BR112020000287B1 - Módulo de desvio para uso em um sistema de enchimento de cascalho, sistema de enchimento de cascalho e método para formar um enchimento de cascalho em um furo do poço - Google Patents

Abstract

Os módulos de desvio podem ser empregados em uma operação de enchimento de cascalho para facilitar uma desidratação suficientemente rápida de uma pasta de cascalho em um furo do poço. Os módulos de desvio incluem um material que se expande em resposta ao contato entre o material e o fluido em um poço, de modo que o fluxo através do módulo de desvio possa ser proibido quando a operação de enchimento de cascalho estiver concluída, de modo que os fluidos de produção possam fluir através de telas e ICDs associados para entrar em um diâmetro interno de uma coluna de completação. Os módulos de desvio podem ser dispostos em uma junção em T em um conduto de vazamento, em uma porção final do conduto de vazamento e/ou independente de um conduto de vazamento.

Description

Fundamentos

[001] A presente divulgação refere-se geralmente a equipamentos e operações para uso em um furo do poço subterrâneo. As modalidades de exemplo aqui descritas incluem equipamentos e operações para enchimento de cascalho de um furo do poço em conjunto com a produção de hidrocarbonetos ou outros fluidos a partir de formações geológicas.

[002] Muitas vezes, os poços são completados com telas de controle de areia para inibir a produção de areia em um tubo base de uma coluna de completação, por exemplo, uma coluna de tubulação de produção que se estende até a superfície. Muitos poços são beneficiados por ter adicionalmente um enchimento de cascalho colocado ao redor das telas de controle de areia. Além disso, algumas completações do poço são beneficiadas por ter restritores de fluxo, como dispositivos de controle de fluxo (ICDs), integrados às telas ou acoplados de maneira fluida às telas para restringir o fluxo de fluido produzido através das telas. Em alguns casos, os dispositivos de controle de fluxo de entrada podem restringir variavelmente o fluxo de fluido e podem ter a capacidade de responder às condições alteradas do fundo do poço e/ou serem controlados remotamente (por exemplo, dispositivos de controle de fluxo de fluxo “autônomos” e/ou “inteligentes”). As completações de furos abertos horizontais muito longos também podem se beneficiar substancialmente do uso de dispositivos de controle de fluxo de entrada acoplados às telas.

[003] As técnicas de bombeamento de lama convencionais usadas nas operações de enchimento de cascalho podem envolver o fluxo de cascalho em um furo do poço com um fluido transportador. O enchimento de cascalho pode então ser desidratado, fluindo o fluido transportador através das telas, a fim de retornar o fluido transportador para a superfície enquanto o cascalho permanece no lugar. Geralmente, maiores taxas de fluxo através da tela em certos pontos da operação de enchimento de cascalho podem facilitar uma operação bem-sucedida de enchimento de cascalho. No entanto, os ICDs presentes associados às telas podem restringir significativamente a vazão disponível através da tela durante a operação de enchimento de cascalho.

Breve descrição dos desenhos

[004] A divulgação é descrita em detalhes a seguir, apenas a título de exemplo, com base nos exemplos representados nas figuras anexas, em que:

[005] FIG. 1 é uma vista lateral em seção transversal parcial de um enchimento de cascalho instalado em um furo do poço, que pode empregar um sistema de furo do poço que incorpora os princípios da presente divulgação;

[006] FIG. 2 é uma vista esquemática parcial de um sistema de furo do poço que ilustra uma pluralidade de módulos de desvio da presente divulgação com uma pluralidade de telas instaladas em uma coluna de tubulação;

[007] FIG. 3A uma vista em perspectiva de um dos módulos de desvio da FIG. 2 ilustrando o módulo de desvio instalado entre duas seções de um conduto de vazamento;

[008] FIG. 3B é uma vista em perspectiva parcialmente explodida do módulo de desvio da FIG. 3A com uma tampa removida para ilustrar um T intumescente instalado no módulo de desvio;

[009] FIG. 3C é uma vista em perspectiva parcialmente explodida do módulo de desvio da FIG. 3B com o T intumescente removido, ilustrando as portas selecionadas que se estendem a uma passagem interna de um tubo de base de coluna de tubulação;

[010] FIG. 4A é uma vista em perspectiva parcialmente explodida de outro dos módulos de desvio da FIG. 2 ilustrando o módulo de desvio instalado em uma extremidade do conduto de vazamento;

[011] FIG. 4B é uma vista parcialmente esquemática de um sistema de furo do poço que ilustra um módulo de desvio instalado dentro de um espaço anular entre uma tela do poço e um tubo de base;

[012] FIG. 4C é uma vista parcialmente esquemática de um sistema de furo do poço que ilustra um módulo de desvio acoplado fluidamente ao espaço anular entre uma tela do poço e um tubo de base através de uma passagem de fluido;

[013] FIGS. 5A e 5B são vistas em perspectiva do T intumescente da FIG. 3B ilustrando uma configuração não expandida do T intumescente; e

[014] FIGS. 6A e 6B são vistas em perspectiva do T intumescente das figuras. 5A e 5 B ilustrando uma segunda configuração expandida do T intumescente.

Descrição detalhada

[015] A presente divulgação descreve módulos de desvio que podem ser utilizados em uma operação de enchimento de cascalho para facilitar uma desidratação suficientemente rápida de uma pasta de cascalho. Os módulos de desvio fornecem um caminho de fluxo relativamente irrestrito para um fluido transportador entrar no tubo base de uma coluna de tubulação de produção durante uma operação de enchimento de cascalho e fechar quando a operação de enchimento de cascalho estiver concluída, de modo que os fluidos de produção possam fluir através das telas dos poços e ICDs associados para inserir o tubo de base da coluna de tubulação de produção. Os módulos de desvio podem incluir um membro intumescente no mesmo que incha para assim fechar o módulo de desvio em resposta ao contato com um fluido acionador presente ou fornecido em um furo do poço. Pelo menos alguns dos módulos de desvio podem ser dispostos em uma junção em T em um conduto de vazamento que se estende longitudinalmente ao longo do tubo de base, em uma porção final do conduto de vazamento e/ou independente de qualquer conduto de vazamento ou tela do poço.

[016] A Figura 1 geralmente ilustra um sistema do poço 10 definido dentro de uma formação geológica subterrânea “G”, na qual uma operação de enchimento de cascalho está sendo executada. Uma lama de cascalho 12 está sendo fluida para um espaço anular 18 definido entre uma coluna de completação 20 e a coluna de revestimento 21 dispostas em um furo do poço 22. Desta maneira, um enchimento de cascalho 16 é instalado em torno de uma tela do poço 14 interconectada na coluna de completação 20. A tela do poço 14 pode ser fornecida com um dispositivo de restrição de fluxo, tal como um ICD 36 (ver FIG. 2) para restringir o fluxo interno através da tela do poço 14 durante a produção.

[017] A coluna de completação 20 inclui um tubo de base 30 que define um eixo geométrico longitudinal X0. O tubo de base 30 pode se estender para a superfície e pode servir como um conduto tanto para que a lama de cascalho 12 viaje no fundo do poço para o furo do poço 22 quanto para que os fluidos transportadores e/ou fluidos de produção fluam para cima. Um módulo de desvio 100 (ver FIG. 2) independente da tela do poço 14 também pode ser interconectado na coluna de completação 20 para permitir um fluxo interno relativamente irrestrito no tubo de base 30 da coluna de completação 20 até depois que a operação de enchimento de cascalho esteja concluída. Esta combinação do ICD 36 e do módulo de desvio 100 permite maiores taxas de fluxo na coluna de completação 20 antes e durante a operação de enchimento de cascalho e também fornece os benefícios de taxas de fluxo reduzidas através da tela do poço 14 durante a produção.

[018] Embora o furo do poço 22 esteja representado na FIG. 1 como sendo revestido com a coluna de revestimento 21, deve ser entendido que o furo do poço 22 pode ser completado com um furo aberto, de acordo com os princípios da presente divulgação. Além disso, embora a tela do poço 14 seja mostrada como sendo posicionada em uma porção geralmente vertical do furo do poço 22, essas telas do poço e outros equipamentos descritos neste documento podem alternativamente, ou além disso, ser posicionados em porções horizontais ou de outro modo desviadas de um furo do poço.

[019] A Figura 2 é uma vista lateral em seção transversal parcial de uma porção maior da coluna de completação 20 ilustrada na FIG. 1. A porção da coluna de completação 20 ilustrada na FIG. 2, pode ser acoplada abaixo da porção ilustrada na FIG. 1, por exemplo. A porção da coluna de completação 20 ilustrada na FIG. 2 inclui três telas do poço 14 (14a, 14b e 14c) interconectadas e três módulos de desvio 100 (100a, 100b e 100c), que são espaçados axialmente ao longo da coluna de completação e independentes das telas do poço 14. As telas do poço 14 incluem uma porção de filtro 26, que pode ser construída com enrolamento de arame, como ilustrado ou outros tipos de material de filtro (como malha, material sinterizado, etc.) em outras modalidades. Após passar pela porção de filtro 26 da tela do poço 14, os fluidos podem entrar em um espaço anular 28 disposto radialmente entre a porção de filtro 26 e um tubo de base tubular 30 da coluna de completação 20 ou tela do poço 14. Do espaço anular 28, o fluido pode entrar no tubo de base 30 através de aberturas ou portas 32 e do fluido do tubo de base 30 pode fluir para a superfície.

[020] A tela do poço 14a definida na porção mais baixa da coluna de completação 20 pode ser uma “tela de sacrifício”, que pode ser empregada para a absorção relativamente irrestrita de um fluido transportador durante uma operação de enchimento de cascalho e fechada ou isolada da coluna de completação 20 por um tampão 34 ou outro dispositivo uma vez que a operação do enchimento de cascalho esteja concluída e/ou antes do início da produção através da coluna de completação 20. As portas 32 na tela do poço de sacrifício 14a podem se estender diretamente através do tubo de base 30, de modo que o fluido possa fluir relativamente irrestrito para o interior da coluna de completação 20. Uma vez que o enchimento de cascalho 16 (FIG. 1) está suficientemente desidratado, o tampão 34 pode ser posicionado manipulando um tubo de lavagem (não mostrado) ou outra ferramenta da superfície ou pode ser controlado remotamente da superfície, de modo que o tampão 34 possa ser posicionado sem intervenção física. Em outras modalidades, a tela do poço de sacrifício 14a pode ser eliminada ou substituída por uma tela do poço 14b, 14c tendo um ICD 36 ou outro restritor de fluxo acoplado a ele de maneira fluida.

[021] Nas telas do poço 14b e 14c, pode ser fornecido um restritor de fluxo, como ICDs 36, que restringe o fluxo ao tubo de base 30 da coluna de completação 20. Geralmente, os ICDs 36 podem ser acoplados fluidamente em qualquer lugar entre o espaço anular 28 e o interior do tubo de base 30. Como ilustrado na FIG. 2, as portas 32 se estendem do espaço anular 28 para uma passagem de fluxo longitudinal 37 que é acoplada de modo fluido aos ICDs 36. Frequentemente, em outras modalidades, (não mostrados) os ICDs são unidos, por exemplo, a uma extremidade longitudinal de uma jaqueta de tela 39 e recebem fluido diretamente do espaço anular 28 através da jaqueta de tela 39. Como ilustrado na FIG. 2, os ICDs 36 são dispositivos de controle de fluxo autônomo que incluem uma pluralidade de caminhos entre as portas 32 e uma porta de saída 38 que se estende radialmente no tubo de base 30. O caminho percorrido pelo fluido que flui através do ICD 36 pode depender ou mudar junto com uma característica do fluido que flui através dele e a resistência ao fluxo pode depender o caminho particular percorrido pelo ICD 36. Um caminho de fluxo através do ICD 36 é descrito a seguir com referência à FIG 4B. Em outras modalidades, os restritores de fluxo podem ser “inteligentes”, pois podem ser controlados remotamente e/ou são capazes de responder às condições detectadas no fundo do poço, a fim de restringir variavelmente o fluxo interno através dos mesmos. A este respeito, restritores de fluxo inteligentes podem incluir um controlador de fundo do poço e/ou um dispositivo de telemetria para comunicação com a superfície ou outro local remoto. Ainda em outras modalidades, o restritor de fluxo pode ser simplesmente constrição, caminho tortuoso ou outro mecanismo para suportar o fluxo de fluido através dele.

[022] Um conduto de vazamento 40 é fornecido no exterior das telas 14 e pode ser construído de uma pluralidade de seções 40a, 40b. O conduto de vazamento 40 inclui fornecer um caminho longitudinal interno para o transporte de fluidos, como fluidos de produção e fluidos transportadores na pasta de cascalho longitudinalmente ao longo da coluna de completação 20. O conduto de vazamento 40 se estende através de uma pluralidade das telas do poço 14. Especificamente, na modalidade ilustrada, o conduto de vazamento 40 se estende através da tela do poço 14b e da tela de sacrifício 14a. Desta maneira, o tubo de vazamento 40 pode fornecer um caminho de desidratação para a tela de sacrifício 14a a partir das posições de outras telas do poço 14. Em outras modalidades, um ou mais condutos de vazamento podem ser fornecidos, cada um estendendo um comprimento maior ou menor ao longo da coluna de completação 20. Uma parede circunferencial externa do conduto de vazamento 40 pode ser perfurada ou permeável a outros fluidos para permitir a entrada ou saída de fluidos para dentro ou a partir de um interior do conduto de vazamento 40. A parede circunferencial pode exibir uma seção transversal retangular como ilustrado, ou qualquer outra geometria apropriada. Uma extremidade inferior 42 do conduto de vazamento também pode ser aberta ou permeável a fluidos para permitir a entrada de fluidos através deles.

[023] Os módulos de desvio 100a e 100b são acoplados de forma fluida ao conduto de vazamento 40 e fornecem um caminho de fluido relativamente irrestrito entre o conduto de vazamento 40 e o interior do tubo de base 30. O módulo de desvio 100a é disposto ao longo do conduto de vazamento 40 para interromper o caminho de fluxo para a tela de sacrifício 14a fornecida pelo conduto de vazamento 40. Por exemplo, pelo menos uma porção de fluido que flui através do conduto de vazamento 40 em direção à tela de sacrifício pode entrar no tubo de base 30 através do módulo de desvio 100a. Uma porção do fluido também pode continuar através do módulo de desvio 100a e continuar através do conduto de vazamento 40 em direção à tela de sacrifício 14a. O módulo de desvio 100b é disposto em um conduto de vazamento 40 da extremidade superior 44 e pode descarregar fluido recebido da formação circundante “G” para o tubo de base 30 e/ou para o conduto de vazamento 40. O módulo de desvio 100c é posicionado remotamente a partir do conduto de vazamento 40 e pode fornecer um caminho a partir de uma formação “G” ao redor do furo do poço 22 (FIG. 1) para o interior do tubo de base 30. Outras posições e disposições dos módulos de desvio podem ser fornecidas dentro do escopo da presente divulgação.

[024] Os módulos de desvio 100 são dispostos para fornecer uma entrada relativamente irrestrita ao tubo de base 30 durante uma operação de enchimento de cascalho, mas como descrito em mais detalhes a seguir, podem ser vedados para impedir qualquer fluxo através deles durante uma fase de produção, de modo que os fluidos de produção possam entrar no tubo de base 30 principalmente através dos ICDs 36 associados às telas do poço 14b e 14c. Como descrito anteriormente, a tela do poço de sacrifício 14a também pode ser isolada do interior do tubo de base 30 durante a fase de produção. Assim, durante a fase de produção, os ICDs 36 podem fornecer o caminho menos restritivo para os fluidos de produção entrarem no tubo de base 30.

[025] Figura 3A uma vista em perspectiva do módulo de desvio 100a disposto entre as duas seções 40a, 40b do conduto de vazamento 40. O módulo de desvio 100a define um caminho de fluido longitudinal entre as duas seções 40a, 40b do conduto de vazamento 40 e inclui um alojamento 102. O alojamento 102 tem aberturas 104, 106 definidas no mesmo para receber ou de outro modo acoplar a uma extremidade longitudinal das seções 40a, 40b do conduto de vazamento 40. O alojamento 102 inclui um suporte estrutural 108 que pode circunscrever o tubo de base 30 e facilitar o acoplamento do módulo de desvio 100a ao tubo de base 30 por soldagem, fixadores ou outros mecanismos de conexão. O módulo de desvio 100a também inclui uma tampa removível 110 acoplada ao alojamento 102 pelos fixadores 111. A tampa 110 se estende geralmente ao longo do caminho de fluido entre as seções 40a, 40b do conduto de vazamento 40. Como ilustrado, o alojamento 102 e a tampa 110 podem ser construídos de aço ou outro material geralmente impermeável aos fluidos, de modo que os fluidos que entram no módulo de desvio 100a geralmente entram através do conduto de vazamento 40 ou das aberturas 104, 106. Em outras modalidades, (ver FIG. 4A) as aberturas podem ser fornecidas através da tampa, alojamento, suporte estrutural ou outros componentes para permitir que o fluido entre no módulo de desvio 100a.

[026] A Figura 3B é uma vista em perspectiva parcialmente explodida do módulo de desvio 100a com a tampa 110 removida do alojamento 102. Um membro intumescente 112 é disposto dentro do alojamento 102 abaixo da tampa 110 e é responsivo ao contato com um fluido de disparo específico presente no furo do poço 22 (FIG. 1) ou a ser injetado no furo do poço 22. A capacidade de remoção da tampa 110 permite alterar o elemento intumescente 112, por exemplo, na superfície para ter um material responsivo a um fluido de disparo desejado antes da implantação. O membro intumescente 112 pode ser mantido em uma primeira configuração não expandida (ver FIG. 5A) antes do contato com o fluido de disparo e pode ser induzido a aumentar em volume para, assim, passar para uma configuração expandida (ver FIG. 6A) quando exposto ao fluido do disparo. Quando o membro intumescente 112 está na primeira configuração ou não intumescido, o membro intumescente 112 é construído como um “T”, de modo que o fluido possa fluir longitudinalmente através do membro intumescente 112 entre as duas seções 40a, 40b do conduto de vazamento 40 e/ou radialmente no tubo de base 30. Quando o membro intumescente 112 está na segunda configuração ou expandida (ver FIGS 6A e 6B), o fluxo através do módulo de desvio 100a é proibido.

[027] O intumescimento do elemento intumescente 112 pode ser iniciado durante ou após a operação de enchimento de cascalho, por exemplo, circulando o fluido de disparo no fundo do poço através da coluna de completação 20 com, ou após, a lama 12 (FIG. 1). Alternativamente, o fluido de disparo pode ser um fluido de produção, por exemplo, óleo, gás natural ou outros hidrocarbonetos, água, etc. produzidos a partir da formação geológica “G”. O membro intumescente 112 pode ser construído de um material de borracha como EPDM, borracha natural ou borracha de brombutila. Esses materiais, quando expostos a um fluido de disparo à base de hidrocarboneto, incham e retêm o fluido de disparo para manter a configuração expandida. Em outras modalidades, o membro intumescente 112 pode ser construído de uma argila intumescente como a bentonita que se expande na presença de água. Um versado na técnica reconhecerá que uma variedade de outros materiais pode ser empregada, dependendo da aplicação específica.

[028] A Figura 3C é uma vista em perspectiva parcialmente explodida do módulo de desvio 110a com o elemento intumescente 112 removido do alojamento 102. Uma câmara 116 é definida no alojamento 102 entre as aberturas 104, 106 para receber o elemento intumescente 112. Uma superfície radialmente interior da câmara 116 inclui portas selecionadas 118 que se estendem para o interior do tubo de base 30. As portas selecionadas 118 podem ser cobertas com um membro da tela de portas 118a, como uma malha ou qualquer um dos materiais descritos anteriormente, para uso na porção de filtro 26 das telas do poço 14 (FIG. 2). O membro da tela de porta 118a pode ser disposto dentro do interior da câmara 116 em algumas modalidades ou acoplado a um exterior do módulo de desvio 110a sobre as portas de tela 118. As portas selecionadas 118 permitem que a areia ou outras partículas nos fluidos transportadores que não passaram através de uma porção de filtro 26 de qualquer tela (veja FIG. 2) sejam separadas do fluido transportador que entra no tubo de base 30.

[029] Na configuração não expandida ilustrada, o elemento intumescente 112 define uma passagem interna em forma de T 114. A passagem em forma de T 114 se estende entre as aberturas 124, 126 nas extremidades longitudinais do elemento intumescente 112 e uma abertura radial 128 na sua extremidade inferior. As aberturas 124, 126 são posicionadas para se comunicar com as aberturas correspondentes 104, 106 definidas no alojamento 102 e a abertura 128 é posicionada para se comunicar com as portas selecionadas 118.

[030] Quando o membro intumescente 112 é induzido a se expandir, a abertura 128 é fechada e uma vedação de pressão é estabelecida sobre as portas selecionadas 118 para proibir a entrada de fluidos no tubo de base 30 através do módulo de desvio 100a. A expansão também pode fechar, ou fechar parcialmente, as aberturas 124, 126, de modo que a migração de fluidos entre as seções 40a, 40b do tubo de vazamento 40 seja dificultada ou proibida.

[031] A Figura 4A é uma vista em perspectiva parcialmente explodida do módulo de desvio 100b disposto na extremidade superior 44 do conduto de vazamento 40. O módulo de desvio 100b também inclui um alojamento 102 com aberturas 104, 106 definidas no mesmo. A abertura 106 recebe a seção 40a do conduto de vazamento 40, que se estende da abertura 106 do módulo de desvio 100b até a abertura 104 do módulo de desvio 100a (FIG. 3A). A abertura 104 do módulo de desvio 100b, no entanto, não se conecta ao conduto de vazamento 40 e, portanto, pode ser coberta por uma placa 150. A placa 150 pode incluir aberturas selecionadas 152 definidas na mesma, o que pode permitir a entrada de fluidos do poço 22 para entrar no módulo de desvio 100b. Uma tampa 154 acoplada ao alojamento 102 também pode ser provida de aberturas selecionadas 156 definidas no mesmo para permitir a passagem de fluidos para o módulo de desvio 100b a partir do enchimento de cascalho circundante 16 ou da formação geológica “G” (FIG. 1). As aberturas selecionadas 152, 156 podem ser fechadas pela operação do elemento intumescente 112. Embora não ilustrado especificamente, o módulo de desvio 102c (FIG. 2) pode incluir duas placas 150 cobrindo cada uma das duas aberturas 104, 106 no alojamento 102, uma vez que o módulo de desvio 102c é totalmente remoto do conduíte de vazamento 40.

[032] FIG. 4B é uma vista parcialmente esquemática de um sistema de furo do poço 155 que ilustra um módulo de desvio 100d dentro de uma tela do poço 14d. A tela do poço 14d inclui uma porção de filtro 26 e o desvio 100d disposto dentro do espaço anular 28 entre a porção de filtro 26 e o tubo de base tubular 30. O módulo de desvio 100d pode ser construído substancialmente como o módulo de desvio 100b (FIG. 4A) discutido anteriormente, exceto que a placa 150 pode ser removida e a tampa 154 pode ser removida ou substituída por uma tampa 110 sem aberturas selecionadas 156 definidas na mesma. Um caminho de fluxo 160a pode ser definido através da porção de filtro 26, através do espaço anular 28, através do módulo de desvio 100d e para dentro do tubo de base 30. O caminho de fluxo 160a pode estar disponível para fluidos transportadores da pasta de cascalho 12 (FIG. 1) até que um fluido de disparo expanda o elemento intumescente 112, proibindo desse modo o fluxo através do módulo de desvio 100d e da tela do poço 14d.

[033] Um caminho de fluxo adicional 160b através da tela do poço 14c está disponível para os fluidos de produção, uma vez que o fluxo através do módulo de desvio 100d é proibido. Por exemplo, o caminho de fluxo 160b se estende através da porção de filtro 26 da tela do poço 14c, através do espaço anular 28, através das portas 32 do ICD 36 e no tubo de base 30 através da porta de saída 38. Interno ao ICD autônomo 36, por exemplo, entre as portas 32 e a porta de saída 38, existem várias passagens de fluxo que um fluido depende de suas características (por exemplo, viscosidade). Por exemplo, o fluxo pode ser dividido entre as passagens de fluxo 162a, 162b, dependendo da viscosidade do fluido de produção, e o fluido de produção pode então ser induzido a fluir diretamente para a porta de saída ou em espiral em direção à porta de saída 38. Deste modo, a resistência através do ICD autônomo 36 difere com o caminho de fluxo adotado, que depende da viscosidade ou outra característica do fluido de produção.

[034] Embora na FIG. 4B, a tela do poço 14d é ilustrada sem um ICD 36 e a tela do poço 14c é ilustrada sem um módulo de desvio 100 no mesmo, em outras modalidades, uma única tela pode incorporar um ICD 36 e um módulo de desvio 100 sem sair do escopo de a divulgação. Geralmente, os módulos de desvio 100 são dispostos com passagens maiores, por exemplo, passagem em forma de T 114 (FIG. 3C), que as passagens, por exemplo, passagens de fluxo 162a, 162b nos ICDs 36, de modo que os módulos de desvio possam permitir um fluxo relativamente rápido de fluidos para a torta de base 30.

[035] A Figura 4C é uma vista parcialmente esquemática de um sistema de furo do poço 164 que ilustra um módulo de desvio 100e tendo uma abertura longitudinal 104 acoplada fluidamente ao espaço anular 28 entre a porção de filtro 26 e o tubo de base tubular 30 de uma tela do poço 14e. Como ilustrado, o módulo de desvio 100e é afixado ao tubo de base 30 adjacente a uma tampa de extremidade 170 da tela do poço 14e. Uma passagem de fluido 172 se estende através da tampa terminal 170, de modo que os fluidos filtrados pela porção de filtro 26 da tela do poço 14e possam entrar no módulo de desvio 110e através da abertura 104. O módulo de desvio 100e pode incluir uma cobertura 110 que não inclui aberturas filtradas 156 (FIG. 4A) e uma placa sólida 174 vedando a abertura longitudinal 106. Desta maneira, os fluidos podem ser impedidos de entrar no módulo de desvio 100e, exceto os fluidos pré-filtrados pela tela do poço 14e. Um caminho de fluxo 180 no tubo de base 30 se estende através da porção de filtro 26, o espaço anular 28, a passagem de fluido 172, através da abertura 104 e o elemento intumescente 112 no tubo de base 30 através das portas selecionadas 118 (FIG. 3C). Uma vez exposto a um fluido de disparo, no entanto, o elemento intumescente 112 se expande para proibir o fluxo ao longo do caminho de fluxo 180, fechando efetivamente a tela do poço 14e.

[036] As Figuras 5A e 5B são vistas em perspectiva do elemento intumescente 112 na configuração não expandida. O membro intumescente 112 geralmente fornece um caminho de fluxo longitudinal através da passagem em forma de T 114 para que os fluidos desviem dos ICDs 36 (FIG. 2). Os fluidos que fluem através da passagem em forma de T podem viajar para a tela de sacrifício 14a e também podem viajar radialmente para entrar diretamente no tubo de base 30. O membro intumescente 112 inclui um membro transversal principal 112a que se estende entre as aberturas 124 e 126 e uma extensão radial 126b que se projeta a partir do membro transversal principal 112a. A extensão radial pode facilitar a colocação do membro intumescente dentro da câmara 116 de um módulo de desvio 100 e pode facilitar a formação de uma vedação de pressão sobre as portas selecionadas 118 (FIG. 3C).

[037] As Figuras 6A e 6B são vistas em perspectiva do elemento intumescente 112 na configuração não expandida. As aberturas 124, 126 e 128 são fechadas de modo que fluam através do membro intumescente e, portanto, o módulo de desvio 100 no qual o membro intumescente está disposto, é restrito ou proibido.

[038] Em um exemplo de procedimento operacional, com referência geralmente às FIGS. 1, 2 e 3C, a coluna de completação 20 pode ser primeiro instalada no furo do poço 22 com os membros expansíveis 112 na configuração não expandida e a tela de sacrifício 14a aberta. Em seguida, a pasta de cascalho 12 pode ser bombeada através da coluna de trabalho da superfície para o espaço anular 18 para formar o enchimento de cascalho 16. Um fluido transportador na pasta de cascalho 12 pode entrar nos módulos de desvio 100 diretamente do espaço anular 18 ou pode viajar através do conduto de vazamento 40 para um módulo de desvio 100, onde o fluido transportador pode entrar no tubo de base 30. Os fluidos transportadores também podem fluir para as telas 14, embora uma quantidade maior do fluido transportador possa fluir para a tela de sacrifício 14a que através das telas 14b e 14c, uma vez que a tela de sacrifício 14a não possui o ICD 36. Uma vez que o fluido transportador pode fluir para o tubo de base 30 relativamente irrestrito através dos módulos de desvio 100 e da tela de sacrifício 14a, o pacote de cascalho 16 pode ser rapidamente desidratado para facilitar a formação do enchimento de cascalho forte e consistente 16. Uma vez que o pacote de cascalho 16 está completo e suficientemente desidratado, a coluna de completação 20 pode ser disposta para uma fase de produção.

[039] A tela de sacrifício 14a pode ser fechada, organizando o tampão 34 adequadamente em relação ao tubo de base 30 para proibir a entrada de fluidos na base 30 através da tela de sacrifício 14a. Além disso, os membros expansíveis 112 podem ser expostos a um fluido de disparo, como água bombeada da superfície ou um fluido de produção à base de hidrocarboneto que entra no furo do poço 22 a partir da formação circundante “G”. Os membros expansíveis 112 passarão, então, para uma configuração expandida para proibir ou prejudicar o fluxo de fluido através dos módulos de desvio 100. Com os módulos de desvio 100 e a tela de sacrifício 14a fechados, o fluido de produção pode entrar primariamente ou apenas no tubo de base 30 através dos ICDs 36 associados às telas 14b, 14c. Assim, o fluxo do fluido de produção pode ser restringido conforme planejado durante a fase de produção.

[040] Deve-se considerar que, embora as telas 14 e os módulos de desvio 100 tenham sido descritos anteriormente como sendo usados em uma operação de enchimento de cascalho e no sistema do poço 10 no qual as telas do poço são empacotadas com cascalho, não é necessário que as telas 14 sejam usadas em tais operações de enchimento de cascalho ou sistemas do poço. Por exemplo, a tela 14 (ou qualquer tela incorporando os princípios da invenção) pode ser usada em sistemas do poços onde a tela 14 não é empacotada com cascalho, ou em operações em que uma restrição ao fluxo através da tela 14 não é aumentada em relação a qualquer operação de enchimento de cascalho.

[041] Os aspectos da divulgação descritos a seguir são fornecidos para descrever uma variedade de conceitos de uma forma simplificada, que são descritos em mais detalhes anteriormente. Esta seção não se destina a identificar características chave ou essenciais do assunto em questão reivindicado, muito menos se destina a ser usada como um auxílio na determinação do escopo do assunto reivindicado. De acordo com um aspecto, a divulgação é direcionada a um módulo de desvio para uso em um sistema de enchimento de cascalho. O módulo de desvio inclui um alojamento para acoplamento a um tubo de base do sistema de enchimento de cascalho. O alojamento define uma câmara no mesmo que se estende a uma ou mais aberturas longitudinais para receber fluidos de um espaço anular ao redor do tubo de base e pelo menos uma porta se estendendo para um interior do tubo de base. Um membro da tela da porta é acoplado ao alojamento e se estende através de pelo menos uma porta. Um membro intumescente é disposto dentro da câmara e é responsivo à exposição a um fluido de disparo para se mover entre uma configuração não expandida em que o fluxo de fluido entre as mais de uma abertura longitudinal e pelo menos uma porta é permitido e uma configuração expandida em que uma vedação por pressão é estabelecida sobre a pelo menos uma porta para proibir o fluido através da pelo menos uma porta.

[042] Em uma ou mais modalidades exemplares, as uma ou mais aberturas longitudinais incluem um par de aberturas longitudinais opostas e o membro intumescente é construído como um T tendo um membro transversal principal que se estende entre o par de aberturas longitudinais e uma extensão radial que se projeta através do membro principal em direção a pelo menos uma porta. O membro intumescente pode ser construído de um material de borracha responsivo a um fluido de disparo à base de hidrocarboneto para passar da configuração não expandida para a configuração expandida. O elemento intumescente pode encher substancialmente a câmara quando na configuração expandida.

[043] Em algumas modalidades, o módulo de desvio inclui ainda uma tampa acoplada de maneira removível sobre a câmara. Em algumas modalidades, a tampa inclui pelo menos uma abertura filtrada definida nela para receber fluidos na câmara. Em algumas modalidades exemplares, o módulo de desvio inclui ainda pelo menos uma placa disposta em pelo menos uma das aberturas longitudinais, a pelo menos uma placa incluindo pelo menos uma abertura selecionada nela para passar fluido para a câmara.

[044] De acordo com outro aspecto, a divulgação é direcionada a um sistema de enchimento de cascalho incluindo um tubo de base que define um eixo geométrico longitudinal. Pelo menos uma tela do poço inclui uma porção de filtro disposta radialmente em torno do tubo de base e pelo menos uma porta definida entre um interior do tubo de base e um espaço anular entre a porção de filtro e o tubo de base. Um alojamento de módulo de desvio é acoplado ao tubo de base remotamente a partir de pelo menos uma tela do poço. O alojamento define uma câmara que se estende a uma ou mais das aberturas longitudinais e pelo menos uma porta que se estende para um interior do tubo de base. Um membro da tela da porta é acoplado ao alojamento e se estende através de pelo menos uma porta. Um membro intumescente é disposto dentro da câmara. O membro intumescente é responsivo à exposição a um fluido de disparo para se mover entre uma configuração não expandida em que o fluxo de fluido entre as mais de uma abertura longitudinal e pelo menos uma porta é permitido e uma configuração expandida em que uma vedação por pressão é estabelecida sobre a pelo menos uma porta para proibir o fluido através da pelo menos uma porta.

[045] De acordo com uma ou mais modalidades exemplares, a pelo menos uma tela do poço inclui uma tela do poço de sacrifício, em que o fluxo de fluido através da tela do poço de sacrifício para o tubo de base é substancialmente irrestrito e pelo menos uma outra tela do poço com um dispositivo de restrição de fluxo para restringir o fluxo de fluido através da pelo menos uma porta. Em algumas modalidades, a tela do poço de sacrifício inclui ainda um tampão operável seletivamente para proibir o fluxo de fluido através da tela do poço de sacrifício.

[046] Em algumas modalidades, o sistema de enchimento de cascalho pode incluir ainda um conduto de vazamento disposto no exterior do tubo de base e tendo pelo menos uma seção acoplada fluidamente a pelo menos uma abertura longitudinal no alojamento do módulo de desvio. O conduto de vazamento pode se estender ao longo do tubo de base através de uma pluralidade de telas do poço até a tela do poço de sacrifício. Em algumas modalidades, o pelo menos um módulo de desvio inclui ainda pelo menos um módulo de desvio adicional disposto independentemente do conduto de vazamento. Em algumas modalidades, o conduto de vazamento inclui uma parede circunferencial externa construída de um material perfurado ou permeável a fluidos. Em uma ou mais modalidades, o dispositivo de restrição de fluxo inclui um ICD autônomo ou inteligente.

[047] Em outro aspecto, a divulgação se refere a um método de formação de um enchimento de cascalho em um furo do poço. O método inclui (a) instalar uma coluna de completação incluindo o tubo de base em um furo do poço, (b) bombear uma pasta de cascalho da superfície através da coluna de completação para formar um enchimento de cascalho em um espaço anular ao redor da coluna de completação e (c) desidratar a enchimento de cascalho fluindo um fluido transportador do espaço anular através de pelo menos uma tela do poço acoplada na coluna de completação e pelo menos um módulo de desvio em um tubo de base da coluna de completação.

[048] Em uma ou modalidades de exemplo, o método inclui ainda expor um membro intumescente a um fluido de disparo no furo do poço para mover o membro intumescente para uma configuração expandida e, assim, proibir o fluxo de fluido no tubo de base através do módulo de desvio. O método pode ainda incluir fechar uma tela de sacrifício acoplada na coluna de completação. O método pode ainda incluir fluir o fluido transportador através de um conduto de vazamento e entre um par de aberturas mais longitudinais opostas definidas em um alojamento do pelo menos um módulo de desvio. Em uma ou mais modalidades exemplares, o método pode ainda incluir restringir o fluxo de fluido entre as mais de uma abertura longitudinal movendo um membro intumescente dentro de pelo menos um módulo de desvio para uma configuração expandida.

[049] De acordo com outro aspecto, a divulgação se refere a uma tela do poço para uso em um sistema de enchimento de cascalho. A tela do poço inclui um tubo de base, uma porção de filtro disposta em torno do tubo de base e definindo um espaço anular sobre o tubo de base e um desvio disposto dentro do espaço anular, de modo que um caminho de fluido seja definido entre o espaço anular para o interior do tubo de base através do módulo de desvio.

[050] De acordo com outro aspecto, a divulgação se refere a uma tela do poço para uso em um sistema de enchimento de cascalho. A tela do poço inclui um tubo de base, uma porção de filtro disposta em torno do tubo de base e definindo um espaço anular em torno do tubo de base e um módulo de desvio acoplado ao redor do tubo de base adjacente à porção de filtro e tendo uma abertura longitudinal acoplada fluidamente ao espaço anular. A tela do poço pode ainda incluir uma tampa de extremidade tendo uma passagem de fluido que se estende através do espaço anular e a abertura longitudinal do módulo de desvio.

[051] O Resumo da divulgação é exclusivamente para prover ao Escritório de Marcas e Patentes dos Estados Unidos e ao público em geral uma forma pela qual determinar rapidamente, a partir de uma rápida leitura, a natureza e essência da divulgação técnica, e ele representa apenas um ou mais exemplos.

[052] Embora vários exemplos tenham sido ilustrados em detalhes, a divulgação não está limitada aos exemplos mostrados. Modificações e adaptações dos exemplos acima podem ocorrer aos versados na técnica. Tais modificações e adaptações estão no escopo da divulgação.

Claims (20)

1. Módulo de desvio para uso em um sistema de enchimento de cascalho, caracterizado pelo fato de o módulo de desvio (100) compreender: - um alojamento (102) para acoplamento a um tubo de base (30) do sistema de enchimento de cascalho, o alojamento (102) definindo uma câmara (116) no mesmo se estendendo a uma ou mais aberturas (104, 106) para receber fluidos de um espaço anular (28) ao redor do tubo de base (30) e pelo menos uma porta (118) se estendendo para um interior do tubo de base (30), a uma ou mais aberturas (104, 106) incluindo um par de aberturas longitudinais (124, 126) opostas; - um membro da tela da porta (118a) acoplado ao alojamento (102) e se estendendo através de pelo menos uma porta (118); e - um membro intumescente (112) disposto dentro da câmara (116), o membro intumescente (112) é construído como um T tendo um membro transversal principal (112a) que se estende entre o par de aberturas longitudinais (124, 126) e uma extensão radial (126b) que se projeta através do membro principal (112a) em direção a pelo menos uma porta (118), o membro intumescente (112) responsivo à exposição a um fluido de disparo para se mover entre uma configuração não expandida em que o fluxo de fluido entre as mais de uma abertura e pelo menos uma porta (118) é permitido e uma configuração expandida em que uma vedação por pressão é estabelecida sobre a pelo menos uma porta para proibir o fluido através da pelo menos uma porta (118).

2. Módulo de desvio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o membro intumescente (112) ser construído de um material de borracha responsivo a um fluido de disparo à base de hidrocarboneto para se mover da configuração não expandida para a configuração expandida.

3. Módulo de desvio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o membro intumescente (112) preencher a câmara (116) quando na configuração expandida.

4. Módulo de desvio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma tampa (110) acoplada de maneira removível sobre a câmara (116).

5. Módulo de desvio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda pelo menos uma placa (150) disposta em pelo menos uma das aberturas longitudinais (104, 106), a pelo menos uma placa (150) incluindo pelo menos uma abertura selecionada (152) nela para passar fluido para a câmara (116).

6. Módulo de desvio para uso em um sistema de enchimento de cascalho, caracterizado pelo fato de o módulo de desvio (100) compreender: - um alojamento (102) para acoplamento a um tubo de base (30) do sistema de enchimento de cascalho, o alojamento (102) definindo uma câmara (116) no mesmo se estendendo a uma ou mais aberturas (104, 106) para receber fluidos de um espaço anular (28) ao redor do tubo de base (30) e pelo menos uma porta se estendendo para um interior do tubo de base (30); - um membro da tela da porta (118a) acoplado ao alojamento (102) e se estendendo através de pelo menos uma porta (118); - um membro intumescente (112) disposto dentro da câmara (116), o membro intumescente (112) é responsivo à exposição a um fluido de disparo para se mover entre uma configuração não expandida na qual o fluxo de fluido entre as mais de uma abertura (124, 126) e pelo menos uma porta (118) é permitido e uma configuração expandida na qual uma vedação por pressão é estabelecida sobre a pelo menos uma porta (118) para proibir o fluido através da pelo menos uma porta; e - uma tampa (110) acoplada de maneira removível sobre a câmara (116) sendo que a tampa (110) inclui pelo menos uma abertura selecionada (152) nela definida para receber fluidos na câmara (116).

7. Módulo de desvio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender ainda pelo menos uma placa (150) disposta em pelo menos uma das aberturas longitudinais (104, 106), a pelo menos uma placa (150) incluindo pelo menos uma abertura selecionada (152) nela para passar fluido para a câmara (116).

8. Sistema de enchimento de cascalho, caracterizado pelo fato de compreender: - um tubo de base (30) que define um eixo geométrico longitudinal (X0); - pelo menos uma tela do poço (14) tendo uma porção de filtro (26) disposta radialmente em torno do tubo de base (30) e pelo menos uma porta (32) definida entre um interior do tubo de base (30) e um espaço anular (28) entre a porção de filtro (26) e o tubo de base (30); - um conduto de vazamento (40) disposto no exterior do tubo de base (30) e estendendo através da pelo menos uma tela do poço (14); - um alojamento (102) do módulo de desvio (100) acoplado ao tubo de base (30) em uma junção entre o conduto de vazamento (40) e o tubo de base (30), remotamente a partir de pelo menos uma tela do poço (14), o alojamento (102) definindo uma câmara (116) no mesmo acoplada de forma fluida ao conduto de vazamento (40) através de uma ou mais aberturas longitudinais do alojamento (102) e acoplada de forma fluida a um interior do tubo de base (30) através de pelo menos uma porta se estendendo no interior do tubo de base (30); - um membro da tela da porta (118a) acoplado ao alojamento (102) e se estendendo através de pelo menos uma porta (118); e - um membro intumescente (112) disposto dentro da câmara (116), o membro intumescente (112) responsivo à exposição a um fluido de disparo para se mover entre uma configuração não expandida na qual o fluxo de fluido entre as mais de uma abertura longitudinal e pelo menos uma porta (118) é permitido, e uma configuração expandida na qual uma vedação por pressão é estabelecida sobre a pelo menos uma porta para proibir o fluido através da pelo menos uma porta (118).

9. Sistema de enchimento de cascalho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma tela do poço (14) incluir uma tela do poço de sacrifício (14a), sendo que o fluxo de fluido através da tela de sacrifício (14a) no pelo menos um tubo de base (30) é irrestrito e pelo menos uma outra tela do poço (14b, 14c) tendo um dispositivo de restrição de fluxo para restringir o fluxo de fluido através da pelo menos uma porta.

10. Sistema de enchimento de cascalho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a tela do poço de sacrifício (14a) compreender ainda um tampão (34) operável seletivamente para proibir o fluxo de fluido através da tela do poço de sacrifício (14a).

11. Sistema de enchimento de cascalho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o conduto de vazamento (40) se estender ao longo do tubo de base (30) através de uma pluralidade de telas do poço (14) até a tela do poço de sacrifício (14a).

12. Sistema de enchimento de cascalho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o pelo menos um módulo de desvio (100) incluir ainda pelo menos um módulo de desvio adicional disposto independentemente do conduto de vazamento (40).

13. Sistema de enchimento de cascalho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o conduto de vazamento (40) incluir uma parede circunferencial externa construída de um material perfurado ou permeável a fluidos.

14. Sistema de enchimento de cascalho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o dispositivo de restrição de fluxo incluir um ICD (36) autônomo ou inteligente.

15. Método para formar um enchimento de cascalho em um furo do poço, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender: - instalar uma coluna de completação (20) incluindo o tubo de base (30) em um furo do poço (22); - bombear uma pasta de cascalho (12) da superfície através da coluna de trabalho para formar um enchimento de cascalho (16) em um espaço anular (28) ao redor da coluna de completação (20); - desidratar o enchimento de cascalho (16) fluindo um fluido transportador do espaço anular (28) através de pelo menos uma tela do poço (14) acoplada na coluna de completação (20); - desidratar o enchimento de cascalho (16) fluindo um fluido transportador do espaço anular (28) através de pelo menos um conduto de vazamento (40) e pelo menos um módulo de desvio (100), o conduto de vazamento (40) disposto no lado externo do tubo de base (30) e estendendo através de pelo menos uma tela do poço (14) e o pelo menos um módulo de desvio (100) definindo uma junção entre o conduto de vazamento (40) e o tubo de base (30) da coluna de completação (20); e - dispor um membro intumescente (112) em pelo menos um módulo de desvio (100) na junção entre o conduto de vazamento (40) e o tubo de base (30).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender ainda expor um membro intumescente (112) a um fluido de disparo no furo do poço (22) para mover o membro intumescente (112) para uma configuração expandida e, assim, proibir o fluxo de fluido no tubo de base (30) através de pelo menos um módulo de desvio (100).

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender ainda o fechamento de uma tela de sacrifício (14a) acoplada na coluna de completação (20).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender ainda fluir o fluido transportador através de um conduto de vazamento (40) e entre um par de aberturas longitudinais (104, 106) mais opostas definidas em um alojamento (102) do pelo menos um módulo de desvio (100).

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de compreender ainda restringir o fluxo de fluido entre as mais de uma abertura longitudinal (124, 126), movendo um membro intumescente (112) dentro de pelo menos um módulo de desvio (100) para uma configuração expandida.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de compreender ainda fluir o fluido transportador no conduto de vazamento (40) através de uma parede circunferencial externa construída de um material permeável a fluido ou perfurado.