BR112020004380B1 - Sistema e método de limpeza de uma área anelar em um poço - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema e método de limpeza de uma área anelar em um poço (2) que compreende: - um primeiro corpo de tubo (4) e um segundo corpo de tubo circundante (6); - um primeiro anel (8) contendo um fluido limpo (10) e um segundo anel (12) circundante contendo contaminantes (14); - uma pluralidade de conjuntos de orifícios (22) formados através dos corpos de tubo (4, 6) e dispersos ao longo de uma seção longitudinal (L), cada conjunto de orifícios (22) compreendendo orifícios (22a, 22b) alinhados substancialmente de modo radial; e - uma ferramenta de lavagem (26) posicionada no primeiro corpo de tubo (4) e compreendendo guias de fluxo espaçadas (28a, 28b) configuradas para incluir um número limitado de conjuntos de orifícios (22), as guias de fluxo (28a, 28b) cooperando com um interior do primeiro corpo de tubo (4) para formar um compartimento de pressão confinada (30) para o número limitado de conjuntos de orifícios (22) quando operacional no poço (2).

Description

Campo Técnico

[001] A invenção refere-se a um sistema e um método de limpeza de uma área anelar em um poço subterrâneo, por exemplo, em um poço de produção ou em um poço de injeção. Vantajosamente, a invenção pode ser usada no contexto de obturar tal poço, por exemplo, para obturar e abandonar (P&A) o poço temporariamente ou permanentemente.

[002] Mais particularmente, o presente sistema e método são usados em uma seção de poço contendo um primeiro corpo de tubo cercado por um segundo corpo de tubo, de modo a formar uma constelação de tubo dentro de tubo. Um primeiro espaço anelar está localizado entre os corpos do tubo e contém um fluido substancialmente limpo, enquanto um segundo espaço anelar externo envolve o segundo corpo do tubo e contém contaminantes em um estado sólido, semi- sólido ou líquido, ou uma mistura dos mesmos. Normalmente, embora não necessariamente, o segundo espaço anelar está localizado entre o segundo corpo de tubo e uma parede de poço circundante constituída por formações subterrâneas (rochas). Também é concebível que o segundo espaço anelar esteja localizado entre o segundo corpo de tubo e um ou mais corpos de tubo progressivamente maiores, localizados externamente ao segundo corpo de tubo, cada um desses corpos de tubo maiores também tendo um espaço anelar externo que provavelmente conterá tais contaminantes. No contexto da presente invenção, os contaminantes observados podem compreender várias partículas, detritos, depósitos e / ou fluidos de poços, por exemplo, reboco, partículas de formação, aparas de broca, aditivos de perfuração, por exemplo, barita, partículas de cimento e / ou resíduos e fluidos de perfuração antigos (ou similares) que têm decantado ou permanecem no segundo espaço anelar provenientes de operações anteriores no poço.

[003] A constelação de tubo dentro de tubo acima descrita e a situação de conteúdo do espaço anelar podem existir em um poço de produção contendo uma tubulação de produção interna cercada por um encamisamento ou revestimento de produção, ou em um poço de injeção contendo um tubo de injeção interno cercado por um encamisamento ou revestimento de injeção. O tubo interno geralmente se estende entre a superfície e uma zona permeável do poço e é usado para transportar fluidos para fora do poço (produção) ou para dentro do poço (injeção). Esses e outros aspectos dessas constelações tubo dentro de tubo e situações de conteúdo no espaço anelar seriam familiares para o especialista em poço.

FUNDAMENTOS

[004] Devido, por exemplo, à economia significativa de tempo e custo em relação às técnicas convencionais de destruição de seções, o chamado método Perf-Wash-Cement ("PWC®" e "PWC, Perf-Wash- Cement®"), tem, desde o ano de 2010, ganho crescente interesse e uso na indústria de petróleo e gás como um método muito eficiente e ambientalmente seguro de obturar poços. Ao contrário das técnicas de fresamento de seções, o método PWC® não exige que um ou mais corpos de tubos (por exemplo, encamisamentos, revestimentos) sejam destruídos e removidos antes de colocar um material de obturação (por exemplo, cimento) em uma seção transversal inteira (rocha a rocha) de um poço. Um ou mais corpos de tubo (encamisamentos / revestimentos) localizados dentro de uma seção de poço são em vez disso perfurados para obter acesso a um ou mais anéis externos circundantes. Essas perfurações ou orifícios são geralmente formados simultaneamente, ou substancialmente simultaneamente, através da (s) parede (s) de um ou mais corpos de tubo. Um canhão de perfuração é normalmente usado para fazê-lo, embora outros dispositivos de perfuração adequados também possam ser utilizados para esse fim. Vários contaminantes, tal como os descritos acima, estão normalmente presentes nesses anéis e devem ser removidos antes de colocar o material de obturação na seção do poço. Uma ferramenta de lavagem ou jateamento é, portanto, inserida no corpo do tubo (mais interno) para lavar e remover os contaminantes presentes ao longo da seção perfurada do poço. Um fluido de lavagem é descarregado da ferramenta de lavagem ou jateamento e flui através de perfurações previamente formadas em um ou mais corpos de tubo, limpando assim os contaminantes presentes em um ou mais anéis circundantes. A ferramenta de lavagem ou jateamento é normalmente movida para baixo e depois para cima ao longo da seção perfurada durante uma operação de lavagem, embora a lavagem apenas em uma direção possa provar ser suficiente. Um material de obturação fluidizado adequado é então introduzido no corpo do tubo (mais interno) e é colocado ao longo da seção perfurada e limpa, formando assim uma barreira de seção transversal (rocha a rocha) no poço. A pasta de cimento é normalmente usada para esse fim, embora outros tipos de materiais de tamponamento também possam ser utilizados.

Técnica Anterior

[005] Ao empregar o método PWC®, as seguintes referências da técnica anterior revelam diferentes tipos de ferramentas de lavagem / jateamento apropriadas para limpar contaminantes em um ou mais anéis ao redor de um ou mais corpos de tubos.

[006] O documento WO 2012/096580 A1 divulga o método PWC® em termos gerais e mais específicos. Esta publicação descreve concretizações de uma ferramenta de lavagem geralmente referida como a Ferramenta de lavagem HydraWash ™ na indústria de petróleo e gás. Esta ferramenta de lavagem pode compreender guias de fluxo espaçadas e que se estendem radialmente que, em operação, cooperam com o interior de um revestimento para formar um compartimento de pressão confinada que encerra um número limitado de orifícios no revestimento. Em operação, um fluido de lavagem é alimentado ao compartimento de pressão confinada por meio de uma coluna de trabalho adequada que se estende à superfície, por exemplo, uma coluna de tubo articulado (por exemplo, uma coluna de perfuração) ou uma coluna de flexitubo. O fluido de lavagem, que está localizado dentro do compartimento, é então direcionado para fora através do número limitado de orifícios no revestimento, de modo a limpar os contaminantes em um espaço anelar em torno do revestimento. No documento WO 2012/096580 Al, a ferramenta de lavagem HydraWash ™ é geralmente divulgada para uso em um único revestimento e para lavagem e limpeza em um único espaço anelar externo a ele. Não há divulgação no documento WO 2012/096580 Al sobre a lavagem através de vários conjuntos de orifícios formados através de vários revestimentos (isto é, uma constelação de revestimento dentro de revestimento) e eliminação simultânea de contaminantes em vários anéis circundantes.

[007] O documento WO 2013/133719 Al divulga uma variante mais específica do método PWC®. Nesta publicação, o método PWC® é usado para formar um tampão de seção transversal em uma seção de poço contendo pelo menos dois corpos de tubo substancialmente concêntricos (por exemplo, colunas de revestimento) com pelo menos dois espaços anelares externos correspondentes (por exemplo, uma constelação de tubo dentro de tubo). A operação de lavagem é realizada usando uma ferramenta de lavagem geralmente referida como a ferramenta de jato HydraHemera ™ na indústria de petróleo e gás. A ferramenta de jateamento é normalmente conectada a uma coluna de trabalho que se estende à superfície, por exemplo, uma coluna de tubo articulado ou uma coluna de flexitubo. A ferramenta de jateamento também apresenta uma pluralidade de saídas, por exemplo, bocais, angulados em diferentes ângulos. Em operação em um poço, um fluido de lavagem descarrega em alta velocidade a partir das saídas em ângulo diferente, de modo a produzir jatos de descarga orientados em direções diferentes em relação a um eixo longitudinal dos corpos dos tubos. Os jatos de descarga angulados, portanto, penetram nos orifícios formados nos corpos dos tubos e entram nos anéis circundantes a partir de diferentes direções. Ao fazer isso, os jatos de descarga obtêm melhor acesso aos anéis e contaminantes nos mesmos, a fim de efetivamente desalojar e remover os contaminantes de dentro dos anéis. Para facilitar o acesso a esses anéis, os orifícios observados são normalmente de tamanho relativamente grande. Como tal, os orifícios utilizados com a ferramenta de jato HydraHemera ™ podem ter um diâmetro da ordem de 20 a 35 milímetros, que é substancialmente maior que os diâmetros dos furos, normalmente da ordem de 8 a 15 milímetros, comumente usado com a ferramenta de lavagem HydraWash ™ em uma única configuração de revestimento. Não há divulgação no documento WO 2013/133719 Al sobre um anel interno contendo um fluido substancialmente limpo e (apenas) um anel externo contendo contaminantes a serem removidos do mesmo, o que é completamente contrário ao ponto de partida da presente invenção.

[008] O documento WO 2016/200269 A1 divulga ainda outra variante do método PWC® usado para obturar e abandonar um poço. Nesta publicação, a ferramenta de jato HydraHemera ™ mencionada é normalmente usada em uma configuração de poço com uma única coluna de tubo com apenas um anel circundante, que contém contaminante a serem removidos. Este é também um ponto de partida diferente daquele da presente invenção.

Sumário

[009] O objetivo principal da presente invenção é fornecer uma tecnologia de limpeza para remover contaminantes em um espaço anelar que rodeia dois corpos de tubo dispostos de um modo tubo dentro de tubo e com um espaço anelar intermediário contendo um fluido substancialmente limpo, que é aqui definido como um fluido sendo substancialmente desprovido de contaminantes que inibem o fluxo, conforme explicado em mais detalhes abaixo.

[010] Outro objetivo da presente invenção é fornecer uma alternativa útil às variantes da técnica anterior acima descrita do método PWC

[011] Os objetivos são alcançados em virtude de características e etapas divulgadas na descrição a seguir e nas reivindicações subsequentes.

[012] Em um primeiro aspecto, a presente invenção compreende um sistema para limpar uma área anelar em um poço, o sistema compreendendo:

[013] - um primeiro corpo de tubo e um segundo corpo de tubo circundante posicionado no poço;

[014] - um primeiro espaço anelar localizado entre o primeiro e o segundo corpo do tubo, o primeiro espaço anelar contendo um fluido limpo definido como um fluido sendo substancialmente desprovido de contaminantes que inibem o fluxo;

[015] - um segundo espaço anelar externo ao redor do segundo corpo do tubo, o segundo espaço anelar contendo contaminantes a serem removidos;

[016] - uma pluralidade de conjuntos de orifícios formados através das paredes do primeiro e segundo corpos de tubo e dispersos ao longo de uma seção longitudinal do poço para permitir a comunicação de fluido entre o primeiro corpo de tubo e o segundo espaço anelar, cada conjunto de orifícios compreendendo orifícios alinhados substancialmente de modo radial através do primeiro e segundo corpos de tubo; e

[017] - uma ferramenta de lavagem posicionada no primeiro corpo de tubo na seção longitudinal, a ferramenta de lavagem compreendendo um conjunto de guias de fluxo espaçadas configuradas para encerrar um número limitado de conjuntos de orifícios ao longo da seção longitudinal, as guias de fluxo cooperando com um interior do primeiro corpo de tubo a formar um compartimento de pressão confinada para o número limitado de conjuntos de orifícios quando operacional no poço.

[018] Considerando a discussão acima sobre o método PWC® e as publicações associadas da técnica anterior, é evidente que a presente invenção (sistema e método) emprega uma ferramenta de lavagem semelhante à ferramenta HydraWash ™ divulgada em, por exemplo, WO 2012/096580 Al. A presente constelação de tubos, no entanto, se assemelha à configuração de revestimento múltiplo (e anéis) divulgada em, por exemplo, WO 2013/133719 Al, onde a ferramenta de jato HydraHemera ™ é usada para limpeza simultânea em vários anéis. Como ficará claro a seguir, a presente invenção emprega uma ferramenta de lavagem do tipo HydraWash ™ em uma configuração de poço do tipo HydraHemera ™, isto é, em uma configuração com vários tubos e vários anéis (constelação de tubo dentro de tubo). A presente invenção, no entanto, exibe diferenças distintas em relação às tecnologias divulgadas nas publicações da técnica anterior mencionadas.

[019] Para evitar confusão, um conjunto de orifícios é aqui definido como um primeiro orifício formado através da parede tubular do primeiro corpo de tubo, em que o primeiro orifício é alinhado substancialmente em uma direção radial com um segundo orifício formado através da parede tubular do corpo do segundo tubo, que circunda o primeiro corpo de tubo.

[020] De preferência, a pluralidade de conjuntos de orifícios é dispersa de uma maneira substancialmente regular ao longo da seção longitudinal, por exemplo, tendo uma distância substancialmente uniforme entre eles (espaçamento) e número por unidade de comprimento (densidade) de conjuntos de orifícios ao longo e ao redor de todo ou parte da seção longitudinal. Essa distribuição de conjuntos de orifícios permite acesso adequado ao segundo espaço anelar e limpeza do mesmo durante uma operação de lavagem. Vantajosamente, os conjuntos de orifícios podem ser formados simultaneamente, ou substancialmente de modo simultâneo, através da (s) parede (s) dos corpos dos tubos.

[021] Além disso, como observado, o fluido limpo presente no primeiro espaço anelar entre o primeiro e o segundo corpo de tubo é definido como um fluido sendo substancialmente isento de contaminantes dos tipos acima mencionados. Como tal, o fluido limpo pode compreender um fluido de completação comum, tipicamente um tipo de salmoura ou água do mar, diesel ou similar. Tais fluidos limpos, por exemplo, fluidos de completação, seriam familiares para o especialista em poços.

[022] Além disso, o primeiro corpo de tubo compreenderia tipicamente um tubo de produção ou um tubo de injeção, enquanto o segundo corpo de tubo compreenderia normalmente um revestimento de produção ou encamisamento, ou um revestimento de injeção encamisamento. A presente invenção, no entanto, também seria aplicável a outros tipos de corpos de tubos, por exemplo, vários tamanhos de revestimento / encamisamento e outros tipos de constelações tubo dentro de tubo, por exemplo, constelações de revestimento dentro de revestimento ou encamisamento dentro de revestimento.

[023] Ao operar o sistema atual, um fluido de lavagem pressurizado é fornecido ao compartimento de pressão confinada. O fluido de lavagem pressurizado é então descarregado do compartimento de pressão confinada como jatos de lavagem de alta velocidade que passam através dos respectivos orifícios alinhados radialmente dos conjuntos limitados de orifícios, que estão localizados dentro do compartimento confinado. Os jatos de lavagem também passam pelo fluido limpo presente no primeiro espaço anelar. Devido à falta de contaminantes que inibem o fluxo no fluido limpo, uma quantidade significativa de energia cinética é preservada nos jatos de lavagem ao entrar no segundo espaço anelar, o que permite aos jatos de lavagem engajar e limpar até o fim os contaminantes localizados no segundo espaço anelar. Os contaminantes podem ser removidos através de outros orifícios localizados ao longo da seção longitudinal e através da primeira coluna de tubos e / ou do primeiro espaço anelar. Portanto, é concebível que os contaminantes possam ser conduzidos para a superfície do poço para remoção. Alternativamente, os contaminantes podem ser depositados mais fundo no poço ou podem até ser injetados (isto é, "forçados") para dentro de uma formação mais profunda no poço.

[024] Vantajosamente, a ferramenta de lavagem pode ser conectada a uma extremidade inferior de uma coluna de trabalho tubular adequada para operação da ferramenta de lavagem. A coluna de trabalho pode, por exemplo, ser uma coluna de tubo articulado (por exemplo, uma coluna de perfuração) ou uma coluna de flexitubo que se estende à superfície do poço para alimentar um fluido de lavagem pressurizado ao compartimento de pressão confinada durante a operação do presente sistema.

[025] Também é concebível que uma bomba de fundo de poço adequada seja conectada ao compartimento de pressão confinada para fornecer a ele fluido de lavagem pressurizado.

[026] Além disso, pelo menos a maioria dos conjuntos de furos pode ter um diâmetro de furos da ordem de 2 a 15 milímetros. Mais particularmente, o diâmetro do orifício pode ser da ordem de 2,5 a 10 milímetros. Mais particularmente, o diâmetro do orifício pode ser da ordem de 2,5 a 7 milímetros.

[027] Além disso, a densidade de conjuntos de orifícios ao longo e ao redor de toda ou parte da seção longitudinal pode ser da ordem de 30 a 80 conjuntos de orifícios por metro, mais particularmente da ordem de 50 a 70 conjuntos de orifícios por metro, por exemplo, 60 conjuntos de furos por metro.

[028] Além disso, o espaçamento das guias de fluxo (distância entre as guias de fluxo) pode ser da ordem de 10-45 centímetros (4-18 polegadas), mais particularmente da ordem de 15-35 centímetros (6-14 polegadas), por exemplo, 30 centímetros (12 polegadas).

[029] Um canhão de perfuração, que é municiado com cargas explosivas moldadas capazes de gerar perfurações estreitas e longas, as chamadas perfurações de produção, através do primeiro e segundo corpos do tubo, é considerado apropriado para fazer esses tamanhos de orifício nos corpos do tubo.

[030] Os diâmetros de orifício aqui empregados geralmente seriam menores que os diâmetros de orifício normalmente usados com a ferramenta de lavagem HydraWash ™ mencionada. Vantajosamente, os tamanhos de orifício geralmente menores usados nos atuais conjuntos de orifícios permitem que orifícios menores funcionem como saídas semelhantes a bocais semelhantes aos incorporados na ferramenta de jato HydraHemera ™ mencionada. Os presentes conjuntos de orifícios, no entanto, não são angulados como na ferramenta de jateamento e, em vez disso, se estendem em uma direção substancialmente radial em relação a um eixo longitudinal dos corpos dos tubos. Em operação, quando o fluido de lavagem no compartimento confinado é pressurizado o suficiente, o número limitado de orifícios dentro do compartimento confinado descarrega jatos de fluido de alta velocidade capazes de penetrar através dos orifícios substancialmente alinhados de modo radial de ambos os corpos do tubo e para dentro do segundo espaço anelar para facilitar a limpeza nele.

[031] Também é concebível que, para um determinado conjunto de orifícios, o primeiro orifício no primeiro corpo de tubo tenha um diâmetro diferente do diâmetro do segundo orifício no segundo corpo de tubo. Como tal, o primeiro orifício pode ter um diâmetro menor que o diâmetro do segundo orifício, o que proporcionaria um acesso mais fácil para os jatos de fluido no segundo espaço anelar.

[032] Dada certa pressão do fluido, espaçamento das guias de fluxo e número de furos no compartimento de pressão confinada, é claro que o diâmetro do primeiro orifício (no primeiro corpo do tubo) afetará a taxa de fluxo e a velocidade de descarga (e energia cinética) dos jatos de descarga descarregados do compartimento de pressão da ferramenta de lavagem. A velocidade de descarga aumentará com a diminuição do diâmetro do orifício. Também está claro que vários parâmetros afetarão a função e o efeito da ferramenta de lavagem, como o tipo de fluido de lavagem usado e sua densidade e viscosidade; tamanho, densidade e distribuição dos furos ao longo da seção longitudinal do poço; espaçamento das guias de fluxo; fluidos presentes no poço; restrições nas pressões de fluido e taxas de fluxo devido a restrições operacionais do equipamento associado, por exemplo, limitações de pressão para flexitubo e limitações de taxa de bomba para as bombas. Portanto, é difícil fornecer parâmetros específicos ou combinações de parâmetros adequados quando se pratica a presente invenção (sistema e método) em um poço. No entanto, acredita-se que um especialista em poço, uma vez familiarizado com os ensinamentos da presente invenção, selecionaria facilmente combinações adequadas de tais parâmetros para otimizar a função e o efeito da invenção em uma configuração específica de poço.

[033] Em uma concretização do sistema, um ou mais conjuntos de orifícios na parte inferior da seção longitudinal têm um diâmetro de orifício maior que o diâmetro do orifício da referida maioria dos conjuntos de orifícios. Furos maiores na parte inferior da seção longitudinal podem ser vantajosos para facilitar o deslocamento subsequente de um material de obturação fluidizado no primeiro e no segundo espaço anelar, conforme especificado abaixo em uma concretização do presente método.

[034] Adicional ou alternativamente, um ou mais conjuntos de orifícios em uma parte superior da seção longitudinal podem ter um diâmetro de orifício maior que o diâmetro da referida maioria dos conjuntos de orifícios. Furos maiores na parte superior da seção longitudinal podem ser vantajosos para facilitar a remoção de contaminantes desalojados e lavados a partir do segundo espaço anelar no início da operação de lavagem. Isso é particularmente útil quando a operação de lavagem (normalmente) é iniciada de maneira descendente ao longo da seção longitudinal.

[035] Além disso, as guias de fluxo podem compreender colares que se estendem radialmente.

[036] Numa concretização, um ou mais dos colares que se estendem radialmente são estruturados para vedar, pelo menos parcialmente, contra o primeiro corpo de tubo circundante. Tais colares que se estendem radialmente podem compreender elementos em forma de copo, normalmente denominados "copos de pistoneio" na indústria. Tais copos podem ser formados de borracha ou materiais de elastômero.

[037] Em outra concretização, os colares que se estendem radialmente compreendem um ou mais dispositivos de vedação expansíveis radialmente estruturados para ativação e expansão seletiva em direção ao primeiro corpo de tubo. Como tal, o um ou mais dos dispositivos de vedação expansíveis radialmente podem compreender um elemento inflável, por exemplo, um obturador inflável. Esses dispositivos de vedação expansíveis radialmente também podem ser estruturados para desativação e retração seletiva a partir do primeiro corpo de tubo, o qual pode permitir que os dispositivos de vedação sejam montados e desmontados várias vezes dentro do primeiro corpo de tubo, desse modo permitindo também que os dispositivos de vedação sejam movidos com relativa facilidade quando estiverem em uma posição retraída.

[038] Além disso, uma ou mais guias de fluxo podem ser estruturadas para desvio parcial de fluido em uma direção longitudinal dentro do primeiro corpo de tubo. Em operação no poço, um fluxo parcial do fluido de lavagem pode, portanto, passar pela (s) guia (s) de fluxo, no entanto, sem causar uma queda de pressão significativa no compartimento de pressão confinada, o que de outro modo poderia afetar negativamente a função de lavagem da ferramenta de lavagem. As guias de fluxo observadas podem, portanto, incluir ou ser fornecidas com um ou mais condutos de derivação. Adicional ou alternativamente, um ou mais setores periféricos das guias de fluxo podem ter um diâmetro menor que o diâmetro interno do primeiro corpo de tubo, fornecendo canais de desvio entre a (s) guia (s) de fluxo e o primeiro corpo de tubo. Tal desvio do fluido de lavagem durante a operação criará um fluxo longitudinal limitado de fluido dentro do primeiro tubo, o que pode ser vantajoso para facilitar a remoção de contaminantes através do primeiro tubo.

[039] Em uma concretização, portanto, uma ou mais guias de fluxo acima do compartimento de pressão confinada são estruturadas para desviar parcialmente o fluido em uma direção ascendente dentro do primeiro corpo de tubo. Durante a operação, isso criará um fluxo de fluido limitado direcionado para cima dentro do primeiro corpo de tubo para facilitar a remoção de contaminantes na superfície do poço.

[040] Em um segundo aspecto, a presente invenção compreende um método para limpar uma área anelar em um poço, o poço compreendendo:

[041] um primeiro corpo de tubo e um segundo corpo de tubo circundante;

[042] um primeiro espaço anelar localizado entre o primeiro e o segundo corpo do tubo, o primeiro espaço anelar contendo um fluido limpo definido como um fluido sendo substancialmente desprovido de contaminantes que inibem o fluxo; e

[043] um segundo espaço anelar externo ao redor do segundo corpo do tubo, o segundo espaço anelar contendo contaminantes a serem removidos deste local;

[044] o método compreendendo as etapas de:

[045] (A) formar e dispersar, ao longo de uma seção longitudinal do poço, uma pluralidade de conjuntos de orifícios através das paredes do primeiro e do segundo corpos de tubo para permitir a comunicação de fluido entre o primeiro corpo de tubo e o segundo espaço anelar, cada conjunto de orifícios compreendendo orifícios alinhados substancialmente de modo radial através do primeiro e segundo corpos de tubo;

[046] (B) posicionar uma ferramenta de lavagem no primeiro corpo de tubo na seção longitudinal, a ferramenta de lavagem compreendendo um conjunto de guias de fluxo espaçadas configuradas para encerrar um número limitado de conjuntos de orifícios ao longo da seção longitudinal, as guias de fluxo cooperando com um interior do primeiro corpo de tubo a formar um compartimento de pressão confinada para o número limitado de conjuntos de orifícios;

[047] (C) fornecer um fluido de lavagem pressurizado ao compartimento de pressão confinada e descarregar o fluido de lavagem a partir dele como jatos de lavagem de alta velocidade que passam através dos respectivos orifícios alinhados dos conjuntos limitados de orifícios localizados dentro do compartimento de pressão confinada, os jatos de lavagem também passando através do fluido limpo no primeiro espaço anelar, permitindo assim que os jatos de lavagem engajem e limpem os contaminantes localizados no segundo espaço anelar; e

[048] (D) mover a ferramenta de lavagem ao longo da seção longitudinal enquanto alimenta fluido de lavagem pressurizado ao compartimento de pressão confinada, limpando e removendo desse modo contaminantes do segundo espaço anelar ao longo da seção longitudinal.

[049] Está claro, a partir desta definição do método, que o presente sistema (descrito acima) é inerente ao presente método. Por esse motivo, todos os recursos e comentários acima relacionados ao sistema atual também são aplicáveis ao presente método. Os comentários relacionados à discussão anterior sobre o método PWC® também são geralmente aplicáveis ao presente método e sistema.

[050] Vantajosamente, em uma concretização, o método compreende conectar a ferramenta de lavagem a uma extremidade inferior de uma coluna de trabalho tubular adequada, por exemplo, uma coluna de tubo articulado (por exemplo, uma coluna de perfuração) ou uma coluna de flexitubo, para a operação da ferramenta de lavagem.

[051] Além disso, o método pode compreender descarregar o fluido de lavagem dos orifícios no primeiro corpo de tubo a uma velocidade de descarga de pelo menos 15 metros por segundo. Mais particularmente, o método pode compreender descarregar o fluido de lavagem a uma velocidade de descarga de pelo menos 50 metros por segundo. Velocidades de descarga na ordem de 75-200 metros por segundo também podem ser apropriadas em alguns cenários de poço.

[052] O fluido de lavagem usado no método pode compreender lama de perfuração ou algum outro fluido adequado, por exemplo, água ou até diesel.

[053] Além disso, o método pode compreender uma etapa subsequente (E) de deslocamento, por exemplo, bombear, um material de obturação fluidizado no primeiro corpo de tubo e colocar o material de obturação ao longo de pelo menos a seção longitudinal do poço, permitindo também que o material de obturação fluidizado se desloque para dentro do primeiro espaço anelar e ao segundo espaço limpo através dos conjuntos de orifícios no primeiro e segundo corpos de tubo, formando assim um tampão de seção transversal (rocha a rocha) no poço. Ao incluir tal etapa (E), o método representaria, portanto, uma variante do método Perf-Wash-Cement mencionado ("PWC®" e "PWC, Perf-Wash-Cement").

[054] O material de obturação fluidizado pode compreender qualquer material adequado ou combinações de tais materiais. Portanto, o material de obturação fluidizado pode compreender pelo menos um material escolhido de um grupo que compreende materiais a base de cimento, massas de partículas, materiais poliméricos ou epóxi (resinas).

[055] Em uma concretização, o método compreende o deslocamento, por exemplo, bombeamento, o material de obturação fluidizado através da ferramenta de lavagem. Isso pode oferecer um deslocamento mais controlado do material de obturação para dentro dos anéis adjacentes.

[056] Em outra concretização, o método compreende bombear o material de obturação fluidizado para fora de uma extremidade inferior de uma coluna de trabalho tubular adequada, tipicamente uma coluna de tubo articulado (por exemplo, uma coluna de perfuração) ou uma coluna de flexitubo. Como tal, a coluna de trabalho observada, que pode ser usada com a ferramenta de lavagem, também pode ser empregada para bombear o material de obturação fluidizado.

[057] Adicionalmente ou alternativamente, o método pode compreender a formação, entre as etapas (D) e (E), de um ou mais segundos conjuntos de orifícios dentro da seção longitudinal e através das paredes dos primeiro e segundo corpos de tubos, os segundos conjuntos de orifícios tendo um maior diâmetro do orifício que o diâmetro do orifício dos conjuntos de orifícios formados na etapa (A). O diâmetro maior do segundo conjunto de orifícios permite uma melhor comunicação de fluido para deslocar o material de obturação fluidizado no primeiro e no segundo espaço anelar.

[058] Além disso, o método pode compreender o uso, na etapa (A), de um canhão de perfuração para formar os referidos conjuntos de orifícios no primeiro e no segundo corpo de tubos. Como tal, o canhão de perfuração pode incluir cargas explosivas para gerar perfurações estreitas e longas, as chamadas perfurações de produção, através do primeiro e segundo corpos de tubos.

[059] Alternativamente, o método pode compreender o uso, na etapa (A), de um dispositivo de corte mecânico para formar os referidos conjuntos de orifícios no primeiro e no segundo corpo de tubos. Tal dispositivo de corte pode ser estruturado para cortar, perfurar ou puncionar orifícios através dos corpos dos tubos.

[060] Ainda, alternativamente, o método pode compreender o uso, na etapa (A), de um dispositivo de jateamento abrasivo para formar os referidos conjuntos de orifícios no primeiro e no segundo corpo de tubos. Tal dispositivo de jateamento pode ser estruturado para descarregar um ou mais jatos de corte abrasivos em alta velocidade para cortar furos através dos corpos dos tubos. Os jatos são formados a partir de um fluido adequado contendo materiais abrasivos, por exemplo, materiais de areia de grão fino.

[061] Além disso, o método pode compreender formar, na etapa (A), um ou mais conjuntos de orifícios na parte inferior da seção longitudinal, um ou mais conjuntos de orifícios inferiores com um diâmetro de orifício maior que o diâmetro de orifício da maioria dos conjuntos de orifícios. Como observado acima, isso pode ser vantajoso para facilitar o deslocamento do material de obturação fluidizado no primeiro e no segundo espaço anelar ao longo da seção longitudinal.

[062] Adicional ou alternativamente, o método pode compreender formar, na etapa (A), um ou mais conjuntos de orifícios na parte superior da seção longitudinal, um ou mais conjuntos de orifícios superiores com um diâmetro de orifício maior que o diâmetro de orifício da maioria dos conjuntos de orifícios. Como observado acima, isso pode ser vantajoso para facilitar a remoção de contaminantes desalojados e lavados a partir do segundo espaço anelar no início da operação de lavagem.

Breve Descrição dos Desenhos

[063] Uma concretização exemplificativa da invenção é descrita e representada nos desenhos anexos, onde:

[064] A Figura 1 mostra, em vista lateral, um poço a ser obturado e abandonado usando um sistema e um método de acordo com a presente invenção;

[065] A Figura 2 mostra, em vista lateral, o poço depois de ter abaixado um canhão de perfuração no poço e depois de ter feito orifícios através de dois corpos de tubo ao longo de uma seção do poço;

[066] A Figura 3 mostra, em vista lateral, o poço depois de ter abaixado uma ferramenta de lavagem para dentro do poço e enquanto se opera a ferramenta de lavagem na parte superior da seção do poço;

[067] A Figura 4 mostra, em vista lateral, a ferramenta de lavagem enquanto lava na parte inferior da seção do poço e depois de mover a ferramenta de lavagem de maneira descendente na seção do poço; e

[068] A Figura 5 mostra, em vista lateral, o poço após bombear um material de obturação fluidizado para dentro da seção do poço e depois de formar um tampão transversal ao longo da seção do poço.

[069] As figuras são esquemáticas e simplesmente mostram etapas, detalhes e equipamentos sendo essenciais para a compreensão da invenção. Além disso, as figuras são distorcidas em relação às dimensões relativas dos elementos e detalhes mostrados nas figuras. As figuras também são um pouco simplificadas no que diz respeito à forma e riqueza de detalhes de tais elementos e detalhes. Elementos que não são centrais para a invenção também podem ter sido omitidos das figuras. Além disso, detalhes iguais, equivalentes ou correspondentes mostrados nas figuras receberão substancialmente os mesmos números de referência.

Descrição Detalhada de uma concretização da Invenção

[070] A Figura 1 mostra um poço 2 a ser obturado e abandonado usando um sistema e um método de acordo com a presente invenção; O poço 2 compreende um primeiro corpo de tubo 4 e um segundo corpo de tubo circundante 6. Um primeiro espaço anelar 8 está localizado entre o primeiro e o segundo corpos de tubo 4, 6 e contém um fluido limpo 10, aqui na forma de um fluido de completação substancialmente isento de sólidos. Um segundo espaço anelar 12 envolve externamente o segundo corpo de tubo 6 e contém contaminantes 14 a serem removidos em uma operação de lavagem subsequente. Nesta concretização, o segundo espaço anelar 12 está localizado entre o segundo corpo de tubo 6 e uma parede de poço circundante 16 formada através de formações subterrâneas 18. Na prática, o primeiro corpo de tubo 4 pode ser um tubo de produção ou um tubo de injeção que se estende entre a superfície do poço 2 e uma formação mais profunda (não mostrada). O segundo corpo de tubo 6, no entanto, pode ser um invólucro de produção ou um invólucro de injeção que se estende entre a superfície e um nível mais raso no poço 2, de modo a envolver uma seção mais rasa do referido tubo de produção ou injeção, como mostrado nas figuras. Um material de vedação, por exemplo, cimento ou similar, também pode estar presente no segundo espaço anelar 12 em uma seção inferior (sapata) do primeiro corpo de tubo 4 (não mostrado). Nesta fase, antes de usar a presente invenção, o primeiro corpo de tubo 4 pode conter fluidos produzidos ou injetados.

[071] A Figura 2 mostra o poço 2 depois de ter abaixado um canhão de perfuração 20 até uma seção do poço 2. O canhão 20 pode ser transportado por tubos ou por cabo, como seria familiar para o especialista em poço. Nesta concretização, o canhão de perfuração 20 é mostrado conectado a uma extremidade inferior de uma coluna de trabalho tubular 36, aqui na forma de uma coluna de flexitubo. Após a ativação de cargas explosivas ao longo do canhão de perfuração 20, uma pluralidade de conjuntos de orifícios 22 são formados e dispersos ao longo de uma seção longitudinal L do poço 2. A extensão dos conjuntos de orifícios 22 formados ao longo do primeiro corpo de tubo 4 define a seção longitudinal L. Nesta concretização, essas cargas particulares geram orifícios com um diâmetro de aproximadamente 5 milímetros. Os conjuntos de orifícios 22 são formados através das paredes do primeiro e do segundo corpo de tubo 4,6 para permitir a comunicação de fluido entre o primeiro corpo de tubo 4 e o segundo espaço anelar 12. Cada conjunto de orifícios 20 compreende um primeiro orifício 22a formado através do primeiro corpo de tubo 4 e um segundo orifício 22b formado através do segundo corpo de tubo 6. O primeiro e o segundo orifícios 22a, 22b estão alinhados em uma direção substancialmente radial em relação a um eixo longitudinal do primeiro e do segundo corpos de tubo 4, 6. Nesta concretização, os conjuntos de orifícios 22 são dispersos de maneira substancialmente regular e uniforme ao longo da seção longitudinal L, tendo um espaçamento e densidade de conjunto de furos substancialmente uniformes ao longo da seção longitudinal L.

[072] A Figura 3 mostra o poço 2 depois de montar um tampão mecânico 24 dentro do primeiro corpo de tubo 4 e abaixo da seção longitudinal L e depois de abaixar uma ferramenta de lavagem 26 no primeiro corpo de tubo 4 e posicioná-la na parte superior da seção longitudinal L. A ferramenta de lavagem 26 compreende um conjunto de guias de fluxo espaçadas 28a, 28b 30 configuradas para incluir um número limitado de conjuntos de orifícios 22 ao longo da seção longitudinal L. Nesta concretização, as guias de fluxo espaçadas 28a, 28b compreendem colares que se estendem radialmente na forma dos chamados “copos de pistoneio” que vedam, pelo menos parcialmente, contra um interior do primeiro corpo de tubo 4. As guias de fluxo 28a, 28b cooperam com o interior do primeiro corpo de tubo 4 para formar um compartimento de pressão confinada 30 para incluir o referido número limitado de conjuntos de orifícios 22 quando operacionais no poço 2. A ferramenta de lavagem 26 também inclui um mandril central 32 equipado com aberturas de descarga 34 para permitir a comunicação de fluido entre o compartimento de pressão 30 e uma extremidade superior do mandril 32. A referida coluna de trabalho tubular 36 (coluna de flexitubo) é mostrada conectada à extremidade superior do mandril 32 para operação da ferramenta de lavagem 26.

[073] A Figura 3 também mostra a ferramenta de lavagem 26 enquanto está sendo fornecido um fluido de lavagem pressurizado 38, aqui na forma de lama de perfuração, a partir da superfície através da coluna de trabalho 36 e para dentro do compartimento confinado 30 através do mandril 32 e as aberturas de descarga 34 no mesmo. O fluido de lavagem pressurizado 38 descarrega do compartimento 30 como jatos de lavagem de alta velocidade 40 passando através dos respectivos orifícios alinhados 22a, 22b dos conjuntos limitados de orifícios 22 localizados dentro do compartimento confinado 30. Ao fazer isso, os jatos de lavagem 40 também passam através do fluido limpo 10 no primeiro espaço anelar 8, permitindo assim que os jatos de lavagem 40 engajem e limpem os contaminantes 14 localizados dentro de uma parte superior do segundo espaço anelar 12. Nas Figuras 3 e 4, os jatos de lavagem 40 são mostrados como setas retas através dos orifícios alinhados 22a, 22b. Nesta concretização, os contaminantes liberados 14 arrastados com o fluido de lavagem 38 são removidos através de outros conjuntos de orifícios 22 e através do segundo espaço anelar 12, nesta parte superior da seção longitudinal L. O fluido de lavagem retornado 38 com contaminantes liberados 14 entra então no primeiro corpo de tubo 4 acima da localização da ferramenta de lavagem 26 e flui para a superfície do poço 2. O caminho de fluxo do fluido de lavagem de retorno 38 é indicado com setas curvas nas Figuras 3 e 4.

[074] A Figura 4 mostra a ferramenta de lavagem 26 enquanto lava na parte inferior da seção longitudinal L e depois de mover a ferramenta de lavagem 26 sucessivamente para baixo dentro do primeiro corpo de tubo 4. Nesta fase da operação de lavagem, os jatos de lavagem 40 deslocam e limpam contaminantes 14 dentro de substancialmente todo o segundo espaço anelar 12 ao longo da seção longitudinal perfurada L. Uma vez concluída a passagem para baixo, a ferramenta de lavagem 26 é normalmente movida para cima ao longo da seção longitudinal L para facilitar uma limpeza adicional (residual) dentro do segundo espaço anelar 12. O procedimento de lavagem para cima e para baixo pode ser repetido uma ou mais vezes, se desejado ou necessário.

[075] A Figura 5 mostra o poço 2 depois de concluir uma etapa subsequente de bombeamento de um material de obturação fluidizado 42 para o primeiro corpo de tubo 4 e colocar o material de obturação 42 ao longo de pelo menos a seção longitudinal L do poço 2. Ao fazê-lo, também é permitido que o material de obturação fluidizado 42 se desloque para o primeiro espaço anelar 8 e para o segundo espaço anelar limpos 12 através dos conjuntos de orifícios 22 nos primeiro e segundo corpos de tubos 4, 6, formando assim um tampão de seção transversal no poço 2. O material de obturação 42 pode ser deslocado para dentro do poço 2 de qualquer maneira adequada, como seria do conhecimento do especialista em poço.

Claims (15)

1. Sistema para limpar uma área anelar em um poço (2), caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: - um primeiro corpo de tubo (4) e um segundo corpo de tubo (6) circundante posicionado no poço (2); - um primeiro espaço anelar (8) localizado entre o primeiro e o segundo corpo do tubo (4, 6), o primeiro espaço anelar (8) contendo um fluido limpo (10) definido como um fluido sendo substancialmente desprovido de contaminantes que inibem o fluxo; - um segundo espaço anelar (12) externo ao redor do segundo corpo de tubo (6), o segundo espaço anelar (12) contendo contaminantes (14) a serem removidos do mesmo; - uma pluralidade de conjuntos de orifícios (22) formados através das paredes do primeiro e segundo corpos de tubo (4, 6) e dispersos ao longo de uma seção longitudinal (L) do poço (2) para permitir a comunicação de fluido entre o primeiro corpo de tubo (4) e o segundo espaço anelar (12), cada conjunto de orifícios (22) compreendendo orifícios (22a, 22b) alinhados substancialmente de modo radial através do primeiro e segundo corpos de tubo (4, 6); e - uma ferramenta de lavagem (26) posicionada no primeiro corpo de tubo (4) na seção longitudinal (L), a ferramenta de lavagem (26) compreendendo um conjunto de guias de fluxo espaçadas (28a, 28b) configuradas para incluir um número limitado de conjuntos de orifícios (22) ao longo da seção longitudinal (L), as guias de fluxo (28a, 28b) cooperando com um interior do primeiro corpo de tubo (4) para formar um compartimento de pressão confinado (30) para o número limitado de conjuntos de orifícios (22) quando operacionais no poço (2).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a ferramenta de lavagem (26) é conectada a uma extremidade inferior de uma coluna de trabalho tubular (36) para operação da ferramenta de lavagem (26).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato que, pelo menos, a maioria dos conjuntos de furos (22) tem um diâmetro de furos da ordem de 2 a 15 milímetros.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato que um ou mais conjuntos de orifícios (22) na parte inferior da seção longitudinal (L) têm um diâmetro de orifício maior que o diâmetro do orifício da referida maioria dos conjuntos de orifícios (22).

5. Sistema de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato que um ou mais conjuntos de orifícios (22) em uma parte superior da seção longitudinal (L) têm um diâmetro de orifício maior que o diâmetro da referida maioria dos conjuntos de orifícios (22).

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato que as guias de fluxo (28a, 28b) compreendem colares que se estendem radialmente.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que um ou mais dos colares que se estendem radialmente (28a, 28b) são estruturados para vedar, pelo menos parcialmente, contra o primeiro corpo de tubo circundante (4).

8. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que os colares que se estendem radialmente (28a, 28b) compreendem um ou mais dispositivos de vedação expansíveis radialmente estruturados para ativação e expansão seletiva em direção ao primeiro corpo de tubo (4).

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato que uma ou mais guias de fluxo (28a, 28b) são estruturadas para desvio parcial de fluido em uma direção longitudinal dentro do primeiro corpo de tubo (4).

10. Método de limpeza uma área anelar em um poço (2), caracterizado pelo fato de que o poço (2) compreende: (A) primeiro corpo de tubo (4) e um segundo corpo de tubo (6) circundante; um primeiro espaço anelar (8) localizado entre o primeiro e o segundo corpo do tubo (4, 6), o primeiro espaço anelar (8) contendo um fluido limpo (10) definido como um fluido sendo substancialmente desprovido de contaminantes que inibem o fluxo; e um segundo espaço anelar externo (12) ao redor do segundo corpo do tubo (6), o segundo espaço anelar (12) contendo contaminantes (14) a serem removidos deste local; o método compreendendo as etapas de: (B) formar e dispersar, ao longo de uma seção longitudinal (L) do poço (2), uma pluralidade de conjuntos de orifícios (22) através das paredes do primeiro e do segundo corpos de tubo (4, 6) para permitir a comunicação de fluido entre o primeiro corpo de tubo (4) e o segundo espaço anelar (12), cada conjunto de orifícios (22) compreendendo orifícios (22a, 22b) alinhados substancialmente de modo radial através do primeiro e segundo corpos de tubo (4, 6); (C) posicionar uma ferramenta de lavagem (26) no primeiro corpo de tubo (4) na seção longitudinal (L), a ferramenta de lavagem (26) compreendendo um conjunto de guias de fluxo espaçadas (28a, 28b) configuradas para incluir um número limitado de conjuntos de orifícios (22) ao longo da seção longitudinal (L), as guias de fluxo (28a, 28b) cooperando com um interior do primeiro corpo de tubo (4) para formar um compartimento de pressão confinado (30) para o número limitado de conjuntos de orifícios (22); (D) fornecer um fluido de lavagem pressurizado (38) ao compartimento de pressão confinada (30) e descarregar o fluido de lavagem (38) a partir dele como jatos de lavagem de alta velocidade (40) que passam através dos respectivos orifícios (22a, 22b) alinhados aos conjuntos limitados de orifícios (22) localizados dentro do compartimento de pressão confinado (30), os jatos de lavagem (40) também passando através do fluido limpo (10) no primeiro espaço anelar (8), permitindo assim que os jatos de lavagem (40) engajem e limpem os contaminantes (14) localizados no segundo espaço anelar (12); e (E) mover a ferramenta de lavagem (26) ao longo da seção longitudinal (L) enquanto alimenta fluido de lavagem pressurizado (38) ao compartimento de pressão confinado (30), limpando e removendo desse modo os contaminantes (14) do segundo espaço anelar (12) ao longo da seção longitudinal (L).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende conectar a ferramenta de lavagem (26) a uma extremidade inferior de uma coluna de trabalho tubular (36) para operação da ferramenta de lavagem (26).

12. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato que compreende descarregar o fluido de lavagem (38) dos orifícios (22a) no primeiro corpo de tubo (4) a uma velocidade de descarga de pelo menos 15 metros por segundo.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato que compreende descarregar o fluido de lavagem (38) a uma velocidade de descarga de pelo menos 50 metros por segundo.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa (E) subsequente de deslocamento de um material de obturação fluidizado (42) no primeiro corpo de tubo (4) e colocar o material de obturação (42) ao longo de pelo menos a seção longitudinal (L) do poço (2), permitindo também que o material de obturação fluidizado (42) se desloque para dentro do primeiro espaço anelar (8) e ao segundo espaço anelar (12) limpo através dos conjuntos de orifícios (22) no primeiro e segundo corpos de tubo (4, 6), formando assim um tampão de seção transversal no poço (2).

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender o deslocamento do material de obturação fluidizado (42) através da ferramenta de lavagem (26).