BR112019023197A2 - caracterização do comportamento de reologia in-situ usando técnicas de analítica de dados - Google Patents
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Abstract
Exemplos de técnicas para executar uma operação de construção de furo de poço em um poço são divulgados. Em um exemplo de implementação de acordo com aspectos da presente divulgação, um método implementado por computador inclui: executar um teste de reologia em um fluido de teste, sendo o fluido de teste representativo de um fluido bombeado através do furo de poço, para gerar dados de fluido de teste; realizar, pelo dispositivo de processamento, uma análise de dados nos dados do fluido de teste para gerar pelo menos uma correlação parametrizada; medir uma primeira propriedade do fluido para gerar dados medidos; calcular, pelo dispositivo de processamento, uma segunda propriedade do fluido no furo de poço usando as correlações parametrizadas e os dados medidos para gerar dados calculados; e alterar um parâmetro da operação de construção de furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados calculados.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO DE REOLOGIA IN- SITU USANDO TÉCNICAS DE ANALÍTICA DE DADOS”.
[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório US 15/600100, depositado em 19 de maio de 2017, que é incorporado aqui por referência na sua totalidade.
[0002] A presente divulgação refere-se geralmente à construção e operações de poço e, mais particularmente, à determinação de propriedades reológicas de fluidos de furo de poço ao longo de um poço usando técnicas de análise de dados. A construção de um poço inclui o processo para perfurar um poço, colocar e cimentar colunas de revestimento ou forro em um furo de poço e instalar equipamentos de completação e produção dentro do furo de poço. As operações de poço incluem atividades como executar ou disparar qualquer tipo de broca, pesca, revestimento, forro, completação ou coluna de produção dentro ou fora de um furo de poço, incluindo perfuração de reentrada. Um fluido de furo de poço pode estar em repouso, não sendo circulado ou circula dentro do furo de poço através de uma coluna para baixo e para cima de um espaço anular ou para baixo de um furo de poço e para cima dentro da coluna.
[0003] A determinação e o conhecimento precisos das propriedades reológicas do fluido de furo de poço a qualquer pressão e temperatura, incluindo condições de baixa e alta temperatura para ambientes de águas profundas, são úteis para projetar programas hidráulicos e gerenciar possíveis problemas durante uma operação de perfuração. Torna-se ainda mais útil durante a perfuração em águas profundas ou esgotadas de reservatórios quando uma "janela de pressão estreita" está presente. Uma janela de pressão é enquadrada pelo gradiente de pressão máxima de poros das formações ou pelo gradiente de falha de cisalhamento das formações, o que for maior, no lado de baixa pressão e pelo gradiente de fratura de formação mínima no lado de pressão superior. A janela de pressão é usada durante a construção de um poço e pode ser determinada para qualquer ponto dentro de um intervalo de orifício aberto.
[0004] De acordo com exemplos da presente divulgação, são fornecidas técnicas, incluindo métodos, sistemas e/ou produtos de programas de computador para executar uma operação de construção de furo de poço em um furo de poço. Um exemplo de um método implementado por computador inclui: executar um teste de reologia em um fluido de teste, sendo o fluido de teste representativo de um fluido bombeado através do furo de poço, para gerar dados de fluido de teste; realizar, pelo dispositivo de processamento, uma análise de dados nos dados do fluido de teste para gerar pelo menos uma correlação parametrizada; medir uma primeira propriedade do fluido para gerar dados medidos; calcular, pelo dispositivo de processamento, uma segunda propriedade do fluido no furo de poço usando as correlações parametrizadas e os dados medidos para gerar dados calculados; e alterar um parâmetro da operação de construção de furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados calculados.
[0005] De acordo com outra modalidade, um sistema de exemplo para executar uma operação de construção de furo de poço em um furo de poço inclui uma configuração de teste de reologia configurada para determinar dados de teste de um fluido de teste, um sensor ou dispositivo de medição para medir uma primeira propriedade de um fluido que flui através de um furo de poço, uma memória incluindo instruções legíveis por computador e um dispositivo de processamento para executar as instruções legíveis por computador para executar um método. O método inclui: executar, pelo dispositivo de processamento, uma análise de dados nos dados do fluido de teste para gerar pelo menos uma correlação parametrizada; calcular, pelo dispositivo de processamento, uma segunda propriedade do fluido no furo de poço usando pelo menos uma correlação parametrizada e a primeira propriedade medida do fluido para gerar dados calculados; e alterar um parâmetro da operação de construção de furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados calculados.
[0006] As características e as vantagens adicionais são realizadas com as técnicas da divulgação atual. Outros aspectos são descritos em detalhes aqui e são considerados parte da divulgação. Para uma compreensão melhor da presente divulgação com as vantagens e as características, consulte a descrição seguinte e as figuras.
[0007] O objeto da invenção, considerado como a invenção, é especificamente apontado e distintamente reivindicado nas reivindicações e na conclusão do relatório descritivo. Os precedentes e outras características e vantagens da invenção são evidentes a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com as figuras anexas nas quais:
[0008] A FIG. 1 representa um diagrama de blocos de um sistema de processamento para implementar as técnicas aqui descritas de acordo com exemplos da presente divulgação;
[0009] A FIG. 2 representa uma vista em seção transversal de um poço que penetra na terra tendo uma formação de acordo com exemplos da presente divulgação;
[0010] A FIG. 3 representa um diagrama de fluxo de um método para gerar correlações parametrizadas para fluido de furo de poço de acordo com exemplos da presente divulgação;
[0011] A FIG. 4 representa uma tabela de fluidos de furo de poço de acordo com exemplos da presente divulgação;
[0012] A FIG. 5 representa uma tabela de propriedades de fluido de furo de poço de acordo com exemplos da presente divulgação; e
[0013] A FIG. 6 representa uma tabela de dados do viscosímetro e diferentes combinações de temperatura e pressão, conforme previsto, com base nas correlações parametrizadas geradas de acordo com exemplos da presente divulgação.
[0014] Várias modalidades da invenção são aqui descritas com referência aos desenhos relacionados. Modalidades alternativas da invenção podem ser concebidas sem se afastar do escopo desta invenção. Várias conexões e relações posicionais (por exemplo, acima, abaixo, adjacentes etc. ) são estabelecidas entre os elementos na descrição a seguir e nos desenhos. Essas conexões e/ou relações posicionais, a menos que especificado de outra forma, podem ser diretas ou indiretas, e a presente invenção não se destina a ser limitativa a esse respeito. Por conseguinte, um acoplamento de entidades pode se referir a um acoplamento direto ou indireto, e um relacionamento posicional entre entidades pode ser um relacionamento posicional direto ou indireto. Além disso, as várias tarefas e etapas do processo descritas aqui podem ser incorporadas a um procedimento ou processo mais abrangente, com etapas ou funcionalidades adicionais não descritas aqui em detalhes.
[0015] As seguintes definições e abreviações devem ser usadas para a interpretação das reivindicações e do relatório descritivo. Conforme usado neste documento "compreende," "compreendendo", "inclui," "incluindo", "tem", "tendo", "contém" ou "contendo" ou qualquer outra variação dos mesmos, se destinam a cobrir uma inclusão não exclusiva. Por exemplo, uma composição, uma mistura, processo, método, artigo ou aparelho que compreende uma lista de elementos não é necessariamente limitada apenas a esses elementos, mas pode incluir outros elementos não listados expressamente ou inerentes a essa composição, mistura, processo, método , artigo ou aparelho.
[0016] Além disso, o termo "exemplificativo" é usado aqui para significar "servir como exemplo, caso ou ilustração”. — Qualquer modalidade ou design descrito aqui como "exemplificativo" não deve necessariamente ser interpretado como preferido ou vantajoso em relação a outras modalidades ou modelos. Os termos "pelo menos um" e "um ou mais" podem ser entendidos como incluindo qualquer número inteiro maior ou igual a um, ou seja, um, dois, três, quatro, etc. Os termos "uma pluralidade" podem ser entendidos como incluindo qualquer número inteiro maior ou igual a dois, ou seja, dois, três, quatro, cinco, etc. O termo "conexão" pode incluir uma "conexão" indireta e uma "conexão" direta.
[0017] Os termos "cerca de", "substancialmente", "aproximadamente" e variações dos mesmos destinam-se a incluir o grau de erro associado à medição da quantidade específica com base no equipamento disponível no momento do depósito do pedido. Por exemplo, "cerca de" pode incluir uma faixa de + 8% ou 5% ou 2% de um valor determinado.
[0018] Por uma questão de brevidade, técnicas convencionais relacionadas à criação e utilização de aspectos da invenção podem ou não ser descritas em detalhes aqui. Em particular, vários aspectos de sistemas de computação e programas de computador específicos para implementar os vários recursos técnicos descritos neste documento são bem conhecidos. Por conseguinte, no interesse da brevidade, muitos detalhes de implementação convencionais são mencionados apenas brevemente aqui ou são omitidos inteiramente sem fornecer o sistema bem conhecido e/ou detalhes do processo.
[0019] Entende-se que modalidades da presente invenção são capazes de serem implementadas em conjunto com qualquer outro tipo adequado de ambiente de computação agora conhecido ou desenvolvido posteriormente. Por exemplo, a FIG. 1 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de processamento 100 para implementar as técnicas descritas neste documento. Em exemplos, o sistema de processamento 100 possui uma ou mais unidades de processamento central (processadores) 21a, 21b, 21c, etc. (coletivamente ou genericamente referidos como processador(es) 21 e/ou dispositivo(s) de processamento. Em aspectos da presente divulgação, cada processador 21 pode incluir um microprocessador de computador com conjunto de instruções reduzido (RISC). Os processadores 21 são acoplados à memória do sistema (por exemplo, memória de acesso aleatório (RAM) 24) e vários outros componentes via um barramento do sistema 33. A memória somente leitura (ROM) 22 é acoplada ao barramento do sistema 33 e pode incluir um sistema básico de entrada/saída (BIOS), que controla certas funções básicas do sistema de processamento 100.
[0020] Adicionalmente —ilustados são um adaptador de entrada/saída (1/0) 27 e um adaptador de comunicação 26 acoplado ao barramento do sistema 33. O adaptador de 1/O 27 pode ser um adaptador de interface de sistema de computador pequeno (SCSI) que se comunica com um disco rígido 23 e/ou uma unidade de armazenamento em fita 25 ou qualquer outro componente similar. O adaptador de 1/O 27, o disco rígido 23 e o dispositivo de armazenamento em fita 25 são coletivamente referidos aqui como armazenamento em massa 34. O sistema operacional 40 para execução no sistema de processamento 100 pode ser armazenado no armazenamento em massa 34. Um adaptador de rede 26 interconecta o barramento do sistema 33 com uma rede externa 36, permitindo que o sistema de processamento 100 se comunique com outros desses sistemas.
[0021] Um visor (por exemplo, um monitor) 35 está conectado ao barramento do sistema 33 pelo adaptador 32, que pode incluir um adaptador gráfico para melhorar o desempenho de aplicativos intensivos em gráficos e um controlador de vídeo. Em um aspecto da presente divulgação, os adaptadores 26, 27 e/ou 32 podem ser conectados a um ou mais barramentos de |/O que estão conectados ao barramento do sistema 33 através de uma ponte de barramento intermediária (não mostrada). Os barramentos de 1I/O adequados para conectar dispositivos periféricos, como controladores de disco rígido, adaptadores de rede e adaptadores gráficos, geralmente incluem protocolos comuns, como o Interconexão de Componentes Periféricos (PCI). Dispositivos de entrada/saída adicionais são mostrados como conectados ao barramento do sistema 33 via adaptador de interface com o usuário 28 e adaptador de exibição 32. Um teclado 29, mouse 30 e alto-falante 31 podem ser interconectados ao barramento do sistema 33 via adaptador de interface de usuário 28, que pode incluir, por exemplo, um chip Super 1/O integrando múltiplos adaptadores de dispositivo em um único circuito integrado.
[0022] Em alguns aspectos da presente divulgação, o sistema de processamento 100 inclui uma unidade de processamento gráfico 37. À unidade de processamento gráfico 37 é um circuito eletrônico especializado projetado para manipular e alterar a memória para acelerar a criação de imagens em um buffer de quadro destinado à saída para um monitor. Em geral, a unidade de processamento gráfico 37 é muito eficiente na manipulação de gráficos de computador e processamento de imagens e possui uma estrutura altamente paralela que a torna mais eficaz do que CPUs de uso geral para algoritmos em que o processamento de grandes blocos de dados é feito em paralelo.
[0023] Assim, conforme configurado neste documento, o sistema de processamento 100 inclui capacidade de processamento na forma de processadores 21, capacidade de armazenamento incluindo memória do sistema (por exemplo, RAM 24) e armazenamento em massa 34, meios de entrada como teclado 29 e mouse 30 e capacidade de saída incluindo alto-falante 31 e visor 35. Em alguns aspectos da presente divulgação, uma porção da memória do sistema (por exemplo, RAM 24) e armazenamento em massa 34 armazena coletivamente um sistema operacional para coordenar as funções dos vários componentes mostrados no sistema de processamento 100.
[0024] Voltando agora a uma visão geral das tecnologias que são mais especificamente relevantes para os aspectos da invenção, as técnicas tradicionais da indústria usaram testes de reologia para determinar as propriedades reológicas dos fluidos do furo de poço em diferentes combinações de pressão e temperatura. Reologia é o estudo do fluxo de matéria, principalmente no estado líquido. Aspectos teóricos da reologia são a relação do comportamento do fluxo/deformação do material e sua estrutura interna (por exemplo, a orientação e o alongamento das moléculas de polímero) e o comportamento do fluxo/deformação de materiais que não podem ser descritos pela mecânica ou elasticidade clássica dos fluidos. A reologia geralmente explica o comportamento de fluidos não newtonianos, caracterizando o número mínimo de funções necessárias para relacionar tensões com a taxa de variação da deformação ou com as taxas de deformação.
[0025] Mais comumente, a viscosidade (a medida da capacidade de um fluido resistir à deformação gradual por esforços de cisalhamento ou tração) de fluidos não newtonianos depende da taxa de cisalhamento ou do histórico da taxa de cisalhamento. Fluidos não newtonianos podem ser estudados através de várias outras propriedades reológicas que relacionam tensores de taxa de tensão e deformação sob muitas condições de fluxo diferentes, que são medidas usando dispositivos de medição, como reômetros. As propriedades podem ser estudadas usando equações constitutivas com valor de tensor.
[0026] As propriedades reológicas são medidas usando o viscosímetro controlado por temperatura e pressão. No entanto, uma verificação completa do fluido do poço com a determinação de todos os parâmetros reológicos dependentes da temperatura e pressão relevantes é geralmente realizada apenas para poços offshore e de temperatura ultra alta e alta pressão (HTHP) e raramente é realizada para construção de furo de poço convencional. Também pode ser aumentado com uma ou duas análises HTHP completas durante toda a operação de construção do furo de poço. O processo de teste, incluindo a coleta de amostras no local da sonda, o envio das amostras para um laboratório, a realização de testes e a preparação do relatório, consome muito tempo e depende muito do engenheiro de laboratório que os realizou. Uma abordagem mais prática para uma estimativa contínua das propriedades reológicas dependentes da temperatura e pressão do fluido do poço é fornecida para fornecer entradas adequadas para modelagem hidráulica durante o planejamento do poço e para monitoramento, modelagem, calibração e controle em tempo real durante as operações de construção do furo de poço.
[0027] Várias implementações são descritas abaixo, referindo-se a vários exemplos de determinação de propriedades reológicas de fluidos de furo de poço ao longo de um poço usando técnicas de análise de dados. As presentes técnicas utilizam a combinação de analítica de big data, extração de dados, técnicas de mineração de dados, técnicas de extração de dados, técnicas estocásticas e outros métodos (por exemplo, análise estocástica, redes neurais, análise de dados topológicos) projetados para prever propriedades reológicas de fluidos de furo de poço em um ambiente de fundo de poço usando dados extraídos de, por exemplo, relatórios de laboratório de serviço de campo. Por conseguinte, as presentes técnicas identificam as variáveis que afetam as propriedades reológicas dependentes da temperatura e da pressão de fluidos de perfuração à base de água, sintéticos e óleo, cimentos usados durante instalações de revestimento e forro e qualquer tipo de fluido de completação e produção circulado dentro do furo de poço para desenvolver um modelo baseado em análise que defina a relação entre variáveis medidas em testes de verificação de fluido de furo de poço e dados de viscosímetro dependentes de temperatura e pressão usando mineração de dados e análise de dados.
[0028] Testes de laboratório, como testes de reologia em dados de fluido de furo de poço, são realizados para medir as propriedades de um fluido de teste (por exemplo, usando configuração de teste reológico) que é representativo do fluido no furo de poço. As amostras típicas de fluidos de teste podem ter a mesma composição química ou a mesma composição que o fluido real usado no furo de poço. Eles podem compreender fluidos de outros poços ou amostras sintéticas que são produzidas em laboratório. Técnicas de análise de dados são usadas, como analítica, métodos estocásticos, métodos analíticos, restrições e semelhantes para gerar correlações parametrizadas. As correlações parametrizadas são então usadas para determinar o comportamento reológico de pressão e temperatura no local, que são úteis para projetar um fluido de furo de poço (isto é, composição de fluido) e/ou para manipular operações de construção de furo de poço no poço. Por exemplo, um processo de limpeza de furos pode ser iniciado quando a capacidade de transporte de fragmentos e cascalhos de um fluido de perfuração for transportar os fragmentos e cascalhos para fora do furo de poço com a eficiência necessária. Como outro exemplo, a composição de um fluido bombeado pode ser ajustada para garantir que parâmetros como viscosidade, tensão de cisalhamento e densidade estejam com uma janela necessária para garantir operações suaves e sem falhas. Por exemplo, a porcentagem de um componente do fluido pode ser alterada adicionando ou removendo esse componente para ou do fluido. Como outro exemplo, modelagem hidráulica, monitoramento e calibração podem ser realizados.
[0029] Por conseguinte, as presentes técnicas permitem a determinação e o conhecimento precisos das propriedades reológicas dos fluidos do furo de poço a diferentes pressões e/ou temperaturas. Várias aplicações potenciais das presentes técnicas são as seguintes: modelagem hidráulica durante o planejamento do poço e para monitoramento, modelagem, calibração e controle em tempo real durante a construção do furo de poço; predizer com precisão a densidade estática equivalente (ESD), a densidade de circulação equivalente (ECD); e o projeto aprimorado e acelerado de fluidos de furo de poço para operações de poço. De acordo com alguns exemplos, as presentes técnicas podem ser aplicadas à modelagem hidráulica, monitoramento e ajuste da formulação de fluidos e remoção de fragmentos e cascalhos em um furo de poço durante a perfuração, durante a circulação, durante o fechamento da bomba, ao disparar e ao deslocar outro fluido, ao injetar em formações, para segregação de sólidos e combinações semelhantes ou adequadas dos mesmos.
[0030] É útil monitorar as propriedades reológicas dependentes da temperatura e da pressão do fluido de furo de poço para minimizar flutuações na densidade estática equivalente (ESD) e na densidade de circulação equivalente (ECD) e para evitar perdas de fluido do poço na formação, influxo indesejado de fluidos da formação e rompimentos de poço. Alterações reológicas em qualquer combinação de pressões e temperaturas podem ser sintomas de dispendiosos problemas de perfuração que podem afetar a estabilidade e a segurança do furo de poço. A detecção precoce desses sintomas em campo através da realização de testes básicos de verificação de lama pode evitar possíveis incidentes no poço e diminuir o tempo improdutivo.
[0031] Os ensinamentos da presente divulgação podem ser aplicados em uma variedade de operações de construção de furo de poço. As operações de construção do furo de poço podem incluir operações adequadas para gerar, manter ou abandonar um furo de poço. Em particular, as operações de construção de furo de poço podem incluir perfurar o furo de poço, completar o furo de poço, fraturar a formação, estimular a formação, limpar o furo de poço e cimentar pelo menos parcialmente o furo de poço. As operações de construção do furo de poço podem envolver instalar ou utilizar equipamentos como ferramentas de perfuração, ferramentas de completação, whipstocks, revestimentos, forro, bombas, válvulas, sensores, dispositivos de medição, ferramentas de testemunhagem, ferramentas de perfilagem, canhoneiros de perfuração, tubagens, packers ou outros equipamentos conhecidos na técnica no furo de poço. Essas operações podem envolver bombear, injetar ou utilizar um ou mais fluidos através ou pelo menos em uma parte do poço, como agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um furo de poço e/ou equipamento no furo de poço. Os fluidos injetados ou bombeados podem estar na forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Outros fluidos ilustrativos que são usados em operações de construção de furo de poço incluem, mas não estão limitados a, fluidos de fraturamento, ácidos, vapor, água, salmoura, agentes anticorrosivos, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsificantes, desmulsificadores, marcadores, melhoradores de fluxo, fluidos de estimulação, etc. Outras operações ilustrativas de furo de poço incluem, mas não estão limitadas a, injeção de marcador, acidificação, injeção de vapor, inundação de água, cimentação, etc.
[0032] Será discutido agora um aparelho para implementar a divulgação e recursos relacionados à divulgação. A FIG. 2 representa uma vista em seção transversal de um poço 2 que penetra na terra 3, que inclui uma formação 4, de acordo com modalidades da presente invenção. A formação 4 inclui rochas de formação que apresentam falhas ou fraturas.
[0033] Um sistema de perfuração/produção 8 inclui uma sonda de perfuração/produção 9 que está configurada para perfurar o poço 2 e/ou extrair hidrocarbonetos da formação 4 através do poço 2. O sistema de perfuração/produção 8 também pode ser usado para poços geotérmicos ou de injeção. Uma broca de perfuração 7 é disposta na extremidade distal de um tubular de perfuração 5 para perfurar o poço 2. O tubular de perfuração 5 pode ser uma coluna de perfuração composta de uma pluralidade de tubos de perfuração conectados 6. De acordo com alguns exemplos, o fluido ou lama do furo de poço é bombeado através do tubular de perfuração 5 para lubrificar a broca de perfuração 7 e nivelar os fragmentos e cascalhos do poço 2. O fluido do furo de poço é bombeado por uma bomba de fluido de furo de poço 16 e uma taxa de fluxo do fluido de furo de poço é controlada por uma válvula de controle do fluido de furo de poço 17. A bomba de fluido de furo de poço 16 e à válvula de controle de fluxo de fluido de furo de poço 17 podem ser controladas por um controlador de parâmetro de perfuração/produção 14 para manter uma pressão e taxa de fluxo adequadas para impedir o colapso do poço 2.
[0034] Parâmetros adequados de pressão e fluxo de fluido podem ser determinados conhecendo as tensões da rocha de formação, que podem ser determinadas a partir da representação das superfícies da rocha de formação. O controlador de parâmetro de perfuração/produção 14 está configurado para controlar, tal como por controle de feedback, por exemplo, parâmetros utilizados para perfurar o poço 2 e/ou extrair hidrocarbonetos através do poço 2. A taxa de fluxo adequada para extração pode ser determinada a partir do conhecimento da porosidade da rocha de formação, que pode ser determinada a partir da representação das superfícies da rocha de formação.
[0035] De acordo com alguns exemplos, o tubular de perfuração 5 inclui uma composição de fundo (BHA) 10. No entanto, em alguns exemplos, as colunas sem perfuração podem não incluir uma broca e/ou uma BHA. A BHA 10 inclui um sensor de fundo de poço 13 configurado para detectar várias propriedades ou parâmetros de fundo de poço relacionados à formação 4, ao poço 2 e/ou à posição da BHA 10. Os dados do sensor podem ser transmitidos para a superfície por telemetria para processamento, como pelo sistema de processamento 12. A BHA também pode incluir um sistema de geo-orientação 15. O sistema de geo-orientação 15 está configurado para direcionar a broca de perfuração 7, a fim de perfurar o poço 2 de acordo com um caminho ou geometria selecionada. O caminho ou geometria em geral é selecionado para otimizar a produção de hidrocarboneto a partir do poço 2 e para garantir que o estresse na formação devido ao poço ao longo do caminho não exceda a resistência do material de formação. A geometria otimizada pode ser determinada a partir da representação das superfícies da rocha de formação.
[0036] Os comandos de direção podem ser transmitidos do controlador de parâmetro de perfuração/produção 14 para o sistema de geo-orientação 15 pela telemetria. A telemetria em uma ou mais modalidades pode incluir telemetria de pulso de lama, telemetria eletromagnética (EM) ou tubo de perfuração com fio. Os eletrônicos de fundo de poço 18 podem processar dados no fundo de poço e/ou atuar como uma interface com a telemetria. A FIG. 2 também ilustra um sistema de fraturamento hidráulico 19 que está configurado para fraturar rochas da formação 4 bombeando fluido de fraturamento a alta pressão no poço 2.
[0037] A FIG. 3 representa um diagrama de fluxo de um método
300 para gerar correlações parametrizadas para fluido de perfuração de acordo com exemplos da presente divulgação. O método 300 pode ser realizado por um sistema de processamento adequado, como o sistema de processamento 100, o controlador 11 ou por outro sistema de processamento adequado.
[0038] No bloco 302, o método inclui executar análise de dados em dados de fluido de furo de poço para gerar correlações parametrizadas, em que os dados de fluido de furo de poço são baseados, pelo menos em parte, nos resultados de uma pluralidade de testes de fluido completos para parâmetros reológicos dependentes de pressão e temperatura de um fluido de furo de poço. Os testes de fluido de furo de poço completos são realizados em vários furos de poços e podem incluir coletar amostras, enviar as amostras para um laboratório para análise, realizar testes no laboratório e preparar resultados dos testes. Esse processo é demorado e altamente dependente do engenheiro que realiza os testes.
[0039] Os testes de fluido de furo de poço completos podem ser realizados em uma variedade de tipos de fluido de furo de poço e vários pontos de dados podem ser coletados e analisados para cada tipo de fluido de furo de poço, conforme ilustrado na tabela 400 da FIG. 4. Para cada fluido de poço, várias propriedades podem ser testadas, como representado na tabela 500 da FIG. 5.
[0040] Correlações parametrizadas são geradas a partir desses testes completos, executando analítica de dados usando técnicas estatísticas e técnicas de inteligência computacional. Os algoritmos podem descrever leituras de viscosímetro em diferentes combinações de temperatura ou pressão em função de um ou mais pesos do fluido de furo de poço (isto é, lama) a uma temperatura específica, densidade a uma temperatura específica, porcentagem em volume de óleo (por exemplo, porcentagem em volume de óleo base, porcentagem em massa de óleo), leituras de viscosímetro a uma temperatura específica, tensão de rendimento de fluido a uma temperatura específica, concentração de sal (por exemplo, concentração de sal na fase interna), razão óleo-água, concentração de todas ou parte de partículas sólidas no fluido (por exemplo, concentração de partículas sólidas de baixa densidade ou alta densidade no fluido) e/ou temperatura e pressão, ou combinações dos mesmos.
[0041] Os algoritmos são derivados de dados experimentais (ou seja, os resultados dos testes completos) usando várias técnicas, como, sem limitação, técnicas estatísticas, incluindo regressão passo a passo, regressão robusta, ajuste de curvas, técnicas de classificação e técnicas de inteligência computacional, como redes neurais. A correlação parametrizada pode incluir uma equação analítica que descreve o segundo parâmetro como uma função do primeiro parâmetro. Por exemplo, essa equação analítica pode ter a forma geral de:
N 9h = > aifi(a;) i=1 em que 9, é a leitura prevista de um viscosímetro em diferentes combinações de temperatura ou pressão, N é o número de somas no algoritmo, a; é um parâmetro de ajuste, f;(a;) é uma função analítica que depende da variável a; e a variável a; é uma propriedade do fluido de perfuração. Por exemplo, a; pode ser peso de fluido de furo de poço (isto é, lama) a uma temperatura específica, densidade a uma temperatura específica, porcentagem em volume de óleo (por exemplo, porcentagem em volume de óleo base, porcentagem em massa de óleo), leituras de viscosímetro a uma temperatura específica, tensão de rendimento de fluido a uma temperatura específica, concentração de sal (por exemplo, concentração de sal na fase interna), razão óleo-água, concentração de todas ou parte de partículas sólidas no fluido (por exemplo, concentração de partículas sólidas de baixa densidade ou alta densidade no fluido) e/ou temperatura e pressão, ou combinações dos mesmos.
[0042] As funções f;)(a;) podem incluir qualquer forma de função analítica, tais como, mas não limitadas a, polinômios de a; que incluem polinômios lineares, polinômios que possuem apenas um somatório ou polinômios constantes, logaritmos de a;funções exponenciais de a; e podem incluir outras variáveis a, (j xi) ou parâmetros que podem variar com a temperatura ou pressão, ou parâmetros que não dependem da temperatura e/ou pressão.
[0043] Numa modalidade, uma ou mais das funções f;(a,) são funções monotônicas de a;. Em outra modalidade, as funções f;(a;) incluem um produto, uma soma, uma diferença ou uma razão de a; e outra variável a, (j £ 1).
[0044] No bloco 304, o método inclui aplicar as correlações parametrizadas aos resultados de um teste de fluido de furo de poço padrão (ou básico) em um furo de poço para predizer dados de viscosidade dependentes da temperatura e pressão para o fluido de poço no furo de poço. Usando as correlações parametrizadas geradas e os resultados de um teste de verificação de fluido de furo de poço padrão, as propriedades reológicas dependentes de temperatura e pressão de um fluido de poço podem ser preditas. A FIG. 6 representa uma tabela de 600 dados de viscosímetro dependentes de temperatura e pressão, conforme predito, com base nas correlações parametrizadas geradas sendo aplicadas a um teste de fluido de furo de poço padrão.
[0045] De acordo com a tabela 600, as leituras nas leituras de discagem 603 representam dados do viscosímetro que podem ser previstos usando as correlações parametrizadas aqui descritas nas temperaturas correspondentes 601 e pressões 602. Ou seja, para aplicar correlações, as temperaturas 601 e as pressões 602 devem ser conhecidas. A viscosidade plástica 604 e o ponto de rendimento 605 podem ser calculados com base nos dados do viscosímetro.
[0046] Deve-se considerar que o teste de fluido de furo de poço padrão (ou básico) é um teste menos demorado e menos detalhado (ou conjunto de testes) do que os testes de fluido de poço completos. O teste de fluido de furo de poço padrão (ou básico) pode ser realizado por um técnico/engenheiro no local do poço em vez de no laboratório, como no caso de um teste completo de fluido de poço. Os dados de viscosidade dependentes da temperatura e pressão preditos também podem ajudar o engenheiro de serviço de campo a projetar e otimizar o fluido do furo de poço e estimar os efeitos dos aditivos dos fluidos de poço nas propriedades reológicas dependentes da temperatura e pressão.
[0047] De acordo com alguns exemplos, outros parâmetros (propriedades) também podem ser preditos, incluindo, por exemplo, concentração de sal, composição líquida, peso do fluido, densidade do fluido, massa sólida ou porcentagem de volume, razão óleo-água, uma razão de fase de matéria orgânica para inorgânica, uma concentração (por exemplo, massa, quantidade de substância e/ou volume) de fases orgânicas ou inorgânicas, uma leitura de viscosímetro, uma temperatura e uma pressão. Por conseguinte, o novo fluido de perfuração pode ser projetado ou o fluido de perfuração existente pode ser aprimorado para melhorar o desempenho do fluido existente. Se um engenheiro de campo ou cientista de laboratório sabe quais devem ser os dados do viscosímetro nas condições de fundo para uma dada temperatura, pressão, densidade e tipo de fluido, o engenheiro ou cientista pode usar as correlações para estimar a concentração de sal, porcentagem de volume de sólidos de baixa e alta gravidade, razão óleo-água e porcentagem de volume da fase oleosa, que podem ser usados para formular o fluido de perfuração adequadamente.
[0048] As correlações parametrizadas podem ser usadas para projetar novos fluidos e/ou composições de poço com requisitos de teste minimizados, para realizar modelagem hidráulica, monitoramento e calibração mais precisos de fluidos e fragmentos e cascalhos em um furo de poço durante a circulação, durante o fechamento da bomba, ao disparar, ao deslocar outro fluido, ao injetar formações e para segregação de sólidos (por exemplo, dobra de Barita) etc. Essas aplicações das correlações parametrizadas precisam apenas dos resultados de um teste de fluido de furo de poço padrão que pode ser realizado em menos tempo, por um engenheiro de serviço de campo, com equipamento de teste padrão, até mesmo no local do poço. Alternativamente, vários testes de fluido de furo de poço em diferentes temperaturas podem ser aplicados.
[0049] No bloco 306, o método inclui alterar um parâmetro de uma operação de construção de furo de poço no furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados de viscosidade dependentes da temperatura e pressão preditos do fluido de furo de poço. Por exemplo, os dados de viscosidade dependentes da temperatura e pressão preditos podem ajudar um engenheiro de serviço de campo a projetar e otimizar o fluido do furo de poço e estimar os efeitos dos aditivos dos fluidos de furo de poço nas propriedades reológicas dependentes da temperatura e pressão. Em outro exemplo, o controlador 11 pode enviar sinais para a sonda de perfuração/produção 10 para alterar as propriedades da operação de construção do furo de poço, como velocidade de perfuração ou disparo, velocidade rotacional, pressão, quantidade de fluido de perfuração, profundidade e semelhantes.
[0050] Processos adicionais também podem ser incluídos, e deve ser entendido que os processos representados na FIG. 3 representam ilustrações e que outros processos podem ser adicionados ou processos existentes podem ser removidos, modificados ou reorganizados sem se afastar do escopo e espírito da presente divulgação.
[0051] Modalidade 1: Um método implementado por computador para executar uma operação de construção de furo de poço em um furo de poço, o método compreendendo: executar, por uma configuração de teste reológico um teste de reologia em um fluido de teste, sendo o fluido de teste representativo de um fluido bombeado através do furo de poço, para gerar dados de fluido de teste; realizar, por um dispositivo de processamento, uma análise de dados nos dados do fluido de teste para gerar pelo menos uma correlação parametrizada; medir, por um dispositivo de medição, uma primeira propriedade do fluido para gerar dados medidos; calcular, pelo dispositivo de processamento, uma segunda propriedade do fluido no furo de poço usando as correlações parametrizadas e os dados medidos para gerar dados calculados; e alterar um parâmetro da operação de construção de furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados calculados.
[0052] Modalidade 2: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, o parâmetro da operação de construção de furo de poço é uma porcentagem de um componente do fluido.
[0053] Modalidade 3: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, a correlação parametrizada compreende uma equação analítica que descreve a segunda propriedade como uma função da primeira propriedade.
[0054] Modalidade 4: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, pelo menos uma da primeira propriedade e a da segunda propriedade é pelo menos uma dentre uma concentração de sal, uma composição líquida, um peso do fluido, uma densidade do fluido, uma porcentagem de massa sólida ou volume, uma razão de fase orgânica/inorgânica, uma concentração de fases orgânica ou inorgânica, uma leitura de viscosímetro, uma temperatura e uma pressão.
[0055] Modalidade 5: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, a operação de construção de furo de poço é uma operação de perfuração.
[0056] Modalidade 6: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, a análise de dados inclui pelo menos uma regressão passo a passo, uma regressão robusta, um ajuste de curva, técnica de classificação, uma técnica de mineração de dados, uma técnica de extração de dados, uma técnica estocástica, uma análise topológica de dados e uma técnica de inteligência computacional.
[0057] Modalidade 7: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, em que a alteração do parâmetro da operação de construção de furo de poço é realizada executando instruções legíveis por computador armazenadas em uma memória.
[0058] Modalidade 8: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, compreendendo ainda melhorar a pelo menos uma correlação parametrizada com base em pelo menos um dos dados medidos e os dados calculados.
[0059] Modalidade 9: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, em que a alteração do parâmetro da operação de construção do furo de poço é realizada pelo dispositivo de processamento.
[0060] Modalidade 10: Um sistema para executar uma operação de construção de furo de poço em um furo de poço, o sistema compreendendo: uma configuração de teste de reologia configurada para determinar dados de teste de um fluido de teste; um dispositivo de medição para medir uma primeira propriedade de um fluido que flui através de um furo de poço; uma memória compreendendo instruções legíveis por computador; e um dispositivo de processamento para executar as instruções legíveis por computador para executar um método, o método compreendendo: executar, pelo dispositivo de processamento, uma análise de dados nos dados do fluido de teste para gerar pelo menos uma correlação parametrizada; calcular, pelo dispositivo de processamento, uma segunda propriedade do fluido no furo de poço usando pelo menos uma correlação parametrizada e a primeira propriedade medida do fluido para gerar dados calculados; e alterar um parâmetro da operação de construção de furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados calculados.
[0061] Modalidade 11: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, o parâmetro da operação de construção de furo de poço é uma porcentagem de um componente do fluido.
[0062] Modalidade 12: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, a pelo menos uma correlação parametrizada compreende uma equação analítica que descreve a segunda propriedade como uma função da primeira propriedade.
[0063] Modalidade 13: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, pelo menos uma da primeira e da segunda propriedade é pelo menos uma dentre uma concentração de sal, uma composição líquida, um peso do fluido, uma densidade do fluido, uma porcentagem de massa sólida ou volume, uma razão de fase orgânica/inorgânica, uma concentração de fases orgânica Ou inorgânica, uma leitura de viscosímetro, uma temperatura e uma pressão
[0064] Modalidade 14: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, a operação de construção de furo de poço é uma operação de perfuração.
[0065] Modalidade 15: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, a análise de dados inclui pelo menos uma regressão passo a passo, uma regressão robusta, um ajuste de curva, técnica de classificação, uma técnica de mineração de dados, uma técnica de extração de dados, uma técnica estocástica, uma análise topológica de dados e uma técnica de inteligência computacional.
[0066] Modalidade 16: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, o método compreende ainda melhorar a pelo menos uma correlação parametrizada com base em pelo menos um dos dados medidos e os dados calculados.
[0067] Modalidade 17: De acordo com pelo menos uma das modalidades anteriores, a alteração do parâmetro da operação de construção do furo de poço é realizada pelo dispositivo de processamento
[0068] Modalidades de exemplo da divulgação incluem ou produzem vários recursos técnicos, efeitos técnicos e/ou melhorias na tecnologia. As modalidades de exemplo da divulgação fornecem técnicas que geram correlações parametrizadas para o fluido do furo de poço para predizer dados de viscosidade dependentes da temperatura e pressão para o fluido do furo de poço em um furo de poço e usar os dados dependentes da temperatura e pressão preditos para alterar um parâmetro de uma operação de construção do furo de poço. Além disso, as presentes técnicas podem ser usadas para projetar um fluido de furo de poço ou alterar e melhorar a composição de um fluido de furo de poço existente. Deve-se considerar que os exemplos acima de características técnicas, efeitos técnicos e melhorias na tecnologia de modalidades exemplificativas da divulgação são meramente ilustrativos e não exaustivos.
[0069] O uso dos termos "um(a)" e "o/a" e referentes semelhantes no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado no sentido de abranger tanto o singular quanto o plural, salvo indicação em contrário neste documento ou em caso de contradição clara pelo contexto. Além disso, deve-se ainda notar que os termos "primeiro", "segundo" e semelhantes neste documento não denotam nenhuma ordem, quantidade ou importância, mas, em vez disso, são usados para distinguir um elemento de outro. O modificador "cerca de" usado em conjunto com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto, (por exemplo, inclui o grau de erro associado à medida da quantidade particular).
[0070] Embora a invenção tenha sido descrita com referência aos exemplos de modalidades, será compreendido pelos versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material em particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar de seu escopo essencial. Portanto, pretende- se que a invenção não seja limitada à modalidade específica divulgada como o melhor modo contemplado para a realização desta invenção, mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo escopo das reivindicações. Além disso, nas figuras e na descrição, foram divulgados exemplos de modalidades da invenção e, embora termos específicos possam ser empregados, os mesmos são, a menos que indicado de outra forma, utilizados num sentido genérico e descritivo e não para fins de limitação, o escopo da invenção, portanto, não sendo tão limitado.
Claims (15)
1. Método implementado por computador (300) para executar uma operação de construção de furo de poço em um furo de poço, o método (300), caracterizado pelo fato de que compreende: realizar, por uma configuração de teste reológico, um teste de reologia em um fluido de teste, sendo o fluido de teste representativo de um fluido bombeado através do furo de poço, para gerar dados de fluido de teste; realizar, por um dispositivo de processamento (21), uma análise de dados nos dados do fluido de teste para gerar pelo menos uma correlação parametrizada; medir, por um dispositivo de medição (13), uma primeira propriedade do fluido para gerar dados medidos; calcular, pelo dispositivo de processamento (21), uma segunda propriedade do fluido no furo de poço usando as correlações parametrizadas e os dados medidos para gerar dados calculados; e alterar um parâmetro da operação de construção de furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados calculados.
2. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro da operação de construção de furo de poço é uma porcentagem de um componente do fluido.
3. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a correlação parametrizada compreende uma equação analítica que descreve a segunda propriedade como uma função da primeira propriedade.
4. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da primeira propriedade e da segunda propriedade é pelo menos uma dentre uma concentração de sal, uma composição líquida, um peso do fluido, uma densidade do fluido, uma porcentagem de massa sólida ou volume, uma razão de fase orgânica/inorgânica, uma concentração de fases orgânica ou inorgânica, uma leitura de viscosímetro, uma temperatura e uma pressão.
5. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a operação de construção do furo de poço é uma operação de perfuração.
6. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a análise de dados inclui pelo menos um de uma regressão passo a passo, uma regressão robusta, um ajuste de curva, técnica de classificação, uma técnica de mineração de dados, uma técnica de extração de dados, uma técnica estocástica, uma análise topológica de dados e uma técnica de inteligência computacional.
7. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alteração do parâmetro da operação de construção de furo de poço é realizada executando instruções legíveis por computador armazenadas em uma memória (24).
8. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda melhorar a pelo menos uma correlação parametrizada com base em pelo menos um dos dados medidos e os dados calculados
9. Método implementado por computador (300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a alteração do parâmetro da operação de construção do furo de poço é realizada pelo dispositivo de processamento (21).
10. Sistema (100) para executar uma operação de construção de furo de poço em um furo de poço, o sistema (100), caracterizado pelo fato de que compreende:
uma configuração de teste de reologia configurada para determinar dados de teste de um fluido de teste; um dispositivo de medição para medir uma primeira propriedade de um fluido que flui através de um furo de poço; uma memória (22) compreendendo instruções legíveis por computador; e um dispositivo de processamento (21) para executar as instruções legíveis por computador para executar um método (300), o método (300) compreendendo: realizar, pelo dispositivo de processamento (21), uma análise de dados nos dados do fluido de teste para gerar pelo menos uma correlação parametrizada; calcular, pelo dispositivo de processamento (21), uma segunda propriedade do fluido no furo de poço usando pelo menos uma correlação parametrizada e a primeira propriedade medida do fluido para gerar dados calculados; e alterar um parâmetro da operação de construção de furo de poço com base, pelo menos em parte, nos dados calculados.
11. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o parâmetro da operação de construção de furo de poço é uma porcentagem de um componente do fluido.
12. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma correlação parametrizada compreende uma equação analítica que descreve a segunda propriedade como uma função da primeira propriedade.
13. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da primeira e da segunda propriedade é pelo menos uma dentre uma concentração de sal, uma composição líquida, um peso do fluido, uma densidade do fluido, uma porcentagem de massa sólida ou volume, uma razão de fase orgânica/inorgânica, uma concentração de fases orgânica ou inorgânica, uma leitura de viscosímetro, uma temperatura e uma pressão.
14. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a operação de construção de furo de poço é uma operação de perfuração.
15. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a análise de dados inclui pelo menos um de uma regressão passo a passo, uma regressão robusta, um ajuste de curva, técnica de classificação, uma técnica de mineração de dados, uma técnica de extração de dados, uma técnica estocástica, uma análise topológica de dados e uma técnica de inteligência computacional.
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