BR112020020439A2 - Método, aparelho e sistemas para criar obstruções de furo de poço para poços abandonados - Google Patents

Abstract

um furo de poço é obstruído usando uma liga de bismuto. o furo de poço é disposto de modo que uma liga de bismuto líquido assente com uma pressão em excesso da obstrução em relação à pressão de fluido do poço ao longo de uma distância de altura de vedação desejada.

Description

MÉTODO, APARELHO E SISTEMAS PARA CRIAR OBSTRUÇÕES DE FURO DE POÇO PARA POÇOS ABANDONADOS CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A divulgação em questão se refere a métodos, aparelhos e sistemas para criar obstruções de furo de poço para poços de hidrocarbonetos abandonados.

FUNDAMENTOS

[0002] Poços para a produção de hidrocarbonetos, como petróleo, são criados usando uma broca de perfuração suportada por uma sonda para perfurar um poço em uma formação de terra. Depois que o poço é perfurado, seções de tubo de aço, também chamadas de revestimentos, com diâmetros ligeiramente menores do que o diâmetro do poço são colocadas no poço. Os revestimentos são fixados no poço usando cimento que é bombeado para um anular entre o revestimento e a formação. O cimento não apenas fornece integridade estrutural para os revestimentos, mas isola zonas na formação de terra umas das outras. Após a perfuração e o revestimento, o poço é "completado" fazendo perfurações no revestimento através dos quais os hidrocarbonetos podem passar da formação circundante para a tubulação de produção. Várias técnicas podem então ser usadas para produzir os hidrocarbonetos da formação.

[0003] Ao longo do tempo, quando a produção de um poço de hidrocarboneto declina a ponto de não mais produzir hidrocarbonetos de forma lucrativa, é comum abandonar o poço. Ao abandonar o poço, a tubulação de produção é removida e uma determinação é feita em relação à condição do cimento no espaço anular. Se o cimento não for considerado em excelentes condições, é prática comum remover o revestimento e o cimento do anular e preencher ou obstruir o poço restante com cimento a fim de evitar a comunicação interzonal e de superfície e contaminação, conforme os fatores ambientais são importante, especialmente em ambientes offshore. O custo de remoção do revestimento e do cimento do anular pode ser significativo, por exemplo, milhões de dólares americanos, particularmente em furos de poços offshore. Uma razão para o custo significativo é que a remoção do revestimento e do cimento do anular é notoriamente complicada e requer equipamento de sonda muito pesado e caro para puxar o revestimento para fora do furo de poço.

[0004] O material mais comum usado para obstruir poços é o cimento Portland, que é colocado no poço como uma pasta que endurece no devido tempo. Uma obstrução de cimento consiste em um volume de cimento que preenche um certo comprimento de revestimento ou orifício aberto para evitar a migração vertical de fluidos. O cimento atende aos critérios essenciais de uma obstrução adequada; é durável, tem baixa permeabilidade e é barato. Além disso, é fácil de bombear no local, tem um tempo de cura razoável e é capaz de se ligar firmemente à formação e à superfície do revestimento do poço. Ele também tem uma resistência mecânica suficiente sob compressão, embora suas características de tração sejam seu principal ponto fraco.

SUMÁRIO

[0005] Este sumário é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos que são descritos abaixo na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar características chave ou essenciais da matéria reivindicada, nem se destina a ser utilizado como um auxílio na limitação do escopo do assunto reivindicado.

[0006] De acordo com um aspecto, métodos, aparelhos e sistemas são fornecidos para usar uma liga de bismuto como uma obstrução em um furo de poço e assentam a obstrução de modo que se ajuste com um excesso de pressão na liga sobre a pressão do fluido de poço ao longo de uma distância de altura de vedação desejada. A distância da altura de vedação desejada é geralmente regulada ou uma prática da indústria estabelecida para um furo de poço e é normalmente de um a cinco metros de comprimento.

[0007] Em uma modalidade, onde a obstrução deve ser colocada em uma porção não permeável de uma formação (por exemplo, uma camada de xisto), a interface formação- parede do furo de poço é primeiro preparada entalhando ranhuras na parede que permitem que o líquido escape enquanto a liga endurece. Mais particularmente, ranhuras helicoidais podem ser esculpidas, ou ranhuras verticais conectadas por ranhuras horizontais ou angulares podem ser geradas utilizando um laser. Uma barreira ou captador de tiro pode então ser instalada exatamente na ou abaixo da área ranhurada da formação, e a liga de bismuto é então implantada com uma termite ou outro aquecedor de reação adequado abaixo do topo da(s) ranhura(s). O aquecedor é então iniciado com entrada elétrica suficiente para elevar a temperatura acima do ponto de fusão da liga. Quando a liga esfria, ela se expande e força qualquer fluido de poço para longe da parede, empurrando o fluido para cima e para fora da(s) ranhura(s). Além disso, ao implantar quantidades suficientes de liga de bismuto, uma diferença de pressão é estabelecida ao longo da distância de altura de vedação desejada. A título de exemplo, uma diferença de pressão de 50 a 60 psi pode ser gerada por ter uma obstrução de aproximadamente cinco metros de altura.

[0008] Em outra modalidade, onde a obstrução deve ser colocada em uma camada porosa de uma formação (por exemplo, um arenito), a localização de uma rocha de capa (camada impermeável) para essa camada porosa é encontrada. Uma barreira ou captador de tiro pode então ser instalada em um local na camada porosa e a liga de bismuto é implantada com uma termite ou outro aquecedor de reação adequado. O aquecedor é então iniciado com entrada elétrica suficiente para elevar a temperatura acima do ponto de fusão da liga e a pressão é aplicada, o que força a liga para os poros da camada porosa da formação, deslocando assim qualquer salmoura na interface formação - poço para a formação. Quando a liga esfria, ela se expande e endurece tanto nos poros da camada porosa quanto no poço. Quantidades suficientes da liga de bismuto são implantadas de modo que a obstrução se estenda até a camada de rocha de capa e uma diferença de pressão seja estabelecida ao longo da distância de altura de vedação desejada.

[0009] Em uma modalidade, uma ferramenta é fornecida para fornecer a liga e para pressurizar a liga conforme ela cura. A ferramenta inclui um packer que se estende em torno de uma porção da ferramenta e engata o revestimento no poço, um caminho de fluido incluindo uma entrada localizada acima do packer, uma bomba e uma saída de fluido localizada abaixo do packer, uma porção de armazenamento de liga de bismuto que também pode armazenar termite ou outro aquecedor de reação adequado e que é adaptado para liberar a liga de bismuto e termite na área alvo do poço (por exemplo, uma área que abrange a camada porosa e rocha de capa) e um monitor de posição de liga líquida cuja saída é usada para parar o bombeamento da bomba. Em algumas modalidades, o monitor de posição de liga líquida assume a forma de eletrodos que se estendem da parte inferior da ferramenta. Em algumas modalidades, os eletrodos são montados em um braço de retração ou em braços com uma junta de tensão sacrificial que pode ser quebrada.

[0010] Em um aspecto, as obstruções geradas usando os métodos descritos têm estruturas particulares que evitam o deslocamento sob pressões diferenciais. A título de exemplo, a obstrução de liga de bismuto gerado em um não permeável (por exemplo, xisto) inclui uma primeira porção de cilindro sólida com uma ou mais nervuras se estendendo ao longo da superfície externa deste cilindro, e uma segundo porção de cilindro sólida de diâmetro menor do que a primeira porção de cilindro sólida. Em algumas modalidades, a primeira porção de cilindro sólida pode afunilar em sua extremidade superior em direção ao diâmetro da segunda porção de cilindro sólida. Em algumas modalidades, uma ou mais nervuras são helicoidais, enquanto em outras modalidades, uma ou mais nervuras incluem algumas nervuras verticais com algumas nervuras horizontais ou angulares conectando as nervuras verticais. A obstrução tem normalmente pelo menos cinco metros de comprimento, mas menos de meio metro de diâmetro. As nervuras têm normalmente menos de um centímetro de largura e altura radial.

[0011] Além disso, a título de exemplo, a obstrução da liga de bismuto gerada em uma camada de formação porosa inclui uma primeira porção de cilindro sólido juntamente com estruturas de liga ramificada (uma porção de trama dendrítica) que se estendem da superfície externa do primeiro cilindro e seguem os poros da formação e uma segunda porção de cilindro sólido de diâmetro menor do que a primeira porção de cilindro. Mais uma vez, a porção superior da primeira porção de cilindro sólida pode afinar em diâmetro em direção ao diâmetro da segunda porção de cilindro sólido. A obstrução tem normalmente pelo menos cinco metros de comprimento, mas menos de meio metro de diâmetro. A porção de trama dendrítica da obstrução pode se estender um, dois ou mesmo alguns centímetros de distância da primeira porção cilíndrica, dependendo da pressão de compressão aplicada e da distância de penetração desejada necessária para alcançar a força necessária para evitar o deslocamento da obstrução sob uma pressão diferencial.

[0012] Aspectos adicionais, modalidades, objetos e vantagens dos métodos divulgados podem ser entendidos com referência à seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos fornecidos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0013] A Figura 1 é um diagrama de um furo de poço em uma formação preparada para obstrução em uma camada impermeável.

[0014] A Figura 2 é um fluxograma de um método para obstruir um furo de poço abandonado em uma camada impermeável.

[0015] A Figura 3a é um diagrama de uma primeira obstrução solidificada gerada em um furo de poço.

[0016] A Figura 3b é um diagrama de uma segunda obstrução solidificada gerada em um furo de poço.

[0017] A Figura 3c é um diagrama de uma terceira obstrução solidificada gerada em um furo de poço.

[0018] A Figura 4 é um diagrama de um furo de poço em uma formação preparada para obstrução na interface de uma camada permeável e uma camada impermeável.

[0019] A Figura 5 é um fluxograma de outro método para obstruir um furo de poço abandonado em uma camada permeável.

[0020] A Figura 6a é um diagrama de um primeiro conjunto de ferramenta localizado em um furo de poço e adaptado para obstruir o furo de poço.

[0021] A Figura 6b é um diagrama de um segundo conjunto de ferramenta localizado em um furo de poço e adaptado para obstruir o furo de poço.

[0022] A Figura 6c é um diagrama de um terceiro conjunto de ferramenta localizado em um furo de poço e adaptado para obstruir o furo de poço.

[0023] A Figura 7 é um diagrama de uma obstrução solidificada gerada em um furo de poço localizado na interface de uma camada permeável e uma camada impermeável.

[0024] A Figura 8 é um esquema de um sistema para obstruir um poço offshore.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0025] A presente divulgação é direcionada a métodos, aparelhos e sistemas para usar uma liga de bismuto como uma obstrução em um furo de poço e assentar a obstrução de modo que a obstrução se ajuste com um excesso de pressão na obstrução sobre a pressão do fluido do poço ao longo de uma distância de altura de vedação desejada.

[0026] Geralmente, ligas de bismuto-estanho (BiSn) podem ser consideradas para uso em poços de obstrução e abandono, como poços offshore. As vedações de liga podem ser consideravelmente mais curtas do que as obstruções de cimento e podem ser assentadas sem sondas, reduzindo assim os custos de abandono de poço. Ligas de baixo ponto de fusão, como as de BiSn, têm várias vantagens sobre o cimento: as ligas expandem em volume durante a solidificação confinada, formando assim uma vedação estanque a fluidos; elas são inertes para fluidos de fundo de poço; e sua resistência pode suportar cargas de compressão e tração esperadas sem falha do material. Ligas sólidas à base de bismuto podem ser depositadas no poço sobre uma barreira pré-instalada ou captador de tiro. Uma termite ou outro aquecedor de reação adequado pode ser iniciado com entrada elétrica, suficiente para elevar a temperatura bem acima do ponto de fusão da liga. O tubo central do aquecedor de termite pode ou não ser removido e a expansão da liga de bismuto durante a solidificação pode fornecer uma vedação.

[0027] No entanto, como as ligas de bismuto-estanho têm um ângulo de contato de cerca de 125‫( ל‬no ar) em rochas porosas ou superfícies de xisto encontradas no campo de petróleo e, portanto, não são molhadas, há uma tendência do fluido de poço permanecer entre a obstrução de liga e a formação. Mais problematicamente, uma ligação química entre a superfície da rocha mineral e a liga não se forma e, portanto, um ajuste de fricção mecânico é considerado. Assim, sob certas condições de pressão diferencial, a obstrução de liga pode sofrer deslocamento indesejável.

[0028] Os métodos, aparelhos e sistemas da presente divulgação são direcionados a dois cenários principais: um primeiro cenário onde a obstrução deve ser colocada em uma camada impermeável de uma formação; e um segundo cenário em que a obstrução deve ser colocada em uma camada permeável de uma formação em um local adjacente a uma rocha de capa impermeável, além de seu assentamento na seção impermeável.

[0029] De acordo com um aspecto, métodos, aparelhos e sistemas são fornecidos para a obstrução de um furo de poço offshore. Os métodos, aparelhos e sistemas são direcionados para aplicações de cabo de aço (WL), cabo liso ou tubulação espiralada que podem ser implantados, por exemplo, a partir de uma plataforma de produção offshore ou de um navio (barco). Para os fins deste documento, "cabo de aço" é definido como uma tecnologia de cabeamento usada para baixar equipamentos ou dispositivos de medição (também chamados de "ferramentas" ou uma "coluna de ferramenta") de uma superfície para poços de petróleo e gás, onde os sinais (dados) podem ser transmitidos através do cabo do equipamento ou dispositivo de medição à superfície. Para os fins deste documento, "cabo liso" é definido como um cabo não elétrico, geralmente de fio único, que é usado para colocar, recuperar ou ajustar equipamentos de furo de poço, como obstruções, medidores e válvulas em poços de petróleo e gás. Normalmente, os cabos lisos não transmitem dados. Para os fins deste documento, "tubulação espiralada" é definido como um tubo de metal muito longo que é fornecido enrolado em um grande carretel e usado para realizar operações semelhantes às operações de cabo de aço; isto é, para abaixar equipamentos ou dispositivos de medição (também chamados de “conjuntos de fundo de poço”) na parte inferior da tubulação de uma superfície para poços de petróleo e gás. Cabos lisos, cabos de aço e a tubulação espiralada são levantados e abaixados no poço a partir de uma superfície que pode ser uma plataforma, um navio ou a própria formação e não requerem o uso de sondas pesadas, como podem ser necessárias para a remoção do revestimento de um furo de poço. Assim, de acordo com um aspecto, os métodos, aparelhos e sistemas para obstruir um furo de poço offshore podem ser direcionados para métodos, aparelhos e sistemas "sem sonda", em que, para os fins deste documento, os termos "sem sonda" ou "sem uma sonda" são definidos como métodos, aparelhos e sistemas que são equipados para intervir em um poço, mas não projetados ou capazes de puxar centenas de metros de revestimento para fora de um furo de poço sem usar uma sonda. Um aspecto definidor do que é considerado "sem sonda" ou "sem uma sonda" para os propósitos deste documento é o uso de cabo de aço ou tubulação espiralada para retransmitir uma ferramenta de intervenção em um poço. Uma característica de definição de uma tubulação espiralada ou cabo de aço, ou seja, como pretendido aqui para definir uma intervenção "sem sonda", é o armazenamento do cabo de aço ou tubulação espiralada por meio de enrolamento em torno de um tambor ou outro dispositivo de armazenamento cilíndrico. Em contraste, uma "sonda" que é capaz de puxar centenas de metros de revestimento para fora de um furo de poço de hidrocarboneto requer uma estrutura como uma torre, para adicionar/remover sequencialmente comprimentos de tubo longos, pesados e rígidos, que são incapazes de ser funcionalmente armazenado sendo flexivelmente enrolado em torno de um tambor ou outro recipiente cilíndrico.

[0030] Voltando à Figura 1, um furo de poço offshore abandonado 100 é visto se estendendo para baixo a partir de um fundo do mar 101 e tendo uma parede 104, um revestimento 106 ao longo de uma porção da parede e cimento 108 entre os mesmos. O furo de poço 100 se estende através de uma formação 110 tendo múltiplas camadas. Uma camada de xisto impermeável 120 é identificada para receber uma obstrução. Uma porção 121 da camada de xisto 120 é mostrada preparada com o revestimento e o cimento removidos e com um ou mais entalhes ou ranhuras 122 que são gravados na parede do furo de poço 104 com uma ferramenta a laser (por exemplo, uma ferramenta tal como divulgada na Patente U.S.

8.627.901 de Underwood, et al., ou na Patente U.S. 8.701.794 de Zediker et al.). Para os fins deste documento, as palavras "entalhe" e "ranhura" são usadas indistintamente e devem ser amplamente interpretadas para incluir, mas não se limitar a, um canal, trincheira, cavidade, recuo, fenda e fissura. Os um ou mais entalhes 122 são contínuos ao longo de pelo menos uma porção da parede onde uma primeira porção cilíndrica da obstrução deve estar localizada. Em uma modalidade, um ou mais entalhes são helicoidais. Em outra modalidade, um ou mais entalhes incluem entalhes verticais que são conectados por entalhes com um componente horizontal, como entalhes horizontais ou angulares. Em uma modalidade, além dos entalhes ao longo da parede do furo de poço 104, um ou mais entalhes 123 adicionais (contínuos até os entalhes 122) em, por exemplo, uma forma espiral ou em círculos concêntricos conectados por raios radiais são formados em um ressalto 124 entre o cimento e o revestimento e a rocha impermeável. O(s) entalhe(s) em espiral ou circular concêntrico(s) é/são de profundidade (altura) crescente com o aumento da profundidade em direção ao revestimento. Em outra modalidade, o ressalto 124 entre o cimento e o revestimento e a rocha impermeável pode ser cônico. O ressalto cônico 124 pode incluir ou definir o(s) entalhe(s)

123. Um captador de tiro (ou guarda-chuva) 129 é mostrado localizado no poço. Exemplos de obstruções que podem ser geradas como resultado do arranjo mostrado na Fig. 1 são vistos nas Figs. 3a, 3b, 3c e discutidos a seguir.

[0031] Um método para obstruir um furo de poço é mostrado na Fig. 2. Em 200, uma porção não porosa de uma formação (por exemplo, uma camada de xisto) é identificada. A camada de xisto impermeável 120 pode ser identificada por revisão de perfis do poço e/ou formação gerada anteriormente a fim de investigar e/ou explorar a formação. Em uma modalidade, a camada de xisto 120 que é identificada é uma camada de xisto relativamente espessa (por exemplo, dezenas de metros de espessura) que está mais próxima da superfície da formação (ou seja, o fundo do mar). Em 210, a interface formação - parede do furo de poço é preparada removendo o revestimento e o cimento e esculpindo uma ou mais ranhuras na parede do furo de poço para escape de líquido, conforme descrito a seguir. Mais particularmente, uma ou mais ranhuras helicoidais podem ser esculpidas, ou ranhuras verticais conectadas por ranhuras horizontais ou angulares podem ser geradas utilizando, por exemplo, um laser. Em 220, uma barreira, guarda-chuva ou captador de tiro pode então ser aberta (ou seja, implantada usando uma ferramenta de implantação de barreira) logo na ou abaixo da área ranhurada da formação. Em 225, uma determinação é feita quanto à quantidade mínima de liga de bismuto (por exemplo, liga de bismuto-estanho) necessária para obter uma vedação desejada do furo de poço, conforme discutido em mais detalhes a seguir. Em 230, uma ferramenta contendo pelo menos a quantidade mínima de liga de bismuto e uma termite ou outro aquecedor de reação adequado está situada no poço, por exemplo, usando cabo de aço, cabo liso, ou tubulação espiralada, e em 240, a liga de bismuto e a termite são liberadas para encher o poço da barreira até o topo da área preparada e em uma seção da porção revestida do poço. O aquecedor é então iniciado com uma entrada elétrica em 250 e é suficiente para elevar a temperatura acima do ponto de fusão da liga, fundindo assim a liga. Conforme a liga esfria em 260, devido a uma diferença de pressão e flutuabilidade, ela força qualquer fluido de poço para longe da parede e empurra o fluido para cima e para fora da(s) ranhura(s). A liga também se expande à medida que se solidifica, mas como não é necessariamente confinada, a diferença de pressão e a flutuabilidade são úteis. Qualquer fluido de poço que chega ao ressalto é direcionado pelo estreitamento do ressalto e/ou por ranhuras no ressalto para a seção revestida, onde pode flutuar para a superfície. Ao implantar pelo menos a quantidade mínima de liga de bismuto, uma diferença de pressão entre o fluido de poço residente e a liga é estabelecida ao longo da distância de altura de vedação desejada da obstrução resultante.

[0032] A fim de gerar uma diferença de pressão ao longo da distância de vedação, será apreciado que a pressão da liga de bismuto deve ser maior do que a pressão na salmoura (fluido de poço) abaixo da liga de bismuto. Uma vez que a formação no local da obstrução é impermeável, qualquer salmoura presa na parede do poço não será naturalmente empurrada para fora pela expansão da liga de bismuto durante a solidificação. Consequentemente, as ranhuras contínuas são fornecidas, de modo que, por meio da flutuabilidade, uma via de escape para a salmoura esteja disponível. A via contínua permite a continuidade da pressão da salmoura conectada, de modo que a carga de gravidade da liga sobre a salmoura forneça a diferença de pressão necessária para remover a salmoura residente. Caso contrário, qualquer aumento na pressão da liga sobre a pressão estática, ou seja, 'PA, elevará a pressão da liga e da salmoura. Portanto, a carga de gravidade para a liga é considerada maior em uma determinada altura em comparação com a salmoura, a fim de remover a salmoura de maneira flutuante.

[0033] A fim de alcançar o desejado οܲ஺ , uma altura H de liga fundida é necessária de acordo com: ο௉ಲ ‫ ܪ‬൒ (ఘ + ‫ܪ‬௠ (1) ಲ ିఘೢ )௚ onde U$e Uw são as densidades da liga de bismuto e da salmoura do poço, respectivamente, g é a aceleração devido à gravidade, e Hm é a altura mínima de vedação desejada.

[0034] Em uma modalidade, a fim de ser conservador, uma altura de liga de Hc é adicionada,

onde Hc é a altura da área onde o revestimento foi removido, de modo que ο௉ಲ ‫( = ܪ‬ఘ + ‫ܪ‬௠ + ‫ܪ‬௖ (2) ಲ ିఘೢ )௚

[0035] A título de exemplo, uma diferença de pressão de aproximadamente 50 psi pode ser gerada por ter uma obstrução de aproximadamente cinco metros de altura.

[0036] A quantidade volumétrica de liga de bismuto necessária para gerar a altura da obstrução H desejada (conforme determinado pela equação (1) ou equação (2)) é determinada a partir de 9 ʌUc2H + S(Ub2 – Uc2) Hc + VC +VR + Vu, (3) onde Ub é o raio da área preparada (que pode se estender até a parede do poço ou além da parede do poço e para a formação) e é conhecido, Uc é o raio do revestimento e é conhecido, VC é o volume do(s) canal(is) gravado(s) e é conhecido (e geralmente de minimis), Vu é o volume do guarda-chuva e é conhecido, e VR é o volume do revestimento removido na seção acima da cavidade do raio Ub, (se houver, e é geralmente de minimis em qualquer caso) e é conhecido. Para os fins deste documento, o volume V é considerado "substancialmente igual" aos primeiros dois termos da equação (3) mais Vu as VC e VR são geralmente de minimis. Se a área preparada tiver uma porção cônica, o V deve ser ajustado de acordo para incluir o volume cônico. Novamente, em uma modalidade, esse ajuste pode ser considerado de minimis de modo que o volume V possa ainda ser dito "substancialmente igual" aos primeiros dois termos da equação (3) mais Vu.

[0037] Note-se que o volume V pode ser calculado manualmente ou por meio do uso de um processador.

[0038] Com a liga de bismuto sendo implantada no furo de poço, tendo sido aquecida para torná-la líquida e, em seguida, resfriada de modo a forçar a saída da salmoura, uma obstrução sólida é gerada. Um exemplo de tal obstrução solidificada gerada em um furo de poço é visto na Fig. 3a, onde a obstrução 300a é mostrada tendo uma primeira porção de corpo cilíndrica 310a, uma segunda porção de corpo cilíndrica 312a de diâmetro menor do que a primeira porção de corpo cilíndrica, uma primeira extremidade 315a moldada pela forma do captador de tiro (por exemplo, afunilado), e uma ou mais roscas 320a (apenas uma mostrada) se estendendo por e passando helicoidalmente ao longo da primeira porção cilíndrica 310a do corpo até o topo da primeira porção cilíndrica 310a do corpo. Uma possível rosca em espiral 323 aumentando em altura de fora para dentro também é mostrada a tracejado.

[0039] Outro exemplo de uma obstrução solidificada que pode ser gerada no furo de poço é visto na Figura 3b. A obstrução 300b é mostrada tendo uma primeira porção de corpo cilíndrica 310b, uma segunda porção de corpo cilíndrica 312b tendo um diâmetro menor do que a primeira porção de corpo cilíndrica, uma primeira extremidade 315b moldada pela forma do captador de tiro, uma pluralidade de nervuras verticais 320bv se estendendo por e passando helicoidalmente ao longo da primeira porção cilíndrica do corpo até o topo da primeira porção cilíndrica do corpo, bem como uma pluralidade de nervuras horizontais 320bh conectando as nervuras verticais. Será apreciado que em algumas modalidades, em vez de nervuras horizontais, a obstrução pode ter nervuras em ângulo (arqueadas) conectando as nervuras verticais. Na verdade, as combinações de uma ou mais das nervuras helicoidais, verticais, horizontais e arqueadas podem ser geradas dependendo da gravação da camada de formação impermeável, desde que a gravação tenha gerado uma ou mais vias para o fluido escapar para cima e para longe da parede de formação conforme a liga de bismuto se solidifica. As nervuras ou as ranhuras em espiral também impedem o deslocamento da obstrução.

[0040] Ainda um terceiro exemplo de uma obstrução solidificada que pode ser gerada no furo de poço é visto na Figura 3c. A obstrução 300c é mostrada tendo uma primeira porção de corpo cilíndrica 310c, uma segunda porção de corpo cilíndrica 312c de diâmetro menor do que a primeira porção de corpo cilíndrica, uma porção cônica 314c no topo da primeira porção de corpo cilíndrica 310c que afunila em diâmetro para o diâmetro da segunda porção de corpo cilíndrico 312c, uma primeira extremidade 315c moldada pela forma do captador de tiro (por exemplo, cônica) e uma ou mais roscas 320c (apenas uma mostrada) se estendendo por e passando helicoidalmente ao longo da primeira porção de corpo cilíndrica 310c para o topo da primeira porção de corpo cilíndrica 310c.

[0041] Embora as Figs. 1, 2 e 3a-3c sejam direcionadas para obstruir um furo de poço em uma camada impermeável da formação, as Figs. 4, 5, 6a-6c e 7 são direcionadas para obstruir um furo de poço em uma camada permeável da formação. Como visto na Fig. 4, um furo de poço 400 em uma formação se estende para baixo a partir de um fundo do mar 401 e tem uma parede 404, um revestimento 406 ao longo de uma porção da parede e cimento 408 entre o revestimento e a parede. O furo de poço 400 se estende através de uma formação 410 tendo múltiplas camadas. Uma camada permeável (por exemplo, arenito) 420a que é coberta por uma camada impermeável 420b (por exemplo, xisto) é identificada por receber uma obstrução. A camada permeável 420a é mostrada preparada com o revestimento e o cimento removidos adjacentes à interface de uma camada permeável e a camada de capa impermeável. Como resultado, o diâmetro do poço na camada impermeável 420b onde o revestimento 406 e o cimento 408 estão localizados é mostrado como Uc, enquanto o diâmetro do poço na camada permeável 420a e na camada impermeável onde o revestimento e o cimento foram removidos é mostrado como Ub. Novamente, Ub é raio da área preparada que pode se estender até a parede do poço (isto é, a interface cimento-formação) ou além da parede do poço e para dentro da formação. O diâmetro ao qual a liga de bismuto penetra na formação (conforme discutido a seguir) é mostrado como Up. A altura da camada permeável do captador de tiro 429 para a camada impermeável é mostrada como h, e a altura da área da qual o revestimento e o cimento são removidos tanto na camada permeável quanto na camada impermeável é mostrada como Hc.

[0042] Um método para obstruir o furo de poço 400 é mostrado na Fig. 5. Em 500, uma porção porosa de uma formação (por exemplo, uma camada de arenito) com uma camada de capa impermeável (por exemplo, uma camada de xisto) é identificada. A porção porosa da formação com uma camada de capa impermeável pode ser identificada por revisão dos perfis do poço e/ou formação gerada anteriormente a fim de investigar e/ou explorar a formação. Em uma modalidade, a camada de capa que é identificada é uma camada de xisto relativamente espessa (por exemplo, dezenas de metros de espessura) que está mais próxima da superfície da formação (ou seja, o fundo do mar). Em 510, a interface formação - parede de poço é preparada removendo o revestimento, cimento e possivelmente uma parte da formação na camada impermeável. Esta seção se assemelha a uma cavidade dentro do furo de poço. Opcionalmente, a parede da camada de capa impermeável (e ressalto) também pode ser gravada com um laser ou outro dispositivo para formar canais como descrito anteriormente com referência às Figs. 1 e 2. Também conforme descrito anteriormente, opcionalmente, a interface formação-furo de poço pode ser preparada com um ressalto cônico. Em 520, uma barreira ou captador de tiro pode então ser instalada logo na ou abaixo da área preparada da formação. Em 525, uma determinação é feita quanto à quantidade de liga de bismuto (por exemplo, liga de bismuto-estanho) necessária para obter uma vedação desejada do furo de poço (conforme discutido em mais detalhes a seguir). Em 530, uma ferramenta contendo pelo menos a quantidade necessária de liga de bismuto e uma termite ou outro aquecedor de reação adequado está situada no poço, por exemplo, usando cabo de aço, cabo liso ou tubulação espiralada, e em 540, a liga de bismuto e a termite são liberadas para encher o poço da barreira para cima. O aquecedor é então iniciado (com entrada elétrica) em 550 e é suficiente para aumentar a temperatura acima do ponto de fusão da liga, fundindo assim a liga e em 555, a pressão é aplicada conforme descrito a seguir à liga líquida para forçar um pouco da liga para a camada porosa, empurrando assim o líquido do poço (salmoura) para a formação. Opcionalmente, em 560, a altura da liga líquida no poço e acima da camada porosa é monitorada a fim de evitar muito movimento da liga para a camada porosa com uma diminuição concomitante na altura da obstrução. A altura da liga líquida pode ser usada como feedback para controlar a aplicação de pressão. Quando a liga resfria em 565, ela se expande após a solidificação e uma diferença de pressão é estabelecida ao longo da distância de altura de vedação desejada.

[0043] De acordo com um aspecto, ao selecionar a quantidade de liga a ser utilizada, os seguintes pontos são considerados. Depois que os peletes de liga são distribuídos e fundidos, a altura da liga fundida deve ser maior do que a altura do poço Hm (a especificação do projeto para o requisito de altura mínima da liga ao longo do intervalo de xisto) sobre a qual a liga se destina a ser fixada. A pressão que é aplicada em 555 pode ser aplicada de diferentes maneiras. Por exemplo, a pressão pode ser aplicada através de uma coluna de água acima da liga fundida por meio do uso de uma bomba de superfície de modo que a elevação na pressão de fundo seja quase a mesma que a pressão de intrusão pretendida. Alternativamente, e conforme descrito a seguir em relação às Figs. 6a-6c, um packer pode ser configurado acima do intervalo com uma bomba interna dentro da ferramenta que bombeia fluidos de cima do packer para a região embalada.

[0044] Voltando à segunda alternativa em primeiro lugar, o poço pode ser apenas parcialmente preenchido com salmoura. Isso significa que a pressão de formação é menor do que a cabeça hidrostática em um poço preenchido. Com uma representação esquemática da região do plugue como mostrado na Fig. 4, deve ser entendido que Ub, Hm, VC e h são fixos, onde VC ié o volume dos canais gravados na superfície de xisto (se houver), e Up é presumido. Para esta geometria escolhida, o volume da liga, VA, que penetra na camada permeável pode ser calculado por 2 2 2 2 ʌ(UpíUb)ijhʌ(UpíUb)(UpíUc )ij VA (4)

[0045] RQGHijpDSRURVLGDGHHFRQIRUPHHVWDEHOHFLGRDFLPDh é a altura do leito poroso (para a qual a liga deve ser empurrada), Uc é o raio do revestimento, Ub é o raio do poço, e Up é o raio de penetração. É notado que o volume da equação é ligeiramente maior do que o volume da liga que penetra na formação porque uma suposição é feita de que o cimento atrás do revestimento tem o mesmo volume de penetração que a formação. Isso geralmente é uma estimativa excessiva. Observa-se também que a altura através da camada impermeável não contribui para o volume de penetração da liga, exceto pelo que está presente nos canais de superfície (se houver).

[0046] No fundo da porção preparada da formação, um guarda-chuva pode ser assentado para evitar que a liga caia abaixo da porção preparada. Se o volume dentro do recipiente de guarda-chuva for Vu, o volume de liga total VTA que não a porção cilíndrica da obstrução pode ser calculado de acordo com VTA VA+VC+Vu . (5)

[0047] O volume mínimo da liga no resto do poço Va pode ser calculado por ܸ௔ = ߨ‫ݎ‬௕ଶ (‫ܪ‬௖ െ ݄) + ߨ‫ݎ‬௕ଶ ݄ + ߨ‫ݎ‬௖ଶ (‫ ܪ‬െ ‫ܪ‬௖ ) + ܸோ + ்ܸ (6) onde Hc é a altura da área da qual o revestimento e o cimento são removidos tanto na camada permeável quanto na camada impermeável (como descrito anteriormente), VR é o volume do revestimento removido acima Hc (se houver), e VT é o volume da área cônica (se houver). Assim, o volume total mínimo necessário da liga onde a obstrução está sendo colocada parcialmente em uma porção permeável da formação (Vp) é calculado como Vp VTA + Va. Será apreciado que Vp pode ser calculado manualmente ou por meio do uso de um processador.

[0048] De acordo com um aspecto, após a fixação do guarda-chuva inferior, e antes de deixar cair os peletes de liga de bismuto, um bom contato da salmoura com a formação é mantido. Uma simples injeção de água no poço pode ser usada para aumentar a pressão no poço por 'Pw resultando em um influxo de águ qw(t) na camada permeável. Para injeção controlada da superfície, o volume adicionado ao poço a fim de manter a mesma pressão pode ser medido e qw(t) pode ser inferido ao longo de um intervalo suficientemente longo de modo que os efeitos de armazenamento não sejam relevantes. Para um intervalo definido com um packer, a taxa de bombeamento no intervalo pode ser monitorada a fim de manter o aumento de pressão. Alternativamente, a pressão pode ser elevada bombeando líquido na superfície ou no intervalo de empacotamento, conforme o caso. Conhecendo a compressibilidade da salmoura bombeada e a taxa de decaimento da pressão após o bombeamento ser interrompido, a taxa de fluxo também pode ser estimada, após ignorar a dependência log (t) da queda de pressão versus a dependência da taxa de fluxo, ou seja, a taxa de fluxo média acima de um intervalo de tempo especificado é suficiente. Agora, a fim de estimar a taxa de fluxo da liga, uma aproximação de ordem zero pode ser utilizada (7) onde PA é a pressão da liga fundida durante a intrusão e qA é a taxa de fluxo da liga. O tempo para a liga penetrar uma distância Up é determinado de acordo com (8) que pode ser definido para um valor desejado ajustando a pressão PA.

[0049] Será apreciado que existem fatores complicadores na tentativa de controlar a taxa de fluxo da liga de bismuto na formação ajustando a pressão. Por exemplo, enquanto a temperatura no poço é elevada através da ignição de uma fonte química, o perfil térmico resultante deve ficar acima do ponto de fusão da liga a uma distância Up pelo tempo T. Mas a taxa de fluxo da liga qA não pode ser arbitrariamente gerada sem limite simplesmente aumentando 'PA sem limite. Uma vez que o limite de pressão é atingido, T não pode ser reduzido mais e isso define Tm, um tempo mínimo. De um ponto de projeto, uma vez que Tm se torne o limite, Up deve ser calculado com base no qA(t) obtido com o máximo 'PA. Se esse Up for insuficiente para alcançar a resistência necessária da obstrução, então a altura h deve ser ajustada para ser maior para atender aos requisitos necessários para evitar o deslocamento da obstrução.

[0050] De acordo com um aspecto, pode ser desejável usar um sistema de fundo de poço (conforme descrito a seguir) para construir a pressão na liga fundida, uma vez que a altura da coluna necessária necessária para alcançar 'PA pode exceder o tempo para a temperatura a Up para ficar acima do ponto de fusão.

[0051] Na situação em que o poço está completamente preenchido com salmoura, será apreciado que a pressão da formação é maior do que a pressão do poço. Uma outra elevação na pressão da liga é necessária para que ela entre na rocha porosa. Ao contrário do caso anterior, onde o poço foi presumido como estando apenas parcialmente preenchido com salmoura, e dada a falta de uma coluna de ar, a pressão do fundo do poço pode ser rapidamente aumentada bombeando salmoura para o furo de poço na superfície. Monitorar a pressão na cabeça do poço para construir a elevação necessária na pressão a fim de igualar

'PA pode ser uma solução aceitável, embora uma bomba transportada por cabo de aço no fundo do poço também possa ser utilizada e em uma modalidade possa ser vantajosa por ser capaz de reduzir o tempo necessário para atingir a elevação de pressão necessária.

[0052] Em alguns casos, um limite de 'PA para evitar intrusão ilimitada na rocha pode não ser conhecido. Na realidade, a intrusão não será ilimitada, uma vez que o limite superior para Up é restringido pelo perfil de temperatura da formação. Em particular, além de um certo raio, a temperatura de formação ficará abaixo do ponto de fusão da liga e a penetração da liga fundida significativamente além desse raio é improvável. Se esta localização radial se tornar (desnecessariamente) grande, a cavidade pode não ser completamente preenchida com a liga de bismuto e, como resultado, a altura da obstrução pode se tornar menor (mais curta) do que o requisito regulatório ou recomendação desenvolvida através da prática histórica da técnica com obstruções de cimento. Portanto, pode ser desejável limitar o volume da liga intrudida, definindo um valor superior para o volume líquido bombeado de salmoura na seção isolada do intervalo do furo de poço ou no poço na superfície. Para os casos em que uma bomba de fundo de poço com um intervalo de empacotamento isolado é implantada, isso é facilmente implementado e um limite superior no volume bombeado pode ser definido. O volume de expansão da liga após a solidificação não precisa ser contabilizado, uma vez que o limite de volume líquido para bombeamento é calculado com base em VA, e é aproximadamente igual ao volume bombeado.

[0053] De acordo com um aspecto, o método de limite descrito pode ter certas desvantagens devido à expansão e contração de volume resultante do aquecimento e produtos de reação de termite. Por exemplo, após a fusão, há uma redução de volume na liga, que por sua vez reduzirá a pressão, mas isso provavelmente será mais do que compensado pela expansão volumétrica da salmoura do poço devido ao aumento da temperatura. Portanto, é provável que a pressão aumente em vez de diminuir. Com a migração para a formação e a redução da temperatura devido à perda de calor, a pressão pode cair abaixo da intrusão 'PA e, portanto, o bombeamento contínuo pode ser necessário para mantê-la. No entanto, o bombeamento deve parar assim que o nível da liga cair para Hm (com alguma tolerância) em toda a região impermeável, uma vez que nenhuma outra intrusão é desejável na região permeável.

[0054] De acordo com uma modalidade, um comutador de nível simples que monitora a posição da liga líquida é suficiente para garantir um limite no volume de intrusão. O comutador de nível pode ser implementado usando dois pontos ou eletrodos de anel ou barra montados em uma sonda, a resistência através da qual é monitorada, com os eletrodos ajustados logo acima da altura desejada da obstrução. Após uma queda abrupta na condutância nesta altura (indicando que a liga caiu abaixo desse ponto), o bombeamento pode ser interrompido instantaneamente. Qualquer intrusão contínua de liga na camada porosa levará a uma diminuição da pressão. Mas o refluxo da liga para o furo do poço não é possível, pois a água que fica acima da camada permeável não pode ser absorvida facilmente na camada impermeável. Portanto, o sistema permanece estável sem mais intrusão até a solidificação. A consequência é que o volume da liga que está sendo forçada para a camada permeável é limitado. Em outras palavras, medindo a condutância em uma altura particular no poço e controlando o bombeamento com base em uma mudança na condutância nessa altura particular, a distância de intrusão de liga pode ser controlada diretamente.

[0055] A Figura 6a é um diagrama de um conjunto de ferramenta localizado em um furo de poço 600 e adaptado para obstruir o furo de poço. O conjunto de ferramenta 670a pode incluir um packer 672a. O packer 672a é mostrado implantado e se estendendo em torno de uma porção da ferramenta próximo ao topo da ferramenta e engatando no revestimento no poço. Também é mostrado um caminho de fluido incluindo uma entrada 674a localizada acima do packer 672a, uma bomba 676a e uma saída de fluido 678a localizada abaixo do packer, uma câmara de armazenamento de liga de bismuto 680a que armazena a liga de bismuto e pode também armazenar termite ou outro aquecer de reação adequado e que está adaptada para liberar a liga de bismuto e a termite na área alvo do furo de poço 600 e um conjunto de eletrodo 685a que atua como um monitor de posição de liga líquida e está localizado na parte inferior do conjunto de ferramenta. A ferramenta 670a também pode incluir um controlador 688a acoplado ao conjunto de eletrodo 685a e à bomba 676a. O controlador 688a usa a saída do conjunto de eletrodo para controlar a bomba 676a; ou seja, para parar a bomba quando o conjunto do eletrodo indicar que a condutância que está sendo medida caiu.

[0056] De acordo com um aspecto, uma vez que a liga se expande conforme se solidifica uma vez que o bombeamento é interrompido, há uma chance de que o conjunto de eletrodo 685a e, portanto, o conjunto de ferramenta 670a possa ser "congelado" pela liga. Assim, em uma modalidade, os eletrodos são montados em uma montagem destacável que pode ser deixada para trás. Alternativamente, os eletrodos podem ser eletrodos de pinos salientes (como sugerido pela Fig. 6a) com uma junta de tensão sacrificial que pode ser quebrada. Eletrodos de substituição podem ser fornecidos na ferramenta para uso posterior em outro poço. Como outra alternativa, o conjunto de eletrodo 685a pode ser fornecido com os eletrônicos necessários para conduzir uma corrente finita através dos eletrodos para medir a condutância. Se for detectado que os eletrodos estão congelados por fricção, a liga diretamente ao redor dos eletrodos pode ser derretida por meio de circuitos adicionais por aquecimento resistivo, permitindo assim que a ferramenta com seus eletrodos seja puxada para fora.

[0057] Outro conjunto de ferramenta adaptado para obstruir um furo de poço é visto na Fig. 6b. O conjunto de ferramenta 670b é similar ao conjunto de ferramenta 670a em que pode incluir um packer 672b (mostrado implantado e se estendendo em torno de uma porção da ferramenta perto do topo da ferramenta e engatando no revestimento no poço), um caminho de fluido incluindo uma entrada 674b localizada acima do packer 672b, uma bomba 676b e uma saída de fluido 678b localizada abaixo do packer, uma câmara de armazenamento de liga de bismuto (não mostrada) que armazena a liga de bismuto e também pode armazenar termite ou outro aquecedor de reação adequado e que está adaptada para liberar a liga de bismuto e a termite na área alvo do furo de poço 600 e um conjunto de eletrodo 685b que atua como um monitor de posição de liga líquida e está localizado na parte inferior do conjunto de ferramenta. A ferramenta 670b também pode incluir um controlador 688b acoplado ao conjunto de eletrodo 685b e à bomba 676b. O controlador 688b usa a saída do conjunto de eletrodo para controlar a bomba 676b; ou seja, para parar a bomba quando o conjunto do eletrodo indicar que a condutância que está sendo medida caiu.

[0058] Como visto na Fig. 6b, o conjunto de eletrodo 685b é fornecido com pistões telescópicos 690b de modo que o conjunto de eletrodo pode ser retraído por meio de atuação linear; ou seja, puxado para trás em direção ao corpo da ferramenta. A fim de evitar uma variação de pressão resultante, o conjunto de ferramenta 600b é mostrado para incluir uma cavidade de reservatório de fluido 692b que tem orifícios para pressão e comunicação de fluido e que dispensa um volume de fluido no poço igual ao deslocamento de volume do conjunto de eletrodo retraído. Assim, nenhuma mudança de pressão ocorre dentro da seção isolada do poço.

[0059] Outra modalidade de um conjunto de ferramenta para obstruir um furo de poço é vista na Figura 6c. O conjunto de ferramenta 670c é similar aos conjuntos de ferramenta 670a e 670b em que pode incluir um packer 672c (mostrado implantado e se estendendo em torno de uma porção da ferramenta perto do topo da ferramenta e engatando no revestimento no poço), um caminho de fluido incluindo uma entrada 674c localizada acima do packer 672c, uma bomba 676c e uma saída de fluido 678c localizada abaixo do packer, uma câmara de armazenamento de liga de bismuto 680c que armazena a liga de bismuto e também pode armazenar termite ou outro aquecedor de reação adequado e que está adaptada para liberar a liga de bismuto e a termite na área alvo do furo de poço 600 e um conjunto de eletrodo 685c que atua como um monitor de posição de liga líquida e está localizado na parte inferior do conjunto de ferramenta. A ferramenta 670c também pode incluir um controlador 688c acoplado ao conjunto de eletrodo 685c e à bomba 676c. O controlador 688c usa a saída do conjunto de eletrodo para controlar a bomba 676c; ou seja, para parar a bomba quando o conjunto do eletrodo indicar que a condutância que está sendo medida caiu.

[0060] Como visto na Fig. 6c, o conjunto de eletrodo 685c inclui uma pluralidade de pares de eletrodos 695 que são adaptados para detectar a transição de condutância ao longo da profundidade do poço e, consequentemente, permitir que o controlador 688c verifique a posição da liga. A taxa de intrusão da liga na camada permeável, então, pode ser inferida a partir da taxa de mudança de posição e temperatura a fim de levar em consideração a expansividade da liga. Com base nisso, uma estimativa pode ser feita quanto a quando o fundo da sonda pode ser limpo da liga (incluindo a solidificação) e a bomba 676c pode ser parada em conformidade.

[0061] Usando qualquer uma das ferramentas das Figs. 6a-6c, ou qualquer outra ferramenta permitindo que a pressão seja aplicada à liga de bismuto e usando o método da Fig. 5, uma obstrução de liga de bismuto é gerada no furo de poço. A Figura 7 é um diagrama de uma obstrução solidificada 700 gerada em um furo de poço localizado na interface de uma camada permeável e uma camada impermeável. A obstrução 700 é mostrada tendo uma primeira porção de corpo cilíndrica 710, uma trama dendrítica 711 (quase como uma barba felpuda) tomando a forma de poros da formação que se estendem em torno da superfície externa de uma porção inferior da primeira porção de cilindro sólida, porção de corpo cilíndrica 712 de diâmetro menor do que a primeira porção de corpo cilíndrico se estendendo acima da primeira porção de cilindro sólida, uma primeira extremidade 715 moldada pela forma do captador de tiro (por exemplo, cônico) se estendendo abaixo da primeira porção de corpo cilíndrica. Em algumas modalidades, onde a camada impermeável é gravada antes da formação da obstrução, a obstrução 700 pode incluir uma ou mais roscas 720 se estendendo por e passando para cima ao longo da porção superior da primeira porção de corpo cilíndrica.

Tal como acontece com as obstruções 300a e 300b, essas roscas podem ser helicoidais e/ou podem incluir uma combinação de (i) nervuras verticais e (ii) horizontais ou arqueadas. Além disso, conforme descrito anteriormente em relação às Figs. 3a - 3c, em algumas modalidades, a porção superior da primeira porção de corpo cilíndrica 710 pode ser cônica e, em algumas modalidades, um ressalto da obstrução na interseção da primeira e da segunda porções de corpo cilíndrica pode ter anéis em espiral ou concêntricos conectados aumentando em profundidade em direção ao meio da obstrução.

[0062] Voltando agora para a Figura 8, um diagrama esquemático é fornecido para um sistema para a obstrução sem sonda de um furo de poço offshore 800. O furo de poço 800 é visto atravessando uma formação 810 tendo uma superfície no fundo do mar 801. Um navio 890 é mostrado flutuando acima do furo de poço e um cabo ou bobina 892 (por exemplo, um cabo de aço, cabo liso ou tubulação espiralada) é mostrado se estendendo do navio para dentro do furo de poço 800. Estendendo-se do cabo ou bobina está uma ferramenta de laser 899, conforme descrito anteriormente, que é usada para preparar a interface furo de poço - parede de formação de acordo com qualquer uma das disposições descritas anteriormente. Em uma modalidade, um conjunto de ferramentas é fornecido com a ferramenta de laser 899 e um conjunto de ferramenta de geração de obstrução de liga de bismuto 870, tal como descrito anteriormente em relação a qualquer uma das ferramentas 670a, 670b e 670c. Se desejado, uma ferramenta de implantação de barreira separada (guarda-chuva) (não mostrada) pode fazer parte da coluna. Onde a coluna de ferramentas é fornecida, a ferramenta a laser está localizada acima da ferramenta de geração de obstrução de liga de bismuto de modo que a ferramenta a laser possa preparar uma porção do furo de poço e, em seguida, a coluna de ferramentas pode ser puxada para cima para localizar o guarda-chuva ou a barreira logo abaixo do área preparada do furo de poço. e a ferramenta de geração de obstrução de liga de bismuto acima da área preparada do furo de poço. Alternativamente, a ferramenta de laser 899 pode ser executada separadamente do conjunto de ferramenta de geração de obstrução de liga de bismuto 870 (e ferramenta de implantação de barreira), de modo que a ferramenta de laser 899 seja implantada primeiro do navio para preparar a interface furo de poço - parede de formação. Quando a preparação é concluída, a ferramenta a laser 899 é retirada e o conjunto de ferramenta de geração de obstrução de liga de bismuto 870 é implantado.

[0063] Alguns dos métodos e processos descritos acima podem ser realizados por um processador. O termo "processador" não deve ser interpretado como limitando as modalidades aqui divulgadas a qualquer tipo de dispositivo ou sistema específico. O processador pode incluir um sistema de computador. O sistema de computador também pode incluir um processador de computador (por exemplo, um microprocessador, microcontrolador, processador de sinal digital ou computador de uso geral) para executar qualquer um dos métodos e processos descritos acima.

[0064] O sistema de computador pode ainda incluir uma memória, tal como um dispositivo de memória semicondutor (por exemplo, uma RAM, ROM, PROM, EEPROM ou Flash- RAM programável), um dispositivo de memória magnética (por exemplo, um disquete ou disco fixo), um dispositivo de memória óptica (por exemplo, um CD-ROM), uma placa de PC (por exemplo, placa PCMCIA) ou outro dispositivo de memória.

[0065] Alguns dos métodos e processos descritos acima podem ser implementados como lógica de programa de computador para uso com o processador de computador. A lógica do programa de computador pode ser incorporada em várias formas, incluindo uma forma de código-fonte ou uma forma executável de computador. O código-fonte pode incluir uma série de instruções de programa de computador em uma variedade de linguagens de programação (por exemplo, um código-objeto, uma linguagem assembly ou uma linguagem de alto nível, como C, C++ ou JAVA). Essas instruções de computador podem ser armazenadas em um meio legível por computador não transitório (por exemplo, memória) e executadas pelo processador do computador. As instruções do computador podem ser distribuídas em qualquer forma como um meio de armazenamento removível com a documentação impressa ou eletrônica (por exemplo, software encolhido), pré-carregadas com um sistema de computador (por exemplo, em ROM do sistema ou disco fixo), ou distribuída a partir de um servidor ou boletim eletrônico sobre um sistema de comunicação (por exemplo, a Internet ou a World Wide Web).

[0066] Alternativamente ou adicionalmente, o processador pode incluir componentes eletrônicos distintos acoplados a uma placa de circuito impresso, circuitos integrados (por exemplo, Circuitos integrados Específicos de Aplicação (ASIC)) e/ou dispositivos lógicos programáveis (por exemplo, um Arranjo de Portas Programável em Campo (FPGA)). Qualquer um dos métodos e processos descritos acima podem ser implementados usando tais dispositivos lógicos.

[0067] Embora várias modalidades de exemplo tenham sido descritas em detalhes acima,

aqueles versados na técnica apreciarão prontamente que muitas modificações são possíveis nas modalidades de exemplo sem se afastar materialmente do escopo desta divulgação.

Nesse sentido, todas tais modificações destinam-se a ser incluídas no escopo da divulgação.

Claims (34)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para obstrução sem sonda de um furo de poço offshore tendo um revestimento e cimento circundando o revestimento e atravessando uma formação, caracterizado pelo fato de que compreende: localizar uma camada relativamente permeável da formação adjacente a uma camada de rocha de capa relativamente impermeável da formação; preparar uma interface da referida formação e do referido furo de poço na referida camada relativamente permeável usando uma ferramenta estendida por cabo de aço, cabo liso ou tubulação espiralada para o furo de poço, para remover o revestimento e cimento ao longo de uma porção selecionada do furo de poço ao longo da referida camada relativamente permeável, para formar uma cavidade com um ressalto; usar uma ferramenta de implantação de liga de bismuto de furo de poço, implantar liga de bismuto no furo de poço na referida interface preparada e no revestimento acima da referida interface preparada; fazer a liga de bismuto implantada ficar líquida; aplicar pressão à liga de bismuto líquida para forçar um pouco da liga de bismuto líquida para a camada permeável; e permitir que a referida liga de bismuto solidifique para formar uma obstrução no referido furo de poço e na referida camada permeável na referida interface preparada e no revestimento acima da referida interface preparada com uma pressão em excesso da liga quando ela solidifica ao longo de uma distância de altura de vedação desejada em relação à pressão de fluido de formação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida preparação de uma interface compreende ainda preparar a referida interface tanto na camada permeável da formação quanto ao longo de uma porção da camada de rocha de capa relativamente impermeável adjacente na formação.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a referida preparação de uma interface compreende gravar pelo menos uma ranhura contínua na formação na camada de rocha de capa relativamente impermeável da formação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a referida gravação em pelo menos uma ranhura contínua compreende gravar pelo menos uma ranhura helicoidal.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a referida gravação em pelo menos uma ranhura contínua compreende gravar uma pluralidade de ranhuras verticais e uma pluralidade de ranhuras tendo um componente horizontal conectando as referidas ranhuras verticais.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a referida preparação de uma interface compreende gravar pelo menos uma segunda ranhura em comunicação de fluido com a referida pelo menos uma ranhura contínua no ressalto entre o cimento e o revestimento e a rocha da camada impermeável.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, antes de implantar a referida quantidade de liga de bismuto no furo de poço, implantar uma barreira no furo de poço logo na ou abaixo da ranhura na formação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma quantidade de liga de bismuto a implantar, em que a referida determinação de uma quantidade de liga de bismuto compreende determinar um volume mínimo de liga de bismuto VTA + Va onde VTA é o volume de liga de bismuto total que não das porções cilíndricas da obstrução e Va é o volume de liga de bismuto das porções cilíndricas da obstrução e VTA = VA + VC + Vu onde VA é o volume que penetra na camada relativamente permeável, VC é o volume das ranhuras, se alguma, gravadas na camada relativamente impermeável e Vu é o volume na barreira abaixo da cavidade.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a referida determinação de uma quantidade de liga de bismuto compreende determinar o volume de liga de bismuto das porções cilíndricas da obstrução substancialmente de acordo com = −ℎ + ℎ+ − + + onde rb é o raio da cavidade, rc é o raio do revestimento, Hc é a altura da cavidade onde o revestimento é removido, H é uma altura de liga fundida requerida para obter a referida pressão em excesso da obstrução, VR é o volume de revestimento removido acima Hc, e VT é um volume de uma área afunilada, se alguma, do referido ressalto.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida preparação de uma interface da referida formação e do referido furo de poço compreende ainda preparar a referida interface angulando o referido ressalto para fazer a cavidade afunilar.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida obstrução compreende um material de liga de bismuto sólido tendo uma primeira porção de corpo cilíndrico sólida, uma trama dendrítica se estendendo para fora e em torno de pelo menos uma porção da referida primeira porção de corpo cilíndrico sólida e uma segunda porção de corpo cilíndrico sólida de diâmetro menor que a primeira porção de corpo cilíndrico, um ressalto sendo definido em uma transição da referida primeira porção de corpo cilíndrico para a referida segunda porção de corpo cilíndrico.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida aplicação de pressão compreende utilizar um conjunto de ferramenta de furo de poço incluindo um packer e a referida ferramenta de implantação de liga de bismuto de furo de poço; implantar o referido packer em uma camada relativamente impermeável da formação; localizar um corpo de ferramenta da ferramenta de implantação de liga de bismuto de furo de poço de modo que ela se estenda através do packer no furo de poço com a referida ferramenta de implantação de liga de bismuto de furo de poço compreendendo uma passagem de fluido tendo uma entrada de fluido localizada acima do packer, uma saída de fluido localizada abaixo do packer e uma bomba entre a referida entrada de fluido e a saída de fluido para bombear fluido de cima do packer para abaixo do packer no furo de poço, o referido corpo de ferramenta incluindo uma câmara de armazenamento de liga de bismuto armazenando liga de bismuto e adaptada para liberar a liga de bismuto para o furo de poço.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a referida obstrução compreende um material de liga de bismuto sólido tendo uma primeira porção de corpo cilíndrico sólida, uma trama dendrítica se estendendo para fora e em torno de pelo menos uma porção da referida primeira porção de corpo cilíndrico sólida e uma segunda porção de corpo cilíndrico sólida de diâmetro menor que a primeira porção de corpo cilíndrico, um ressalto sendo definido em uma transição da referida primeira porção de corpo cilíndrico para a referida segunda porção de corpo cilíndrico.

14. Método para obstrução sem sonda de um furo de poço offshore tendo um revestimento e cimento circundando o revestimento e atravessando uma formação, caracterizado pelo fato de que compreende: localizar uma camada relativamente permeável da formação adjacente a uma camada de rocha de capa relativamente impermeável da formação; preparar uma interface da referida formação e do referido furo de poço na referida camada relativamente permeável estendendo uma ferramenta para o furo de poço sem uma sonda, para remover o revestimento e cimento ao longo de uma porção selecionada do furo de poço ao longo da referida camada relativamente permeável, para formar uma cavidade com um ressalto; usar uma ferramenta de implantação de liga de bismuto de furo de poço, implantar liga de bismuto no furo de poço na referida interface preparada e no revestimento acima da referida interface preparada; fazer a liga de bismuto implantada ficar líquida; aplicar pressão à liga de bismuto líquida para forçar um pouco da liga de bismuto líquida para a camada permeável; e permitir que a referida liga de bismuto solidifique para formar uma obstrução no referido furo de poço e na referida camada permeável na referida interface preparada e no revestimento acima da referida interface preparada com uma pressão em excesso da liga quando ela solidifica ao longo de uma distância de altura de vedação desejada em relação à pressão de fluido de formação.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, antes de implantar a referida quantidade de liga de bismuto no furo de poço, implantar uma barreira no furo de poço logo na ou abaixo da ranhura na formação.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar uma quantidade de liga de bismuto a implantar, em que a referida determinação de uma quantidade de liga de bismuto compreende determinar um volume mínimo de liga de bismuto VTA + Va onde VTA é o volume de liga de bismuto total que não das porções cilíndricas da obstrução e Va é o volume de liga de bismuto das porções cilíndricas da obstrução e VTA = VA + VC + Vu onde VA é o volume que penetra na camada relativamente permeável, VC é o volume das ranhuras, se alguma, gravadas na camada relativamente impermeável e Vu é o volume na barreira abaixo da cavidade.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a referida determinação de uma quantidade de liga de bismuto compreende determinar o volume de liga de bismuto das porções cilíndricas da obstrução substancialmente de acordo com = −ℎ + ℎ+ − + + onde rb é o raio da cavidade, rc é o raio do revestimento, Hc é a altura da cavidade onde o revestimento é removido, H é uma altura de liga fundida requerida para obter a referida pressão em excesso da obstrução, VR é o volume de revestimento removido acima Hc, e VT é um volume de uma área afunilada, se alguma, do referido ressalto.

18. Obstrução de formação formada in situ em um furo de poço atravessando uma formação, caracterizada pelo fato de que compreende: material de liga de bismuto sólido tendo uma primeira porção de corpo cilíndrico sólida, uma trama dendrítica se estendendo para fora e em torno de pelo menos uma porção da referida primeira porção de corpo cilíndrico sólida e uma segunda porção de corpo cilíndrico sólida de diâmetro menor que a primeira porção de corpo cilíndrico, um ressalto sendo definido em uma transição da referida primeira porção de corpo cilíndrico para a referida segunda porção de corpo cilíndrico.

19. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma porção cônica se estendendo de uma extremidade da referida primeira porção cilíndrica.

20. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o referido ressalto é afunilado.

21. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma rosca contínua se estendendo por e passando ao longo de uma segunda porção da primeira porção de corpo cilíndrica até o ressalto.

22. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que a referida pelo menos uma rosca contínua compreende pelo menos uma rosca helicoidal.

23. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que a referida pelo menos uma rosca contínua compreende uma pluralidade de roscas.

24. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que a referida pluralidade de roscas compreende uma pluralidade de roscas verticais e uma pluralidade de roscas adicionais tendo componentes horizontais e acoplando a referida pluralidade de roscas verticais.

25. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que o referido ressalto inclui pelo menos uma rosca adicional se estendendo para cima na direção da referida segunda porção cilíndrica.

26. Obstrução de formação, de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a referida pelo menos uma rosca adicional forma uma espiral.

27. Sistema para obstruir um furo de poço atravessando uma formação, caracterizado pelo fato de que compreende: uma barreira implantada no furo de poço ou abaixo de uma camada relativamente permeável da formação; e um conjunto de ferramenta de furo de poço incluindo um packer implantada em uma camada relativamente impermeável da formação, um corpo de ferramenta se estendendo através do packer no furo de poço e compreendendo uma passagem de fluido tendo uma entrada de fluido localizada acima do packer, uma saída de fluido localizada abaixo do packer e uma bomba entre a referida entrada de fluido e a saída de fluido para bombear fluido de cima do packer para abaixo do packer no furo de poço, o referido corpo de ferramenta incluindo uma câmara de armazenamento de liga de bismuto armazenando liga de bismuto e adaptada para liberar a liga de bismuto para o furo de poço em direção à barreira.

28. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o referido conjunto de ferramenta também armazena um aquecedor de reação.

29. Sistema, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o referido conjunto de ferramenta compreende ainda um conjunto de eletrodo se estendendo de um fundo do referido corpo de ferramenta para o furo de poço e um controlador acoplado a ambos o referido conjunto de eletrodo e a referida bomba.

30. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o conjunto de eletrodo é montado no referido fundo do referido corpo de ferramenta com um suporte destacável ou com uma junta de tensão sacrificial.

31. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o conjunto de eletrodo inclui um elemento de aquecimento resistivo.

32. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o conjunto de eletrodo compreende pistões telescópicos adaptados para retraírem linearmente o referido conjunto de eletrodo em direção ao corpo de ferramenta.

33. Sistema, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o referido corpo de ferramenta compreende uma cavidade de reservatório de fluido com fluido e é adaptado para dispensar um volume do fluido para o furo de poço igual ao deslocamento de volume do conjunto de eletrodo retraído.

34. Sistema, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o conjunto de eletrodo compreende uma pluralidade de pares de eletrodos espaçados verticalmente.