BR112021013968A2

BR112021013968A2 - Sistemas e dispositivos de barreira e desconexão de poço e de barreira e liberação de poço, e, método para usar um sistema de barreira e desconexão de poço

Info

Publication number: BR112021013968A2
Application number: BR112021013968-0A
Authority: BR
Inventors: Arthur Terry STAUTZENBERGER; Klaus Mikkelsen
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-09-21
Also published as: NL2025031A; GB2593840A; AU2020236351A1; SG11202105490XA; AU2020236351B2; MX2021008606A; WO2020185436A1; US11441398B2; NL2025031B1; CA3122302A1; US20200291756A1; GB202108701D0; NO20210929A1; GB2593840B; CA3122302C

Abstract

sistemas e dispositivos de barreira e desconexão de poço e de barreira e liberação de poço, e, método para usar uma barreira de poço e sistema de desconexão. um sistema de tampão e desconexão de barreira de poço para uso durante operações de perfuração em ambiente de furo de poço. o sistema compreende de um suspensor de liner, válvula, e um conjunto de perfuração acoplado a uma ferramenta de passagem do suspensor de liner. o sistema é usado para realizar operações de perfuração em ambiente de furo de poço de fundo de poço com alto risco de perdas descontroláveis, zonas cavernosas, formações cársicas, ou problemas de controle de poço. no evento em que o poço apresenta perdas descontroláveis ou ocorre um problema de controle de poço, o suspensor de liner pode ser colocado no revestimento de furo de poço de fundo de poço e uma válvula conectada abaixo do suspensor de liner pode ser fechada, criando um tampão de barreira no poço. adicionalmente, a desconexão da ferramenta de passagem do suspensor de liner do suspensor de liner, válvula, e conjunto de perfuração permite a recuperação da seção do conjunto de perfuração superior do poço.

Description

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SISTEMAS E DISPOSITIVOS DE BARREIRA E DESCONEXÃO DE POÇO E DE BARREIRA E LIBERAÇÃO DE POÇO, E, MÉTODO PARA USAR UMA BARREIRA DE POÇO E SISTEMA DE DESCONEXÃO REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício e prioridade para o Pedido Provisório U.S. 62/817.201, depositado em 12 de março de 2019, e Pedido US 16/800.228, depositado em 25 de fevereiro de 2020, que está por meio do presente documento incorporado pela referência.

FUNDAMENTOS

[002] Em operações de perfuração no local do poço, podem ser encontradas formações que contêm cavernas ou zonas que são tão grandes a ponto de que um poço pode entrar em perda total. Por causa do volume de desvio da caverna ou zona, a taxa de perda pode ser tão grave a ponto de ser difícil manter o poço cheio. A quantidade de lama exigida para encher a formação cavernosa pode resultar em significantes desafios logísticos e financeiros. Alternativamente, pode haver um risco de migração de gás e grandes problemas de controle de poço. Em casos graves, os problemas de custo, tempo e segurança podem resultar na exigência de obstruir o furo de poço e desconectar do conjunto de perfuração.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[003] Para um entendimento mais completo das características e vantagens da presente revelação, é feita agora referência à descrição detalhada junto com as figuras anexas nas quais números correspondentes nas diferentes figuras se referem a partes correspondentes e em que: a FIG. 1 é uma ilustração de uma coluna de perfuração para uso em operações de perfuração no local do poço, de acordo com certas modalidades exemplificativas. as FIGS. 2A e 2B são ilustrações de uma coluna de perfuração montada durante operações de perfuração e uma seção ancorada liberada da

2 / 10 coluna de perfuração após encontrar condições de perfuração adversas, respectivamente, em um furo de poço, de acordo com certas modalidades exemplificativas; e as FIGS. 3A, 3B e 3C são ilustrações de uma válvula de esfera 20 A, válvula de aba 20B e sede de esfera 20C, de acordo com certas modalidades exemplificativas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[004] Embora a produção e uso de várias modalidades da presente revelação sejam discutidas em detalhe a seguir, deve-se perceber que a presente revelação fornece muitos conceitos inventivos aplicáveis, que podem ser concebidos em uma ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicas discutidas no presente documento são meramente ilustrativas e não delimitam o escopo da presente revelação. Por questão de clareza, nem todas as características de uma real implementação podem ser descritas na presente revelação. Certamente deve-se perceber que, no desenvolvimento de qualquer tal real modalidade, inúmeras decisões específicas da implementação têm que ser tomadas para atingir as metas específicas do desenvolvedor, tal como conformidade com restrições relacionadas ao sistema e relacionadas a negócios, que irão variar de uma implementação para outro. Além disso, percebe-se que um esforço de desenvolvimento como esse poderia ser complexo e demorado, mas seria uma tarefa de rotina para versados na técnica com o benefício desta revelação.

[005] Um sistema de tampão de barreira e de desconexão de poço para uso durante operações de perfuração em ambiente de furo de poço é apresentado. Em uma modalidade, um suspensor de liner, uma válvula e uma ferramenta de passagem do suspensor de liner são usados em um conjunto de perfuração para prover os operadores do local do poço com uma opção para tampar e isolar um ambiente de furo de poço de fundo de poço e desconectar da parte inferior da coluna de perfuração, interrompendo perdas e impedindo

3 / 10 um problema de controle de poço. Embora, tradicionalmente, suportes de liner não sejam usados como tampões de furo de poço em operações de perfuração reais, os inventores verificaram em certas operações de perfuração que a combinação de um suspensor de liner e uma válvula é bastante eficaz na formação de uma ferramenta de tampão e desconexão ad hoc necessária durante operações de perfuração. Em operação, a ferramenta de passagem do suspensor de liner age como um dispositivo de liberação e o suspensor de liner e a válvula agem como uma barreira de furo de poço de fundo de poço. Em uma modalidade, o suspensor de liner pode ser colocado em um revestimento de furo de poço de fundo de poço, funcionando como uma vedação entre o suspensor de liner e o revestimento de furo de poço e também funcionando para ancorar o suspensor de liner e conjunto de perfuração inferior no revestimento de furo de poço. Uma vez que o suspensor de liner é colocado no revestimento de furo de poço, a ferramenta de passagem do suspensor de liner pode ser liberada do suspensor de liner e recuperada com o conjunto de perfuração superior. Antes ou durante a recuperação da ferramenta de passagem do suspensor de liner, uma válvula abaixo do suspensor de liner pode ser fechada para funcionar como uma vedação para o furo de poço. Uma vez colocado, o suspensor de liner permanecerá ancorado no revestimento de furo de poço. A válvula e conjunto de perfuração inferior são suspensos pelo suspensor de liner e permanecerão no fundo de poço. O suspensor de liner e válvula juntos formam a barreira contra o ambiente de furo de poço de fundo de poço.

[006] Referindo-se agora à Fig. 1, é ilustrado um conjunto de perfuração para uso em operações de perfuração no local do poço, de acordo com certas modalidades exemplificativas, denotadas no geral como 10. O conjunto de perfuração 10 compreende uma seção de tubular de perfuração 12, uma ferramenta de passagem do suspensor de liner 14, um tubo de extensão ou deslocador 16, um suspensor de liner 18, por exemplo, tanto

4 / 10 suspensor de liner convencional ou expansível, uma válvula 20, uma extensão de fundeio 22, uma outra seção de tubular de perfuração 24, e uma composição de perfuração de fundo de poço (BHA de perfuração) 26. Em uma modalidade, a ferramenta de passagem 14 pode ser usada para ativar o suspensor de liner 18 pela aplicação de pressão hidráulica ou manipulação mecânica da seção de tubular de perfuração 24. A válvula 20 pode ser qualquer tipo de válvula tal como (mas sem se limitar a) uma válvula de esfera, válvula de aba, ou sede de esfera. A válvula 20 pode ser atuada por muitos métodos tais como (mas sem se limitar a) manipulação mecânica de um tubo de extensão, operação de uma ferramenta de deslocamento, pressão hidráulica, ativação eletrônica, etc. Um método exemplificativo é que a válvula 20 é uma válvula de esfera e o tubo de extensão 16 é um deslocador usado para manipular a posição de um camisa, que, por sua vez, pode fazer com que a válvula feche quando a ferramenta de passagem do suspensor de liner 14 é recuperada. Um outro método exemplificativo é que a válvula 20 é uma válvula de aba, e o tubo de extensão 16 funciona para reter a válvula de aba na posição aberta até que ela seja recuperada com a ferramenta de passagem do suspensor de liner. Em ainda um outro método exemplificativo, a válvula 20 pode ser uma sede de esfera simples que é fechada soltando uma esfera da superfície que apoiará na sede de esfera para vedar o furo de poço. A extensão de fundeio 22 pode ser usada para acoplar o dispositivo de barreira ao tubular de perfuração 24.

[007] Referindo-se à Fig. 2A, é ilustrado um conjunto de perfuração 10, usado durante operações de perfuração e, referindo-se à Fig. 2B, é ilustrada uma seção ancorada do conjunto de perfuração inferior 10b e uma seção liberada do conjunto de perfuração superior 10a após encontrar condições de perfuração adversas, em um furo de poço 30, de acordo com certas modalidades exemplificativas. Como é ilustrado na Fig. 2A, o conjunto de perfuração 10 é suspenso por uma plataforma de perfuração. À medida que

5 / 10 o BHA 26 vai sendo manipulado perfura formações terrestres, a BHA 26 pode perfurar em uma zona cavernosa ou encontrar um problema de controle de poço. Dependendo das circunstâncias, o operador pode considerar necessário tampar o poço e desconectar da BHA 26 e recuperar a seção superior da coluna de perfuração 10a, vide Fig. 2B. Em uma modalidade, o suspensor de liner 18 pode ser tanto um suspensor de liner convencional quanto expansível. Uma vez colocado, o suspensor de liner 18 é seguramente acoplado ao revestimento de poço de fundo de poço 38 e o elemento de suspensor de liner 18B fornece uma vedação segura entre o suspensor de liner 18 e o revestimento de poço de fundo de poço 38. A válvula 20 pode ser fechada tanto antes quanto após o suspensor de liner 18 ser colocado.

[008] Referindo-se agora às Figs. 3A, 3B e 3C, são ilustradas uma válvula de esfera 20 A, uma válvula de aba 20B, e uma sede de esfera 20C, de acordo com certas modalidades exemplificativas. Embora estejam ilustrados três diferentes tipos de válvulas, deve-se entender facilmente que muitos outros tipos de válvulas podem ser usados. Na modalidade da Fig. 3 A, a esfera da válvula de esfera 20A pode ser manipulada usando deslocador 16A para colocar a válvula em uma posição fechada ou aberta. Na modalidade da Fig. 3B, a válvula de aba 20B contém uma sede de aba 41 que é predisposta na posição fechada por uma mola. A sede de aba 41 é mantida na posição aberta pelo tubo de extensão 16. A válvula de aba 20B é fechada quando o tubo de extensão 16 é recuperado, permitindo que a sede de aba 41 feche. Na modalidade da Fig. 3C, a válvula compreende uma seção superior, isto é, mais próxima à superfície, e uma seção de fundo de poço ou de fundo, isto é, mais próxima ao piso do poço, e a seção de fundo de poço compreende uma sede de válvula que tem um diâmetro interno menor que o diâmetro interno da seção superior. As sedes de esfera 20C são bem conhecidas na indústria de petróleo e gás e seu projeto é padrão da indústria. Uma esfera 40 pode ser solta a partir da superfície e abaixo na coluna de perfuração 10 quando a

6 / 10 válvula 20C precisa ser fechada.

[009] Na forma usada aqui, as formas singulares “um”, “uma” e “o”, “a” devem incluir as formas plurais igualmente, a menos que o contexto indique claramente ao contrário. Entende-se adicionalmente que os termos “compreende” e/ou “compreendendo”, quando usados neste relatório descritivo, especificam a presença de características, partes inteiras, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não eliminam a presença ou adição de uma ou mais outras características, partes inteiras, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos. Na forma aqui usada, o termo “e/ou” inclui qualquer e todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados. Na forma aqui usada, expressões tais como “entre X e Y” e “entre cerca de X e Y” devem ser interpretadas de forma a incluir X e Y. Na forma aqui usada, expressões tais como “entre cerca de X e Y” significam “entre cerca de X e cerca de Y.” Na forma usada aqui, expressões tais como “de cerca de X a Y” significam “de cerca de X a cerca de Y.”

[0010] As modalidades supra reveladas foram apresentadas para efeitos de ilustração e para permitir que versados na técnica pratiquem a revelação, mas a revelação não deve ser exaustiva ou limitada às formas reveladas. Muitas modificações e variações insubstanciais ficarão aparentes aos versados na técnica sem fugir do escopo e espírito da revelação. O escopo das reivindicações deve cobrir de forma geral as modalidades reveladas e qualquer tal modificação. Adicionalmente, as cláusulas seguintes representam modalidades adicionais da revelação e devem ser consideradas dentro do escopo da revelação: Cláusula 1, um sistema de barreira e desconexão de poço para uso durante operações de perfuração em ambiente de furo de poço, o sistema de barreira e desconexão de poço compreendendo: um suspensor de liner que acopla um conjunto de perfuração e uma válvula a uma ferramenta de

7 / 10 passagem do suspensor de liner; e um mecanismo de controle para colocar o suspensor de liner no revestimento de furo de poço e desconectar a ferramenta de passagem do suspensor de liner do suspensor de liner, da válvula e do conjunto de perfuração; Cláusula 2, o sistema de barreira e liberação de poço da cláusula 1, em que o mecanismo de controle compreende um deslocador e uma camisa usados para abrir e fechar a válvula em resposta à desconexão da ferramenta de passagem do suspensor de liner do suspensor de liner e recuperar a ferramenta de passagem do suspensor de liner; Cláusula 3, o sistema de barreira e liberação de poço da cláusula 1, em que a válvula compreende uma sede de válvula para receber uma esfera e a sede de válvula tendo um diâmetro interno menor que o diâmetro interno do liner de revestimento; Cláusula 4, o sistema de barreira e liberação de poço da cláusula 1, em que a válvula compreende uma sede de aba predisposta na posição fechada por uma mola, em que a sede de aba é mantida na posição aberta por uma extensão da ferramenta de passagem do suspensor de liner e móvel em resposta à recuperação da ferramenta de passagem do suspensor de liner; Cláusula 5, o sistema de barreira e liberação de poço da cláusula 2, em que a válvula compreende uma válvula de esfera que é móvel em resposta a pelo menos uma dentre uma força mecânica e uma eletromecânica; Cláusula 6, o sistema de barreira e liberação de poço da cláusula 1, em que o suspensor de liner é um dentre um suspensor de liner expansível, um suspensor de liner convencional, ou um packer; Cláusula 7, o sistema de barreira e liberação de poço da cláusula 6, em que o mecanismo de controle é adicionalmente configurado para realizar um dentre: expandir o suspensor de liner expansível para

8 / 10 expandir contra o revestimento de poço de fundo de poço; ou ancorar o suspensor de liner convencional ou packer com uma seção de revestimento de poço de fundo de poço; Cláusula 8, um dispositivo de barreira e desconexão de poço para uso durante operações de perfuração em ambiente de furo de poço, o dispositivo de barreira e desconexão de poço compreendendo: uma válvula tendo um suspensor de liner, o suspensor de liner acoplando a válvula e um conjunto de perfuração a uma ferramenta de passagem do suspensor de liner; e um mecanismo de controle para colocar o suspensor de liner no revestimento de furo de poço e desconectar a ferramenta de passagem do suspensor de liner do suspensor de liner, da válvula e do conjunto de perfuração; Cláusula 9, o dispositivo de barreira e liberação de poço da cláusula 9, em que a válvula compreende uma sede de válvula para receber uma esfera e a sede de válvula tendo um diâmetro interno menor que o diâmetro interno do liner de revestimento; Cláusula 10, o dispositivo de barreira e liberação de poço da cláusula 8, em que a válvula compreende uma sede de válvula para receber uma esfera e a sede de válvula tendo um diâmetro interno menor que o diâmetro interno do liner de revestimento; Cláusula 11, o dispositivo de barreira e liberação de poço da cláusula 8, em que a válvula compreende uma sede de aba predisposta na posição fechada por uma mola, em que a sede de aba é mantida na posição aberta por uma extensão da ferramenta de passagem do suspensor de liner e móvel em resposta à recuperação da ferramenta de passagem do suspensor de liner; Cláusula 12, o dispositivo de barreira e liberação de poço da cláusula 9, em que a válvula compreende uma válvula de esfera que é móvel em resposta a pelo menos uma dentre uma força mecânica ou uma

9 / 10 eletromecânica; Cláusula 13, o dispositivo de barreira e liberação de poço da cláusula 8, em que o suspensor de liner é um dentre um suspensor de liner expansível, um suspensor de liner convencional, ou um packer; Cláusula 14, o dispositivo de barreira e liberação de poço da cláusula 13, em que o mecanismo é adicionalmente configurado para realizar um dentre: expandir o suspensor de liner expansível para expandir contra o revestimento de poço de fundo de poço; ou ancorar o suspensor de liner convencional ou packer com uma seção de revestimento de poço de fundo de poço; Cláusula 15, um método para usar um sistema de barreira e desconexão de poço durante operações de perfuração em ambiente de furo de poço, o método compreendendo: usar um suspensor de liner; uma válvula; e um conjunto de perfuração acoplado a uma ferramenta de passagem do suspensor de liner durante operações de perfuração; e realizar, em resposta a uma indicação de que o ambiente de furo de poço está sob perdas descontroláveis ou, no evento de um problema de controle de poço: colocar o suspensor de liner no revestimento de poço de fundo de poço; fechar uma válvula que é conectada abaixo do suspensor de liner; e desconectar a ferramenta de passagem do suspensor de liner do suspensor de liner, válvula, e conjunto de perfuração; Cláusula 16, o método da cláusula 15, compreendendo adicionalmente fechar a válvula antes de desconectar a ferramenta de passagem do suspensor de liner do suspensor de liner, válvula, e conjunto de perfuração; Cláusula 17, o método da cláusula 15, em que fechar a válvula compreende realizar um dentre: soltar uma esfera na válvula; recuperar um tubo de extensão para fechar uma válvula de aba; ou manobrar uma válvula de esfera entre uma posição aberta e fechada;

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Cláusula 18, o método da cláusula 15, compreendendo adicionalmente realizar um dentre: expandir o suspensor de liner contra o revestimento de poço de fundo de poço; ou ancorar o suspensor de liner em uma seção de revestimento de poço de fundo de poço.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de barreira e desconexão de poço para uso durante operações de perfuração em ambientes de furo de poço, o sistema de barreira e desconexão de poço caracterizado pelo fato de que compreende: um suspensor de liner acoplando um conjunto de perfuração e uma válvula com uma ferramenta de passagem de suspensor de liner; e um mecanismo de controle para assentar o suspensor de liner no revestimento de furo de poço e desconectar a ferramenta de passagem de suspensor de liner do suspensor de liner, da válvula e do conjunto de perfuração.

2. Sistema de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de controle compreende um deslocador e uma luva usada para abrir e fechar a válvula em resposta à desconexão da ferramenta de passagem de suspensor de liner do suspensor de liner e recuperar a ferramenta de passagem de suspensor de liner e, opcionalmente, em que a válvula compreende uma válvula de esfera que é móvel em resposta a pelo menos uma de uma força mecânica e uma força eletromecânica.

3. Sistema de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula compreende uma sede de válvula para receber uma esfera e a sede de válvula tendo um diâmetro interno menor que o diâmetro interno do liner de revestimento.

4. Sistema de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula compreende uma sede de aba desviada na posição fechada por uma mola, em que a sede de aba é mantida na posição aberta por uma extensão da ferramenta de passagem de suspensor de liner e móvel em resposta à recuperação da ferramenta de passagem de suspensor de liner.

5. Sistema de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suspensor de liner é um de um suspensor de liner expansível, um suspensor de liner convencional ou um packer e, opcionalmente, em que o mecanismo de controle é ainda configurado para executar um dos seguintes: expandir o suspensor de liner expansível para expandir contra o revestimento de poço de fundo de poço; ou ancorar o suspensor de liner convencional ou packer com uma seção de revestimento de poço de fundo de poço.

6. Dispositivo de barreira e desconexão de poço para uso durante operações de perfuração em ambientes de furo de poço, o dispositivo de barreira e desconexão de poço caracterizado pelo fato de que compreende: uma válvula tendo um suspensor de liner, o suspensor de liner acoplando a válvula e um conjunto de perfuração com uma ferramenta de passagem de suspensor de liner; e um mecanismo de controle para assentar o suspensor de liner no revestimento de furo de poço e desconectar a ferramenta de passagem de suspensor de liner do suspensor de liner, da válvula e do conjunto de perfuração.

7. Dispositivo de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a válvula compreende uma sede de válvula para receber uma esfera e a sede de válvula tendo um diâmetro interno menor que o diâmetro interno do liner de revestimento e, opcionalmente, em que a válvula compreende uma válvula de esfera que é móvel em resposta a pelo menos uma de uma força mecânica ou eletromecânica.

8. Sistema de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a válvula compreende uma sede de válvula para receber uma esfera e a sede de válvula tendo um diâmetro interno menor que o diâmetro interno do liner de revestimento.

9. Sistema de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a válvula compreende uma sede de aba desviada na posição fechada por uma mola, em que a sede de aba é mantida na posição aberta por uma extensão da ferramenta de passagem de suspensor de liner e móvel em resposta à recuperação da ferramenta de passagem de suspensor de liner.

10. Sistema de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o suspensor de liner é um de um suspensor de liner expansível, um suspensor de liner convencional ou um packer.

11. Dispositivo de barreira e liberação de poço de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o mecanismo é ainda configurado para realizar um de: expandir o suspensor de liner expansível para expandir contra o revestimento de poço furo abaixo; ou ancorar o suspensor de liner convencional ou packer com uma seção de revestimento de poço furo abaixo.

12. Método para usar uma barreira de poço e sistema de desconexão durante operações de perfuração em ambientes de furo de poço, o método caracterizado pelo fato de que compreende: usar um suspensor de liner; uma válvula; e um conjunto de perfuração acoplado a uma ferramenta de passagem de suspensor de liner durante as operações de perfuração; e realizar em resposta a uma indicação de que o ambiente de furo de poço está em perdas incontroláveis ou no caso de um problema de controle de poço: assentar o suspensor de liner no revestimento de poço furo abaixo; fechar uma válvula que está conectada abaixo do suspensor de liner; e desconectar a ferramenta de passagem de suspensor de liner do suspensor de liner, da válvula e do conjunto de perfuração.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fechar a válvula antes de desconectar a ferramenta de passagem de suspensor de liner do suspensor de liner, da válvula e do conjunto de perfuração.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o fechamento da válvula compreende realizar um de: deixar cair uma esfera na válvula; recuperar um tubo de extensão para fechar uma válvula de aba; ou manobrar uma válvula de esfera entre uma posição aberta e fechada.

15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda realizar um de: expandir o suspensor de liner contra o revestimento de poço furo abaixo; ou ancorar o suspensor de liner em uma seção de revestimento de poço furo abaixo.