BR112020004292A2

BR112020004292A2 - sistema para degradar estrutura com o uso de impacto mecânico e método

Info

Publication number: BR112020004292A2
Application number: BR112020004292-7A
Authority: BR
Inventors: YingQing Xu; Zhihui ZHANG; James Doane; Zhiyue Xu
Original assignee: Baker Hughes, A Ge Company, Llc
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-09-29
Also published as: EP3679222B1; CA3074562A1; US11015409B2; NO20200307A1; EP3679222A4; US20190078410A1; EP3679222A1; AU2018329475A1; CA3074562C; AU2018329475B2; WO2019050674A1

Abstract

A presente invenção se refere a um sistema para degradar uma estrutura, sendo que o sistema inclui a estrutura formada de um material degradável sob demanda, um dispositivo de ignição disposto para transferir calor para a estrutura e um impactador mecânico móvel em relação à estrutura, sendo que a temperatura do dispositivo de ignição aumenta mediante impacto do impactador mecânico no dispositivo de ignição, e o calor do dispositivo de ignição inicia a degradação da estrutura.

Description

"SISTEMA PARA DEGRADAR ESTRUTURA COM O USO DE IMPACTO MECÂNICO E MÉTODO" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido nº US 15/699216, depositado em 8 de setembro de 2017, que está incorporado na presente invenção a título de referência.

ANTECEDENTES

[0002] Poços de óleo e de gás natural utilizam frequentemente componentes ou ferramentas de poço que, devido à sua função, só precisam ter vidas úteis limitadas que são consideravelmente menores que a vida útil do poço. Após uma função de serviço de componente ou ferramenta ser concluída, ela precisa ser removida ou descartada para recuperar o tamanho original da rota de fluido para uso, que inclui produção de hidrocarboneto, sequestro de CO;>, etc. O descarte de componentes ou ferramentas tem sido feito convencionalmente moendo-se ou perfurando-se o componente ou ferramenta fora do poço, que são geralmente operações demoradas e onerosas. Recentemente, ferramentas de poço auto desintegrantes ou que não exigem intervenção foram desenvolvidas. Em vez de operações de moagem ou perfuração, essas ferramentas podem ser removidas através de dissolução de materiais de engenharia com o uso de vários fluidos de poço.

BREVE DESCRIÇÃO

[0003] Um sistema para degradar uma estrutura, sendo que o sistema inclui a estrutura formada de um material degradável sob demanda, um dispositivo de ignição disposto para transferir calor para a estrutura e um impactador mecânico móvel em relação à estrutura, sendo que a temperatura do dispositivo de ignição aumenta mediante impacto do impactador mecânico no dispositivo de ignição, e o calor do dispositivo de ignição inicia a degradação da estrutura.

[0004] Um método para degradar uma estrutura, sendo que o método inclui mover um impactador mecânico em relação à estrutura, impactar o impactador em um dispositivo de ignição para aumentar uma temperatura do dispositivo de ignição, transferir calor do dispositivo de ignição para a estrutura para iniciar a degradação de um material degradável sob demanda da estrutura e degradar o material degradável sob demanda da estrutura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0005] As seguintes descrições não devem ser consideradas limitantes sob nenhum aspecto. Com referência aos desenhos anexos, elementos semelhantes são numerados de maneira semelhante:

[0006] A Figura 1A é um diagrama esquemático de uma modalidade de um sistema para degradar uma estrutura de poço antes da estrutura de poço ser degradada e a Figura 1B é um diagrama esquemático do sistema após a estrutura de poço começar a se degradar;

[0007] A Figura 2 é outra modalidade de um sistema para degradar uma estrutura de fundo de poço em que um impactador mecânico do sistema também começou a se degradar;

[0008] A Figura 3 é uma vista em corte de outra modalidade de um sistema para degradar uma estrutura de fundo de poço;

[0009] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de uma estrutura de fundo de poço para uso no sistema; e,

[0010] A Figura 5 é um diagrama esquemático de outra modalidade de uma estrutura de fundo de poço para uso no sistema.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0011] Com referência agora à Figura 1A, uma modalidade de um sistema 10 para degradar uma estrutura degradável sob demanda ("DSD") 12 inclui um impactador 14 e um dispositivo de ignição 16, e a própria estrutura 12. A estrutura 12 tem uma taxa de desintegração minimizada, ou nenhuma desintegração, enquanto a estrutura 12 está em serviço, porém pode rapidamente se degradar, incluindo uma desintegração parcial ou completa, quando seletivamente iniciada para se degradar. Conforme será descrito adicionalmente abaixo, a estrutura 12 inclui um material DSD 18 que pode incluir um material de matriz 20 e um material energético 22 configurados para gerar energia mediante ativação para facilitar a degradação da estrutura 12. A estrutura 12 pode ser apenas uma porção de uma ferramenta de fundo de poço ou pode ser uma ferramenta de fundo de poço inteira. O sistema 10 é utilizável no fundo de poço dentro de um tubo de fundo de poço 24. O tubo de fundo de poço 24 pode ser, mas não se limita a, um revestimento de poço ou um poço aberto, um tubo externo, um tubo interno, um conduto de fluido e uma porção de uma ferramenta de fundo de poço. O impactador 14 é móvel dentro do tubo de fundo de poço 24 em direção ao dispositivo de ignição

16. Para mover o impactador 14, é utilizada uma fonte de acionamento 26 que pode incluir, mas não se limita a, pressão hidráulica, movimento mecânico direto ou outra liberação de energia.

[0012] Com referência à Figura 1B, uma vez que o dispositivo de ignição 16 é impactado, atingido pelo ou de outra forma colocado em contato com o impactador 14 com uma força igual ou maior que um limite de impacto, o dispositivo de ignição 16 é acionado. Em uma modalidade, o dispositivo de ignição 16 pode incluir um iniciador percussivo para ativar um disparo quando entra em contato com o impactador 14. Um iniciador percussivo é tipicamente empregado em um perfurador conduzido por tubulação para iniciar a cadeia de detonação de uma pistola de perfuração para perfurar um invólucro. Entretanto, no sistema 10 revelado na presente invenção, o dispositivo de ignição 16 pode incluir apenas o suficiente de um material explosivo para criar uma faísca, a fim de iniciar a ignição e a degradação da estrutura 12, em oposição à perfuração do tubo de fundo de poço 24. Embora o dispositivo de ignição 16 seja esquematicamente representado nas Figuras 1A e 1B, o dispositivo de ignição 16 pode incluir qualquer recurso (ou recursos) que transfere calor do dispositivo de ignição 16 para a estrutura 12, seja direta ou indiretamente. Em outra modalidade, conforme será descrito adicionalmente com relação à Figura 5 abaixo, o impacto no dispositivo de ignição 16 pode provocar a interação de dois ou mais produtos químicos, e tal interação gerará calor. O calor pode ser liberado de maneira imediata ou substancialmente imediata mediante impacto do dispositivo de ignição 16 para começar a degradação da estrutura 12 ou, em outras modalidades, o impacto pode criar um aumento mais gradual da temperatura, de modo que eventualmente o dispositivo de ignição 16 alcance uma temperatura limite e uma quantidade de calor suficiente seja transferida para a estrutura 12 para começar a degradação da estrutura 12. A temperatura limite exigida para começar a degradação da estrutura 12 será pelo menos maior que uma temperatura que ocorre naturalmente no ambiente de fundo de poço em que a estrutura 12 deve ser empregada. Assim, apenas quando a estrutura 12 é exposta à temperatura limite do dispositivo de ignição 16 a estrutura 12 começará a se degradar.

[0013] Quando o dispositivo de ignição 16 libera calor na temperatura limite, ou acima dela, e a estrutura 12 é exposta à temperatura limite ou acima para começar a degradação da estrutura 12, a estrutura 12 começará a se degradar, conforme esquematicamente representado na Figura 1B. A estrutura 12 é feita de material DSD 18 que inclui material energético 22 que tem propriedades estruturais e propriedades DSD conforme indicado na presente invenção e pode incluir material comercialmente disponível da Baker Hughes Incorporated, Houston, Texas. Tal material é descrito mais detalhadamente abaixo.

[0014] O material energético 22 pode estar na forma de fibras contínuas, fios, folhas metálicas, partículas, péletes, fibras curtas ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. Na estrutura 12, o material energético 22 é interconectado de modo que, quando uma reação do material energético 22 é iniciada em um ou mais locais ou pontos de partida 28, a reação possa se auto propagar através do material energético 22 na estrutura 12. Conforme usado na presente invenção, os termos interconectado e interconexão não se limitam a interconexão física. O material energético 22 pode incluir uma termita, uma folha metálica multicamada reativa, um polímero energético ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. O uso de materiais energéticos 22 revelados na presente invenção é vantajoso pois esses materiais energéticos 22 são estáveis nas temperaturas do poço, porém produzem uma reação exotérmica extremamente intensa depois da ativação, o que facilita a rápida desintegração da estrutura 12.

[0015] O material energético 22 pode incluir uma termita, um termato, um combustível propelente sólido, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. Os materiais de termita incluem um metal em pó (um agente redutor) e um óxido de metal (um agente oxidante), sendo que as opções para um agente redutor incluem alumínio, magnésio, cálcio, titânio, zinco, silício, boro e combinações que incluem pelo menos um dentre os supracitados, por exemplo, enquanto que as opções para um agente oxidante incluem óxido de boro, óxido de silício, óxido de cromo, óxido de manganês, óxido de ferro, óxido de cobre, óxido de chumbo e combinações que incluem pelo menos um dentre os supracitados, por exemplo.

[0016] Os materiais de termato compreendem um metal em pó e um oxidante de sal que incluem nitrato, cromato e perclorato. Por exemplo, os materiais de termato incluem uma combinação de cromato de bário e zircônio em pó; uma combinação de perclorato de potássio e ferro metálico em pó; uma combinação de hidreto de titânio e perclorato de potássio, uma combinação de hidreto de zircônio e perclorato de potássio, uma combinação de boro, titânio em pó e cromato de bário, ou uma combinação de cromato de bário, perclorato de potássio e tungstênio em pó.

[0017] Combustíveis propelentes sólidos podem ser gerados a partir das composições de termato pela adição de um aglutinante que serve, nesse meio tempo, como um combustível secundário. As composições de termato para propelentes sólidos incluem, mas não se limitam a, perclorato e nitrato, como perclorato de amônia, nitrato de amônia e nitrato de potássio. O material aglutinante é adicionado para formar um líquido espessado e, então, ser moldado em vários formatos. Os materiais aglutinantes incluem acrilonitrila de polibutadieno (PBAN), polibutadieno terminado em hidroxila (HTPB), ou poliuretano. Um sólido propelente combustível exemplificativo inclui grãos de perclorato de amônia (NHaCIO4) (20 a 200 um) imersos em uma matriz de borracha que contém 69 a 70% de perclorato de amônio finamente moído (um oxidante), combinados com 16 a 20% de pó fino de alumínio (um combustível), mantidos juntos em uma base de 11 a 14% de acrilonitrila de polibutadieno ou polibutadieno terminado em hidroxila (matriz de borracha de polibutadieno). Outro exemplo dos combustíveis propelentes sólidos inclui metal de zinco e enxofre em pó.

[0018] O material energético 22 pode incluir também polímeros energéticos que contêm grupos reativos, que têm capacidade para absorver e dissipar energia. Durante a ativação de polímeros energéticos, a energia absorvida pelos polímeros energéticos faz com que os grupos reativos nos polímeros energéticos, como grupos azido e nitro, decomponham o gás de liberação juntamente com a dissipação de energia absorvida e/ou a dissipação da energia gerada pela decomposição dos grupos ativos. O calor e o gás liberados promovem a degradação da estrutura 12.

[0019] Os polímeros energéticos incluem polímeros com grupos que contêm azida, nitro, nitrato, nitroso, nitramina, oxetano, triazol e tetrazol. Polímeros ou copolímeros que contêm outros grupos que contêm nitrogênio energético também podem ser usados. Opcionalmente, os polímeros energéticos incluem adicionalmente grupos fluoro, como grupos fluoroalquila.

[0020] Polímeros — energéticos — exemplificativos — incluem — nitrocelulose, azidocelulose, polissulfeto, poliuretano, um fluoropolímero combinado com nanopartículas de combustíveis de metal de combustão, polibutadieno; nitrato de poliglicidila, como poliGLIN, trinitrato de butanotriol, polímero de glicidilazida (GAP), por exemplo GAP linear ou ramificado, diol de GAP, ou triol de GAP, poliloxetano de 3-nitratometil-3-metila](poliNIMMO), poli(3,3-bis- (azidometil)oxetano —(poliBAMO) e poliloxetanoêo de 3-azidometil-3-metila) (poliAMMO), polivinilnitrato, polinitrofenileno, poliéteres de nitramina, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados.

[0021] O material energético 22 da estrutura 12 pode ser fornecido em um material de matriz 20, com o material energético 22 disperso ou posicionado no material de matriz 20, de modo que o material DSD 18 inclua tanto o material energético 22 quanto o material de matriz 20. O material de matriz 20 é distribuído pela rede tridimensional

30. O material energético 22 pode formar uma rede interconectada 30. A estrutura 12 pode ser formada por meio da formação de uma pré-forma porosa do material energético 22, e carregando-se ou infiltrando-se o material de matriz 20 na pré-forma sob pressão a uma temperatura elevada. Em outra modalidade, o material energético 22 é aleatoriamente distribuído no material de matriz 20 na forma de partículas, péletes, fibras curtas ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. A estrutura 12 pode ser formada misturando-se e comprimindo-se o material energético 22 e o material de matriz 20. Em ainda outra modalidade, a estrutura 12 inclui uma porção interna e uma porção externa disposta sobre a porção interna, sendo que a porção interna inclui um material de núcleo que é corrosível em um fluido de fundo de poço e a porção externa inclui o material de matriz 20 e o material energético 22. Os materiais de núcleo podem incluir materiais corrosíveis que têm uma taxa de corrosão maior em fluidos de fundo de poço do que o material de matriz 20 da porção externa quando testados sob as mesmas condições. Quando o material energético 22 na porção externa da estrutura 12 é ativado, a porção externa se desintegra, o que expõe a porção interna da estrutura 12. Visto que a porção interna da estrutura 12 tem uma taxa de corrosão agressiva em um fluido de fundo de poço, a porção interna da estrutura 12 pode se desintegrar rapidamente quando exposta a um fluido de fundo de poço.

[0022] O material de matriz 20 pode incluir um polímero, um metal, um compósito ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados, que fornece as propriedades de material gerais, como resistência, ductilidade, dureza, densidade, para funções de ferramenta. Conforme usado na presente invenção, um metal inclui ligas de metal. O material de matriz 20 pode ser corrosível ou substancialmente não corrosível em um fluido de fundo de poço, embora, se for corrosível, a taxa de corrosão dentro do fluido de fundo de poço pode ser lenta o suficiente para que a estrutura 12 execute sua função desejada antes da degradação. O fluido de fundo de poço compreende água, salmoura, ácido, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. Em uma modalidade, o fluido de fundo de poço inclui cloreto de potássio (KCI), ácido clorídrico (HCl), cloreto de cálcio (CaClo), brometo de cálcio (CaBr2) ou brometo de zinco (ZnBr2), ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. O calor gerado pelo material energético 22 quando ativado pelo dispositivo de ignição 16 acelera a corrosão do material de matriz 20.

[0023] Em uma modalidade, o material de matriz corrosível 20 compreende Zn, Mg, Al, Mn, uma liga dos mesmos, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. O material de matriz corrosível 20 pode compreender adicionalmente Ni, W, Mo, Cu, Fe, Cr, Co, uma liga dos mesmos, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados.

[0024] Uma liga de magnésio é especificamente mencionada. Ligas de magnésio adequadas para uso incluem ligas de magnésio com alumínio (Al), cádmio (Cd), cálcio (Ca), cobalto (Co), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), níquel (Ni), silício (Si), prata (Ag), estrôncio (Sr), tório (Th), tungstênio (W), zinco (Zn), zircônio (Zr), ou uma combinação que compreende pelo menos um desses elementos. Ligas particularmente úteis incluem partículas de liga de magnésio que incluem aquelas preparadas a partir de magnésio em liga com Ni, W, Co, Cu, Fe ou outros metais. Elementos de formação de liga ou elementos vestigiais podem ser incluídos em quantidades variadas para ajustar a taxa de corrosão do magnésio. Por exemplo, quatro desses elementos (cádmio, cálcio, prata e zinco) têm efeitos de aceleração leves a moderados sobre as taxas de corrosão, enquanto quatro outros (cobre, cobalto, ferro e níquel) têm um efeito ainda maior sobre a corrosão. Ligas de magnésio comerciais exemplificativas que incluem diferentes combinações dos elementos de formação de liga acima para atingir diferentes graus de resistência à corrosão incluem, mas não se limitam a, por exemplo, aqueles que formam ligas com alumínio, estrôncio e manganês, como as ligas AJ62,

AJ50x, AJ5S1x e AJ52x, e aqueles que forma ligas com alumínio, zinco e manganês, como ligas AZ91A-E.

[0025] Em uma modalidade, a matriz formada a partir do material de matriz 20 tem uma nanomatriz celular substancialmente contínua que compreende um material de nanomatriz 20, uma pluralidade de partículas dispersas que compreendem um material de núcleo de partícula que compreende Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, disperso na nanomatriz celular, e uma camada de ligação de estado sólido que se estende pela nanomatriz celular entre as partículas dispersas. A matriz compreende partículas em pó deformadas formadas por meio de compactação de partículas em pó que compreendem um núcleo de partícula e pelo menos uma camada de revestimento, sendo que as camadas de revestimento são unidas por ligação de estado sólido para formar a nanomatriz celular substancialmente contínua e deixar os núcleos de partícula como as partículas dispersas. As partículas dispersas têm um tamanho médio de cerca de 5 um a cerca de 300 um. O material da nanomatriz 20 compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, carboneto ou nitreto dos mesmos, ou uma combinação de quaisquer dos materiais mencionados acima.

[0026] A matriz pode ser formada de partículas revestidas, tais como pós de Zn, Mg, Al, Mn, uma liga dos mesmos, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados. O pó tem geralmente um tamanho de partícula de cerca de 50 a cerca de 150 micrômetros, e mais especificamente cerca de 5 a cerca de 300 micrômetros, ou cerca de 60 a cerca de 140 micrômetros. O pó pode ser revestido com o uso de um método como deposição química a vapor, anodização ou semelhante, ou misturado por adição através de um método físico como moagem criogênica, moagem com bolas, ou semelhante, com um metal ou óxido de metal como Al, Ni, W, Co, Cu, Fe, óxidos de um desses metais, ou semelhante. A camada de revestimento pode ter uma espessura de cerca de 25 nm a cerca de 2.500 nm. AI/Ni e AVW são exemplos específicos para as camadas de revestimento. Mais de uma camada de revestimento pode estar presente. Camadas de revestimento adicionais podem incluir Al, Zn, Mg,

Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou No. Tais pós de magnésio revestidos são denominados na presente invenção materiais eletrolíticos controlados (CEM - "controlled electrolytic materials"). Os materials CEM são, então, moldados ou compactados formando a matriz, por exemplo através de compressão a frio com o uso de uma prensa isostática com cerca de 40 a cerca de 80 ksi (cerca de 275 a cerca de 550 MPa), seguida por forjamento ou sinterização e usinagem, para fornecer o formato e as dimensões desejadas da estrutura 12.

[0027] O material de matriz 20 pode ser polímeros degradáveis e seus compósitos que incluem ácido poli(lático) (PLA), ácido poli(glicólico) (PGA), policaprolactona (PCL), polilactida-co-glicolida, poliuretano, como poliuretano que tem ligações de éster ou éter, acetato de polivinila, poliésteres e similares.

[0028] Opcionalmente, o material de matriz 20 compreende adicionalmente aditivos, como carbonetos, nitretos, óxidos, precipitados, dispersoides, vidros, carbonos ou similares, para controlar a resistência mecânica e a densidade da estrutura 12.

[0029] A quantidade do material energético 22 não é particularmente limitada e é, de modo geral, uma quantidade suficiente para gerar energia suficiente para facilitar a rápida desintegração da estrutura 12 quando o material energético 22 é ativado pelo dispositivo de ignição 16. Em uma modalidade, o material energético 22 está presente em uma quantidade de cerca de 0,5% em peso a cerca de 45% em peso ou cerca de 0,5 % em peso a cerca de 20% em peso com base no peso total da estrutura 12.

[0030] Após o impacto do impactador mecânico 14 no dispositivo de ignição 16, o impactador mecânico 14 pode permanecer intacto e pode ser removido em uma direção poço acima 32 para remoção do tubo de fundo de poço 24 ou, após a estrutura 12 ter se degradado, o impactador mecânico 14 pode ser movido mais na direção de fundo de poço 34 para impactar um segundo dispositivo de ignição 16 associado a uma segunda estrutura 12 para a subsequente remoção da segunda estrutura 12.

[0031] Em outra modalidade, conforme mostrado na Figura 2, o impactador 14 pode ser feito também de material DSD 18 de modo que, mediante impacto do impactador 14 sobre o dispositivo de ignição 16, o calor do dispositivo de ignição 16 comece adicionalmente a degradação do impactador 14. Quando tanto a estrutura DSD 12 quanto o impactador 14 são substancial ou completamente desintegrados, um caminho claro ou substancialmente claro é fornecido através do tubo de fundo de poço 24 após o impacto e a degradação sem a necessidade de puxar o impactador 14 do tubo de fundo de poço 24. O poço será, então, utilizável para outras operações, como, mas não se limitando a, passagem de fluidos e/ou de ferramentas de fundo de poço através do poço de fluxo 36.

[0032] Com referência à Figura 3, uma modalidade não limitadora do impactador 14 é ilustrada. O impactador 14 mostrado na Figura 3 é uma cabeça de disparo mecânico 38 e inclui um martelo 40 mantido no lugar por uma pinça 42 quando os dedos de pinça 44 da pinça 42 engatam um perfil 46 no martelo 40. A pinça 42 é apoiada por uma luva 48. Os dedos de pinça 44 são forçados radialmente para dentro no perfil 46 por uma primeira seção 50 da luva 48 que tem um primeiro diâmetro interno. Quando a iniciação da degradação da estrutura 12 é desejada, o impactador 14 é enviado poço abaixo (se já não estiver no lugar poço abaixo) e um objeto é derrubado na extremidade poço acima 52 da luva 48 para quebrar os parafusos de cisalhamento 54 e para deslocar a luva 48 na direção de fundo de poço 34 em relação à pinça 42. Conforme a luva 48 se move poço abaixo, os dedos de pinça 44 podem se expandir dentro de uma segunda seção 56 da luva 48 que tem um segundo diâmetro interno que é maior que o primeiro diâmetro interno. Nesse ponto, visto que o martelo 40 não está mais travado longitudinalmente pela pinça 42, uma pressão hidrostática pode acionar o martelo 40 na direção de fundo de poço 34 para golpear a cabeça de martelo 58 no dispositivo de ignição 16, ativando, assim, o disparo.

[0033] A estrutura 12 é esquematicamente ilustrada nas Figuras 1 a 3 e não é particularmente limitada. A estrutura 12 pode incluir, mas não se limita a, uma bola, uma sede esférica, um plugue de fratura, um plugue de ponte, um plugue limpador, plugues de cisalhamento, uma barreira de detritos, um disco de câmara atmosférica, um protetor de orifício de vedação, um protetor de poço marítimo, um protetor de tela, um protetor de tela em microesfera, um plugue de tubo base de tela, plugue de forro de estímulo de broca interna, plugues ICD, uma válvula de charneira, uma válvula de elevação de gás, um plugue CEM transmático, sapatas flutuadoras, pregas, bolas de derivação, bolas de comutação/definição, sedes esféricas, luvas, discos teleperf, discos de conexão direta, discos de forro de broca interna, charneira de controle de perda de fluido, pinos ou parafusos de cisalhamento, plugues de cimentação, plugues teleperf, plugues de tela em microesferas de controle de areia de broca interna, plugues de tela de fraturamento em microesferas HP, correias de retenção, um protetor de poço de vedação, um protetor de tela de revestimento de estímulo, um plugue de porta de forro, um whipstock, um cilindro ou um plugue de forro.

[0034] Embora a estrutura 12 e o dispositivo de ignição 16 sejam esquematicamente representados bloqueando o poço de fluxo 36 do tubo de fundo de poço 24 nas Figuras | a 3, a Figura 4 representa outra modalidade da estrutura 12 em que o fluxo de fluido é permitido através da estrutura 12 e do tubo de fundo de poço 24 antes da degradação da estrutura 12. A estrutura 12 da Figura 4 pode também proibir o fluxo através da mesma quando uma bola é deixada em um assento da estrutura 12. Em uma tal modalidade, o dispositivo de ignição 16 está posicionado em uma porção da estrutura 12, como uma extremidade poço acima 60. Além disso, embora apenas um dispositivo de ignição 16 seja representado nas Figuras 1 a 3, a Figura 4 representa uma modalidade em que uma pluralidade de dispositivos de ignição 16 está posicionada na estrutura 12. Além disso, os dispositivos de ignição 16 mostrados na Figura 4 estão dispostos no sistema 10, de modo que eles possibilitem também o fluxo de fluido através do poço de fluxo 36 da estrutura 12 e do tubo de fundo de poço 24.

[0035] O dispositivo de ignição 16 representado nas Figuras 1 a 4 é fornecido em uma extremidade da estrutura 12 e, portanto, o impactador mecânico 14 não impacta a estrutura 12 diretamente. Em outras modalidades, um ou mais dos dispositivos de ignição 16 podem ser incorporados ou parcialmente incorporados na estrutura 12, de modo que a estrutura 12 inclua o dispositivo de ignição 16. Uma modalidade de uma estrutura 12 que inclui um dispositivo de ignição 16 é mostrada na Figura 5. Em tal modalidade, a estrutura 12 pode ser impactada diretamente. Devido ao material DSD 18, sempre que o dispositivo de ignição 16 está localizado na estrutura 12, e em qualquer ponto em que a ignição comece na estrutura 12, a degradação continuará ao longo da estrutura inteira 12. Assim, o local de dispositivo de ignição 16 em relação à estrutura 12 pode ser alterado, desde que o impactador mecânico 14 tenha capacidade para impactar o dispositivo de ignição 16, e o dispositivo de ignição 16 tenha capacidade para transferir, para a estrutura 12, calor a uma temperatura igual ou maior que a temperatura limite.

[0036] Conforme mostrado adicionalmente na Figura 5, o dispositivo de ignição 16 pode incluir dois ou mais produtos químicos 62 e o impacto pelo impactador 14 no dispositivo de ignição 16 pode fazer com que os produtos químicos 62 interajam para criar calor suficiente para incendiar a estrutura 12 e, em particular, o ponto ou pontos de partida 28 do material energético 22. Em um exemplo não limitador, um primeiro produto químico 64 pode ser permanganato de potássio (KMnO4), e um segundo produto químico 66 pode ser um ou mais dentre glicerol, etilenoglicol e propilenoglicol. Quando o KMnO4 em pó e o glicerol se misturam, a mistura se inflamará automaticamente. Em outra modalidade, o impactador mecânico 14 pode ser usado para comprimir uma câmara que contém um produto químico. Quando uma câmara com gás é comprimida, por exemplo por um pistão, o trabalho mecânico realizado sobre o gás causará a rápida elevação da temperatura. A ignição por compressão pode incluir adicionalmente o uso de uma mistura de diesel. Além disso, a ignição pode ocorrer quando gases pirofóricos são misturados com ar: por exemplo hidretos não metálicos, como silano e carbonilas de metal (octacarbonila de dicobalto, carbonila de níquel), quando líquidos pirofóricos são misturados com ar, por exemplo, alquil-lítio como terc-butil-lítio podem pegar fogo quando expostos ao ar, e quando sólidos pirofóricos são misturados com ar: pó de metal fino que inclui ferro, alumínio, magnésio, cálcio, zircônio, titânio; misturas de pó fino de Pd e Al, Cu e Al, Ni e Al, Ti e boro, a combinação de dois pós liberará calor adicional; fósforo branco; e hidreto de metal, como hidreto de alumínio e lítio. Os produtos químicos 62 são inicialmente separados, por exemplo por uma parede frangível 68, e o impacto mecânico fará com que os produtos químicos 62 interajam entre si quando a parede frangível 68 é quebrada sob impacto mecânico. Alternativamente, os recipientes 70 para os produtos químicos 62 podem estar dispostos de modo que, mediante impacto mecânico, um recipiente 70 seja movido em relação a outro recipiente 70 para possibilitar a comunicação fluida entre os mesmos ou para expor um recipiente 70 ao ar. Como nas modalidades anteriores, o dispositivo de ignição 16 está disposto para transferir calor para a estrutura 12 (seja por condução direta ou indireta ou por radiação) de modo que o calor criado pela mistura dos dois ou mais produtos químicos 62 faça a estrutura 12 pegar fogo.

[0037] A estrutura 12 revelada na presente invenção pode ser controlavelmente removida de modo que uma desintegração significativa ocorra apenas após a estrutura 12 ter executado a sua função (ou funções). Um método para remover de modo controlado a estrutura 12 inclui dispor a estrutura 12 em um ambiente de fundo de poço, executar uma operação poço abaixo que envolve a estrutura 12, impactar um dispositivo de ignição 16 para elevar a temperatura do dispositivo de ignição 16, transferir calor do dispositivo de ignição 16 para a estrutura 12 e degradar a estrutura

12.

[0038] Os métodos possibilitam o controle total do perfil de degradação e desintegração da estrutura 12. A estrutura 12 pode reter suas propriedades físicas até que a degradação seja desejada. A estrutura 12 e quaisquer conjuntos associados podem executar várias operações poço abaixo enquanto a degradação da estrutura 12 é minimizada. A operação poço abaixo não é particularmente limitada e pode ser qualquer operação que é executada durante a perfuração, o estímulo, a conclusão, a produção ou a remediação. Uma vez que o início do processo de degradação pode ser controlado, a estrutura 12 pode ser projetada para ter uma taxa de corrosão agressiva, de modo a acelerar o processo de degradação após a ignição quando a estrutura 12 não for mais necessária. Quando a estrutura 12 não for mais necessária, a degradação do artigo é iniciada por meio do golpeamento do dispositivo de ignição 16 e da transferência de calor para a estrutura 12. A degradação da estrutura 12 é acelerada por meio da ativação do material energético 22 dentro da estrutura 12.

[0039] Antes da ativação, a estrutura 12 pode incluir tanto a rede 30 do material energético 22 quanto o material de matriz 20. Após a ativação, calor é gerado e a estrutura 12 se quebra em pequenos pedaços. Em uma modalidade, os pequenos pedaços podem ser adicionalmente corroídos em um fluido de fundo de poço, formando partículas em pó. As partículas em pó podem fluir de volta para a superfície, sendo, assim, convenientemente removidas do poço.

[0040] São apresentadas abaixo várias modalidades da revelação.

[0041] Modalidade 1: Um sistema para degradar uma estrutura, sendo que o sistema inclui a estrutura formada de um material degradável sob demanda, um dispositivo de ignição disposto para transferir calor para a estrutura e um impactador mecânico móvel em relação à estrutura, sendo que a temperatura do dispositivo de ignição aumenta mediante impacto do impactador mecânico no dispositivo de ignição, e o calor do dispositivo de ignição inicia a degradação da estrutura.

[0042] Modalidade 2: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o impactador mecânico é um martelo.

[0043] Modalidade 3: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o martelo é acionado na direção do dispositivo de ignição por pressão hidrostática.

[0044] Modalidade 4: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o dispositivo de ignição e a estrutura fornecem um poço de fluxo.

[0045] Modalidade 5: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o impactador mecânico é formado do material degradável sob demanda e se degrada mediante impacto com o dispositivo de ignição.

[0046] Modalidade 6: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o material degradável sob demanda inclui uma rede de material energético em um material de matriz, e o dispositivo de ignição transfere calor a pelo menos um ponto de partida da rede de material energético para facilitar a degradação tanto da estrutura quanto do impactador mecânico.

[0047] Modalidade 7: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o material degradável sob demanda inclui um material energético configurado para gerar energia mediante ativação para facilitar a degradação da estrutura.

[0048] Modalidade 8: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o material degradável sob demanda inclui adicionalmente um material de matriz distribuído em uma rede do material energético, sendo que a rede libera calor para o material de matriz após impacto do impactador mecânico no dispositivo de ignição.

[0049] Modalidade 9: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o material energético é ativado quando o dispositivo de ignição transfere calor a uma temperatura limite, ou acima dela, em um ou mais pontos de partida da rede do material energético.

[0050] Modalidade 10: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o dispositivo de ignição inclui um material explosivo e/ou inflamável.

[0051] Modalidade 11: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o dispositivo de ignição inclui dois ou mais produtos químicos separados uns dos outros antes do impacto pelo impactador mecânico, e misturados uns com os outros após impacto pelo impactador mecânico, e a mistura dos dois ou mais produtos químicos gera calor.

[0052] Modalidade 12: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o material energético compreende fibras contínuas, fios ou folhas metálicas, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados, que formam uma rede tridimensional, e o material de matriz é distribuído pela rede tridimensional.

[0053] Modalidade 13: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o dispositivo de ignição está em contato direto com a estrutura.

[0054] Modalidade 14: O sistema, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o dispositivo de ignição está interposto entre o impactador mecânico e a estrutura.

[0055] Modalidade 15: Um método para degradar uma estrutura, sendo que o método inclui mover um impactador mecânico em relação à estrutura, impactar o impactador em um dispositivo de ignição para aumentar uma temperatura do dispositivo de ignição, transferir calor do dispositivo de ignição para a estrutura para iniciar a degradação de um material degradável sob demanda da estrutura e degradar o material degradável sob demanda da estrutura.

[0056] Modalidade 16: O método, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que mover o impactador mecânico inclui mover um martelo no dispositivo de ignição.

[0057] Modalidade 17: O método, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, que compreende adicionalmente utilizar calor do dispositivo de ignição para degradar um material degradável sob demanda do impactador mecânico.

[0058] Modalidade 18: O método, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o dispositivo de ignição inclui dois ou mais produtos químicos separados uns dos outros antes do impacto pelo impactador mecânico, e misturados uns aos outros após impacto pelo impactador mecânico.

[0059] Modalidade 19: O método, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o dispositivo de ignição inclui um material explosivo e/ou inflamável.

[0060] Modalidade 20: O método, como em qualquer modalidade anterior, ou combinação de modalidades, em que o material degradável sob demanda inclui um material energético configurado para gerar energia mediante ativação para facilitar a degradação da estrutura, sendo que o material energético inclui uma rede e o material degradável sob demanda inclui adicionalmente um material de matriz, sendo que a rede libera calor para o material de matriz após impacto do impactador mecânico no dispositivo de ignição.

[0061] Todas as faixas reveladas na presente invenção são inclusivas dos pontos de extremidade, e os pontos de extremidade são independentemente combináveis entre si. Conforme usado na presente invenção, o termo "combinação" é inclusivo de blendas, misturas, ligas, produtos de reação e similares. Todas as referências são incorporadas na presente invenção a título de referência em sua totalidade.

[0062] O uso dos termos "um", "uma", "o" e "a" e referências similares no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado como abrangendo tanto o singular quanto o plural, exceto onde indicado em contrário na presente invenção ou claramente contradito pelo contexto. "Ou" significa "e/ou". O modificador "cerca de" usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, ele inclui o grau de erro associado à medição da quantidade específica). Adicionalmente, deve ser considerado adicionalmente que os termos "primeiro", "segundo" e similares na presente invenção não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, sendo ao invés disso usados para distinguir um elemento de outro.

[0063] Os ensinamentos da presente revelação se aplicam aos conjuntos de fundo de poço e ferramentas de fundo de poço que podem ser usados em uma variedade de operações de poços. Essas operações podem envolver o uso de um ou mais agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um poço e/ou equipamentos no poço, como uma tubulação de produção. Os agentes de tratamento podem estar sob a forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Os agentes de tratamento ilustrativos incluem, mas não se limitam a, fluidos de fraturamento, fluidos de estimulação, ácidos, vapor, água, salmoura, agentes anticorrosão, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsificantes, desemulsificantes, sinalizadores, melhoradores de fluxo, etc. As operações de poços ilustrativas incluem, mas não se limitam a, fraturamento hidráulico, estimulação, injeção de sinalizador, limpeza, acidificação, injeção de vapor, injeção de água, cimentação, etc.

[0064] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade ou modalidades exemplificativas, será entendido pelos versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem que se afaste do escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou um material específico aos ensinamentos da invenção sem que se afaste do escopo essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não se limite à modalidade específica apresentada como o melhor modo contemplado para realizar a presente invenção, mas que a invenção inclua todas as modalidades que se enquadrem no escopo das reivindicações. Além disso, nos desenhos e na descrição, foram reveladas modalidades exemplificativas da invenção e, embora termos específicos possam ter sido empregados, eles são usados, a menos que seja afirmado de outra forma, em um sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação, portanto o escopo da invenção não é assim limitado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema (10) para degradar uma estrutura (12), sendo o sistema (10) caracterizado por compreender: a estrutura (12) formada de um material degradável sob demanda (18); um dispositivo de ignição (16) disposto para transferir calor para a estrutura (12); e um impactador mecânico (14) móvel em relação à estrutura (12); sendo que a temperatura do dispositivo de ignição (16) aumenta mediante impacto do impactador mecânico (14) no dispositivo de ignição (16), e o calor do dispositivo de ignição (16) inicia a degradação da estrutura (12).

2. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o impactador mecânico (14) ser um martelo (40), sendo que o martelo (40) é empurrado na direção do dispositivo de ignição (16) através de pressão hidrostática.

3. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de ignição (16) e a estrutura (12) fornecerem um poço de fluxo (36).

4, Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o impactador mecânico (14) ser formado do material degradável sob demanda (18) e se degradar mediante impacto com o dispositivo de ignição (16).

5. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o material degradável sob demanda (18) incluir uma rede (30) de material energético (22) em um material de matriz (20) e o dispositivo de ignição (16) transferir calor para pelo menos um ponto de partida da rede (30) de material energético (22) para facilitar a degradação tanto da estrutura (12) quanto do impactador mecânico (14).

6. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material degradável sob demanda (18) incluir um material energético (22) configurado para gerar energia mediante ativação para facilitar a degradação da estrutura (12) e um material de matriz (20) distribuído em uma rede (30) do material energético (22), sendo que a rede (30) libera calor para o material de matriz (20) após impacto do impactador mecânico (14) no dispositivo de ignição

(16), sendo que o material energético (22) é ativado quando o dispositivo de ignição (16) transfere calor na temperatura limite ou acima da temperatura limite em um ou mais pontos de partida (28) da rede (30) do material energético (22).

7. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o material energético (22) compreender fibras contínuas, fios ou folhas metálicas, ou uma combinação que compreende pelo menos um dentre os supracitados, que formam a rede (30).

8. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de ignição (16) incluir um material explosivo e/ou inflamável (18).

9. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de ignição (16) incluir dois ou mais produtos químicos separados uns dos outros antes do impacto pelo impactador mecânico (14), e misturados uns aos outros após impacto pelo impactador mecânico (14), e pela mistura dos dois ou mais produtos químicos gerar calor.

10. Método para degradar uma estrutura (12), sendo o método caracterizado por compreender: mover um impactador mecânico (14) em relação à estrutura (12); impactar o impactador (14) em um dispositivo de ignição (16) para aumentar uma temperatura do dispositivo de ignição (16); transferir calor do dispositivo de ignição (16) para a estrutura (12) para iniciar a degradação de um material degradável sob demanda (18) da estrutura (12);e, degradar o material degradável sob demanda (18) da estrutura (12).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o movimento do impactador mecânico (14) incluir mover um martelo (40) na direção do dispositivo de ignição (16).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente utilizar calor do dispositivo de ignição (16) para degradar um material degradável sob demanda (18) do impactador mecânico (14).

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o dispositivo de ignição (16) incluir dois ou mais produtos químicos (64, 66) separados uns dos outros antes do impacto pelo impactador mecânico (14) e misturados uns aos outros após impacto pelo impactador mecânico (14).

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o dispositivo de ignição (16) incluir um material explosivo e/ou inflamável (18).

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o material degradável sob demanda (18) incluir um material energético (22) configurado para gerar energia mediante ativação para facilitar a degradação da estrutura (12), sendo que o material energético (22) inclui uma rede (30) e o material degradável sob demanda (18) inclui adicionalmente um material de matriz (20), sendo que a rede (30) libera calor para o material de matriz (20) após impacto do impactador mecânico (14) no dispositivo de ignição (16).