é fixada na saída por meio de uma conexão de parafuso ou uma conexão similar. Quando se expande as mangas expansíveis das barreiras anulares, a pressão no espaço anular aumenta para a pressão acima da pressão dentro do revestimento de metal. A válvula pode ser ativada a pressão de modo a abrir nesse aumento de pressão, ou a válvula pode ser ativada sem fio a partir de um sinal a partir da superfície ou de outro modo remotamente controlável sem penetrar o segundo revestimento de metal e assim comprometer a integridade da pressão. Em outra modalidade, a válvula compreende um magneto e quando induzindo um campo magnético dentro do revestimento, o magneto pode ser movido para abrir a válvula.

[0076] Na Fig. 7, a câmara de gás é disposta em uma das partes deconexão de uma das barreiras anulares em que, nesse caso, é uma das partes de conexão da primeira barreira anular voltada para o espaço anular 12. Esta parte de conexão é assim prolongada para compreender a câmara de gás como mostrado, e a saída 15 está voltada para a segunda barreira. Quando a válvula é aberta, o gás penetra no espaço anular.

[0077] O espaço anular pode também ser substancialmentepreenchido com cimento ou um material similar, de modo que a manga da segunda barreira anular é expandida no cimento. O gás pode ainda penetrar no espaço e penetrar o cimento, se isso não estiver proporcionando uma conexão de vedação em si, assim testando quanto a vazamento a primeira barreira anular.

[0078] O sistema de barreira anular adicionalmente compreendeuma ferramenta de detecção de vazamento 21, como mostrado na Fig. 9, submergível dentro do segundo revestimento de metal por meio de um cabo de aço 22 para testar se o gás já foi capaz de passar por uma das barreiras anulares. A ferramenta de detecção de vazamento compreende a unidade de detecção de gás 23, a unidade de medição de pressão 24 e/ou a unidade de temperatura 41, tal como laser. A unidade de teste de pressão está usando acústicos, tal como ultrassom, ou radiação eletromagnética. Quando as mangas expansíveis das barreiras anulares são expandidas, a pressão no espaço anular aumenta e se torna relativamente maior do que na pressão do poço ou a pressão de formação. A ferramenta de detecção de vazamento tendo a unidade de medição de pressão 24 assim mede a pressão dentro do espaço anular com o tempo, e se a pressão dentro do espaço anular cair para a pressão circundando seja no poço ou na formação, pelo menos uma das barreiras anulares está vazando. Se nenhum gás 40 da câmara de gás for identificado no fluido no revestimento, o vazamento vem a partir de um vazamento através da segunda barreira anular e não da primeira. Nesse caso, a integridade da pressão ainda está intacta, entretanto, se o gás da câmara de gás for identificado no fluido, a primeira barreira anular está vazando e a integridade da pressão não pode ser garantida.

[0079] A ferramenta de detecção de vazamento pode compreendermeramente a unidade de detecção de gás 23, e assim, o gás vazando através da primeira barreira anular pode ser detectado, desse modo permitindo o teste de vazamento da primeira barreira anular.

[0080] Assim, a propriedade pode ser a temperatura, a pressão, apresença de gás ou a presença de um traçador químico.Se a propriedade a ser medida não varia muito, o sensor é conectado com um amplificador.

[0081] O sensor pode também ser uma chave hidrostática quecomuta quando alcança um predeterminado aumento de pressão.

[0082] Nas Figs. 6 a 8, a primeira passagem de fluido 11 é dispostana parte tubular 6, proporcionando a comunicação de fluido com a parte interna 25 da parte tubular e o espaço de barreira 13. Em outra modalidade, a primeira passagem de fluido é também disposta na parte de conexão que conecta a manga expansível com a parte tubular, e o fluido expandindo a manga é assim deixado a partir do lado de dentro 25 da parte tubular através da parte de conexão dentro do espaço de barreira 13.

[0083] Como mostrado na Fig. 10, a parte de conexão 8compreende a unidade de amplificação de pressão 27 tendo uma abertura 28 estando em comunicação de fluido com a parte interna 25 da parte tubular 6 e uma primeira câmara 29 e um primeiro pistão 30 se movendo na primeira câmara 29, quando a pressão na parte tubular 6 aumenta, o primeiro pistão 30 estando conectado a um segundo pistão 31 por meio de um eixo 32 se movendo na câmara de gás 14, forçando o gás para dentro do espaço anular 12 quando o primeiro pistão se move. Desse modo, a pressão dentro do revestimento pode ser usada para pressionar o gás na câmara de gás para dentro do espaço anular 12 para o teste de vazamento da barreira anular.

[0084] Durante conclusão do poço, lama, água, areia, gás ou pastapodem entrar no primeiro anel 61, e antes de prosseguir com a conclusão, pode ser muito útil conhecer qual tipo de fluido está presente no primeiro anel. Portanto, como mostrado na Fig. 1, o quarto sensor 57 é disposto no primeiro anel 61 que é disposto entre o primeiro revestimento de metal 2 e o segundo revestimento de metal 3. Este sensor pode continuamente se comunicar com o topo do poço.

[0085] Em vez de pressurizar o primeiro anel 61 para verificar queas primeira e segunda barreiras anulares 4, 5 estão proporcionando a barreira, o quarto sensor 57 pode ser usado para este fim.

[0086] Na Fig. 11, o sistema de barreira anular adicionalmentecompreende um terceiro revestimento de metal 51 disposto dentro do segundo revestimento de metal 3. A terceira barreira anular 53 e a quarta barreira anular 54 são dispostas de modo que suas partes tubulares que se estendem em uma direção longitudinal são montadas como parte do terceiro revestimento de metal. As mangas expansíveis da terceira barreira anular 53 e da quarta barreira anular 54 são expandidas de modo a tocar o segundo revestimento de metal 3. O sistema adicionalmente compreende um segundo sensor 55 que é conectado com a face externa da parte tubular, e quando as mangas expansíveis são expandidas, um segundo espaço anular 52 é definido entre as terceira e quarta barreiras anulares 53, 54 e os segundo e terceiro revestimentos de metal 3, 51. O segundo sensor 55 é disposto no espaço para determinar a condição do segundo espaço anular 52, de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das terceira ou quarta barreiras anulares 53, 54. Por proporcionar um terceiro revestimento de metal 51, um segundo anel 58 é proporcionado que pode ser testado para verificar que as terceira e quarta barreiras anulares 53, 54 proporcionam uma segunda barreira 5. O referido teste é realizado por pressurizar o segundo anel 58 a partir de acima, que é realizado na cabeça de poço no topo do poço, e assim o anel pode manter uma determinada pressão, as terceira e quarta barreiras anulares proporcionam uma segunda barreira.

[0087] O sistema de barreira anular adicionalmente compreendeuma segunda unidade de comunicação 56 conectada com o terceiro revestimento de metal 51 e também conectada com o segundo sensor 55 para receber informação a partir do sensor disposto no primeiro espaço anular 12. Por ter a referida unidade de comunicação intermediária, a ferramenta pode ser abaixada dentro do terceiro revestimento 51 e carregar informação a partir de ambos o primeiro 9 e o segundo sensor 55 em uma rodada. A segunda unidade de comunicação pode também comunicar informação a partir do segundo sensor 55 para o topo do poço.

[0088] Como mostrado na Fig. 12, a segunda unidade decomunicação 56 pode também ser disposta no segundo anel 58 que é disposto entre o segundo revestimento de metal 3 e o terceiro revestimento de metal 51. Desse modo, a unidade de comunicação está mais próxima do primeiro sensor.

[0089] O sistema de barreira anular mostrado na Fig. 11adicionalmente compreende um quinto sensor 59 disposto no segundo anel 58 que é disposto entre o segundo revestimento de metal 3 e o terceiro revestimento de metal 51. O referido quinto sensor 59 pode ser usado para verificar a integridade das barreiras anulares e/ou que tipode fluido está presente no segundo anel 58.

[0090] Em outra modalidade mostrada na Fig. 12, o sistema debarreira anular adicionalmente compreende um quarto revestimento de metal 61 disposto dentro do terceiro revestimento de metal 51, criando um terceiro anel 68 entre os mesmos. A quinta barreira anular 65 e a sexta barreira anular 66 são dispostas de modo que as suas partes tubulares se estendem na direção longitudinal e são montadas como parte do quarto revestimento de metal 61. O sistema adicionalmente compreende um terceiro sensor 63 que é conectado com a parte tubular, e quando as mangas expansíveis das quinta e sexta barreiras anulares 65, 66 são expandidas para tocar o terceiro revestimento de metal 51, o terceiro espaço anular 64 é definido entre os mesmos. O terceiro sensor 63 é disposto de modo similar para determinar a condição do terceiro espaço anular 64, de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das quinta e sexta barreiras anulares 65, 66. Um terceiro anel 58 pode ser testado para verificar que as quinta e sexta barreiras anulares proporcionam uma segunda barreira. Este teste é realizado por pressurização do terceiro anel 68 a partir de acima, que é realizado na cabeça de poço no topo do poço, e se o terceiro anel 68 pode manter a determinada pressão, as quinta e sexta barreiras anulares proporcionam a terceira barreira.

[0091] Como mostrado, o sistema de barreira anular adicionalmentecompreende uma terceira unidade de comunicação 67 disposta no terceiro anel 68 que é disposto entre o segundo revestimento de metal 3 e o terceiro revestimento de metal 51. A terceira unidade de comunicação é conectada com o quarto revestimento de metal 61 e um sexto sensor 62 para receber informação a partir do segundo sensor 55 disposto no segundo espaço anular 52. O sexto sensor 62 pode também ser disposto em conexão com o terceiro sensor 63 no terceiro espaço anular 64.

[0092] O sexto sensor 62 pode também ser usado para confirmar aintegridade das quinta e sexta barreiras anulares 65, 66 após aexpansão das mangas das barreiras. O sexto sensor 62 pode adicionalmente ser usado para detectar que tipo de fluido está presente no terceiro anel durante a conclusão.

[0093] Como pode ser visto na Fig. 6, a manga expansível pode sercircundada por um meio de vedação 10, de modo a proporcionar uma melhor vedação contra o primeiro revestimento de metal 2.

[0094] Como pode ser visto nas figuras 6 a 9, as partes tubularesdas barreiras anulares são conectadas por meio de uma conexão roscada e são espaçadas entre si por um tubo intermediário, todos formando parte do segundo revestimento de metal 3.

[0095] O fluido pressurizado usado para expandir a barreira anularpode ou ser pressurizado a partir do topo do poço e alimentado através do revestimento 2, ou ser pressurizado em uma zona localmente selada na estrutura tubular do poço. Um fluido de expansão é aplicado até que a manga expansível 7 entre em contato com a parede interna do primeiro revestimento 2.

[0096] Quando a manga expansível 7 da barreira anular 4, 5 éexpandida, o diâmetro da manga é expandido a partir de seu diâmetro inicial não expandido a um diâmetro maior. A manga expansível 7 tem um diâmetro externo D e é capaz de expandir a um diâmetro pelo menos 10% maior, preferivelmente um diâmetro pelo menos 15% maior, e mais preferivelmente um diâmetro pelo menos 30% maior do que aquele da manga não expandida.

[0097] Adicionalmente, a manga expansível 7 tem uma espessurade parede t que é mais delgada do que o comprimento L da manga expansível, a espessura preferivelmente sendo menor do que 25% do comprimento, mais preferivelmente menor do que 15% do comprimento, e ainda mais preferivelmente menor do que 10% do comprimento.

[0098] A manga expansível 7 da barreira anular 4, 5 pode serproduzida de metal, polímeros, um material elastomérico, silicone, ou borracha natural ou sintética.

[0099] De modo a aumentar a espessura da manga 7, materialadicional pode ser aplicado (não mostrado) sobre a manga expansível, por exemplo, por adicionar o material soldado sobre a face externa. Em outra modalidade, a espessura da manga 7 é aumentada ao fixar uma parte em forma de anel sobre a manga (não mostrado). Em ainda outra modalidade, a espessura maior da manga 7 é facilitada usando a manga 7 variando em espessura (não mostrado). Para se obter a manga de espessura variável, técnicas tais como rolagem, extrusão ou fundição de matriz podem ser usadas.

[00100] Uma ferramenta de expansão pode ser usada para expandir a barreira anular e pode compreender um dispositivo de isolamento para isolar uma primeira seção fora da passagem ou válvula entre uma parede externa da ferramenta e a parede interna da estrutura tubular do poço. O fluido pressurizado é obtido por aumentar a pressão do fluido no dispositivo de isolamento. Quando a seção da estrutura tubular do poço fora da passagem da parte tubular é isolada, não é necessário pressurizar o fluido em toda a estrutura tubular do poço, uma vez que nenhum plugue adicional é necessário, como é o caso nas soluções da técnica anterior. Quando o fluido foi injetado dentro do espaço, a passagem ou válvula é fechada.

[00101] A ferramenta pode também usar tubos em espiral para expandir a manga expansível 7 de uma barreira anular 4, 5 ou de duas barreiras anulares ao mesmo tempo. A ferramenta com tubos em espiral pode pressurizar o fluido na estrutura tubular do poço sem ter que isolar a seção da estrutura tubular do poço. Entretanto, a ferramenta pode precisar tampar a estrutura tubular do poço adicionalmente para baixo no furo de poço a partir das duas barreiras anulares ou barreiras 1 a serem operadas. O sistema de barreira anular da presente invenção pode também empregar um tubo de broca ou uma ferramenta de cabo de aço para expandir a manga.

[00102] Em uma modalidade, a ferramenta compreende um reservatório contendo o fluido pressurizado, por exemplo quando o fluido usado para expandir a manga 7 é cimento, gás ou um composto de dois componentes.

[00103] A válvula pode ser qualquer tipo de válvula capaz de controlar o fluxo, tal como uma válvula de esfera, válvula de borboleta, válvula de restrição, válvula de controle ou válvula de não retorno, válvula de diafragma, válvula de expansão, válvula de porta, válvula de globo, válvula de faca, válvula de agulha, válvula de pistão, válvula de aperto ou válvula de plugue.

[00104] A manga de metal tubular expansível 7 pode ser uma estrutura tubular estirada a frio ou estirada a calor. A manga pode ser sem costura ou soldada.

[00105] A manga de metal tubular expansível 7 pode ser extrudada, fundida ou rolada, por exemplo rolada a calor, rolada a frio, rolada dobrada etc., e subsequentemente soldada.

[00106] O fluido usado para expandir a manga expansível 7 pode ser qualquer tipo de fluido de poço presente no furo de poço circundando a ferramenta e/ou a estrutura tubular do poço. Também, o fluido pode ser cimento, gás, água, polímeros, ou um composto de dois componentes, tal como pó ou partículas que se misturam ou reagem com o agente de ligação ou de endurecimento. Parte do fluido, tal como o agente de endurecimento, pode estar presente no espaço antes de injetar um fluido subsequente dentro do espaço.

[00107] Por fluido ou fluido de poço se quer dizer qualquer tipo de fluido que possa estar presente em um fundo de poço de petróleo ou de gás, tal como gás natural, petróleo, lama de petróleo, petróleo bruto, água etc.. Por gás se quer dizer qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, conclusão, ou furo aberto, e por petróleo se quer dizer qualquer tipo de composição de petróleo, tal como petróleo bruto, um fluido contendo petróleo etc..Fluidos de gás, petróleo, e água podem assim todos compreenderem outros elementos ou substancias além de gás, petróleo, e/ou água, respectivamente.

[00108] Por um revestimento se quer dizer qualquer tipo de tubo, tubulação, tubular, revestimento, coluna etc. usado no fundo de poço em relação a produção de petróleo ou de gás natural.

[00109] No caso das ferramentas não serem submergíveis por toda a extensão do revestimento, um trator de fundo de poço pode ser usado para impulsionar as ferramentas por toda a extensão e posicionar as mesmas no poço. Um trator de fundo de poço é qualquer tipo de ferramenta de orientação capaz de empurrar ou de puxar ferramentas em um fundo de poço, tal como um Tractor® de poço.

[00110] Embora a presente invenção tenha sido descrita acima em conexão com as modalidades preferidas da presente invenção, será evidente para aqueles versados na técnica que diversas modificações são concebíveis sem se desviarem a partir da presente invenção como definida pelas reivindicações em anexo.

Claims

1. Sistema de barreira anular (1) para proporcionar uma barreira anular analisável disposta entre um primeiro revestimento de metal (2) ou furo de poço e um segundo revestimento de metal (3), o segundo revestimento de metal tendo uma face externa, o sistema de barreira anular compreendendo: - uma primeira barreira anular (4) e uma segunda barreira anular (5), cada barreira compreendendo: - uma parte tubular (6) feita de metal que se estende em uma direção longitudinal para a montagem como parte do segundo revestimento de metal (3), e - uma manga expansível (7) circundando e sendo conectada com a parte tubular e definindo um espaço de barreira anular (13), caracterizado pelo fato de que a manga expansível é feita de metal e cada barreira compreende: - uma primeira passagem de fluido (11) na parte tubular para deixar o fluido dentro do espaço de barreira anular expandir a manga, e em que: o sistema de barreira anular adicionalmente compreende um sensor (9) disposto em conexão com a parte tubular, e quando as mangas expansíveis são expandidas para tocar o primeiro revestimento de metal ou furo de poço, um primeiro espaço anular (12) é definido entre as barreiras anulares, em que o sensor (9) é disposto para determinar uma condição do espaço anular de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das barreiras anulares.

2. Sistema de barreira anular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sensor mede a propriedade do fluido para determinar a condição do espaço anular, a propriedade sendo uma temperatura, uma pressão, uma presença de gás ou uma presença de um traçador químico.

3. Sistema de barreira anular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sensor é disposto no espaço anular.

4. Sistema de barreira anular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sensor é disposto em pelo menos uma das barreiras anulares ou é conectado com pelo menos uma das barreiras anulares.

5. Sistema de barreira anular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sensor é disposto em uma face externa da manga expansível.

6. Sistema de barreira anular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma unidade de leitura (34) disposta na face externa da parte tubular e em comunicação elétrica com o sensor.

7. Sistema de barreira anular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma primeira unidade de comunicação (17) disposta na face externa da parte tubular para a comunicação de dados a partir do sensor para um leitor (26).

8. Sistema de barreira anular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma câmara de gás (14) tendo uma saída (15) estando em comunicação de fluido com o espaço anular quando uma válvula (16) disposta na saída é aberta para deixar gás dentro da câmara de gás e dentro do espaço anular.

9. Sistema de barreira anular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de comunicação (17) é disposta em um primeiro anel (61) que é disposto entre o segundo revestimento de metal e o primeiro revestimento de metal ou o furo de poço.

10. Sistema de barreira anular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o espaço anular é pelo menos parcialmente preenchido com cimento (20).

11. Sistema de barreira anular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: - o segundo revestimento de metal, - um terceiro revestimento de metal (51a) disposto dentro do segundo revestimento de metal, - uma terceira barreira anular (53) e uma quarta barreira anular (54), a parte tubular das terceira e quarta barreiras anulares se estende em uma direção longitudinal para a montagem como parte do terceiro revestimento de metal, e - um segundo sensor (55) disposto em conexão com a parte tubular, e quando as mangas expansíveis das terceira e quarta barreiras anulares são expandidas para tocar o segundo revestimento de metal, um segundo espaço anular (52) é definido entre as terceira e quarta barreiras anulares, em que o segundo sensor é disposto para determinar uma condição do segundo espaço anular de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das terceira ou quarta barreiras anulares.

12. Sistema de barreira anular, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: - um quarto revestimento de metal (51b) disposto dentro do terceiro revestimento de metal, - uma quinta barreira anular (65) e uma sexta barreira anular (66), a parte tubular da quinta e da sexta barreiras anulares se estende em uma direção longitudinal para a montagem como parte do quarto revestimento de metal (51b), e - um terceiro sensor (63) disposto em conexão com a parte tubular, e quando as mangas expansíveis das quinta e sexta barreiras anulares são expandidas para tocar o terceiro revestimento de metal, um terceiro espaço anular (64) é definido entre as quinta e sexta barreiras anulares, em que o terceiro sensor (63) é disposto para determinar uma condição do terceiro espaço anular, de modo a testar a capacidade de isolamento de pelo menos uma das quinta e sexta barreiras anulares.

13. Sistema de barreira anular, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma terceira unidade de comunicação (67) conectada com o quarto revestimento de metal e/ou um terceiro sensor para receber informação a partir do segundo sensor disposto no segundo espaço anular.

14. Método de testar a integridade da pressão de um poço caracterizado pelo fato de que usa um sistema como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, o método compreendendo as etapas de: expandir as mangas expansíveis das primeira e segunda barreiras anulares, desse modo proporcionando um espaço anular,criar uma maior propriedade do fluido no espaço anular, emedir a propriedade pelo sensor.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, adicionalmente compreendendo a etapa de abaixar uma ferramenta compreendendo o sensor dentro do poço para medir a propriedade do fluido no espaço anular.