BR112019020109B1

BR112019020109B1 - Método para implantar e recuperar um sistema de bombeamento submersível na tubulação de produção dentro de um furo de poço

Info

Publication number: BR112019020109B1
Application number: BR112019020109-2A
Authority: BR
Inventors: Ahmed AlAdawy; Ameen Malkawi; Brian Reeves; Michael Hughes; Victor Acacio; John Mack
Original assignee: Baker Hughes, A Ge Company, Llc
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2023-11-07
Also published as: BR112019020109A2; EP3601724A4; US11085260B2; SA519410201B1; EP3601724A1; EP3601724B1; US20180283384A1; WO2018183584A1

Abstract

um sistema de bombeamento submersível para uso na produção de fluidos de furo de poço de um furo de poço dentro de uma formação subterrânea inclui um motor e uma bomba acionada pelo motor para produzir os fluidos de furo de poço. o sistema de bombeamento inclui ainda um cabo de energia autoportante conectado à bomba. o cabo de alimentação autoportante inclui uma pluralidade de condutores e uma pluralidade de membros de resistência. um método de implantação e recuperação de um sistema de bombeamento submersível em um furo de poço inclui as etapas conectar um cabo de aço ao sistema de bombeamento submersível, conectar um cabo de alimentação autoportante ao sistema de bombeamento submersível, abaixar o sistema de ombeamento submersível ao furo de poço enquanto o peso do sistema de bombeamento submersível é suportado pelo cabo de aço. o método continua com a etapa de localizar o sistema de bombeamento submersível em um conjunto de assentamento, desconectar o cabo de aço do sistema de bombeamento submerso e recuperar o cabo de aço do furo de poço sem remover o sistema de bombeamento submersível do furo de poço.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos, n° de série 62/477. 935, depositado em 28 de março de 2017, intitulado “Wireline-Deployed ESP with SelfSupporting Cable,”, cuja divulgação é aqui incorporada por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção se refere geralmente à produção de hidrocarbonetos a partir de uma formação subterrânea usando um sistema de bombeamento submersível elétrico e, mais particularmente, mas não a título de limitação, a sistemas não convencionais para implantar um sistema de bombeamento submersível elétrico dentro de um furo de poço.

FUNDAMENTOS

[0003] Os sistemas de bombeamento submersíveis são frequentemente implantados em poços para recuperar fluidos de petróleo de reservatórios subterrâneos. Normalmente, o sistema de bombeamento submersível inclui vários componentes, incluindo um ou mais motores elétricos acoplados a uma ou mais bombas. Cada um dos componentes e subcomponentes em um sistema de bombeamento submersível é projetado para suportar o ambiente inóspito de fundo de poço, que inclui amplas faixas de temperatura, pressão e fluidos corrosivos de poço.

[0004] Os sistemas de bombeamento submersíveis elétricos convencionais são conectados às instalações de superfície através de tubulação rígida de produção. O sistema de bombeamento e a tubulação geralmente são executados dentro de um furo de poço revestido e os fluidos de produção são bombeados para a superfície através da tubulação de produção. Embora amplamente adotado, o uso de tubulação rígida de produção apresenta várias deficiências. Em particular, o uso de comprimentos longos de tubulação de produção rígida requer uma sonda de manutenção com altura suficiente para recuperar e implantar as seções longas da tubulação de produção. As sondas de manutenção geralmente são caras e difíceis de obter.

[0005] Como alternativa ao uso de tubulação produção rígida, os fabricantes de bombas projetaram sistemas nos quais um sistema de bombeamento submersível elétrico é instalado dentro do furo de poço usando um sistema de implantação de cabo de aço. Estes sistemas da técnica anterior sofrem de duas deficiências significativas. Primeiro, muitos sistemas de implantação de cabo de aço da técnica anterior incluíram um conjunto de acoplamento acionado na extremidade inferior da tubulação de produção. Nesses sistemas, o cabo de alimentação é amarrado à tubulação de produção e permanece no furo de poço com a tubulação de produção. O sistema de bombeamento submersível elétrico é então baixado por cabo de aço para o conjunto de acoplamento acionado. A conexão entre o conjunto de acoplamento e o sistema de bombeamento submersível elétrico é uma “conexão úmida” que está sujeita a falha.

[0006] Segundo, em alguns sistemas de implantação de cabo de aço da técnica anterior, o cabo de energia é amarrado e suportado pelo cabo de aço, porque o cabo de energia não pode suportar seu próprio peso. Se o cabo de alimentação for suportado pelo cabo de aço, ele não poderá ser removido do furo de poço durante o uso do sistema de bombeamento submersível. Após exposição prolongada a produtos químicos corrosivos do furo de poço, o cabo de aço pode corroer, falhar e arriscar a recuperação do sistema de bombeamento submersível elétrico.

[0007] Existe, portanto, uma necessidade de um sistema e método aprimorados para implantar um sistema de bombeamento submersível elétrico por cabo de aço dentro de um poço subterrâneo. É a esta e a outras deficiências da técnica anterior que a presente invenção se refere.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0008] Em uma modalidade, a presente invenção inclui um sistema de bombeamento submersível para uso na produção de fluidos de furo de poço a partir de um furo de poço dentro de uma formação subterrânea. O sistema de bombeamento inclui um motor e uma bomba acionada pelo motor para produzir os fluidos do furo de poço. O sistema de bombeamento inclui ainda um cabo de energia autoportante conectado à bomba. O cabo de alimentação autoportante inclui uma pluralidade de condutores e uma pluralidade de membros de resistência.

[0009] Em outro aspecto, a presente invenção inclui um método de implantação e recuperação de um sistema de bombeamento submersível em um furo de poço. O método inclui as etapas conectar um cabo de aço ao sistema de bombeamento submersível, conectar um cabo de energia autoportante ao sistema de bombeamento submersível, abaixar o sistema de bombeamento submersível no furo de poço. O peso do sistema de bombeamento submersível é suportado pelo cabo de aço. O método continua com a etapa de localizar o sistema de bombeamento submersível em um conjunto de assentamento, desconectar o cabo de aço do sistema de bombeamento submerso, recuperar o cabo de aço do furo de poço sem remover o sistema de bombeamento submersível do furo de poço e fornecer corrente elétrica ao bombeamento submersível através do cabo de alimentação autoportante.

[0010] Ainda em outro aspecto, a presente invenção inclui um método de implantação e recuperação de um sistema de bombeamento submersível em um furo de poço. O método inclui as etapas de conectar um cabo de alimentação autoportante ao sistema de bombeamento submersível, abaixar o sistema de bombeamento submersível no furo de poço. O peso do sistema de bombeamento submersível é suportado pelo cabo de alimentação autoportante durante a descida. O método continua com a etapa de localizar o sistema de bombeamento submersível em um conjunto de assentamento e fornecer corrente elétrica ao sistema de bombeamento submersível através do cabo de alimentação autoportante.

[0011] Ainda em outro aspecto, a invenção inclui um método de implantação e recuperação de um sistema de bombeamento submersível em tubulação de produção dentro de um furo de poço, onde começa com a etapa de conectar um cabo de aço ao sistema de bombeamento submersível. Em seguida, o método inclui a etapa de abaixar o sistema de bombeamento submersível na tubulação de produção, com o peso do sistema de bombeamento submersível sendo suportado pelo cabo de aço durante a descida. Em seguida, o método inclui as etapas de localizar o sistema de bombeamento submersível em um conjunto de assentamento e desconectar o cabo de aço do sistema de bombeamento submersível. Em seguida, o cabo de aço é recuperado do sistema de bombeamento submersível e um cabo de alimentação autoportante é baixado para o sistema de bombeamento submersível. O método inclui as etapas de conectar o cabo de alimentação autoportante do sistema de bombeamento submersível e fornecer corrente elétrica ao sistema de bombeamento submersível através do cabo de alimentação autoportante.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] FIG. 1 é uma vista em elevação da implantação de um sistema de bombeamento submersível elétrico com um sistema de implantação de cabo de aço com um primeiro conjunto de assentamento.

[0013] FIG. 2 é uma vista em elevação da implantação de um sistema de bombeamento submersível elétrico com um sistema de implantação de cabo de aço com um segundo conjunto de assentamento.

[0014] FIG. 3 é uma vista em elevação de um sistema de bombeamento submersível elétrico implantado com um sistema de implantação de cabo de aço.

[0015] FIG. 4 é uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade do cabo autoportante.

[0016] FIG. 5 é uma vista em seção transversal de uma segunda modalidade do cabo autoportante.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0017] De acordo com modalidades exemplares da presente invenção, a FIG. 1 mostra uma vista em elevação de um sistema de bombeamento submersível elétrico 100 sendo implantado em um furo de poço 102 dentro de uma formação subterrânea 104. O furo de poço 102 inclui um revestimento 106, tubulação de produção 108 e um conjunto de cabeça de poço 110. O sistema de bombeamento 100 inclui um motor elétrico e uma bomba acionada pelo motor elétrico.

[0018] A energia elétrica é fornecida ao sistema de bombeamento 100 através de um cabo de energia autoportante 112. Nas modalidades representadas nas FIGS. 1 e 2, o cabo de energia 112 é fixado à extremidade de descarga da bomba dentro do sistema de bombeamento 100 e o cabo corre ao longo da parte externa da bomba para o motor. Em outras modalidades, o motor é colocado acima da bomba dentro do sistema de bombeamento 100 e o cabo de energia 112 é conectado diretamente ao motor. Será entendido que o sistema de bombeamento 100 pode incluir componentes adicionais. Por exemplo, o sistema de bombeamento 100 pode incluir uma seção de vedação, separadores de gás, módulos de sensores e outros componentes conhecidos na técnica.

[0019] O sistema de bombeamento 100 é implantado dentro da tubulação de produção 108 com um cabo de aço 114. O cabo de aço 114 e o cabo de energia 112 são estendidos de forma controlável no furo de poço 102 a partir de uma ou mais bobinas 116 localizadas na superfície. As bobinas 116 podem ser montadas em guindastes móveis (como representado na FIG. 1). Da mesma forma, as bobinas 116 podem ser montadas em uma posição fixa em relação ao conjunto de cabeça de poço 110. Embora o sistema de bombeamento 100 seja representado em uso com um furo de poço interior 102, será entendido que o sistema de bombeamento 100 também pode ser usado e implantado em aplicações offshore.

[0020] A tubulação de produção 108 inclui um conjunto de assentamento 118 disposto dentro da tubulação de produção 108 para suportar o sistema de bombeamento 100. Na modalidade representada na FIG. 1, o conjunto de assentamento 118 compreende um colar de assentamento 117 que captura um flange correspondente 119 no sistema de bombeamento 100. Desta forma, o sistema de bombeamento 100 prende no colar de assentamento 117. Ao contrário, na modalidade representada na FIG. 2, o conjunto de assentamento 118 compreende um bocal de aterragem disposto perto da extremidade inferior da tubulação de produção 108. O uso de um conjunto de assentamento superior 118 coloca o sistema de bombeamento 100 sob uma carga de tensão, enquanto o uso de um conjunto de assentamento inferior 118 fará com que o peso do sistema de bombeamento 100 seja transportado como uma carga compressiva. O uso do conjunto de assentamento inferior 118 permitirá a implantação de sistemas de bombeamento 100 que se aproximam do tamanho da tubulação de produção 108 porque o sistema de bombeamento 100 não precisa se estender através de um colar de assentamento.

[0021] O conjunto de assentamento 118 fornece suporte para o sistema de bombeamento 100 e pode incluir uma válvula de segurança de subsuperfície assentada profunda (SSSV) 120. A válvula de segurança de subsuperfície 120 é projetada para ser à prova de falhas, de modo que o furo de poço 102 seja isolado no caso de qualquer falha no sistema ou dano às instalações de controle de produção de superfície. Abaixo da válvula de segurança de subsuperfície 120, uma válvula de controle de fluxo 121 pode ser posicionada abaixo da válvula de segurança de subsuperfície 120 pode ser seletivamente ajustada para permitir o fluxo para a tubulação de produção 108 a partir do furo de poço 102.

[0022] Como ilustrado na FIG. 3, uma vez que o sistema de bombeamento 100 foi engatado com o conjunto de assentamento 118, o cabo de aço 114 pode ser recuperado do furo de poço 102. Significativamente, o cabo de energia autoportante 112 permanece conectado ao sistema de bombeamento 100 e desconectado à tubulação de produção 108. Como o cabo de alimentação 112 não está ligado ao cabo de aço 114 para suporte, o cabo de aço 114 pode ser removido do furo de poço para evitar a corrosão do cabo de aço 114. Além disso, porque o cabo de energia 112 está conectado ao sistema de bombeamento 100 antes da implantação, o cabo de energia 112 e o sistema de bombeamento 110 não fazem uma conexão úmida dentro do furo de poço 102.

[0023] Em outra modalidade, o sistema de bombeamento 100 é abaixado para o conjunto de assentamento 118 com apenas o cabo de aço 114 fixo ao sistema de bombeamento 100. Uma vez que o sistema de bombeamento 100 é suportado pelo conjunto de assentamento 118, o cabo de aço 114 pode ser recuperado do furo de poço 102. O cabo de energia 112 pode, então, ser baixado através do furo de poço 102 e conectado in situ ao sistema de bombeamento 100. Estender o cabo de aço 114 e o cabo de energia 112 para o furo de poço 102 em diferentes momentos simplifica a construção do conjunto da cabeça de poço 110.

[0024] Voltando às FIGS. 4 e 5, são mostradas aqui vistas em perspectiva, respectivamente, de modalidades alternativas do cabo de alimentação autoportante 112. Na modalidade representada na FIG. 4, o cabo de energia 112 inclui três condutores de cobre 122 configurados para fornecer energia elétrica ao motor dentro do sistema de bombeamento 100. Os condutores 122 incluem uma bainha isolante 124. A bainha isolante pode ser construída de polipropileno ou outro polímero que apresenta estabilidade favorável em temperaturas elevadas. Nesta modalidade, o cabo de energia 112 inclui ainda três cabos de aço trançados 126 que fornecem resistência à tração ao cabo de energia 112. Na modalidade representada na FIG. 5, o cabo de energia 112 inclui um número maior de cabos de aço trançados menores 126. Os cabos de aço trançado 126 podem ser orientados de modo que os fios individuais dentro de alguns dos cabos de aço 126 sejam enrolados na direção oposta aos fios de outros condutores de aço para minimizar as forças de torção quando os cabos de aço trançados 126 são expostos à tensão. Em ambas as modalidades, o cabo de alimentação 112 inclui uma jaqueta externa resistente à abrasão 128. A jaqueta 128 pode ser construída de um polímero termicamente estável.

[0025] Assim, o cabo de energia autoportante 112 geralmente inclui tanto condutores elétricos quanto membros de resistência que suportam o peso do cabo de energia 112 no furo de poço 102. Embora o cabo de aço 114 possa ser usado para implantar e recuperar o sistema de bombeamento 100, em algumas modalidades, o cabo de energia 112 pode ser suficientemente forte para suportar de maneira confiável o peso combinado do sistema de bombeamento 100 e do cabo de energia 112. Nessas circunstâncias, o sistema de bombeamento 100 pode ser implantado dentro da tubulação de produção 108 com apenas o cabo de energia 112.

[0026] Deve-se entender que, apesar de inúmeras características e vantagens de várias modalidades da presente invenção terem sido estabelecidas na descrição anterior, juntamente com detalhes da estrutura e funções de várias modalidades da invenção, esta divulgação é apenas ilustrativa e mudanças podem ser feitas em detalhes, especialmente em questões de estrutura e disposição de partes e etapas dentro dos princípios da presente invenção, na medida do indicado pelo amplo significado geral dos termos em que as reivindicações anexas são expressas. Será entendido pelos versados na técnica que os ensinamentos da presente invenção podem ser aplicados a outros sistemas sem se afastar do escopo e espírito da presente invenção.

Claims

1. Método para implantar e recuperar um sistema de bombeamento submersível (100) na tubulação de produção (108) dentro de um furo de poço (102), o método compreendendo as etapas de: conectar um cabo de aço (114) ao sistema de bombeamento submersível (100); abaixar o sistema de bombeamento submersível (100) na tubulação de produção (108), em que o peso do sistema de bombeamento submersível (100) é suportado pelo cabo de aço (114) durante a descida; localizar o sistema de bombeamento submersível (100) em um conjunto de assentamento (118); desconectar o cabo de aço (114) do sistema de bombeamento submersível (100); recuperar o cabo de aço (114) do sistema de bombeamento submersível (100); abaixar um cabo de alimentação autoportante (112) ao sistema de bombeamento submersível (100); conectar um cabo de alimentação autoportante (112) ao sistema de bombeamento submersível (100); fornecer corrente elétrica ao sistema de bombeamento submersível (100) através do cabo de alimentação autoportante (112); e caracterizado por: recuperar o sistema de bombeamento submersível (100) do furo de poço (102), em que a etapa de recuperar o sistema de bombeamento submersível (100) do furo de poço (102) compreende a etapa de levantar o sistema de bombeamento submersível (100) com o cabo de alimentação autoportante (112).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas de: liberar o cabo de alimentação autoportante (112) do sistema de bombeamento submersível (100); e recuperar o cabo de alimentação autoportante (112) do furo de poço (102).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de localizar o sistema de bombeamento submersível (100) em um conjunto de assentamento (118) compreende o contato de um flange de assentamento (119) próximo a uma extremidade superior no sistema de bombeamento submersível (100) em um colar de assentamento (117) dentro da tubulação de produção (108).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de localizar o sistema de bombeamento submersível (100) em um conjunto de assentamento (118) compreende o contato de um conjunto de assentamento (118) próximo a uma extremidade inferior da tubulação de produção (108) com uma extremidade inferior do sistema de bombeamento submersível (100).