BR112015007459B1

BR112015007459B1 - Sistema de fraturamento de múltiplas zonas e de completação de controle de areia empregável em um furo de perfuração e método de operação em um furo de perfuração usando o sistema

Info

Publication number: BR112015007459B1
Application number: BR112015007459-6A
Authority: BR
Inventors: Colin P. Andrew; Bradley G. Baker; Michael H. Johnson
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2021-04-13
Also published as: NO20150361A1; GB201507425D0; NO342359B1; WO2014058548A1; GB2525324B; AU2013330419A1; BR112015007459A2; US9033046B2; GB2525324A; US20140096970A1; AU2013330419B2

Abstract

fraturamento de múltiplas zonas e sistema e método de completação de controle de areia do mesmo. a presente invenção refere-se a um sistema de fraturamento de múltiplas zonas e de completação de controle de areia empregável em um furo de perfuração. o sistema inclui um revestimento. uma montagem de fraturamento inclui uma unidade telescópica de fraturamento extensível do revestimento até o furo de perfuração e uma luva de fraturamento móvel no revestimento para acessar ou bloquear a unidade telescópica de fraturamento; e, uma abertura no revestimento. a abertura inclui um material de tamponamento dissolvível capaz de manter a pressão de fraturamento no revestimento durante uma operação de fraturamento através da unidade telescópica. também incluído está um método de operação em um furo de perfuração.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido US n°13/648489, depositado em 10 de outubro de 2012, o qual é incorporado ao presente documento por meio de referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES

[002] Na indústria de completações e perfuração, a formação defuros de perfuração para a finalidade de produção ou injeção de fluido é comum. Os furos de perfuração são usados para a exploração ou extração de recursos naturais, como hidrocarbonetos, óleo, gás, água e, alternativamente, para o sequestro de CO2.

[003] Para extrair os recursos naturais, é comum cimentar umacoluna de revestimento no furo de perfuração e, então, perfurar a coluna e cimentar com uma pistola de perfuração. As perfurações são isoladas pela instalação e sedimentação de packers ou tampões-ponte, e, então, o fluido de fraturamento é liberado da superfície para fraturar a formação fora das perfurações isoladas. O furo de perfuração que tem a coluna de revestimento cimentada é conhecido como um furo revestido. O uso de uma pistola de perfuração é tipicamente realizado em sequência a partir do fundo do furo revestido até a superfície. O uso de pistolas de perfuração elimina, praticamente, a possibilidade de incorporar cabos ópticos ou de sensor em um sistema de poço inteligente ("IWS") por causa do risco de danos a esses sistemas sensíveis. Ademais, uma vez que o revestimento é perfurado, as peneiras devem ser colocadas no lugar para impedir que a areia seja produzida com os fluidos extraídos desejados. Uma peneira deve ser estendida no cano de produção e uma junta de cano adicional como uma vedação com uma luva deslizante para uma peneira de fluxo seletor também é incluída. A incorporação do sistema de controle de areia ocupa espaço valioso em um diâmetro interno de um revestimento que limita um diâmetro de um cano de produção passado no mesmo. As peneiras, enquanto necessárias para o controle de areia, também têm outras questões como pontos de aquecimento e suscetibilidade aos danos durante inserções que não precisam ser constantemente atendidas.

[004] Em vez de cimento, outro procedimento de fraturamentocomum envolve a colocação de packers externos que isolam as zonas do revestimento. As zonas são criadas através do uso de luva deslizantes. Esse método de fraturamento envolve a colocação apropriada de packer quando se prepara a coluna e os atrasos para permitir que os packers inchem para isolar as zonas. Também há incertezas potenciais quanto a se todos os packers alcançaram uma vedação de modo que pressão desenvolvida na coluna vá, confiavelmente, para a zona destinada com a pressão liberada para a coluna na superfície. O controle de areia apropriado e a incorporação de uma peneira para areia ainda são, necessariamente, para a produção subsequente.

[005] Qualquer uma dessas operações é tipicamente realizada emdiversas etapas, exigindo múltiplas viagens para dentro e para fora do furo de perfuração com a coluna de trabalho, o que contribui para o tempo de sonda caro. O diâmetro interno de um tubo de produção afeta a quantidade de fluidos de produção que são produzidos através do mesmo, no entanto, a habilidade de incorporar tubos de produção maiores é proibida pelos sistemas atuais exigidos para fraturar uma parede de formação do furo de perfuração e para a produção livre de areia subsequente.

[006] Assim, a técnica seria respectiva aos sistemas e métodos melhorados para limitar a quantidade de viagens feitas em um furo de perfuração, aumentando-se o espaço interno disponível para a produção, protegendo-se os sistemas inteligentes no furo de perfuração e, por fim, diminuindo-se os custos e aumentando-se a produção.

BREVE DESCRIÇÃO

[007] Um sistema de fraturamento de múltiplas zonas e decompletação de controle de areia empregável em um furo de perfuração, sendo que o sistema inclui um revestimento; uma montagem de fraturamento que inclui uma unidade telescópica de fraturamento extensível a partir do revestimento até o furo de perfuração e uma luva de fraturamento móvel no revestimento para acessar ou bloquear a unidade telescópica de fraturamento; e, uma abertura no revestimento, sendo que a abertura inclui um material de tamponamento dissolvível capaz de manter a pressão de fraturamento no revestimento durante uma operação de fraturamento através da unidade telescópica.

[008] Um método de operação em um furo de perfuração, sendoque o método inclui fornecer um revestimento em um furo de perfuração, sendo que o furo de perfuração tem um diâmetro entre aproximadamente 21,6 cm (8,5 polegadas) e 27,3 cm (10,75 polegadas); e, corre um tubular no revestimento, sendo que o tubular tem um diâmetro externo maior do que 4,45 cm (2 7/8 polegadas).

[009] Um método de operação em um furo de perfuração, sendoque o método inclui fornecer um revestimento no furo de perfuração, sendo que o revestimento tem uma abertura que inclui um material de tamponamento dissolvível; que estende uma unidade telescópica de fraturamento de uma montagem de fraturamento a partir do revestimento até uma parede de formação do furo de perfuração; fraturando-se a parede de formação através da unidade telescópica de fraturamento; movendo-se uma luva no revestimento para bloquear a unidade telescópica de fraturamento; correndo-se um tubular no revestimento; e dissolvendo-se o material de tamponamento, em que o material de tamponamento é capaz de manter a pressão de fraturamento no revestimento durante uma operação de fraturamento. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] As descrições a seguir não devem ser consideradas comolimitantes de modo alguma. Com referência aos desenhos em anexo, os elementos iguais são numerados do mesmo modo:

[0011] A FIGURA 1 mostra uma vista em perspectiva parcial e umavista em seção transversal parcial de uma modalidade exemplificativa de um sistema de fraturamento de múltiplas zonas de única viagem e de completação de controle de areia em um furo de perfuração;

[0012] A FIGURA 2 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa de uma montagem telescópica de fraturamento;

[0013] A FIGURA 3 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa de uma montagem telescópica de produção;

[0014] A FIGURA 4 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa de uma unidade telescópica para qualquer uma dentre as montagens telescópicas de fraturamento ou de produção das Figuras 2 e 3;

[0015] A FIGURA 5 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa de um material de peneira porosa em um revestimento;

[0016] A FIGURA 6 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa de um material de tamponamento dissolvível;

[0017] A FIGURA 7 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa de uma porção do sistema de completação da FIGURA 1 em um furo aberto;

[0018] A FIGURA 8 mostra uma vista em seção transversal de uma modalidade exemplificativa de uma porção do sistema de completação da FIGURA 1 em um furo revestido;

[0019] A FIGURA 9 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa de uma porção do sistema de completação da FIGURA 1 em um furo revestido e em combinação com um arranjo de sensor de fibra óptica exemplificativo;

[0020] A FIGURA 10 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa do sistema de completação da FIGURA 1 em um furo revestido; e,

[0021] A FIGURA 11 mostra uma vista em seção transversal de umamodalidade exemplificativa do sistema de completação da FIGURA 1 em um furo revestido e retrata um método de fraturamento e de produção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0022] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades doaparelho e método descritos é apresentada no presente documento por meio de exemplificação e não de limitação, com referência às Figuras.

[0023] A FIGURA 1 mostra uma visão geral de uma modalidadeexemplificativa de um sistema de fraturamento de múltiplas zonas de única viagem e de completação de controle de areia 10. O sistema 10 é usável em um furo de perfuração 12 que é formado a partir de uma superfície através de uma formação, expondo uma parede de formação 14 no furo de perfuração 12. Nessa modalidade exemplificativa, o furo de perfuração 12 tem 19,0 cm (10 % polegadas) de diâmetro a fim de acomodar um revestimento de produção 16 com diâmetro externo ("OD") de 20,0 cm (9 7/8 polegadas) que tem um diâmetro interno ("ID") de 21,6 cm (8,5 polegadas). No sistema exemplificativo 10 descrito no presente documento, o revestimento 16 não exige a perfuração e, portanto, cabos ópticos e de sensor podem ser incluídos na mesma ou até mesmo em um exterior do revestimento 16, sem risco de danos pelas pistolas de perfuração. A fim de fraturar a formação circundante, uma montagem de fraturamento 18 inclui aberturas 20 (mostradas na FIGURA 2) no revestimento 16 que são fornecidas com unidades telescópicas de fraturamento 22 e uma luva interior 24, como uma luva de fraturamento, que pode ser disposta para bloquear as aberturas 20 subsequentes a uma operação de fraturamento. Uma modalidade exemplificativa das unidades telescópicas de fraturamento 22 é mostrada em mais detalhes na FIGURA 2. Dependendo da própria formação, quando a formação for fraturada, as fraturas podem crescer para cima e/ou para baixo a partir da localização do fraturamento. Portanto, as aberturas de produção 26 (mostradas na FIGURA 3) são fornecidas tanto acima do furo quanto abaixo do furo das aberturas de fraturamento 20 para maximizar a produção em cada zona. As aberturas de produção 26 não são cobertas pela luva 24 e devido ao fato de as aberturas de produção 26 terem que manter a pressão no revestimento 16 para permitir a operação de fraturamento para ser realizada de maneira eficaz, as aberturas de produção 26 são cheias com um material de tamponamento 28, como um material metálico, que mantém a pressão até pelo menos as operações de fraturamento subsequentes e a inserção de um tubular de produção 30, depois do que o mesmo pode ser dissolvido ou corroído. As aberturas de produção 26 incluem, adicionalmente, um material poroso 32 que permanece intacto mesmo depois da dissolução do material de tamponamento 28 no mesmo, particularmente, para quando o sistema 10 for empregado em um furo de perfuração 12 aberto (não cimentado). Em uma modalidade exemplificativa, as aberturas de produção 26 também incluem as unidades telescópicas de produção 34, conforme mostrado em mais detalhes na FIGURA 3. Muito embora o sistema descrito no presente seja usável em um furo de perfuração 12 aberto (não cimentado), as unidades telescópicas 22, 34 das aberturas de fraturamento 20 e as aberturas de produção 26 permitem que o revestimento 16 seja cimentado no furo de perfuração 12 usando o cimento 36 sem bloquear quaisquer das aberturas 20, 26 uma vez que as unidades telescópicas 22, 34 podem ser estendidas até a parede de formação 14 antes da operação de cimentação. Embora os sistemas de fraturamento anteriores exijam ferramentas de cruzamento que sofrem com a erosão que limita a quantidade de fraturas a duas ou três antes da viagem, o sistema 10 contém uma grande área de furo de perfuração na ordem de 2 a 4 vezes a área de furo de perfuração das ferramentas de cruzamento atuais que minimizam a erosão através da ferramenta de colocação que permite que, essencialmente, de 6 a 12 fraturas sejam colocadas em uma única viagem. Utilizando-se a dinâmica de fluxo computacional de modelagem de fratura, o sistema 10 poderia ser potencialmente usado para um sistema de fraturamento de múltiplas zonas de única viagem em que qualquer quantidade de zonas são possibilitadas e qualquer quantidade de volumes de material de escoramento de fraturas é permitida a atravessar.

[0024] Conforme adicionalmente mostrado na FIGURA 1, o tubularde produção 30, como um sistema de poço inteligente ("IWS"), é inserível no revestimento 16. O tubular de produção 30 inclui dispositivos de isolamento, daqui em diante referidos como packers 38, em um exterior do tubular de produção 30 e, estender um espaço anular entre um exterior do tubular de produção 30 e um interior do revestimento 16 para isolar as zonas umas das outras. Cada zona inclui, preferivelmente, pelo menos uma unidade telescópica de fraturamento 22, pelo menos uma abertura de produção 26 entre um packer de parte superior de furo 38 da zona e a pelo menos uma unidade telescópica de fraturamento 22 e pelo menos uma abertura de produção 26 entre um packer de parte inferior de furo 38 da zona e a pelo menos uma unidade telescópica de fraturamento 22. Colocar as aberturas de fraturamento 20 entre as aberturas de produção 26 em cada zona maximiza a produção. Devido, em parte, às aberturas de fraturamento 20 que eliminam a necessidade de estruturas internas no revestimento 16 para acomodar uma pistola de perfuração e devido, em parte, às aberturas de produção 26 que tem controle de areia que elimina a necessidade de um cano de peneira separado, o tubular de produção 30 inserido nos 21,6 cm (8,5 polegadas) de diâmetro interno do revestimento 16 é um IWS de 6,35 cm (5 % polegadas) ou aproximadamente 51% do furo de perfuração, que é muito maior do que um tubular de produção padrão de 4,45 cm (2 7/8 polegadas) que é normalmente empregado em um furo de perfuração de 21,6 cm (8,5 polegadas) ou aproximadamente apenas 34% do furo de perfuração. Os furos dos packers 38 são, igualmente, aumentados para acomodar o tubular de produção 30 maior. O sistema resultante 10 que possibilita o uso de um tubular de produção 30 maior é capaz de aumentar, enormemente, a quantidade de barris por dia que pode ser produzida através do mesmo, em oposição a um sistema que só pode incorporar um tubular de produção menor. O sistema 10 pode incluir, adicionalmente, acoplador(es) indutivo(s)/de conexão úmido(s) para permitir que o acoplamento elétrico e/ou acoplamento hidráulico ocorra entre as diferentes seções do sistema de completação 10 no revestimento 16.

[0025] A FIGURA 4 mostra uma unidade telescópica exemplificativa22, 34 para uma montagem de fraturamento 18 e/ou abertura de produção 26. A unidade telescópica 22, 34 inclui qualquer quantidade de seções aninhadas 44, 46, 48. Em uma modalidade exemplificativa, as seções separadas 44, 46, 48 da unidade telescópica 22, 34 incluem detentores radiais externos 50 que se engatam com os membros de engate de detentor interno 52 nas seções externas. Outras modalidades exemplificativas de recursos das unidades telescópicas 22, 34 para uso no sistema 10 são descritas na Patente US n° 7.798.213 de Harvey et al., que é incorporada ao presente por meio de referência, em sua totalidade.

[0026] Conforme será descrito abaixo em relação à FIGURA 7, aluva deslizante 24 para bloquear o acesso à unidade telescópica de fraturamento 22 é móvel usando0se uma ferramenta de deslocamento 74. Alternativamente, a luva deslizante 24 pode ser operável com um esfera que se assenta em uma sede. As unidades telescópicas 22, 34 mostradas nas Figuras 1 a 4 são ilustradas em uma posição estendida contra a parede de formação 14, embora deva ser compreendido que outras unidades telescópicas 22, 34 no mesmo sistema 10 devam ser retraídas, como aquelas nas diferentes zonas. A unidade telescópica de fraturamento 22 pode ser inicialmente obstruída com um tampão ou disco de ruptura para que a pressão interna no revestimento 16 resulte na extensão telescópica entre ou dentre as seções 44, 46, 48 em cada unidade 22. As extremidades de avanço 60 da unidade telescópica 22 farão contato com a parede de formação 14 de tal modo que os fluidos de fraturamento não egressem no espaço anular circundante 78 entre o revestimento 16 e a parede de formação 14 quando empregados em um furo de perfuração aberto 12 em vez de em um furo de perfuração cimentado 12. Quando cimentado, as unidades telescópicas 22, 34 são estendidas para o contato com a parede de formação 14 antes do processo de cimentação para evitar a necessidade de perfuração através do cimento 36. Uma vez que todas as unidades telescópicas de fraturamento 22 são estendidas, os tampões/discos de ruptura nas unidades telescópicas de fraturamento 22 podem ser removidos. Isso pode ser feito de muitos modos, mas um modo é usar tampões que possam se dissolver, como tampões de liga de alumínio que irão se dissolver em um fluido introduzido. A dissolução do tampão ou a remoção do disco de ruptura na montagem de fraturamento 18 não deve afetar o material de tamponamento 28 da abertura de produção 26. Outras modalidades exemplificativas de recursos de unidades telescópicas 22, 34 para uso no sistema 10 são descritas no Pedido Publicado US n° 2010/0263871 de Xu et al e Patente US n° 7.938.188 de Richard et al, ambos dos quais são incorporados ao presente por meio de referência, em sua totalidade.

[0027] Em pelo menos uma aplicação de furo aberto, as aberturasde produção 26 incluem o material poroso 32 no mesmo para impedir que a areia, material de escoramento de fraturas ou outros dejetos entrem no revestimento 14. O material poroso 32 deve ter resistência suficiente para suportar as pressões de fluidos de fraturamento que atravessam o revestimento 16. Conforme mostrado na FIGURA 5, as reações de estado sólido entre as camadas alternadas de filetes de diferentes materiais 64, 66 produzem calor exotérmico que, sozinho ou em conjunto com uma pressão aplicada, forma uma matriz porosa que pode ser usada para encher as aberturas de produção 26 do revestimento 16. Os materiais energéticos de bicamada são formados a partir de uma variedade de materiais que incluem, mas sem limitação: Ti e B, Zr e B, Hf e B, Ti e C, Zr e C, Hf e C, Ti e Si, Zr e Si, Nb e Si, Ni e Al, Zr e Al e Pd e Al. Um método exemplificativo de produzir o material poroso 68 é descrito na Patente US n° 7.644.854 de Holmes et al, que é incorporada ao presente por meio de referência, em sua totalidade. Devido ao fato de o material poroso 68 ser formado na abertura do revestimento 16 ou na unidade telescópica 34, conforme mostrado na FIGURA 3, o diâmetro interno do revestimento 16 não é reduzido e, igualmente, um diâmetro externo de um tubular de produção interno 30 pode ser aumentado.

[0028] Em qualquer aplicação de furo aberto ou furo revestido, orevestimento 16 deve ser capaz de se desempenhar como um "tubo sem roscas" com pelo menos uma pressão nominal capaz de lidar com as pressões de iniciação de fraturamento e de propagação. Se houver qualquer vazamento, um cano separado será exigido para vedar as aberturas 20, 26 que tomariam, inevitavelmente, o espaço no diâmetro interno do revestimento 16 e reduziriam um espaço disponível para o tubular de produção 30. O Equipamento de monitoramento pode ser integrado no revestimento 16 e exposto às pressões de peneiramento maiores do que 25 Kpsi. Uma modalidade exemplificativa do equipamento de monitoramento de pressão é descrita pela Patente US n° 7.748.459 de Johnson, que é incorporada ao presente por meio de referência, em sua totalidade. Para tamponar as aberturas de produção 26 de uma maneira capaz de suportar a pressão de fraturamento e para impedir vazamentos, o material de tampão 28 inclui um compacto de metal em pó de nanomatriz, conforme descrito no Pedido de Patente US n° 2011/0132143 de Xu et al, incorporado ao presente documento por meio de referência, em sua totalidade. Conforme mostrado na FIGURA 6, uma modalidade exemplificativa do compacto de metal em pó 200 inclui uma nanomatriz celular substancialmente contínua 216 que tem um material de nanomatriz 220, uma pluralidade de partículas dispersas 214 que incluem um material de núcleo 218 que inclui Mg, Al, Zn ou Mn ou uma combinação dos mesmos, dispersos na nanomatriz celular 216 e uma camada de ligação em estado sólido que se estende por toda a nanomatriz celular 216 entre as partículas dispersas 214. O compacto de metal em pó resultante 200 é um material metálico com alta resistência e leve que é seletiva e controlavelmente descartável ou degradável. O compacto em pó sintetizado e totalmente denso 200 inclui núcleos de partícula leves e materiais de núcleo que têm várias coberturas em nanoescala de única camada e de múltiplas camadas. O compacto 200 tem propriedades de alta resistência mecânica, como compressão e resistência ao desgaste e dissolução controlada em vários fluidos de furo de poço. Conforme usado no presente, "celular" é usado para indicar que a nanomatriz 216 define uma rede de compartimentos ou células geralmente repetidos e interconectados de material de nanomatriz 220 que abrangem e também interconectam as partículas dispersas 214. Conforme usado no presente, "nanomatriz" é usado para descrever o tamanho ou a escala da matriz, particularmente, a espessura da matriz entre as partículas dispersas adjacentes 214. As camadas de cobertura metálicas, que são sintetizadas juntas para formar a nanomatriz 216 são, as próprias, camadas de cobertura com espessura em nanoescala. Uma vez que a nanomatriz 216 na maioria das localizações, além da interseção de mais do que duas partículas dispersas 214, geralmente compreende a interdifusão e a ligação de duas camadas de cobertura a partir de particulados em pó adjacentes que tem um espessura em nanoescala, a matriz formada também tem uma espessura em nanoescala (por exemplo, aproximadamente duas vezes a espessura da camada de cobertura) e é, então, descrita como uma nanomatriz 216. O compacto em pó 200 é configurado para ser seletiva e controlavemente dissolvível em um fluido de furo de perfuração em resposta a uma condição alterada no furo de perfuração 12. Os exemplos da condição alterada que podem ser explorados para fornecer a capacidade de dissolução incluem uma alteração na temperatura ou na temperatura do fluido de furo de perfuração, alteração na pressão, alteração da taxa de fluxo, alteração no pH ou alteração na composição química do fluido de furo de perfuração ou uma combinação dos mesmos. Por causa da alta resistência e densidade do material de tampão 28 descrito acima, as aberturas de produção 26 tamponadas com o material de tamponamento 28 são capazes de manter a pressão no revestimento 16 quando o revestimento 16 for pressionado até realizar as operações de fraturamento. Na aplicação do furo aberto, o material de tampão 28 se dissolve, subsequentemente, depois de as operações de fraturamento serem concluídas e o tubular de produção 30 correr no revestimento 16, deixando o material poroso 32 nas aberturas de produção 26 para impedir que a areia e outros dejetos fluam para o revestimento 16 e para o tubular de produção 30. Na aplicação revestida, o material de tampão 28 na extremidade de avanço 60 das unidades telescópicas de produção 34 se dissolve, igualmente, depois de as operações de fraturamento serem concluídas e o tubular de produção 30 ser inserido, deixando as unidades telescópicas 34 livres para receber fluidos de produção que fluem através das mesmas. As luvas 24 cobrem as aberturas de fraturamento 20 depois de as operações de fraturamento serem concluídas para impedir que qualquer areia entre através das aberturas de fraturamento 20 e, portanto, o revestimento 16 fornece a operação de controle de areia necessária sem a necessidade de um tubular de peneira separado posicionado de maneira externa ao tubular de produção 30.

[0029] A FIGURA 7 mostra o sistema 10 antes da completação comum tubular de produção 30 e packer 38. O sistema 10 é mostrado posicionado em um furo de perfuração aberto 12 com o revestimento 16 preso em relação à parede de formação 14 com pelo menos um par de packers de furo aberto 70 para distinguir a área confinada entre os mesmos como uma zona 72 para produção. A zona 72 retratada inclui pelo menos uma montagem de fraturamento 18 que tem pelo menos uma unidade telescópica de fraturamento 22. Durante a inserção, a unidade telescópica 22 está em uma posição retraída para impedir danos à mesma e a luva de fraturamento 24 pode ser posicionada para que as aberturas de fraturamento 20 fiquem expostas. Depois de colocada em uma área desejada do furo de perfuração 12 para realizar uma tarefa de fraturamento, a unidade telescópica 22 é estendida conforme mostrado na FIGURA 7 para se mover para o contato com a parede de formação 14. Uma coluna de serviço 74 é fornecida, que é ilustrada para incluir um localizador para confirmar ou correlacionar a posição da ferramenta em relação ao niple de localizador 76, uma seção de tubo liso com desvio e uma ferramenta de deslocamento de luva de fraturamento para mover a luva de fraturamento 24 para bloquear as aberturas 20 das unidades telescópicas de fraturamento 22 quando a operação de fraturamento for concluída. Nessa modalidade exemplificativa, devido ao fato de o revestimento 16 não ser cimentado, mas, em vez disso, um espaço anular 78 é fornecido para o fluxo de entrada de fluidos de produção, o revestimento 16 inclui aberturas de produção 26 fornecidas com o material de tamponamento descrito acima 28 em um interior do revestimento 16 para manter a pressão de fraturamento. O material poroso 32 também é fornecido nas aberturas de produção 26 para filtrar os fluidos de produção que entram em um interior do revestimento 16. Depois de a operação de fraturamento ser concluída e o IWS/coluna de packer (tubular de produção 30 e packer 38) ser inserida, o material de tamponamento 28 é dissolvido a partir das aberturas de produção 26 e o material poroso 32 permanece intacto para o controle de areia à medida que os fluidos de produção entram em um interior do revestimento 16 em direção ao tubular de produção 30. Usando-se o sistema 10 mostrado na FIGURA 7, um tamanho de furo de perfuração de 10,16 cm (8 % polegadas) é capaz de permitir um tamanho de IWS de 3,81 cm (3 % polegadas) através de um ID de revestimento de 15,24 cm (6 polegadas) ou aproximadamente 41% do furo de perfuração 12. Também, um tamanho de furo de perfuração de 19,0 cm (10 % polegadas) é capaz de permitir um tamanho de IWS de 6,35 cm (5 % polegadas) através de um ID de revestimento de 20,32 cm (8 polegadas) ou aproximadamente 51% do furo de perfuração 12.

[0030] A FIGURA 8 também mostra o sistema 10 antes dacompletação com um IWS/coluna de packer 30, 38. O sistema 10 da FIGURA 8, no entanto, é mostrado posicionado em um furo de perfuração revestido 12 com o revestimento 16 preso em relação à parede de formação 14 com cimento 36. A zona retratada 72 inclui pelo menos uma montagem de fraturamento 18 que tem pelo menos uma unidade telescópica de fraturamento 22. Devido ao cimento 36 que enche o espaço anular 78 entre o revestimento 16 e a parede de formação 14, as aberturas de produção 26 também devem incluir unidades telescópicas 34. O material de tamponamento 28 das aberturas de produção 26 é colocado em uma extremidade de avanço 60 (uma extremidade de contato de parede de formação) das unidades telescópicas de produção 34 para forçar as unidades telescópicas de produção 34 para sua posição estendida por meio da pressão interna. Durante a inserção, as unidades telescópicas 22, 34 tanto da montagem de fraturamento 18 quanto da abertura de produção 26 estão em suas posições retraídas para impedir danos às mesmas. Depois de ser colocada em uma área desejada do furo de perfuração 12 para realizar uma tarefa de fraturamento, a unidade telescópica 22 da montagem de fraturamento, assim como a unidade telescópica 34 da abertura de produção 26 são estendidas conforme mostrado para se mover para o contato com a parede de formação 14. O espaço anular 78 pode, então, ser cimentado. Como na aplicação de furo de perfuração aberto 12, a coluna de serviço 74 é fornecida. Depois da operação de fraturamento ser concluída e o IWS/coluna de packer 30, 38 ser inserido, o material de tamponamento 28 na abertura de produção 26 é dissolvido. Se o material de peneira 32 for fornecido conforme mostrado na FIGURA 3, ele permanecerá intacto para o controle de areia à medida que os fluidos de produção entram em um interior do revestimento 16 em direção ao tubular de produção 30. Usando-se o sistema 10 mostrado na FIGURA 8, um tamanho de furo de perfuração de 10,16 cm (8 ^ polegadas) é capaz de permitir um tamanho de IWS de 5,08 cm (4 ^ polegadas) através de um ID de revestimento de 7,62 cm (6 ^ polegadas) ou aproximadamente 53% do furo de perfuração 12. Também, um tamanho de furo de perfuração de 19,0 cm (10 % polegadas) é capaz de permitir um tamanho de IWS de 6,35 cm (5 ^ polegadas) através de um ID de revestimento de 20,32 cm (8 polegadas) ou aproximadamente 51% do furo de perfuração 12.

[0031] A FIGURA 9 mostra outra modalidade exemplificativa deuma aplicação revestida do sistema de fraturamento e de controle de areia 10. Essa modalidade é semelhante àquela mostrada na FIGURA 8, mas inclui, adicionalmente, um cabo de arranjo de sensor de fibra óptica 86 de detecção de temperatura distribuída ("DTS") em um exterior do revestimento 16. É importante notar que tal disposição não seria viável se o revestimento cimentado 16 fosse perfurado usando-se uma pistola de perfuração. Embora um cabo de DTS 86 seja mostrado, será compreendido que os cabos inteligentes, de fibra óptica e/ou elétricos e/ou sistemas alternados também podem ser colocados no revestimento 16 ou em relação a ele, que seriam, de outro modo, danificados durante um processo de perfuração.

[0032] A FIGURA 10 mostra o sistema 10 da FIGURA 8 com umtubular de produção 30 inserido no mesmo. O IWS/coluna de packer 30, 38 ilustrado regula a produção com uma válvula interior e isolada em uma zona retratada 72 que usa os packers 38. O IWS 30 pode incluir redundância de controle de areia adicional com o uso do material de peneira porosa 32 descrito acima colocado nas portas 88 do IWS 30.

[0033] Um método de empregar o sistema 10 mostrado na FIGURA10 é descrito com relação à FIGURA 11. O revestimento 16 do sistema 10 corre em um furo de perfuração 12 com uma coluna de serviço 74 (mostrada nas Figuras 7 a 9) na extremidade de fundo ou poço abaixo. Através do desvio da coluna de serviço 74, a almofada é nivelada para liberar o furo de perfuração 12. O revestimento 16 é pressionado para estender as unidades telescópicas 22, 34 da montagem de fraturamento 18 e as aberturas de produção 26. O espaço anular 78 entre o revestimento 16 e a parede de formação 14 é, então, cimentado. Os packers de suspensor de liner são ajustados. Então, o furo de perfil/vedação é localizado e assentado com peso. A zona ilustrada 72 é fraturada ao romper um disco/tampão na unidade telescópica 22 da montagem de fraturamento 18 e ao atravessar o fluido de fraturamento que inclui um procedimento de lavagem realizado nas fraturas. O perfil da luva de fraturamento 24 é engatado pela ferramenta de deslocamento e deslocado para uma posição fechada para cobrir as aberturas de fraturamento 20. A coluna de serviço 74 é puxada até uma próxima zona. Quando as zonas tiverem sido fraturadas, uma coluna de completação interna (tubular de produção 30) corre através do revestimento 16. O material de tamponamento 28 é dissolvido e os fluidos de produção são produzidos através das aberturas de produção 26 e para as portas 88 do tubular de produção 30.

[0034] Assim, uma abordagem nova para uma completação decontrole de areia de fraturamento de única viagem de múltiplas zonas foi descrito, que aumenta, vastamente, a quantidade de produção ao possibilitar o uso de tubulares de produção 30 maiores nos revestimentos com tamanho padrão 16. Uma área maior para a coluna de trabalho de estimulação também é fornecida sem questões limitantes de erosão ou taxa de bombeamento para a estimulação de única viagem de múltiplas zonas. A perfuração é eliminada nas aplicações de furo revestido e as questões com a migração de finos de perfuração são, então, eliminadas. As aplicações de DTS externas são permitidas em furos de poço revestidos e cimentados. O controle de areia também é garantido. No geral, o desempenho de poço é melhorado enquanto se reduz o custo e se expandem as opções de IWS.

[0035] Muito embora a invenção tenha sido descrita com referênciaà modalidade ou modalidades exemplificativas, será compreendido por aqueles versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e os equivalentes podem ser substituídos para os elementos dos mesmos sem se separar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material em particular aos ensinamentos da in sem se separar do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada à modalidade em particular revelada como o melhor modo contemplado para realizar esta invenção, mas que a invenção irá incluir todas as modalidades que caem no escopo das reivindicações. também, nos desenhos e na descrição, revelaram-se modalidades exem- plificativas da invenção e embora os termos específicos possam ter sido empregados, eles são, a menos que seja estabelecido de outro modo, usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação, sendo que o escopo da invenção, portanto, não é limitado. Além do mais, o uso dos termos primeiro, segundo, etc. não denota qualquer ordem ou importância, mas, em vez disso, os termos primeiro, segundo, etc. são usados para distinguir um elemento de outro. Ademais, o uso dos termos um, uma, etc. não denota uma limitação de quantidade, mas, em vez disso, denota a presença de pelo menos um dos itens referidos.

Claims

1. Sistema de fraturamento de múltiplas zonas e de completação de controle de areia (10) empregável em um furo de perfuração (12), caracterizado pelo fato de que o sistema (10) compreende:um revestimento (16);uma montagem de fraturamento (18) que inclui uma unidade telescópica de fraturamento extensível (22) do revestimento (16) até o furo de perfuração (12) e uma luva de fraturamento móvel (24) no revestimento (16) para acessar a unidade telescópica de fraturamento (22) durante a operação de fraturamento e para bloquear a unidade telescópica de fraturamento (22) depois da operação de fraturamento for completa; e,uma abertura (26) no revestimento (16), sendo que a abertura (26) inclui um material poroso (32) e um material de tamponamento dissolvível (28) capaz de manter a pressão de fraturamento no revestimento (16) durante uma operação de fraturamento através da unidade telescópica (34), e o material poroso (32) inclui pelo menos dois materiais diferentes fundidos juntos por calor exotérmico que resulta de reações em estado sólido entre camadas alternadas dos pelo menos dois materiais.

2. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um tubular (30) inserido no revestimento (16), em que um diâmetro externo do tubular (30) é maior do que 35% de um diâmetro interno do furo de perfuração (12).

3. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de tamponamento (28) na abertura (26) é capaz de suportar pelo menos 68,95 MPa (10.000 psi).

4. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de tamponamento (28) é um compacto de metal em pó de nanomatriz.

5. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura (26) inclui adicionalmente uma unidade telescópica extensível (34) do revestimento (16) ao furo de perfuração (12) e o material de tamponamento (28) é posicionado em uma extremidade de contato (60) de furo de perfuração (12) da unidade telescópica (34) da abertura (26).

6. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente cimento posicionado em um espaço anular (78) entre o revestimento (16) e uma parede (14) de furo de perfuração (12), a unidade telescópica de fraturamento (22) e a unidade telescópica da abertura (34) estendidas até a parede (14) de furo de perfuração (12) antes de um procedimento de cimentação.

7. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura (20) no revestimento (16) inclui pelo menos uma abertura (20) posicionada furo acima da unidade telescópica de fraturamento (22) e pelo menos uma abertura (20) posicionada furo abaixo da unidade telescópica de fraturamento (22, 34) em uma mesma zona do sistema.

8. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, no revestimento (16), um primeiro packer (38) furo acima da unidade telescópica de fraturamento (22) e um segundo packer (38) furo abaixo da unidade telescópica de fraturamento (22) para separar uma zona do sistema das outras zonas no sistema.

9. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um cabo de fibra óptica ou de sensor (86) posicionado no revestimento (16).

10. Sistema de fraturamento de múltiplas zonas e de completação de controle de areia (10) empregável em um furo de perfuração (12), caracterizado pelo fato de que o sistema (10) compreende:um revestimento (16);uma montagem de fraturamento (18) que inclui uma unidade telescópica de fraturamento extensível (34) do revestimento (16) até o furo de perfuração (12) e uma luva de fraturamento móvel (24) no revestimento (16) para acessar a unidade telescópica de fraturamento (22) durante a operação de fraturamento e para bloquear a unidade telescópica de fraturamento (22) depois da operação de fraturamento for completa; e,uma abertura (26) no revestimento (16), sendo que a abertura (26) inclui um material de tamponamento dissolvível (28) capaz de manter a pressão de fraturamento no revestimento (16) durante uma operação de fraturamento através da unidade telescópica (34), eum tubular (30) inserido no revestimento (16), em que as portas no tubular (30) incluem adicionalmente um material poroso (32) dos pelo menos dois materiais diferentes fundidos juntos por calor exotérmico que resulta das reações em estado sólido entre as camadas alternadas dos pelo menos dois materiais diferentes.

11. Método de operação em um furo de perfuração (12) usando o sistema (10) como definido na reivindicação 1, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:fornecer um revestimento (16) em um furo de perfuração (12), sendo que o furo de perfuração (12) tem um diâmetro entre aproximadamente 21,6 cm (8,5 polegadas) e 27,3 cm (10,75 polegadas); e,passar um tubular (30) no revestimento (16), sendo que o tubular (30) tem um diâmetro externo maior do que 4,45 cm (2 7/8 polegadas).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, antes de passar o tubular (30) no revestimento (16), fraturar uma parede de formação (14) através de uma unidade telescópica de fraturamento (22) que se estende do revestimento (16) até a parede de formação (14) enquanto mantém a pressão de fraturamento no revestimento (16) com um material de tamponamento (28) em uma abertura (26) no revestimento (16).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, antes do fraturamento, estender a unidade telescópica de fraturamento (22) e estender uma unidade telescópica de não fraturamento (34) da abertura (26) no revestimento (16) até uma parede de formação (14) do furo de perfuração (12) e cimentar um espaço anular entre o revestimento (16) e a parede de formação (14).

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente dissolver o material de tamponamento (28), subsequentemente passar o tubular (30) no revestimento (16).

15. Método de operação em um furo de perfuração (12) usando o sistema (10) como definido na reivindicação 1, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:fornecer um revestimento (16) no furo de perfuração (12),estender uma unidade telescópica de fraturamento (22) de uma montagem de fraturamento (18) do revestimento (16) até uma parede de formação (14) do furo de perfuração (12);fraturar a parede de formação (14) através da unidade telescópica de fraturamento (22);mover uma luva no revestimento (16) para bloquear a unidade telescópica de fraturamento (22);passar um tubular (30) no revestimento (16); edissolver o material de tamponamento (28), em que o material de tamponamento (28) é capaz de manter a pressão de fraturamento no revestimento (16) durante uma operação de fraturamento.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente estender uma unidade telescópica (34) de não fraturamento da abertura (26) do revestimento (16) até a parede de formação (14) e cimentar um espaço anular entre o revestimento (16) e a parede de formação (14).

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente fornecer um material poroso (32) na abertura (26) do revestimento (16).

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que passar um tubular (30) inclui passar um tubular (30) que tem um diâmetro externo maior do que 35% de um diâmetro do furo de perfuração (12).