BR112018068650B1 - Sistema de elevação artificial a gás e água e método para detectar pressão - Google Patents

Abstract

Um sistema para detectar pressão dentro de uma coroa anular de um furo de poço, o sistema compreendendo um ou mais componentes tubulares que se estendem da superfície ao interior da coroa anular, em que um ou mais componentes tubulares são cheios com gás.

Description

[0001] Poços de produção são usados para produzir fluido de reservatórios na subsuperfície geológica. Em particular, fluidos na forma de óleo e gás são produzidos através de poços, como é rotineiramente o caso na indústria de óleo e gás. O fluido de produção é tipicamente recebido no poço proveniente do reservatório de subsuperfície por causa das condições de pressão natural, e então escoa para fora do poço no interior de uma tubulação de produção dedicada disposta no poço. O fluxo de gás e líquidos em um poço de produção ocorre em decorrência da pressão no reservatório. A pressão que ocorre naturalmente pode ser suficiente para elevar os fluidos para a superfície. Além do fluxo natural de fluidos, uma pressão artificial pode ser adicionada para aumentar o fluxo, ou criar um fluxo se a pressão que ocorre naturalmente não for suficiente para elevar os fluidos para a superfície. A pressão artificial é também referida como elevação artificial. Uma bomba elétrica submersível (ESP) é uma bomba de fundo de poço que pode ser usada para criar elevação artificial. Um sistema de múltiplos poços elevados por EPS pode ser usado, em que os poços são conectados a um coletor comum. O fluido de produção do poço é então transportado ao longo de oleodutos para uma instalação à jusante, por exemplo, uma plataforma de produção flutuante (no caso de um poço ao largo) onde o fluido pode ser processado posteriormente. Bombas de intensificação adicionais podem ser providas no sistema de produção na superfície, por exemplo, no piso oceânico, para ajudar bombear o fluido de produção do poço ao longo do oleoduto para a instalação à jusante a uma taxa adequada.

[0002] A invenção provê um método e sistema como definidos nas reivindicações anexas.

[0003] Algumas modalidades da invenção serão agora descritas apenas a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos, em que:

[0004] Fig. 1 ilustra esquematicamente um sistema;

[0005] Fig. 2 ilustra um método.

[0006] Um método é provido em que uma combinação de água e gás é injetada no poço.

[0007] O método descrito aqui pode ser usado como um método de elevação artificial para reservatórios de óleo pesado onde a elevação de gás não pode ser aplicada por causa da alta viscosidade do óleo do reservatório.

[0008] O método descrito aqui provê um método para injetar uma combinação de água e gás em um poço. Este método pode ser usado para criar elevação artificial.

[0009] A água e gás podem ser injetados simultaneamente no poço.

[0010] A água e gás podem ser injetados no poço através de furos na tubulação de produção, opcionalmente na maior profundidade possível de maneira tal que a injeção ocorra próximo a uma seção de completação inferior. Os furos na tubulação de produção podem ser providos com válvulas para controlar a entrada de água e gás.

[0011] A água e gás podem ser transportados abaixo no espaço anular entre a tubulação e o revestimento menor. Alternativamente, a água e gás podem ser transportados abaixo em uma única tubulação compartilhada que é provida dentro ou fora da tubulação de produção. Alternativamente, a água e gás podem ser transportados abaixo em tubulação separada dentro ou fora da tubulação de produção, em que um primeiro tubo é provido para a água e uma segunda tubulação para o gás. Com tubulação separada, a água pode ser provida em qualquer posição à montante da injeção de gás. Água pode também ser provida estendendo o poço ou uma derivação do poço ao interior de um aquífero.

[0012] Uma vantagem de adicionar ou injetar água ao fluido do reservatório produzido é gerar um regime de fluxo dentro da tubulação de produção com uma baixa viscosidade aparente, quando comparado ao fluido do reservatório sem água, para reduzir a perda de pressão por atrito. Uma vantagem de adicionar ou injetar gás ao fluido do reservatório produzido é gerar uma mistura de fluido na tubulação com baixa densidade aparente, quando comparado ao fluido do reservatório sem gás.

[0013] Consequentemente, pela adição, injeção e/ou mistura de água e gás de fundo de poço no poço com o fluido do reservatório produzido, a mistura de fluido na tubulação terá tanto baixa viscosidade quanto baixa densidade, por meio disto combinando as vantagens de água e gás.

[0014] A quantidade de água e gás injetada na tubulação de produção de fundo de poço pode ser regulada continuamente para maximizar a produção de fluido do reservatório. A quantidade de água e gás injetada no poço pode ser variada dependendo da composição do fluido produzido, tal como a razão de corte de água e gás líquido do fluido produzido do reservatório. A adição de água com condições de fluxo contínuo pode ser uma solução para garantir baixa viscosidade aparente do fluido na tubulação de produção.

[0015] A injeção tanto de água quanto de gás simultaneamente reduz as perdas de pressão tanto por causa do atrito quanto gravidade. Sem adicionar pressão adicional, a própria pressão do poço pode ser suficiente para transportar os fluidos de produção para a superfície em combinação com a redução de perdas de pressão após injeção de água e gás.

[0016] A água adicionada para reduzir a perda de pressão por atrito pode também ser usado em combinação com transporte de óleo pesado fora do poço, tal como em transporte de óleo em oleoduto.

[0017] Um possível problema com a provisão de elevação artificial é um aumento de pressão no poço além de um limiar no qual ocorrem fraturas da formação em volta, ou outros efeitos indesejados. O equipamento de fundo de poço e poço pode também cair além de uma pressão limiar.

[0018] A tecnologia existente para proteger o poço/equipamento de fundo de poço e formação rochosa na profundidade da sapata de revestimento intermediária contra sobrepressão são o uso de uma primeira barreira provida por um revestimento de aço, e o uso de uma segunda barreira provida por um dispositivo de alívio de pressão na cabeça de poço que limita a máxima pressão do espaço anular entre a tubulação e o revestimento menor, a seguir denominado coroa anular. A pressão é dessa forma limitada para evitar fraturamento da formação no nível da sapata no poço. Uma sapata do revestimento pode ser usada como um termo para o fundo da coluna de revestimento, incluindo o cimento provido em torno dela.

[0019] Em uma aplicação tradicional com apenas uma fase na coroa anular (isto é, apenas água, gás ou óleo) o efeito da coluna de pressão estática é relativamente fácil de se levar em conta. A coluna de pressão estática se refere à pressão exercida por causa da força gravitacional da coluna de fluido na coroa anular. Para uma coluna de gás usada em elevação de gás tradicional, a coluna de pressão estática é relativamente baixa e uma alta pressão de topo é permissível. Para uma coluna de água, a coluna de pressão estática é alta e a pressão de topo permissível é dessa forma limitada. Entretanto, a coluna de pressão estática também ajuda na injeção de água e a pressão de topo não precisa ser tão alta.

[0020] No método descrito aqui, tanto água quanto gás são providos na coroa anular.

[0021] A coluna de pressão estática de água pura precisa ser considerada (~1 bar/10m) na pior das hipóteses, isto é, um limiar que não deve ser excedido, durante definição do ponto de ajuste de forma que a pressão permissível na cabeça de poço é bastante limitada a fim de proteger a formação.

[0022] Em operação normal, existe uma quantidade significante de gás na coluna de fluido que reduz a densidade e dessa forma a coluna de pressão estática. A fim de obter o trabalho de elevação, uma pressão significante precisa ser aplicada no topo, excedendo facilmente a pressão permissível.

[0023] Aqui descrito é um sistema de regulagem de pressão ou um sistema de detecção de pressão, compreendendo um ou mais componentes tubulares que se estendem ao fundo de poço. Os componentes tubulares podem ser cheios com gás. Uma pressão positiva pode ser provida em um ou mais componentes tubulares. Uma válvula de regulagem de pressão pode ser provida dentro de um ou mais componentes tubulares.

[0024] Um ou diversos componentes tubulares de furo pequeno podem ser estendidos abaixo até o nível da sapata. Os tubos podem ser presos no lado de fora da tubulação de produção como é algumas vezes feito para linhas de injeção de produtos químicos. Um pequeno fluxo positivo de gás é estabelecido no topo com uma restrição de fluxo localizada entre a fonte de pressão e os tubos que controlam o fluxo. Um controle preciso da vazão é menos relevante para esta aplicação.

[0025] O componente tubular está agora agindo como um tubo de detecção de pressão no nível da sapata sendo levado em conta apenas a coluna de pressão estática relativamente pequena da coluna de gás. O tubo pode ser conectado a um dispositivo de alívio de pressão, tal como uma válvula de alívio operada por piloto, para assegurar que isto abre a uma pressão correta medida no nível da sapata após ajuste para considerar a coluna de pressão estática de gás. A conexão deve ser feita à jusante da restrição de fluxo a partir da fonte de gás. A fonte de gás teria uma pressão alta o bastante para forçar a abertura do dispositivo de alívio. Se o componente tubular entupir por qualquer motivo ou a abertura da válvula de saída da coroa anular for bloqueada ou restringida, a pressão da fonte de gás garantirá que o dispositivo de alívio de pressão realiza a ação desejada. Se o dispositivo de alívio de pressão abrir, ele aliviará as fontes de pressão que alimentam e pressurizam a coroa anular. Outros dispositivos de alívio de pressão, incluindo sistemas instrumentados, podem também ser usados para proteção de pressão.

[0026] Uma pluralidade de pequenos tubos de gás separados pode ser provida dentro da coroa anular e esses podem ser usados para medir e/ou controlar a real pressão de fundo de poço dentro da coroa anular e para proteção de pressão do poço.

[0027] Este método e sistema podem ser usados em um poço onde água e gás são injetados simultaneamente no poço através do espaço anular entre a tubulação e o revestimento menor, referida como a injeção simultânea de gás e água usada como método de elevação artificial (SWAG-L).

[0028] Pelo uso de uma linha de detecção cheia com gás dedicada evita-se a complicação de se ter que levar em conta um fluido pesado (água) durante definição da pressão estabelecida no topo. Em vez disso, a real pressão no nível onde o sistema precisa ser protegido é medida. O envelope operacional para pressão de topo não é dependente de suposições conservadoras e assegura elevação eficiente.

[0029] A Figura 1 ilustra um poço elevado com água e gás simultaneamente incluindo um sistema de proteção de pressão. O sistema inclui um suprimento de gás (1) e um suprimento de água (2) que são usados para prover um fluxo de água e gás na coroa anular A (3). O suprimento de gás é também conectado às linhas de injeção de pequeno furo (4) para prover o sistema de proteção de pressão como aqui descrito. São providos um elemento de medição de fluxo (5) e uma restrição de fluxo (6). Uma válvula de segurança de pressão (7) é também conectada ao componente tubular de água e gás combinado bem como às linhas de injeção furo pequeno. No exemplo ilustrado na Figura, as linhas de injeção de pequeno furo se estendem da superfície através da árvore de Natal ao interior da coroa anular A, além do piso oceânico até a sapata de revestimento intermediária (8), onde o revestimento intermediário termina. O ponto de injeção onde a água e gás combinados são injetados no poço é provido abaixo do ponto onde as linhas de injeção de pequeno furo terminam. Uma pressão de gás pequena positiva é mantida dentro das linhas de injeção de furo pequeno.

[0030] A Figura 2 mostra um método compreendendo: (S1) prover um suprimento de gás à coroa anular através de um ou mais componentes tubulares que se estendem da superfície ao interior da coroa anular.

[0031] Embora a invenção tenha sido descrita em termos de modalidades preferidas aqui apresentadas, deve-se entender que essas modalidades são apenas ilustrativas e que as reivindicações não são limitadas a essas modalidades. Versados na técnica serão capazes de fazer modificações e alternativas em vista de descrição que são contempladas se enquadrando no escopo das reivindicações anexas. Cada recurso descrito ou ilustrado na presente especificação pode ser incorporado na invenção, quer sozinho ou em qualquer combinação apropriada com qualquer outro recurso descrito ou ilustrado aqui.

Claims (13)

1. Sistema de elevação artificial a gás e água para uso em um furo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: um ou mais componentes tubulares cheios de gás, que se estendem da superfície para uma coroa anular, dispostos para detectar a pressão dentro da coroa anular do furo de poço, em que a referida coroa anular do furo de poço é configurada para transportar uma combinação de água e gás para o furo de poço; a coroa anular sendo definida entre uma tubulação de produção e um revestimento; a tubulação de produção compreendendo um ponto de injeção; e a coroa anular definindo um caminho de fluxo para água e gás de uma entrada para fornecimento de gás e fornecimento de água para o referido ponto de injeção.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma pressão positiva é provida no um ou mais componentes tubulares.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma válvula de regulagem de pressão é provida dentro de um ou mais componentes tubulares.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais componentes tubulares se estendem no fundo de poço até o nível de uma sapata de revestimento.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma restrição de fluxo é localizada entre uma fonte de pressão e um ou mais componentes tubulares.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais componentes tubulares são conectados a um dispositivo de alívio de pressão.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um suprimento de gás é arranjado para prover gás a uma pressão alta o bastante para forçar a abertura do dispositivo de alívio.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um componente tubular para injetar água e gás simultaneamente no poço através da coroa anular.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um suprimento de água arranjado para suprir água ao poço.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um elemento de medição de fluxo.

11. Método para detectar pressão no interior de uma coroa anular de um furo de poço em um método de elevação artificial a gás e água, o método caracterizado pelo fato de que compreende: prover um suprimento de gás à coroa anular do furo de poço através de um ou mais componentes tubulares que se estendem da superfície ao interior da coroa anular, em que a coroa anular transporta uma combinação de água e gás.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente restringir o fluxo de gás para um ou mais componentes tubulares.

13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente medir o fluxo de gás para um ou mais componentes tubulares.

Images