BR112021009439A2

BR112021009439A2 - cimentação de espaço anular a sem bombear cimento

Info

Publication number: BR112021009439A2
Application number: BR112021009439-3A
Authority: BR
Inventors: Bard Marius Johansen
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-08-17
Also published as: GB202107307D0; GB201818714D0; BR122023021866A2; GB2579349B; GB2593366B; GB2593366A; NO20210753A1; US20220003068A1; US11746617B2; GB2579349A; WO2020101503A1

Abstract

CIMENTAÇÃO DE ESPAÇO ANULAR A SEM BOMBEAR CIMENTO. A presente invenção refere-se um método para tampar um poço, o método compreendendo as seguintes etapas: abaixar um corpo sólido em um poço por cabo de aço; preencher o espaço em torno do corpo sólido com um material de vedação líquido; em que o corpo sólido e o material de vedação líquido juntos formam um tampão após o material de vedação líquido estar curado.

Description

“CIMENTAÇÃO DE ESPAÇO ANULAR A SEM BOMBEAR CIMENTO”

[0001] A invenção refere-se a tampar permanentemente um poço de produção de hidrocarbonetos e, em particular, a fornecer um tampão de cimento em um poço de produção acima de um obstruidor de produção.

[0002] Os poços usados na recuperação de gás e óleo precisam ser satisfatoriamente tampados e vedados depois que os poços atingem seu fim de vida, e não é economicamente viável mantê-los em serviço. A vedação de poços é realizada em conjunto com o abandono permanente de poços devido ao descomissionamento de campos ou em conjunto com o abandono permanente de uma seção de poço para construir um novo poço com um novo alvo de poço geológico.

[0003] Um poço é construído através de uma perfuração sendo feita no reservatório usando uma sonda de perfuração e, em seguida, seções de tubo de aço, revestimento são colocados na perfuração para conferir integridade estrutural ao poço. O cimento pode ser colocado entre o exterior do revestimento e à perfuração do poço e, em seguida, a tubulação é inserida no revestimento para conectar o poço à superfície. Uma vez que o reservatório foi abandonado, uma barreira permanente do poço deve ser estabelecida em toda a seção transversal do poço. Isso geralmente é conseguido pela remoção dos tubulares internos do poço por meio de uma plataforma de trabalho que puxa os tubulares para a superfície. Barreiras de poço são então estabelecidas em toda a seção transversal do poço, a fim de isolar o(s) reservatório(s) e evitar o fluxo de fluidos de formação entre os reservatórios ou para a superfície. Os poços abandonados indevidamente são uma responsabilidade séria, por isso é importante garantir que o poço esteja devidamente tampado e vedado. No entanto, a quantidade de etapas e equipamentos envolvidos, tal como sonda e tubulação de perfuração, faz com que esse estágio da vida do poço seja dispendioso e demorado, em um momento em que o poço não gera mais receita. Quando uma tubulação de produção é deixada no lugar, o cimento pode ser bombeado para a tubulação e o espaço anular em torno da tubulação de produção forma um tampão uma vez que está endurecido. No entanto, outros equipamentos são necessários para o bombeamento de cimento, e seria preferível usar ferramentas de cabo de aço em todos os estágios do processo, incluindo a cimentação.

[0004] US 2.189.445 descreve o uso de uma combinação de tampão e removedor de pasta. US 2004/0188090 descreve um método para aumentar as forças de ligação de um cimento hidráulico a uma tubulação subterrânea pela adição de um agente expansivo.

[0005] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um método para tampar um poço, o método compreendendo as seguintes etapas: abaixar um corpo sólido em um poço por cabo de aço; preencher o espaço em torno do corpo sólido com um material de vedação líquido; e em que o corpo sólido e o material de vedação líquido juntos formam um tampão após o material de vedação líquido estar curado.

[0006] O corpo sólido pode compreender cimento pré-endurecido. O material de vedação líquido pode ser cimento não endurecido, o qual, opcionalmente, também pode ser abaixado no poço por cabo de aço.

[0007] O volume do corpo sólido é de pelo menos 20% ou, alternativamente, pelo menos 50% do volume do tampão.

[0008] O poço pode compreender uma tubulação e uma vedação fornecida em um espaço anular entre a tubulação e um revestimento, e o método pode compreender ainda as seguintes etapas antes das etapas a) e b): c) dispor uma vedação inferior dentro da tubulação, em que a vedação inferior forma uma vedação impermeável a líquidos entre o orifício da tubulação acima da vedação inferior e o orifício da tubulação de produção abaixo da vedação inferior; d) formar orifícios na tubulação de produção acima da vedação inferior e da vedação; e) fornecer um fluido na tubulação de produção e no espaço anular acima da vedação inferior e da vedação.

[0009] A tubulação pode ser uma tubulação de produção e a vedação pode ser um obstruidor de produção.

[0010] Opcionalmente, a etapa a) compreende ainda fornecer uma conexão de suporte entre a tubulação de produção e o corpo sólido para fixar a posição do corpo sólido dentro da tubulação de produção; e remover o cabo de aço.

[0011] Opcionalmente, a etapa b) compreende abaixar um recipiente com um material de vedação líquido por cabo de aço e liberar o material de vedação líquido do recipiente para o espaço em torno do corpo sólido. A etapa de liberação pode compreender as seguintes etapas: fornecer uma vedação impermeável à pressão em um espaço anular entre o recipiente e a tubulação de produção; aumentar a pressão acima do recipiente para mover uma tampa fornecida no topo do recipiente e para estourar uma vedação na extremidade inferior do recipiente, ejetando assim o cimento não endurecido a partir do recipiente.

[0012] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido um conjunto para tampar um poço, o conjunto compreendendo: um corpo sólido; um recipiente para conter e liberar um material de vedação líquido; em que o corpo sólido e o recipiente são em uso abaixados em um tubular por cabo de aço, em que um tampão pode ser formado pelo corpo sólido junto com o material de vedação líquido após o material de vedação líquido estar curado.

[0013] O corpo sólido pode compreender uma camisa que se estende para cima para suportar o recipiente, e em que o recipiente compreende um funil que pode ser recebido pela camisa.

[0014] O recipiente pode compreender uma tampa e uma vedação que fecham o recipiente, em que a vedação está disposta para estourar sob uma pressão predeterminada.

[0015] O corpo sólido e o recipiente podem, cada um, compreender obstruidores expansíveis para definir o corpo sólido e o recipiente contra o tubular de produção.

[0016] Algumas modalidades da invenção serão agora descritas a título de exemplo apenas e com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[0017] As Figuras 1a a 1c ilustram um poço durante diferentes estágios de um método.

[0018] As Figuras 2a a 2c ilustram um poço durante diferentes estágios de um método.

[0019] As Figuras 3a a 3c ilustram um poço durante diferentes estágios de um método.

[0020] As Figuras 4a a 4c ilustram um poço durante diferentes estágios de um método.

[0021] Os inventores perceberam que um corpo sólido pré-endurecido de cimento pode ser abaixado na tubulação de produção e colocado em uma área onde o tampão será subsequentemente formado. O corpo de cimento pré-endurecido é produzido na superfície sob condições bem controladas e a integridade do corpo de cimento é testada antes que o corpo de cimento seja abaixado no poço. A área em torno do corpo de cimento é então preenchida com cimento não endurecido que, juntamente com o corpo de cimento, forma o tampão. O corpo de cimento forma uma parte substancial do tampão, em alguns casos a maioria do tampão, e a integridade conhecida do corpo de cimento, portanto, melhora a integridade geral do tampão. Além disso, uma quantidade menor de cimento não endurecido adicional será necessária quando comparada a um método sem o corpo de cimento pré-endurecido, o que por sua vez permite que o cimento não endurecido seja fornecido por meio de um recipiente. O recipiente pode ser abaixado até o local do tampão com cabo de aço e o processo inteiro pode, portanto, ser realizado por cabo de aço.

[0022] Outros materiais além do cimento podem ser usados para preparar o corpo sólido. Por exemplo, o bismuto pode ser usado ou outros metais ou ligas metálicas. O material precisa ser adequado para tampar um poço permanentemente. Um exemplo específico de um corpo sólido é uma tubulação de metal fechada na extremidade inferior que é preenchida com cimento, e um gancho é lançado no cimento para acoplar o corpo a um cabo de aço. As dimensões do tampão podem ser limitadas pelo peso máximo que pode ser carregado por um cabo de aço.

[0023] É possível usar vários corpos sólidos, caso em que o processo descrito anteriormente é repetido uma ou mais vezes.

[0024] Uma modalidade específica do método é ilustrada nas Figuras 1a a 4c que ilustram as etapas subsequentes do método. A Figura 1a ilustra um revestimento de produção 1 e dentro do revestimento de produção um tubular de produção 2 é fornecido. Um obstruidor de produção 3 é fornecido dentro de um espaço anular entre o revestimento de produção 1 e o tubular de produção 2. Como uma primeira etapa na modalidade específica, uma vedação impermeável a líquidos 4 é formada dentro do tubular de produção. Um exemplo específico da vedação impermeável a líquidos é um tampão de ponte mecânica. A vedação 4 é colocada logo abaixo do obstruidor de produção no exemplo ilustrado, mas também pode ser colocada ligeiramente para cima ou para baixo. A vedação não apenas suporta o tampão antes que o cimento não endurecido esteja curado, mas também reduz o volume de cimento que é necessário para formar um tampão quando comparado com uma configuração sem a vedação.

[0025] Um obstruidor de produção 3 é ilustrado como uma base que fornece uma vedação inferior dentro do espaço anular para evitar que o cimento líquido ou fluido de limpeza escoe para baixo dentro do anular. No entanto, outras vedações podem ser fornecidas dentro do espaço anular, exemplos são um obstruidor mecânico, uma base de epóxi dentro do espaço anular, ou um tampão de bismuto. Descrições ou definições incluindo a expressão ‘obstruidor de produção’ podem, portanto, ser generalizadas para uma ‘base’ dentro do espaço anular. A tubulação de produção também não é um exemplo limitante, e uma definição mais geral de uma tubulação ou tubular também pode ser usada em seu lugar.

[0026] Um primeiro exemplo alternativo de uma base no espaço anular é uma base de epóxi. Primeiro, uma base é definida dentro da tubulação de produção, por exemplo, um tampão mecânico. Em seguida, orifícios são formados na tubulação de produção para acesso ao espaço anular. Um epóxi é finalmente introduzido no espaço anular através dos orifícios.

[0027] Um segundo exemplo alternativo de base é um tampão de bismuto. Novamente, orifícios precisam ser formados na tubulação para acesso à formação. O tampão de bismuto é colocado através do espaço interno inteiro, incluindo a tubulação e o espaço anular. Neste exemplo, a base dentro da tubulação e a base dentro do espaço anular são fornecidas por um único tampão.

[0028] A Figura 1b ilustra a próxima etapa do processo. Uma pluralidade de aberturas 5 é formada no tubular de produção 2 para fornecer um caminho de fluido do orifício do tubular de produção para o espaço anular 6. As aberturas podem ser formadas com qualquer meio convencional, tal como explosivos, ou dispositivos de perfuração mecânicos ou hidráulicos. A Figura 1c ilustra como o tubular e o espaço anular são preenchidos com um fluido 7, por exemplo, água ou salmoura. O fluido pode ser circulado no orifício do tubular para baixo, através das aberturas 5 e de volta para cima através do espaço anular. A seta A ilustra o fluxo de fluido para baixo e as setas B ilustram o fluxo de fluido de volta para cima, enquanto as setas C ilustram o fluxo através das aberturas 5. O fluido pode, portanto, ser circulado para limpar a área na qual o tampão será formado. O caminho de circulação também é usado para obter cimento não endurecido no espaço anular em uma etapa posterior. A circulação de fluido também pode ocorrer de forma oposta, por meio da qual o fluido flui para baixo através do anular A e de volta para cima através da tubulação de produção.

[0029] A Figura 2a ilustra um corpo de concreto sólido 21 abaixado no poço por meio de cabo de aço 22. O corpo 21 é centralizado por meio de centralizadores mecânicos 23. Exemplos específicos de centralizadores 23 são centralizadores flexíveis de metal que são dobrados até que estejam prontos a serem implantados e que são liberados quando o corpo está no lugar para centralizar o corpo. Conforme ilustrado na Figura 2a, o corpo ocupa mais da metade da seção transversal do tubular de produção e tem uma forma cilíndrica de modo que se estende ao longo de uma distância longitudinal muito maior do tubular do que na direção radial. Os elementos 24 são elementos de orientação que centralizam o corpo enquanto ele é abaixado no tubular e os elementos 24 podem, por exemplo, incluir rodas, rolos ou espaçadores simples, tal como peças sólidas de material. O corpo 21 é colocado contra a parede interna do tubular de produção com dispositivos expansíveis 25, por exemplo, obstruidores expansíveis que são ativados com salmoura. Os obstruidores expansíveis podem, opcionalmente, vedar o espaço em torno do corpo sólido de modo que o volume do tampão seja reduzido fechando a parte do tubular abaixo dos obstruidores expansíveis. A Figura 2b ilustra os dispositivos 25 colocados contra o tubular de produção 2 e o corpo 21 está agora em uma posição fixa na profundidade desejada e centralizado dentro do tubular de produção. Os centralizadores 23, os elementos 24 e os dispositivos 25 não se estendem em torno da circunferência inteira do corpo para evitar bloquear o fluxo de fluidos em torno do corpo.

[0030] A Figura 2c ilustra a próxima etapa de um recipiente 26 com cimento não endurecido tendo sido abaixado logo acima do corpo 21. Na modalidade ilustrada, o corpo 21 inclui um colar 27 se estendendo para cima e o corpo 21 pode repousar no colar 27. O posicionamento do recipiente não precisa, portanto, ser determinado com precisão a partir da superfície, mas o recipiente pode, em vez disso, ser abaixado até fazer contato com o colar 27. O colar 27 tem aberturas 28 de modo a fornecer um caminho de fluido para o cimento não endurecido. A parte inferior do recipiente inclui um funil 29 que é recebido pelo colar 27. Os espaçadores 30 ajudam a manter o funil no lugar. Elementos de orientação 31 são fornecidos no exterior do recipiente para centralizar o recipiente dentro do tubular. Um obstruidor de fluxo 32 é fornecido, o qual pode ser expandido contra o tubular, como ilustrado na próxima Figura 3a, para manter o recipiente no lugar. Uma tampa 33 é fornecida no topo do recipiente. A tampa fecha o recipiente por cima e pode se mover através do recipiente porque o mesmo tem um orifício cilíndrico através do qual a tampa pode passar. A tampa leva o cimento não endurecido para fora do recipiente sob pressão. Uma vedação 34 é fornecida dentro do recipiente na extremidade inferior acima do funil 29. A vedação evita que o cimento não endurecido saia do recipiente através do funil. A vedação 34 pode ser estourada sob pressão. O recipiente é abaixado pelo cabo de aço 35. Uma modalidade alternativa àquela ilustrada com uma liberação de cimento ativada por pressão é um pistão elétrico que ejeta o cimento. De qualquer forma, a quantidade de cimento não endurecido que é ejetado é controlada e é predeterminada e, portanto, as dimensões do tampão final serão conhecidas. O obstruidor 32 não apenas mantém o recipiente no lugar, mas também veda o espaço em torno do recipiente de modo que, quando a ejeção é ativada por pressão, a tampa é empurrada para baixo. O obstruidor 32 também garante que o cimento seja forçado no espaço anular quando a pressão é aplicada.

[0031] A Figura 3a ilustra como o obstruidor 32 é expandido. O recipiente foi colocado no arranjo da Figura 3a e o cabo de aço 35 pode ser removido. A Figura 3b ilustra o cabo de aço removido. A pressão do fluido acima do recipiente é agora aumentada, conforme ilustrado pela seta P. A tampa 33 começará a se mover para baixo, o que aumenta a pressão dentro do recipiente e a pressão na vedação 34. Conforme ilustrado na Figura 3c, a vedação 34 estourou devido à pressão e a tampa 33 moveu-se para baixo em direção ao funil, conduzindo o cimento não endurecido para fora do recipiente, em torno do corpo 21, através das aberturas 5 e para cima para o espaço anular. A seção transversal inteira da tubulação de produção e do espaço anular A foi agora preenchida com uma combinação do corpo de cimento pré- endurecido e do cimento não endurecido 36.

[0032] A Figura 4a ilustra a pressão adicional tendo sido removida e o cabo de aço 35 sendo trazido de volta para remover o recipiente agora vazio. A Figura 4b ilustra o recipiente removido e o cimento não endurecido 36 estando no lugar. A Figura 4c ilustra o estágio final no qual o cimento não endurecido curou e formou um único tampão 37 com corpo formado integralmente 21.

[0033] O tampão curado pode ser testado por pressão por meios convencionais, tal como aplicando uma carga pesada no topo do tampão, ou outros métodos de teste de integridade do tampão.

[0034] A área fora do revestimento externo às vezes é descrita como ‘espaço anular B’. O espaço anular B pode ser preenchido com cimento, formação, formação compactada, ou também pode conter cavidades. Mesmo que o próprio tampão satisfaça os requisitos de segurança e evite qualquer vazamento, pode haver vazamentos através do espaço anular B. Portanto, o espaço anular B também precisa ser testado para verificar se há vazamentos.

[0035] Embora a invenção tenha sido descrita em termos de modalidades preferenciais conforme apresentado acima, dever-se-ia entender que essas modalidades são apenas ilustrativas e que as reivindicações não estão limitadas a essas modalidades. Aqueles versados na técnica serão capazes de fazer modificações e alternativas em vista da descrição que são consideradas como se esquadrando dentro do escopo das reivindicações em anexo. Cada característica descrita ou ilustrada na presente especificação pode ser incorporada na invenção, seja isoladamente ou em qualquer combinação apropriada com qualquer outra característica descrita ou ilustrada aqui.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para tampar um poço, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: a) abaixar um corpo sólido em um poço por cabo de aço; b) preencher o espaço em torno do corpo sólido com um material de vedação líquido; em que o corpo sólido e o material de vedação líquido juntos formam um tampão após o material de vedação líquido estar curado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo sólido compreende cimento pré-endurecido.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material de vedação líquido é cimento não endurecido.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o cimento não endurecido é abaixado no poço por cabo de aço.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o volume do corpo sólido é pelo menos 20% do volume do tampão.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o volume do corpo sólido é pelo menos 50% do volume do tampão.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o poço compreende uma tubulação e uma vedação fornecida em um espaço anular entre a tubulação e um revestimento, e em que o método compreende adicionalmente as seguintes etapas antes das etapas a) e b): c) dispor uma vedação inferior dentro da tubulação, em que a vedação inferior forma uma vedação impermeável a líquidos entre o orifício da tubulação acima da vedação inferior e o orifício da tubulação de produção abaixo da vedação inferior; d) formar orifícios na tubulação de produção acima da vedação inferior e da vedação; e) fornecer um fluido na tubulação de produção e no espaço anular acima da vedação inferior e da vedação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a tubulação é uma tubulação de produção.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a vedação é um obstruidor de produção.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa a) compreende adicionalmente fornecer uma conexão de suporte entre a tubulação de produção e o corpo sólido para fixar a posição do corpo sólido dentro da tubulação de produção; e remover o cabo de aço.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa b) compreende abaixar um recipiente com um material de vedação líquido por cabo de aço e liberar o material de vedação líquido a partir do recipiente para o espaço em torno do corpo sólido.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita liberação compreende as seguintes etapas: fornecer uma vedação impermeável à pressão em um espaço anular entre o recipiente e a tubulação de produção; aumentar a pressão acima do recipiente para mover uma tampa fornecida no topo do recipiente e para estourar uma vedação na extremidade inferior do recipiente, ejetando assim o cimento não endurecido a partir do recipiente.

13. Conjunto para tampar um poço, caracterizado pelo fato de que compreende: um corpo sólido; um recipiente para conter e liberar um material de vedação líquido; em que o corpo sólido e o recipiente estão em uso abaixados em um tubular por cabo de aço, em que um tampão pode ser formado pelo corpo sólido juntamente com o material de vedação líquido após o material de vedação líquido estar curado.

14. Conjunto, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o corpo sólido compreende uma camisa que se estende para cima para suportar o recipiente, e em que o recipiente compreende um funil que pode ser recebido pela camisa.

15. Conjunto, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que o recipiente compreende uma tampa e uma vedação que fecha o recipiente, em que a vedação é disposta para estourar sob uma pressão predeterminada.

16. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que o corpo sólido e o recipiente compreendem, cada um, obstruidores expansíveis para fixar o corpo sólido e o recipiente contra o tubular de produção.