BR112018015213B1

BR112018015213B1 - Dispositivo de fundo de poço, sistema de fundo de poço e método de estimulação para estimular uma formação por meio do sistema

Info

Publication number: BR112018015213B1
Application number: BR112018015213-7A
Authority: BR
Inventors: Satish Kumar
Original assignee: Welltec A/S
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2022-11-22
Also published as: RU2018130873A3; US11002124B2; AU2017217771A1; MX2018009366A; US20170226837A1; MY193030A; SA518392095B1; EP3414420A1; BR112018015213A2; AU2017217771B2; CN108603400A; EP3414420B1; EP3205812A1; DK3414420T3; RU2018130873A; RU2730165C2; WO2017137465A1; CA3012553A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um dispositivo de fundo de poço para ser movido par baixo em um poço por fluido para auxiliar a estimulação de uma zona de produção do poço, o poço compreendendo uma estrutura tubular de poço tendo uma primeira abertura e uma primeira luva móvel disposta oposta à primeira abertura, e a estrutura tubular de poço tendo um diâmetro interno, o dispositivo de fundo de poço tendo uma extensão axial, e compreendendo: uma primeira parte compreendendo dois elementos de projeção tendo um perfil combinando com ranhuras na luva, e uma segunda parte compreendendo: um corpo, dois elementos de ancoragem projetáveis o corpo para ancorar a segunda parte na estrutura tubular de poço, e um elemento de vedação configurado para vedar contra a estrutura tubular de poço, o dispositivo de fundo de poço ainda compreendendo: um mecanismo de deslocamento compreendendo um pistão móvel dentro de um cilindro de pistão para deslocar, na direção axial, a primeira parte em relação à segunda parte, quando ancorado na estrutura tubular de poço para operar a luva. A invenção também se refere a um sistema de fundo de poço para estimular uma formação circundando uma estrutura tubular de poço de (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de fundo de poço para ser movido para baixo em um poço por fluido para auxiliar estimulação de uma zona de produção do poço. A invenção também se refere a um sistema de fundo de poço para estimular uma formação que circunda uma estrutura tubular de poço de um poço. Finalmente, a presente invenção se refere a um método de estimulação para estimular uma formação por meio de um sistema de fundo de poço de acordo com a invenção.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Ao estimular zonas de produção em poços, uma primeira esfera é lançada dentro do poço e flui com o fluido de poço até que atinge um assento de esfera que não é capaz de passar, fazendo a esfera assentar no assento de esfera de uma primeira luva. Um bombeamento contínuo de fluido no poço resulta em uma pressão na esfera movendo a luva de uma posição fechada para uma posição aberta. Quando a luva se abre, o fluido entra na formação que circunda o poço, e o processo de estimulação pode começar. Uma zona de produção é estimulada lançando uma segunda esfera que é maior que a primeira esfera, cuja segunda esfera flui no fluido até que atinja um assento de esfera em outra luva posicionada mais perto do topo do poço então a primeira luva. A segunda esfera assenta no assento de esfera da segunda luva, a luva é forçada aberta, e o processo de estimulação da segunda zona de produção pode começar. Desta maneira, múltiplas esferas podem ser lançadas para estimular múltiplas seções do poço.

[003] Quando a estimulação das zonas de produção terminou, uma ferramenta de operação é submersa no poço para recuperar a esfera assentada na luva mais perto da superfície, por exemplo, perfurando um furo na esfera. A ferramenta de operação é então retraída do poço, e em uma segunda execução, submersa no poço novamente para recuperar a esfera seguinte. O processo de recuperação é continuado até que as esferas foram recuperadas, e produção de óleo pode ser iniciada reabrindo todas as luvas.

[004] Usar este processo de lançamento de esfera é barato, mas também muito demorado, à medida que as esferas têm que ser recuperadas um por um. Além do mais, recuperar uma esfera redonda rolando em um assento de esfera pode ser difícil, e o processo de recuperação, portanto pode falhar.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] É um objetivo da presente invenção superar completa ou parcialmente as desvantagens acima e inconvenientes da técnica anterior. Mais especificamente, é um objetivo fornecer uma maneira aperfeiçoada de estimular várias zonas de produção em uma maneira mais rápida e mais confiável que com soluções anteriores.

[006] Os objetivos acima, junto com numerosos outros objetivos, vantagens e aspectos, que e tornarão evidentes a partir da descrição abaixo, são realizados por uma solução de acordo com a presente invenção por um dispositivo de fundo de poço para ser movido para baixo em um poço por fluido para auxiliar a estimulação de uma zona de produção do poço, o poço compreendendo uma estrutura tubular de poço tendo uma primeira abertura e uma primeira luva móvel disposta oposta à primeira abertura, a estrutura tubular de poço tendo um diâmetro interno, o dispositivo de fundo de poço tendo uma extensão axial e compreendendo: - uma primeira parte compreendendo: - dois elementos de projeção tendo um perfil combinando com ranhuras na luva, e - uma segunda parte compreendendo: - um corpo, - dois elementos de ancoragem projetáveis do corpo para ancorar a segunda parte na estrutura tubular de poço, e - um elemento de vedação configurado para vedar contra a estrutura tubular de poço,

[007] em que o dispositivo de fundo de poço ainda compreende um mecanismo de deslocamento compreendendo um pistão móvel dentro de um cilindro de pistão para deslocar, na extensão axial, a primeira parte em relação à segunda parte quando ancoradas na estrutura tubular de poço para operar a luva.

[008] Em uma modalidade, o mecanismo de deslocamento pode compreender uma mola sendo comprimida durante o movimento do pistão em relação ao cilindro do pistão.

[009] Em outra modalidade, o elemento de vedação pode ser uma vedação de ventosa.

[0010] Além do mais, cada elemento de projeção pode ser móvel em uma direção radial para dentro e para fora de um cilindro de projeção.

[0011] Além disso, o cilindro de projeção pode ser conectado de modo fluido com o cilindro de pistão de modo que o fluido no cilindro de pistão força o elemento de projeção para fora do cilindro de projeção com o movimento do pistão no cilindro de pistão.

[0012] O pistão pode ter uma primeira extremidade de pistão se estendendo para dentro do cilindro de pistão, a primeira extremidade de pistão tendo uma área de face, e a primeira parte pode ter uma primeira extremidade, e uma segunda extremidade sendo conectada na segunda parte, e a primeira extremidade pode ter uma área de superfície maior que a área de face do pistão de modo que o fluido pressurizado na estrutura tubular de poço força o pistão ainda mais para dentro do cilindro de pistão.

[0013] Adicionalmente, cada elemento de ancoragem pode ser móvel em uma direção radial e para fora de um cilindro de ancoragem.

[0014] O dispositivo de fundo de poço de acordo com a invenção pode ainda compreender uma bomba adaptada para fornecer fluido pressurizado para o cilindro de ancoragem e/ou o cilindro de projeção para projetar os elementos de ancoragem e/ou elementos de projeção, respectivamente.

[0015] Em uma modalidade, o mecanismo de deslocamento pode compreender um acumulador hidráulico.

[0016] Em outra modalidade, a segunda parte pode compreender uma bomba configurada para ser acionada por um motor.

[0017] Adicionalmente, o dispositivo de fundo de poço pode compreender um suprimento de energia.

[0018] O suprimento de energia mencionado acima pode compreender uma bateria ou um propulsor acionando uma turbina que acima um gerador.

[0019] O dispositivo de fundo de poço da presente invenção pode ainda compreender um cilindro de ativação de ancoragem, o cilindro de ancoragem sendo conectado de modo fluido com o cilindro e ativação de ancoragem de modo que o fluido no cilindro de ativação de ancoragem força o elemento de ancoragem para fora do cilindro de ancoragem com o movimento de um pistão de ativação para dentro do cilindro de ativação de ancoragem.

[0020] Em uma modalidade, uma segunda mola pode estar disposta no cilindro de ativação de ancoragem.

[0021] Em outra modalidade, o pistão de ativação pode ser movido para dentro do cilindro de ativação de ancoragem por fluido pressurizado a partir da estrutura tubular ou a bomba.

[0022] Em ainda outra modalidade, a segunda parte pode compreender uma protuberância se projetando radialmente a partir do corpo.

[0023] A protuberância pode ser configurada para ser projetável.

[0024] Além disso, o dispositivo de fundo de poço pode compreender uma ferramenta de posicionamento configurada para determinar uma posição do dispositivo de fundo de poço ao longo da estrutura tubular do poço.

[0025] Também, o dispositivo de fundo de poço pode compreender um ou mais centralizadores.

[0026] O dispositivo de fundo de poço pode além do mais compreender uma unidade de controle configurada para controlar o movimento dos elementos de projeção e/ou os elementos de ancoragem.

[0027] A unidade de controle mencionada acima pode compreender um timer, um sensor uma ferramenta de registro, uma unidade de armazenamento e/ou uma válvula.

[0028] Em uma modalidade, o sensor pode ser um sensor de temperatura ou um sensor de pressão.

[0029] Em uma modalidade, a válvula da presente invenção pode ser uma válvula sequencial.

[0030] O dispositivo de fundo de poço da presente invenção pode ter uma extremidade dianteira, a extremidade dianteira sendo afunilada ou em formato hemisférico.

[0031] O dispositivo de fundo de poço pode ainda compreender um compensador estando em comunicação fluida com o cilindro de pistão ou cilindro de ativação de ancoragem.

[0032] A invenção também se refere a um sistema de fundo de poço para estimular uma formação que circunda uma estrutura tubular de poço, o poço tendo um topo, compreendendo: - uma estrutura tubular de poço compreendendo: - pelo menos duas aberturas para permitir o fluido fluir para dentro e para fora da estrutura tubular do poço, - pelo menos uma primeira luva móvel e uma segunda luva móvel, cada luva móvel sendo disposta oposta a uma das aberturas em uma primeira posição e descobrindo as aberturas em uma segunda posição, e cada luva móvel tendo pelo menos uma ranhura, - um sistema de bomba configurado para pressurizar a estrutura tubular do poço, e - um dispositivo de fundo de poço como descrito acima.

[0033] O sistema de fundo de poço descrito acima pode compreender uma primeira e uma segunda barreira anular configurada para isolar uma zona a ser estimulada, cada barreira anular compreendendo: - uma parte tubular de base para ser montada como parte da estrutura tubular de poço, a parte tubular de base compreendendo uma abertura, - uma luva expansível circundando a parte tubular de base e tendo uma face interna voltada para a parte tubular de base e uma face externa voltada para uma parede de um furo de sondagem, - cada extremidade da luva expansível senso conectada com a parte tubular de base, e - um espaço anular entre a face interna da luva expansível e a parte tubular de base.

[0034] Em uma modalidade, o elemento de vedação pode estar disposto mais afastado do topo do poço que a luva móvel.

[0035] Em outra modalidade, a abertura da parte tubular de base pode estar disposta mais perto do topo do poço que o elemento de vedação.

[0036] Em ainda outra modalidade, a estrutura tubular do poço pode ter uma projeção posicionada abaixo de cada luva móvel para engate com a protuberância.

[0037] A estrutura tubular do poço pode ter um recesso configurado para receber o elemento de ancoragem.

[0038] Adicionalmente, a estrutura tubular do poço pode ter uma ou mais seções de influxo.

[0039] As seções de influxo mencionadas acima podem ter uma abertura de produção.

[0040] Também, uma válvula de produção pode estar disposta na abertura de produção.

[0041] Além disso, o sistema de fundo de poço pode compreender um primeiro e um segundo dispositivo de fundo de poço.

[0042] Além do mais, o primeiro dispositivo de fundo de poço pode ser configurado para abrir várias luvas, e o segundo dispositivo de fundo de poço pode ser configurado para fechar as mesmas luvas novamente.

[0043] A abertura oposta à luva pode compreender um disco de ruptura.

[0044] Finalmente, a presente invenção se refere a um método de estimulação para estimular uma formação por meio de um sistema de fundo de poço de acordo com a invenção, compreendendo as etapas de: - submergir o dispositivo de fundo de poço descrito acima na estrutura tubular do poço, - pressurizar a estrutura tubular do poço, - mover o dispositivo de fundo de poço ao longo da estrutura tubular do poço, - posicionar a primeira parte do dispositivo de fundo de poço oposto à primeira luva móvel, - engatar a ranhura da primeira luva móvel por meio do elemento de projeção, - ancorar os elementos de ancoragem na estrutura tubular do poço, - mover a primeira parte em relação à segunda parte em uma primeira direção, a primeira luva móvel desse modo descobrindo a abertura, - estimular a formação injetando fluido para fora da abertura, - mover a primeira parte em relação à segunda parte em uma segunda direção oposta à primeira direção desse modo fechando a abertura, - liberar os elementos de projeção e elementos de ancoragem, - mover o dispositivo de fundo de poço ao longo da estrutura tubular do poço, - posicionar a primeira parte do dispositivo de fundo de poço oposta à segunda luva móvel, e - engatar a ranhura da segunda luva móvel por meio do elemento de projeção.

[0045] A etapa de mover a primeira parte em relação à segunda parte descrita acima pode ser realizada por fluido pressurizado pressionando a primeira parte para a segunda parte na primeira direção.

[0046] Em uma modalidade, a primeira parte pode ser movida para longe da segunda parte por meio de uma mola comprimida.

[0047] Em outra modalidade, o movimento da primeira parte em relação à segunda parte pode comprimir uma mola.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0048] A invenção, e suas muitas vantagens, serão descritas em mais detalhe abaixo com referência aos desenhos esquemáticos anexos, que para o propósito de ilustração mostram algumas modalidades não limitantes e em que:

[0049] a figura 1 mostra um dispositivo de fundo de poço de um sistema de fundo de poço movendo em um poço para estimular uma formação circundante,

[0050] a figura 2 mostra o dispositivo de fundo de poço da figura 1 com elementos de ancoragem projetados,

[0051] a figura 3 mostra o dispositivo de fundo de poço da figura 1 com elementos de projeção projetados antes de abrir a luva,

[0052] a figura 4 mostra o dispositivo de fundo de poço da figura 1 no qual a luva está na posição aberta,

[0053] a figura 5 mostra o dispositivo de fundo de poço da figura 1 no qual a luva está na posição fechada,

[0054] a figura 6 mostra o dispositivo de fundo de poço da figura 1 em que os elementos de projeção são desengatados novamente,

[0055] a figura 7 mostra o dispositivo de fundo de poço da figura 1 ao mover mais para baixo no poço,

[0056] a figura 8 mostra uma vista parcialmente em seção transversal de outra modalidade do dispositivo de fundo de poço,

[0057] a figura 9 mostra uma vista parcialmente em seção transversal de ainda outra modalidade do dispositivo de fundo de poço,

[0058] as figuras 10-13 mostram um dispositivo de fundo de poço operando primeiramente se projetando os elementos de projeção, em segundo lugar projetando os elementos de ancoragem para engatar a parede da estrutura tubular de poço,

[0059] a figura 14 mostra outra modalidade do dispositivo de fundo de poço,

[0060] a figura 15 mostra ainda outra modalidade do dispositivo de fundo de poço,

[0061] a figura 16 mostra uma vista parcialmente em seção transversal de outro sistema de fundo de poço,

[0062] a figura 17 mostra uma vista parcialmente em seção transversal de ainda outro sistema de fundo de poço, e

[0063] a figura 18 mostra um diagrama hidráulico do sistema hidráulico do dispositivo de fundo de poço da figura 15.

[0064] Todas as figuras são altamente esquemáticas e não necessariamente em escala, e mostram somente aquelas partes que são necessárias a fim de elucidar a invenção, outras partes sendo omitidas ou meramente sugeridas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0065] A figura 1 mostra um dispositivo de fundo de poço 1 movendo para baixo em um poço 2 por meio de fluido fluindo para baixo do poço, desse modo pressionando o dispositivo de fundo de poço 1 para baixo de uma estrutura tubular de poço 3 no poço. O dispositivo de fundo de poço 1 é usado para auxiliar a estimulação de uma zona de produção 101 do poço ejetando fluido para fora através de uma primeira abertura 4 da estrutura tubular de poço 3 tendo uma primeira luva disposta oposta à primeira abertura. A luva 5 é aberta para ejetar o fluido de estimulação para fora da abertura e fechada novamente para pressurizar a estrutura tubular de poço novamente ao ejetar fluido para fora através de outra abertura.

[0066] O dispositivo de fundo de poço 1 compreende uma primeira parte 7 compreendendo dois elementos de projeção 8 tendo um perfil 9 combinando com ranhuras 10 na luva 5, e uma segunda parte 11 compreendendo um corpo 12, dois elementos de ancoragem 14 projetáveis do corpo para ancorar a segunda parte na estrutura tubular de poço, e um elemento de vedação 15 configurado para vedar contra a estrutura tubular de poço 3 a fim de pressurizar o interior da estrutura tubular de poço acima do elemento de vedação e assim ejetar fluido para fora através da abertura 4 para fraturar a formação que circunda a abertura na estrutura tubular do poço. O dispositivo de fundo de poço 1 ainda compreende um mecanismo de deslocamento 16 compreendendo um pistão 17 móvel dentro de um cilindro de pistão 18 para deslocar, na extensão axial, a primeira parte 7 em relação à segunda parte 11 quando ancorada na estrutura tubular do poço 3 para operar a luva 5.

[0067] Na figura 1, o dispositivo de fundo de poço 1 se move para baixo do poço com elementos de ancoragem projetados 14 prontos para encaixar em um recesso 51na estrutura tubular do poço 3 configurada para receber o elemento de ancoragem 14. O dispositivo de fundo de poço 1 compreende uma ferramenta de posicionamento 40 configurada para determinar uma posição do dispositivo de fundo de poço 1 ao longo da estrutura de tubular de poço 3. Quando a ferramenta de posicionamento 40 detectou que o dispositivo de fundo de poço 1 está aproximando a luva a ser operada, os elementos de ancoragem são projetados e deslizam ao longo da estrutura tubular de poço até que eles são capazes de engatar uma cavidade na estrutura tubular do poço, e desde que a ranhura na qual a luva 50 se move é muito pequena, os elementos de ancoragem não são capazes de engatar esta ranhura e deslizam mais para baixo até que atingem o recesso 51 no qual os elementos de ancoragem encaixam, como mostrado na figura 2.

[0068] O elemento de vedação é uma vedação de ventosa 20 que desliza ao longo de uma extensão axial 6 da estrutura tubular de poço tendo um diâmetro interno ID quando o fluido pressiona no dispositivo de fundo de poço 1, e a vedação de ventosa ajuda a auxiliar a pressão ao pressionar o dispositivo de fundo de poço para baixo da estrutura tubular do poço. Quando assentados no recesso, os elementos de projeção são posicionados opostos à luva, e os elementos de projeção 8 são projetados, engatando as ranhuras na luva, como mostrado na figura 3, por meio do fluido pressionando na primeira parte 7, desse modo forçando o pistão 17 dentro do cilindro e pistão 18 quando a luva é movida para baixo na direção da segunda parte 11, como mostrado na figura 4. Agora, a luva não cobre mais a abertura, e o fluido pressurizado na estrutura tubular do poço entra através da abertura 4 e dentro da formação para fraturar ou em outras maneiras estimular a formação a fim de aumentar a produção de fluido contendo hidrocarboneto da formação.

[0069] Quando o processo de estimulação terminou, a luva é fechada desde que o fluido pressurizado não pressiona mais na primeira parte 7, e a primeira parte pode então ser movida para longe da segunda parte 11, por exemplo, por uma mola 19 (mostrada na figura 8) que é comprimida quando o pistão 17 se move dentro do cilindro de pistão 18 ou por um acumulador 28 (mostrado na figura 10) acumulando o fluido que é pressionado para fora do cilindro de pistão. A luva 5 é assim movida para sua posição fechada na qual cobre a abertura 4, como mostrado na figura 5, e então, os elementos de projeção 8 são retraídos, como mostrado na figura 6. Uma vez que os elementos de projeção 8 são retraídos, os elementos de ancoragem 14 também são capazes de desengatar o recesso, e o dispositivo de fundo de poço se move para frente.

[0070] Como pode ser visto na figura 8, a primeira parte 7 é conectada com a segunda parte por meio de uma haste 52 funcionando como o pistão 17. Quando o pistão 17 se move mais longe dentro do cilindro de pistão 18, o fluido do cilindro 18 é forçado através de um canal de fluido 53 no pistão 17, e assim, a haste 52, e dentro de um cilindro de projeção 18a no qual cada elemento de projeção se move, desse modo forçando o elemento de projeção radialmente para fora em reação à extensão axial 6 do dispositivo de fundo de poço 1. O pistão 17 tem uma primeira extremidade de pistão 21 e estendendo dentro do cilindro de pistão 18, a primeira extremidade de pistão tendo uma área de face 22. A primeira parte 7 tem uma primeira extremidade 23 e uma segunda extremidade 24, e a segunda extremidade 24 é conectada na segunda parte 11. A primeira extremidade 23 tem uma área de superfície 25 sendo maior que a área de face 22 do pistão 17 de modo que o fluido pressurizado na estrutura tubular do poço força o pistão 17 mais para dentro do cilindro de pistão 18.

[0071] Na figura 9, cada elemento de ancoragem é móvel em uma direção radial para dentro e para fora de um cilindro de ancoragem 26 para projetar os elementos de ancoragem por meio de uma bomba 29 adaptada para fornecer fluido pressurizado par o cilindro de ancoragem 26. Quando os elementos de ancoragem 14 são projetados, uma mola de ancoragem 55 é comprimida de tal maneira que a mola 55 retrai os elementos de ancoragem novamente. Uma segunda bomba 27 está disposta na primeira parte 7 a fim de fornecer fluido pressurizado para o cilindro de projeção 18a para projetar os elementos de projeção 8. As bombas 27, 28 são acionadas por motores 30, e filtros 54 são dispostos em entradas opostas nas bombas 27, 29. O dispositivo de fundo de poço ainda compreende um suprimento de energia 31 que compreende uma bateria 32 e um propulsor 33 acionando uma turbina 34 que aciona um gerador 35 para alimentar a bateria quando o dispositivo de fundo de poço 1 é movido para cima e para baixo da estrutura tubular do poço.

[0072] O dispositivo de fundo de poço ainda compreende uma unidade de controle 42 configurada para controlar o moimento dos elementos de projeção e/ou elementos de ancoragem. Na figura 9, os elementos de ancoragem 14 são projetados antes de atingir a luva a ser operada. Para localizar a posição do dispositivo de fundo de poço na estrutura tubular de poço, o dispositivo de fundo de poço compreende uma ferramenta de posicionamento 40 que se comunica com a unidade de controle 42 que então ativa os elementos de ancoragem 14 a serem projetados. Quando os elementos de ancoragem atingem o recesso, os elementos de ancoragem se estendem mais ainda, e um sinal é enviado para a unidade de controle ativando a projeção dos elementos de projeção 8. Uma vez que os elementos de projeção são projetados, a válvula 47 se abre e assim permite que o fluido entre o cilindro de pistão 18, e assim, o movimento do pistão 17 opera a luva em um movimento ascendente para descobrir a abertura na estrutura tubular do poço movendo a primeira parte 7 para longe da segunda parte 11, e o pistão desse modo comprime a mola 19. Quando o processo de estimulação foi realizado através da abertura, a pressão na estrutura tubular do poço é liberada e a mola 19 retrai o pistão 17 no cilindro de pistão 18 e assim fecha a luva para que a luva cubra a abertura na estrutura tubular do poço. O fluido no cilindro de pistão flui para dentro de um compensador 49. A unidade de controle ainda compreende um timer 43 que é ativado, por exemplo, quando a pressão diminui na estrutura tubular do poço, que pode ser medida por um sensor, quando o pistão se move para dentro do cilindro de pistão 18 ou quando os elementos de projeção são retraídos. Assim, a válvula pode ser uma válvula sequencial, e a unidade de controle pode ainda compreender uma unidade de armazenamento 46 para armazenar dados operacionais da operação realizada e uma ferramenta de registro para medir e registrar outros dados no poço.

[0073] Como pode ser visto nas figuras 14 e 15, o dispositivo de fundo de poço pode compreender um cilindro de ativação de ancoragem 36 para projetar os elementos de ancoragem, em vez de compreender a bomba e motor relacionado. O cilindro de ancoragem 26 é conectado de modo fluido com o cilindro de ativação de ancoragem 36 de modo que o fluido tendo uma pressão de acumulador PC no cilindro de ativação de ancoragem força o elemento de ancoragem para fora do cilindro de ancoragem no movimento de um pistão de ativação 37 dentro do cilindro de ativação de ancoragem 36. Uma segunda mola 38 está disposta no cilindro de ativação de ancoragem 36 a fim de retrair os elementos de ancoragem 14 junto com as terceiras molas 59b no cilindro de ancoragem 26. O pistão de ativação 37 é movido no cilindro de ativação de ancoragem por fluido pressurizado tendo a pressão de poço Pa da estrutura tubular do poço, mas pode também ser movido por uma bomba.

[0074] Nas figuras 14 e 15, o dispositivo de fundo de poço 1 ainda compreende uma protuberância 39 se projetando radialmente do corpo 12 da segunda parte 11 a fim de que o dispositivo de fundo de poço assente em uma projeção 56 na estrutura tubular do poço em vez de projetar os elementos de ancoragem. Na figura 14, a protuberância é configurada para ser projetável. O dispositivo de fundo de poço 1 ainda compreende um ou mais centralizadores 41 para centralizar o dispositivo de fundo de poço 1 na estrutura tubular do poço. O dispositivo de fundo de poço 1 tem uma extremidade dianteira 48 que é afunilada ou em formato hemisférico.

[0075] Na figura 15, quando o dispositivo de fundo de poço assentou na projeção 56, a pressão Pa na estrutura tubular do poço é aumentada e a primeira parte 7 s move para a segunda parte 11, e o pistão 17 se move para dentro do cilindro de pistão 18, desse modo pressionando o fluido no cilindro de projeção 18a para projetar os elementos de projeção 8 e engatara luva. Quando o pistão se move mai para dentro do cilindro de pistão, a luva é movida para baixo, descobrindo a abertura 4. Ao mesmo tempo, o pistão de ativação 37 é forçado para baixo pela pressão na estrutura tubular do poço, e o fluido de poço entra em um canal 74 e pressiona no pistão de ativação 37, desse modo forçando o fluido no cilindro de ativação de ancoragem 36 dentro do cilindro de ancoragem 26 e dentro dos elementos de ancoragem 8 para projetar e engatar a estrutura tubular de poço. Durante a estimulação, a pressão é bastante alta para manter o pistão em sua posição retraída no cilindro de pistão. Quando o processo de estimulação terminou, a pressão é diminuída e a mola 19 no cilindro e pistão 18 força o pistão 17 a se projetar, e a luva 5 é movida para cima para sua posição fechada e os elementos de projeção 8 são retraídos.Uma válvula de sequência 73 se desloca, fechando a comunicação fluida com o cilindro de projeção 18a. Então os pulsos de pressão são feitos na estrutura tubular de poço, forçando o pistão de ativação de ancoragem 37 se mover para cima e para baixo, e um pino de pistão 75 conectado ao pistão 37 se move ao longo de uma fenda em J 69 ou de outro modo uma fenda serrilhada, e desta maneira, o pino de pistão 75 roda o colar 72 e a protuberância 39 para fora de engate com a projeção 56, e o dispositivo de fundo de poço se move para a luva seguinte para ser operado.

[0076] A figura 18 descreve um diagrama do sistema hidráulico do dispositivo de fundo de poço 1 mostrado na figura 15, em que o acumulador 28 tem a pressão de acumulador PC influenciada pela pressão de poço Pa. A mola 19 tem uma pressão de mola PB atuando em um lado do pistão 17 e a pressão de poço no outro lado do pistão 17.

[0077] Em uma modalidade, pulsos de pressão feitos na estrutura tubular de poço poderiam forçar a primeira parte 7 a se mover para cima e para baixo em relação à segunda parte 11 e da mesma maneira que a fenda em J 69 ou fenda serrilhada força a segunda parte 11 a rodar e força a protuberância 39 para fora de engate com a projeção 56 a fim de que o dispositivo de fundo de poço possa se mover para a luva seguinte a ser operada.

[0078] Na figura 14, o dispositivo de fundo de poço tem uma unidade de controle 42 operando um primeiro 77, um segundo 78 e um terceiro solenoide 79, e assim operando o dispositivo de fundo de poço 1. Antes que o dispositivo de fundo de poço assente na projeção 56, o primeiro solenoide 77 é fechado. Quando o dispositivo de fundo de poço assentou na projeção 56, o primeiro e o segundo solenoide são abertos e a pressão na estrutura tubular de poço é aumentada. Então, a primeira parte 7 se move para a segunda parte 11 e move o pistão para dentro do cilindro de pistão pressionando o fluido no cilindro de projeção 18a para projetar os elementos de projeção 8 e para engatar a luva e comprimir as molas de projeção 59. Quando o pistão se move mais dentro do cilindro de pistão, a luva é movida para baixo, descobrindo a abertura 4. Ao mesmo tempo, o pistão de ativação 37 é forçado para baixo pela pressão na estrutura tubular de poço, e o fluido de poço entra no canal 74 e pressiona no pistão de ativação 37, desse modo forçando o fluido no cilindro de ativação de ancoragem 36 dentro do cilindro de ancoragem 26 e dentro dos elementos de ancoragem 8 para projetar e engatar a estrutura tubular de poço. Então, o primeiro solenoide 77 é fechado e os elementos de projeção são liberados durante a estimulação. Quando o processo de estimulação terminou e depois de certa quantidade de pulsos, o primeiro solenoide se abre novamente e a pressão na estrutura tubular de poço é aumentada, e os elementos de projeção são projetados e a mola 19 no cilindro de pistão 18 fora o pistão 17 a se projetar, e a luva 5 é movida para cima para sua posição fechada e os elementos de projeção 8 são retraídos. Depois que certa quantidade de pulsos de pressão na estrutura tubular de poço, o terceiro solenoide é aberto e a pressão na estrutura tubular de poço força o pistão de ativação 37 para baixo, e o fluido no cilindro de ativação 18 flui dentro de um canal de liberação 81 através do terceiro solenoide e dentro de uma câmera de protuberância 82, forçando as protuberâncias a se retrair e liberar o dispositivo de fundo de poço 1. As protuberâncias são carregadas por mola em sua posição projetada. A projeção 56 pode ser fresada posteriormente se necessário. Além do mais, a primeira parte 7 poderia ter um gargalo de pescaria para recuperação do dispositivo de fundo de poço depois da conclusão da operação de estimulação ou o caso em que o dispositivo de fundo de poço fique preso.

[0079] Na figura 14, o dispositivo de fundo de poço poderia também ser operado a fim de que os elementos de projeção engatem a luva e mantenham a luva em sua posição aberta durante a estimulação da mesma maneira que descrito acima.

[0080] Na figura 17 um primeiro dispositivo de fundo de poço 1, 1A,e um segundo dispositivo de fundo de poço 1, 1B são usados para operar quatro luvas 5 em uma primeira zona de produção 101 entre duas barreiras anulares 60 de cada vez. Primeiro, o primeiro dispositivo de fundo de poço 1, 1A é submerso, e ao mover além das luvas, todas as quatro luvas 5 na primeira zona de produção 101 são abertas, desse modo descobrindo as aberturas 4 nas quais os discos de ruptura 83 são dispostos. Então, depois que certo nível de pressão é atingido, os discos de ruptura 83 se rompem e o processo de estimulação pode começar. Subsequentemente, o segundo dispositivo de fundo de poço 1, 1B segue, passando cada uma das luvas abertas 5, e fecha cada luva antes que o primeiro dispositivo de fundo de poço 1, 1A começa a abrir as luvas 5 na segunda zona de produção 102. O segundo dispositivo de fundo de poço 1, 1B tem um canal de desvio 84 através do qual o fluido pressurizado para romper os discos e/ou o fluido de estimulação pode passar. Uma vez que o segundo dispositivo de fundo de poço 1, 1B precisa se over para baixo para fechar as luvas, o canal de desvio 84 é fechado, por exemplo puxando uma slickline (se alguma) ou usando um timer.

[0081] Nas figuras 10-13, o dispositivo de fundo de poço é operado em uma maneira diferente daquela nas figuras 1-8. As figuras 10-13, o dispositivo de fundo de poço projeta os elementos de projeção 8 ao se aproximar da luva 5 a ser operada. Os elementos de projeção 8 são projetados por meio da bomba 27 acionada pelo motor 30, que também é mostrado na figura 9. Os elementos de projeção 8 deslizam em sua posição projetada ao longo da estrutura tubular de poço até que os elementos de projeção 8 atingem as ranhuras 10 na luva 5, e então, ainda projetam em engate com as ranhuras, como mostrado na figura 11. Uma vez que o engate com a luva é detectado, os elementos de ancoragem são também projetados por meio da bomba 29. Os elementos de ancoragem contatam a face interna da estrutura tubular de poço quando projetada, e fixam a segunda parte 11 por meio de fricção entre eles. Assim, nesta modalidade, a estrutura tubular e poço não precisam ter um recesso para o dispositivo de fundo de poço a fim de funcionar. Depois da projeção dos elementos de ancoragem 14, a pressão P (mostrada na figura 12) na estrutura tubular de poço ativa o mecanismo de deslocamento 16 e o pistão 17 se move dentro do cilindro de pistão 18, forçando a luva 5 de uma posição fechada para uma posição aberta, descobrindo a abertura 4, como mostrado na figura 13, e assim a operação de estimulação pode começar. Quando a operação de estimulação terminou, a primeira parte 7 é movida para longe da segunda parte 11, fechado a luva, e os elementos de projeção e os elementos de ancoragem são retraídos e o dispositivo de fundo de poço se move mais para baixo na estrutura tubular de poço.

[0082] A figura 16 mostra um sistema de fundo de poço 100 para estimular uma formação circundando uma estrutura tubular de poço 3 de um poço 2 na qual o dispositivo de fundo de poço é usado. O poço tem um topo 102a, e uma bomba de sistema 103 está disposta no topo para pressurizar a estrutura tubular de poço. O sistema de fundo de poço 100 compreende a estrutura tubular de poço 3 que tem pelo menos duas aberturas 4 para permitir o fluido fluir para dentro e/ou para fora da estrutura tubular de poço e uma primeira luva móvel 5, 5a e uma segunda luva móvel 5, 5b. Cada luva móvel está disposta oposta a uma das aberturas, e quando em uma primeira posição, as luvas cobrem as aberturas 4, e quando em uma segunda posição, as luvas descobrem as aberturas 4. Uma bomba de sistema 103 é configurada para pressurizar a estrutura tubular de poço. O sistema de fundo de poço 100 ainda compreende uma barreira anular 60, de preferência uma primeira e uma segunda barreira anular, configurada para isolar uma zona 104 a ser estimulada. Cada barreira compreende uma parte tubular de base 61 para ser montada como parte da estrutura tubular de poço 3, a parte tubular de base 61 compreendendo uma abertura 62, e a barreira anular ainda compreende uma luva expansível 63 circundando a parte tubular de base. A luva expansível 63 tem uma face interna 64 voltada para a parte tubular de base 61 e uma face externa 65 voltada para uma parede 6 de um furo de sondagem 70. Cada extremidade 66 da luva expansível é conectada com a parte tubular de base desse modo definindo um espaço anular 67 entre a face interna da luva expansível e a parte tubular de base. Quando o dispositivo de fundo de poço é posicionado oposto à segunda luva 5b, a abertura 62 da parte tubular de base está disposta mais perto do topo do poço que o elemento de vedação do dispositivo de fundo de poço 1. A barreira anular ainda compreende uma unidade de expansão e anticolapso 93.

[0083] Como pode ser visto, a primeira luva móvel está disposta oposta a uma abertura de produção 74a em uma seção de influxo da estrutura tubular de poço 3. A abertura de produção 74a pode ter uma válvula de produção.

[0084] Um método de estimulação para estimular uma formação por meio de um sistema de fundo de poço compreende as etapas de submergir o dispositivo de fundo de poço na estrutura tubular de poço e pressurizando a estrutura tubular de poço. Além do mais, o dispositivo de fundo de poço se move ao longo da estrutura tubular de poço e posiciona a primeira parte do dispositivo de fundo de poço oposta à primeira luva móvel. Então, ocorre o engate da ranhura da primeira luva móvel por meio do elemento de projeção, e os elementos de ancoragem são ancorados na estrutura tubular de poço. Também, a primeira parte se move em relação à segunda parte em uma primeira direção, e desse modo, a primeira luva móvel descobre a abertura, e a formação é estimulada injetando o fluido para fora da abertura e move a primeira parte em relação à segunda parte em uma segunda direção oposta à primeira direção, desse modo fechando a abertura. Então, os elementos de projeção e os elementos de ancoragem liberam e o dispositivo de fundo de poço se move ao longo da estrutura tubular e posiciona a primeira parte do dispositivo de fundo de poço engata a ranhura da segunda luva móvel por meio do elemento de projeção.

[0085] O movimento da primeira parte em relação à segunda parte pode também ser iniciado por fluido pressurizado que pressiona a primeira parte para a segunda parte na primeira direção, e onde a primeira parte é movida para longe da segunda parte usando uma mola comprimida. O movimento da primeira parte em relação à segunda parte comprime uma mola.

[0086] Por fluido ou fluido de poço entende-se qualquer tipo de fluido que possa estar presente em fundo de poço de poços de óleo ou gás, tais como óleo natural, óleo, lama de petróleo, óleo cru, água, etc. Por gás entende-se qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, conclusão, ou furo aberto, e por óleo entende-se qualquer tipo de composição de óleo, tal como óleo cru, fluido contendo óleo, etc. Todos os fluidos de gás, óleo, e água podem compreender outros elementos ou substancias diferentes de gás, óleo, e/ou água, respectivamente.

[0087] Por um invólucro, invólucro e produção ou estrutura tubular de poço entende-se qualquer tipo de tubo, tubulação, tubular, revestimento, coluna, etc. usado em fundo de poço em relação à produção e óleo e gás natural.

[0088] No caso em que a ferramenta não é submersível por todo o caminho dento do invólucro ou que o dispositivo de fundo de poço está preso, um trator de fundo de poço pode ser usado para retrair o dispositivo de fundo de poço do poço. O trator de fundo de poço pode ter braços projetáveis tendo rodas, em que as rodas contatam a superfície interna do invólucro para impulsionar o trator e a ferramenta avança no invólucro. Um trator de fundo de poço de qualquer tipo de ferramenta de acionamento capaz de empurrar ou puxar ferramentas em um fundo de poço do poço, tal como Well Tractor®.

[0089] Embora a invenção tenha sido descrita acima em conexão com modalidades preferidas da invenção, será evidente par uma pessoa versada na técnica que várias modificações são concebíveis sem se afastar da invenção como definida pelas reivindicações seguintes.

Claims

1. Dispositivo de fundo de poço (1) para ser movido para baixo em um poço (2) por fluido para auxiliar a estimulação de uma zona de produção (101) do poço, o poço compreendendo uma estrutura tubular de poço (3) tendo uma primeira abertura (4) e uma primeira luva móvel (5) disposta oposta à primeira abertura, a estrutura tubular de poço tendo um diâmetro interno (ID), o dispositivo de fundo de poço tendo uma extensão axial (6), e caracterizado pelo fato de que compreende: - uma primeira parte (7) compreendendo: - dois elementos de projeção (8) tendo um perfil (9) combinando com ranhuras (10) na luva, e - uma segunda parte (11) compreendendo: - um corpo (12), - dois elementos de ancoragem (14) projetáveis do corpo para ancorar a segunda parte na estrutura tubular de poço, e - um elemento de vedação (15) configurado para vedar contra a estrutura tubular de poço, o elemento de vedação sendo espaçado de e, em uso, posicionado o fundo de poço a partir de dois elementos de ancoragem, em que o dispositivo de fundo de poço ainda compreende um mecanismo de deslocamento (16) compreendendo um pistão (17) móvel dentro de um cilindro de pistão (18) para deslocar, na extensão axial, a primeira parte em relação à segunda parte quando os dois elementos de ancoragem estão ancorados na estrutura tubular de poço e os dois elementos de projeção estão engatados com as ranhuras na luva para operar a luva.

2. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de deslocamento ainda compreende uma mola (19) sendo comprimida durante o movimento do pistão em relação ao cilindro do pistão.

3. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de vedação é uma vedação de ventosa (20).

4. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada elemento de projeção é móvel em uma direção radial para dentro e para fora de um cilindro de projeção (18a).

5. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o cilindro de projeção é conectado de modo fluido com o cilindro de pistão de modo que o fluido no cilindro de pistão força o elemento de projeção para fora do cilindro de projeção com o movimento do pistão no cilindro de pistão.

6. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pistão tem uma primeira extremidade de pistão (21) se estendendo para dentro do cilindro de pistão, a primeira extremidade de pistão tendo uma área de face (22), e a primeira parte tem uma primeira extremidade (23), e uma segunda extremidade (24) sendo conectada na segunda parte, e a primeira extremidade tem uma área de superfície (25) maior que a área de face do pistão de modo que o fluido pressurizado na estrutura tubular de poço força o pistão ainda mais para dentro do cilindro de pistão.

7. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada elemento de ancoragem é móvel em uma direção radial e para fora de um cilindro de ancoragem (26).

8. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma bomba (27) adaptada para fornecer fluido pressurizado para o cilindro de ancoragem e/ou o cilindro de projeção para projetar os elementos de ancoragem e/ou elementos de projeção, respectivamente.

9. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ainda compreender um cilindro de ativação de ancoragem (36), o cilindro de ancoragem sendo conectado de modo fluido com o cilindro de ativação de ancoragem de modo que o fluido no cilindro de ativação de ancoragem força o elemento de ancoragem para fora do cilindro de ancoragem com o movimento de um pistão de ativação (37) para dentro do cilindro de ativação de ancoragem.

10. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a segunda parte ainda compreende uma protuberância (39) se projetando radialmente a partir do corpo.

11. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma ferramenta de posicionamento (40) configurada para determinar uma posição do dispositivo de fundo de poço ao longo da estrutura tubular do poço.

12. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma unidade de controle (42) configurada para controlar o movimento dos elementos de projeção e/ou os elementos de ancoragem.

13. Sistema de fundo de poço (100) para estimular uma formação que circunda uma estrutura tubular de poço (3) de um poço (2), o poço tendo um topo (102a), caracterizado pelo fato de que compreende: - uma estrutura tubular de poço (3) compreendendo: - pelo menos duas aberturas (4) para permitir o fluido fluir para dentro e/ou para fora da estrutura tubular do poço, - pelo menos uma primeira luva móvel (5, 5a) e uma segunda luva móvel (5, 5b), cada luva móvel sendo disposta oposta a uma das aberturas em uma primeira posição e descobrindo as aberturas em uma segunda posição, e cada luva móvel tendo pelo menos uma ranhura (10), - um sistema de bomba (103) configurado para pressurizar a estrutura tubular do poço, e - um dispositivo de fundo de poço (1) como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

14. Método de estimulação para estimular uma formação por meio de um sistema de fundo de poço (100) como definido na reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - submergir o dispositivo de fundo de poço (1), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, na estrutura tubular do poço (3), - pressurizar a estrutura tubular do poço, - mover o dispositivo de fundo de poço ao longo da estrutura tubular do poço, - posicionar a primeira parte (7) do dispositivo de fundo de poço oposto à primeira luva móvel (5), - engatar a ranhura (10) da primeira luva móvel por meio do elemento de projeção (8), - ancorar os elementos de ancoragem (14) na estrutura tubular do poço, - mover a primeira parte em relação à segunda parte (11) em uma primeira direção, a primeira luva móvel desse modo descobrindo a abertura (4), - estimular a formação injetando fluido para fora da abertura, - mover a primeira parte em relação à segunda parte em uma segunda direção oposta à primeira direção desse modo fechando a abertura, - liberar os elementos de projeção e elementos de ancoragem, - mover o dispositivo de fundo de poço ao longo da estrutura tubular do poço, - posicionar a primeira parte do dispositivo de fundo de poço oposta à segunda luva móvel, e - engatar a ranhura da segunda luva móvel por meio do elemento de projeção.

15. Método de estimulação, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de mover a primeira parte (7) em relação à segunda parte (11) é realizada por fluido pressurizado pressionando a primeira parte para a segunda parte na primeira direção.

16. Dispositivo de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a estrutura tubular inclui pelo menos um recesso para receber os dois elementos de ancoragem (14).