BR112022003742B1

BR112022003742B1 - Método de perfuração de um poço em uma formação e sistema para perfurar um poço em uma formação

Info

Publication number: BR112022003742B1
Application number: BR112022003742-2A
Authority: BR
Inventors: Sayamik N. Ameen; Jose D. Brana; Thomas H. Koithan
Original assignee: Weatherford Technology Holdings, Llc
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2024-01-02
Also published as: US11047224B2; BR112022003742A2; EP4022162A1; EP4022162B1; EA202091788A1; AU2020337166A1; US20210062635A1; WO2021040961A1; CA3149388A1

Abstract

compensação automática para surto e swab durante o movimento do tubo em operação de perfuração de pressão gerenciada. um sistema e método são usados na perfuração de um poço em uma formação. é identificado um deslocamento para mover uma coluna de perfuração no poço, onde se espera que o deslocamento produza um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço do fluido no poço. é calculada uma velocidade de pico para mover a coluna de perfuração no poço para o deslocamento, e ajustes para uma contrapressão de superfície do sistema de perfuração são calculados para o deslocamento na velocidade de pico calculada para manter a pressão de fundo de poço dentro de uma tolerância da formação. a coluna de perfuração é movida no deslocamento de acordo com a velocidade de pico calculada, e a mudança de pressão de fundo de poço produzida pelo efeito do pistão é neutralizada ajustando automaticamente a contrapressão da superfície de acordo com os ajustes calculados.

Description

FUNDAMENTOS DA REVELAÇÃO

[001] Efeitos de surto e swab ocorrem durante movimentos do tubo ao realizar perfuração de pressão gerenciada (MPD) e outras operações. Durante vários pontos de uma operação de perfuração, o deslocamento da coluna de perfuração pode ser realizado onde a coluna de perfuração é puxada para fora do furo (POOH) ou inserida no furo (RIH). Por exemplo, uma operação de deslocamento pode puxar a coluna de perfuração para fora do poço para substituir um componente de fundo de poço (por exemplo, um tubo de perfuração danificado, uma broca desgastada, um motor de lama com defeito, etc.) ou para adicionar um componente de fundo de poço de modo que a coluna de perfuração possa então prosseguir de volta no buraco para continuar a perfuração. Um deslocamento (movimento da coluna de perfuração) também pode ser feito para perfilagem, saída do fundo, escarear o poço entre conexões, etc.

[002] Ao puxar a coluna de perfuração para fora do poço, a coluna de perfuração é levantada na torre e os suportes (duas ou mais juntas de tubo de perfuração) são desconectados da coluna de perfuração e empilhados na torre em etapas consecutivas. Quaisquer substituições ou adições aos componentes de fundo de poço podem ser realizadas e a coluna de perfuração pode prosseguir no poço reconectando os suportes para continuar com as operações de perfuração.

[003] Puxar a coluna de perfuração para fora do furo pode diminuir a pressão do fundo do furo devido a um efeito de swab. Por exemplo, o efeito do pistão entre a lama e a coluna de perfuração sendo puxada pode criar mudanças na pressão no poço. As ferramentas (broca, estabilizador, colar de perfuração, etc.) no conjunto de fundo do poço (BHA) da coluna de perfuração são tipicamente de calibre total do poço. Essas ferramentas no BHA sendo puxadas para fora do furo também podem levantar lama no espaço anular e produzir pressões mais baixas na formação. Um influxo de fluidos de formação também pode entrar no poço em resposta ao movimento ascendente da coluna de perfuração.

[004] Por outro lado, inserir a coluna de perfuração no furo pode aumentar a pressão do fundo do furo devido a um efeito de surto. Se a velocidade de avanço for muito rápida, o aumento da pressão do fundo do poço à frente do BHA pode resultar em perdas de lama para a formação devido à crescente pressão do fundo do poço ser maior que a pressão de fratura, causando danos à formação.

[005] O assunto da presente revelação é direcionado para superar, ou pelo menos reduzir os efeitos de, um ou mais dos problemas estabelecidos acima.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

[006] De acordo com a presente revelação, um método é direcionado para perfurar um poço em uma formação usando um sistema de perfuração. O sistema de perfuração circula fluido em um circuito fechado entre uma coluna de perfuração e o poço. O método compreende: identificar um deslocamento para mover a coluna de perfuração no poço, o deslocamento esperado para produzir um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço do fluido no poço; obter, em resposta ao deslocamento identificado, uma velocidade da coluna de perfuração no poço para o deslocamento; determinar um ajuste para uma contrapressão de superfície do sistema de perfuração para o deslocamento da coluna de perfuração na velocidade para manter a pressão de fundo de poço dentro de uma tolerância da formação; e neutralizar a mudança de pressão de fundo de poço produzida pelo efeito de pistão ajustando automaticamente a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado.

[007] Para identificar o deslocamento, pode ser identificada uma instância para puxar a coluna de perfuração para fora do poço que produz swab como o efeito de pistão diminuindo a pressão de fundo de poço do fluido no poço. Da mesma forma, pode ser identificada uma instância para inserir a coluna de perfuração no poço que produz surto como o efeito do pistão aumentando a pressão de fundo de poço do fluido no poço.

[008] Em um arranjo, obter a velocidade da coluna de perfuração no poço para o deslocamento pode envolver receber posições de um bloco móvel ao longo do tempo e determinar a velocidade da coluna de perfuração no poço a partir das posições do bloco recebidas. Em outro arranjo, obter a velocidade da coluna de perfuração no poço para o deslocamento pode envolver receber uma velocidade de bloco do bloco móvel e determinar a velocidade da coluna de perfuração no poço a partir da velocidade do bloco recebida.

[009] Em ainda outra disposição, obter a velocidade da coluna de perfuração no poço para o deslocamento pode envolver o cálculo da velocidade para mover a coluna de perfuração no furo para o deslocamento. Para este arranjo, o método pode envolver adicionalmente a movimentação da coluna de perfuração no deslocamento de acordo com a velocidade. Por exemplo, guinchos podem ser operados para mover um bloco móvel conectado à coluna de perfuração em uma plataforma do sistema de perfuração.

[010] Para calcular a velocidade para mover a coluna de perfuração, por exemplo, um valor de pico da velocidade pode ser determinado a partir da modelagem hidráulica do sistema de perfuração. Para calcular a velocidade para mover a coluna de perfuração no poço, por exemplo, uma distância e um período de tempo podem ser determinados para o movimento da coluna de perfuração com um bloco móvel do sistema de perfuração. Pode ser determinado um primeiro intervalo do período de tempo no qual o bloco móvel é acelerado por uma primeira parte da distância para manter a velocidade, e pode ser determinado um segundo intervalo do período de tempo no qual o bloco móvel é desacelerado por uma segunda parte da distância para manter a velocidade.

[011] De acordo com o método, o ajuste da contrapressão de superfície pode ser determinado por: determinação de uma primeira mudança na pressão de fundo de poço a uma profundidade definida produzida pelo efeito de pistão do movimento da coluna de perfuração a uma distância no poço ao longo de um período de tempo; determinação de uma segunda mudança na contrapressão de superfície para contrariar a primeira mudança na pressão de fundo de poço e manter a pressão de fundo de poço dentro da tolerância da formação; e divisão da segunda mudança na contrapressão de superfície em incrementos discretos em intervalos do período de tempo.

[012] O ajuste da contrapressão de superfície pode ser determinado determinando um alvo da pressão de fundo de poço a uma profundidade no poço dentro da tolerância da formação. Aqui, o alvo da pressão de fundo de poço pode ser determinado determinando a pressão de fundo de poço alvo como sendo pelo menos menor que um de: (i) um gradiente de pressão de fratura da formação para o deslocamento da coluna de perfuração no poço que se espera produzir surto como o efeito de pistão, e (ii) um gradiente de pressão de poro da formação para o deslocamento da coluna de perfuração para fora do poço que se espera que produza swab como o efeito de pistão.

[013] O ajuste da contrapressão de superfície pode ser determinado dividindo uma quantidade do ajuste, para contrabalançar a pressão de fundo de poço produzida pelo efeito de pistão, em uma pluralidade de incrementos discretos. Desta forma, ajustar automaticamente a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado durante o deslocamento da coluna de perfuração no poço de acordo com a velocidade pode envolver o ajuste automático da contrapressão de superfície sequencialmente com os incrementos discretos durante o deslocamento da coluna de perfuração no poço de acordo com a velocidade.

[014] Ajustar a contrapressão de superfície para neutralizar a mudança de pressão de fundo de poço no poço produzida pelo efeito de pistão do movimento da coluna de perfuração pode incluir: aumentar a contrapressão de superfície em uma quantidade escalonada em um ou mais intervalos discretos enquanto puxando a coluna de perfuração para fora do furo no deslocamento; ou diminuir a contrapressão de superfície a quantidade escalonada em um ou mais intervalos discretos enquanto inserindo a coluna de perfuração no poço no deslocamento.

[015] Para ajustar a contrapressão de superfície, pode ser ajustada uma posição de pelo menos um estrangulamento em comunicação fluida com o fluido que flui para fora do poço no circuito fechado.

[016] O método pode adicionalmente compreender monitorar um ou mais dentre: uma posição de pelo menos um estrangulamento em comunicação fluida com o fluido que flui para fora do poço no circuito fechado; uma medição da contrapressão de superfície do sistema de perfuração a montante do pelo menos um estrangulamento; uma profundidade atual do sistema de perfuração no poço; uma posição atual de um bloco móvel conectado à coluna de perfuração em uma plataforma do sistema de perfuração; e uma condição atual de extremidade de tubo no sistema de perfuração no poço.

[017] De acordo com a presente revelação, um dispositivo de armazenamento programável tem instruções de programa armazenadas nele para fazer com que um dispositivo de controle programável execute um método de perfuração de um furo de poço com fluido de perfuração usando um sistema de perfuração de acordo com os métodos revelados neste documento.

[018] De acordo com a presente revelação, um sistema é direcionado para perfurar um poço em uma formação. O sistema de perfuração circula fluido em um circuito fechado entre uma coluna de perfuração e o poço. O sistema compreende armazenamento e um dispositivo de controle programável. O armazenamento armazena um modelo hidráulico do sistema de perfuração que perfura o poço, e o dispositivo de controle programável é acoplado de forma comunicativa ao armazenamento.

[019] O dispositivo de controle programável sendo configurado para: identificar um deslocamento para mover a coluna de perfuração no poço esperado para produzir um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço do fluido no poço; obter, em resposta ao deslocamento identificado, uma velocidade da coluna de perfuração no poço para o deslocamento; determinar um ajuste para a contrapressão de superfície para o deslocamento da coluna de perfuração na velocidade determinada para manter a pressão de fundo de poço dentro de uma tolerância da formação; e ajustar automaticamente a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado durante o deslocamento da coluna de perfuração no poço de acordo com a velocidade determinada para neutralizar a mudança de pressão de fundo de poço produzida pelo efeito de pistão.

[020] O sistema compreende adicionalmente: um guincho operável para mover a coluna de perfuração no poço; pelo menos uma bomba disposta em uma entrada do sistema e operável para bombear o fluido de perfuração para o poço através da coluna de perfuração; pelo menos um estrangulamento disposto em uma saída do sistema e operável para ajustar o fluxo do fluido de perfuração do poço; e um sensor configurado para medir um valor de contrapressão de superfície a montante de pelo menos um estrangulamento.

[021] Em um arranjo, o dispositivo de controle programável pode ser configurado para calcular a velocidade para mover a coluna de perfuração no poço para o deslocamento. Em operação então, o dispositivo de controle programável pode ser configurado para controlar o movimento da coluna de perfuração no deslocamento de acordo com a velocidade.

[022] O sumário precedente não se destina a resumir cada modalidade potencial ou todos os aspectos da presente revelação.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[023] A FIG. 1 ilustra um sistema de perfuração de pressão controlada tendo um sistema de controle de acordo com a presente revelação.

[024] A FIG. 2 ilustra esquematicamente o sistema de controle da presente revelação.

[025] A FIG. 3A representa graficamente a operação convencional durante o movimento do tubo, mostrando a pressão do fundo do poço, contrapressão da superfície, posição do bloco e posição do estrangulamento ao longo do tempo.

[026] A FIG. 3B representa graficamente a operação de acordo com a presente revelação durante o movimento do tubo, mostrando a pressão de fundo de poço, contrapressão de superfície, posição de bloco e posição de estrangulamento ao longo do tempo.

[027] As FIGS. 4A-4C ilustram fluxogramas de processos para perfurar um poço e neutralizar efeitos de swab/surto de acordo com a presente revelação ao deslocar a coluna de perfuração.

[028] A FIG. 5A representa graficamente um exemplo de velocidade de deslocamento de pico em relação à contrapressão de superfície para a presente revelação.

[029] A FIG. 5B ilustra esquematicamente um exemplo da operação do sistema de controle de acordo com o processo revelado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA REVELAÇÃO

[030] Um sistema e método compensam automaticamente os efeitos de surto e swab durante os movimentos do tubo em uma operação de Perfuração de Pressão Gerenciada (MPD) para manter a pressão de fundo de poço constante (BHP). Conforme observado anteriormente, puxar a coluna de perfuração para fora do furo em um deslocamento pode diminuir a pressão do fundo do furo devido a um efeito de swab. Por exemplo, o efeito do pistão entre a lama e a coluna de perfuração sendo puxada pode criar mudanças na pressão no poço. As ferramentas (broca de perfuração, estabilizador, colar de perfuração, etc.), que são tipicamente de calibre total do poço, no conjunto de fundo do poço (BHA) sendo puxada para fora do poço, podem levantar lama no espaço anular e produzir pressões mais baixas na formação. Um influxo de fluidos de formação também pode entrar no poço.

[031] Da mesma forma, inserir a coluna de perfuração no furo em um deslocamento pode aumentar a pressão do fundo do poço devido a um efeito de surto. Se a velocidade de avanço for muito rápida, a crescente pressão de fundo de poço pode resultar em perdas de lama devido ao aumento da pressão de fundo de poço ser maior que a pressão de fratura da formação.

[032] Consequentemente, o sistema e o método revelados neste documento identificam uma instância quando um deslocamento (POOH, RIH) é necessária para a coluna de perfuração no poço. O deslocamento pode ser necessário por quaisquer razões específicas, tais como escarear o poço entre conexões, substituir componentes do conjunto de fundo de poço, etc. Espera-se que o deslocamento produza um efeito de pistão (ou seja, efeito de swab para POOH, efeito de surto para RIH) que altera a pressão do fluido no poço.

[033] A contrapressão de superfície (SBP) necessária para compensar os efeitos de surto e swab depende de vários fatores. As pressões produzidas pelos efeitos de surto e swab dependem fortemente das propriedades reológicas do fluido, da dimensão do espaço anular, da velocidade do movimento do tubo, do comprimento da coluna de perfuração no poço, da folga anular entre o poço e a coluna de perfuração (BHA), a torta de lama no poço, cascalhos no poço, etc. De fato, os valores mudam à medida que a perfuração continua em uma seção de poço aberto de um poço e diferentes profundidades são alcançadas na formação.

[034] O sistema e método revelados fornecem uma estimativa mais precisa da contrapressão de superfície necessária e determina automaticamente as alterações a serem aplicadas à contrapressão de superfície durante deslocamentos para evitar influxos a partir da formação durante POOH e para evitar indução de fraturas na formação durante RIH, por outro lado, para manter a pressão de fundo de poço constante automaticamente. O ponto de ajuste para a contrapressão de superfície é calculado usando um modelo hidráulico baseado em uma velocidade de deslocamento do tubo. À medida que o tubo se move para cima ou para baixo de acordo com a velocidade de deslocamento, o sistema e o método revelados ajustam automaticamente a contrapressão de superfície para manter uma pressão de fundo de poço alvo.

[035] A FIG. 1 mostra um sistema de perfuração de circuito fechado 10 de acordo com a presente revelação para perfuração de pressão controlada. Conforme mostrado e discutido neste documento, este sistema 10 pode ser um sistema de perfuração de pressão gerenciada (MPD) e, mais particularmente, uma forma de Pressão de Fundo de Poço Constante (CBHP) do sistema MPD. Embora discutido neste contexto, os ensinamentos da presente revelação podem se aplicar igualmente a outros tipos de sistemas de perfuração de pressão controlada, tais como outros sistemas MPD (Perfuração de Capa de Lama Pressurizada, Perfuração de Controle de Fluxo de Retorno, Perfuração de Gradiente Duplo, etc.) bem como a sistemas UBD, como será entendido por um versado na técnica tendo o benefício da presente revelação.

[036] O sistema de perfuração 10 pode ser um sistema baseado em terra ou um sistema em alto mar. Conforme mostrado neste documento, o sistema de perfuração 10 inclui uma unidade móvel de perfuração em alto mar 100, tal como uma semissubmersível, tendo uma plataforma de perfuração 110 e componentes para manuseio de fluido.

[037] A plataforma de perfuração 110 inclui uma torre 112 com um bloco móvel 114 que suporta uma unidade de topo 116, que se acopla a um fluxo secundário 118. Um topo da coluna de perfuração 14 conecta-se ao fluxo secundário 118, tal como por uma conexão roscada ou por uma pinça (não mostrada), tal como uma cabeça de torque ou lança. A unidade de topo 116 é operável para girar a coluna de perfuração 14 que se estende a partir da torre 112 e inclui uma entrada acoplada a uma mangueira Kelly para fornecer comunicação fluida entre a mangueira Kelly e o fluxo secundário 118 e a coluna de perfuração 14 que se estende a partir dali.

[038] A coluna de perfuração 14 que se estende a partir da plataforma 110 inclui um conjunto de fundo de poço (BHA) 16 na extremidade das juntas conectadas do tubo de perfuração. O BHA 16 pode incluir tipicamente uma broca de perfuração 18, colares de perfuração, estabilizadores, um motor de perfuração (não mostrado), uma medição secundária durante a perfuração, uma perfilagem secundária durante a perfuração, e similares para perfuração de um poço 12.

[039] O sistema de perfuração 10 inclui adicionalmente um pacote de tubo de subida marítimo superior (UMRP) 30, um tubo de subida 22, linhas auxiliares (reforço, estrangulamento, etc.) 24 e outros componentes. Como é habitual, o tubo de subida 22 se estende a partir da plataforma 110 até uma cabeça de poço 20 localizada no fundo do mar. O tubo de subida 22 normalmente se conecta à cabeça de poço 20 com um adaptador de cabeça de poço e a cabeça de poço 20 normalmente tem preventores de explosão (BOPS) e se conecta às linhas de tubo de subida 24, tais como linha de reforço, linha de estrangulamento, linha de controle e similares.

[040] O pacote de tubo de subida 30 inclui um desviador 70, uma junta flexível 72, uma junta telescópica 74, um tensionador 76, um anel tensionador 78 e um dispositivo de controle rotativo (RCD) 60. Por exemplo, a junta deslizante 74 inclui um cilindro externo conectado a uma extremidade superior do RCD 60 e inclui um cilindro interno conectado à junta flexível 72. O cilindro externo também pode ser conectado ao tensionador 76 pelo anel tensionador 78.

[041] O RCD 60 pode incluir qualquer dispositivo de contenção de pressão adequado que mantenha o furo de poço 12 em circuito fechado o tempo todo enquanto o furo de poço 12 está sendo perfurado. (Como será entendido, o poço 12 inclui o poço na formação F e inclui o tubo de subida 22 que constitui uma extensão do poço). Desta forma, o RCD 60 pode conter e desviar retornos de perfuração anular através de uma linha de fluxo 62 para completar o sistema de circulação para criar o circuito fechado de fluido de perfuração incompressível.

[042] O RCD 60 pode incluir qualquer construção típica. Por exemplo, o RCD 60 pode incluir um alojamento, um pistão, uma trava e um cursor. O alojamento pode ser tubular e ter uma ou mais seções conectadas entre si, tais como por conexões flangeadas. O cursor pode incluir um conjunto de mancal, um conjunto de vedação de alojamento, um ou mais separadores e uma luva de captura. O cursor pode ser conectado de modo seletivo torcional e longitudinalmente ao alojamento por engate da trava com a luva de captura. O alojamento pode ter portas hidráulicas em comunicação fluida com o pistão e uma interface do RCD 60. O conjunto de mancal pode suportar os separadores da luva de modo que os separadores possam girar em relação ao alojamento (e à luva). O conjunto de mancal pode incluir um ou mais mancais radiais, um ou mais mancais axiais e um sistema lubrificante autônomo. O conjunto de mancal pode ser disposto entre os separadores e ser alojado e conectado à luva de captura, tal como por uma conexão rosqueada e/ou fixadores.

[043] Cada separador no RCD 60 pode incluir uma gaxeta ou retentor e uma vedação. Cada vedação de separador pode ser direcional e orientada para vedar contra a coluna de perfuração 14 em resposta a uma pressão mais alta no tubo de subida 22 do que o UMRP 30. Cada vedação de separador pode ter uma forma cônica de modo que a pressão do fluido atue contra uma respectiva superfície afunilada, gerando assim pressão de vedação contra a coluna de perfuração 14. Cada vedação de separador pode ter um diâmetro interno ligeiramente menor que um diâmetro de tubo da coluna de perfuração 14 para formar um ajuste de interferência entre eles. Cada vedação de separador pode ser flexível o suficiente para acomodar e vedar contra acoplamentos rosqueados da coluna de perfuração 14 tendo um diâmetro de junta de ferramenta maior. A coluna de perfuração 14 pode ser recebida através de um furo do cursor de modo que as vedações de separador possam engatar na coluna de perfuração 14. As vedações de separador podem fornecer uma barreira desejada no tubo de subida 22 quando a coluna de perfuração 14 está estacionária ou girando.

[044] O RCD 60 pode estar submerso adjacente à linha de água. A interface de RCD pode estar em comunicação fluida com uma unidade de energia hidráulica auxiliar (HPU) (não mostrada) de um sistema de controle 200 por meio de linhas de controle 202. Uma vedação ativa pode ser usada para o RCD 60. Alternativamente, o RCD 60 pode estar localizado acima da linha de água e/ou ao longo do UMRP 30 em qualquer outro local além de uma extremidade inferior do mesmo. Alternativamente, o RCD 60 pode ser montado como parte do tubo de subida 22 em qualquer local ao longo do mesmo.

[045] O RCD 60 pode ser conectado a outros dispositivos de controle de fluxo, como um dispositivo de vedação anular 50, um carretel de fluxo 40 com válvulas controláveis, e similares, conforme usado no MPD. O dispositivo de vedação anular 50 pode ser usado para engatar de forma vedada (isto é, vedar contra) a coluna de perfuração 14 ou para fechar completamente o tubo de subida 22 quando a coluna de perfuração 14 é removida de modo que possa ser evitado o fluxo de fluido através do tubo de subida 22. Tipicamente, o dispositivo de vedação anular 50 pode usar um elemento de vedação que é fechado radialmente para dentro por pistões acionados hidraulicamente. As linhas de controle 202 de componentes hidráulicos na plataforma 100 pode ser usado para fornecer controles ao dispositivo de vedação anular 50.

[046] O carretel de fluxo 40 pode incluir várias válvulas controláveis (não mostradas) que se conectam às conexões de fluxo 42 para comunicar a passagem interna do tubo de subida 22 com os componentes da plataforma na plataforma 100. As linhas de fluxo 32 do pacote de tubo de subida 30 podem ser usadas para comunicar o fluxo, e as linhas de controle 202 no tubo de subida 22 também podem ser usadas para fornecer controles para abrir e fechar as válvulas controláveis.

[047] Além do pacote de tubo de subida 30, o sistema de perfuração 10 também inclui um coletor de estrangulamento 120, um agitador 140, tanques de lama 142, bombas de lama 150. Além destes, o sistema de perfuração 10 inclui equipamento de fluxo 160 para fornecer fluxo à coluna de perfuração 14 através da mangueira Kelly conectada a uma linha de alimentação 165a ou através de uma braçadeira 174 conectada a uma linha de desvio 165b e acoplável ao fluxo secundário 118. A braçadeira 174 e o fluxo secundário 118 fazem parte de um sistema de fluxo contínuo que permite que o fluxo seja mantido enquanto as conexões dos tubos estão sendo feitas.

[048] Uma ou mais linhas de retorno 32 conectam o pacote de tubo de subida 30 ao coletor de estrangulamento 120. Um sensor de pressão de retorno 240, estrangulamento de retorno 122 e medidor de fluxo de retorno 124 comunicam-se com o fluxo da linha de retorno 32. Após o coletor de estrangulamento 120, o fluxo eventualmente se comunica com o separador de gás de lama 130 e o agitador 140.

[049] Uma linha de transferência 144 conecta uma saída dos tanques de lama 142 às bombas de lama 150. Um tubo vertical 152 conecta as bombas de lama 150 à plataforma de perfuração 110 para conduzir fluido de perfuração das bombas de lama 150 para a mangueira Kelly e outras conexões de fluxo. O tubo vertical 152 pode incluir um sensor de pressão 250c próximo às bombas 150 ou em qualquer outro local do fluxo após as bombas 150.

[050] Aqui, o tubo vertical 152 também inclui equipamento de fluxo 160 conectado entre as bombas de lama 150 e a plataforma 110 para direcionar o fluxo de perfuração para a coluna de perfuração 14 através da mangueira Kelly ou através da braçadeira 174. O equipamento de fluxo 160 inclui uma linha de alimentação 165a conectada das bombas de lama 150 à entrada da unidade de topo 114. Um sensor de pressão de alimentação 250a, um medidor de fluxo de alimentação (não mostrado) e uma válvula de corte de alimentação (não mostrada) podem ser montados como parte da linha de alimentação 165a.

[051] Além disso, o equipamento de fluxo 160 inclui uma linha de desvio 165b conectando o tubo vertical 152 da bomba de lama 150 à braçadeira 174. Uma HPU 170 conecta-se por linhas hidráulicas e coletor 172 à braçadeira 174 para controlar sua operação. Por exemplo, quando a unidade de topo 116 insere a coluna de perfuração 14 no furo de poço 12, a braçadeira 174 pode engatar no fluxo secundário 118 e o fluxo bombeado do fluido de perfuração pode ser desviado para a linha de desvio 165b. Desta forma, o fluxo contínuo para dentro da coluna de perfuração 14 pode ser mantido enquanto se montam novos suportes 13 de tubo para a coluna de perfuração 14. Um sensor de pressão de desvio 250b, medidor de vazão de desvio (não mostrado) e válvula de corte de desvio (não mostrada) podem ser montados como parte da linha de desvio 165b.

[052] Finalmente, o equipamento de fluxo 160 pode incluir adicionalmente uma linha de drenagem 161 conectando a linha de transferência 144 às linhas de alimentação e desvio 165a-b. Os pinos de drenagem da linha de drenagem 161 podem ter válvulas de drenagem, estrangulamentos de pressão (não mostrados), e similares conectados a uma saída da bomba de lama 150.

[053] O sensor de pressão 240, 250a-c pode usar qualquer sensor adequado para medir pressão, tal como um transdutor de pressão, um manômetro, um transdutor de pressão baseado em diafragma, um transdutor de pressão baseado em medidor de tensão, um dispositivo analógico, um dispositivo eletrônico ou similar.

[054] Cada estrangulamento 122 pode incluir um atuador hidráulico ou elétrico operado pelo sistema de controle 200 através de uma HPU auxiliar (não mostrada). O estrangulamento de retorno 122 recebendo retornos de fluxo desviados do pacote de tubo de subida 30 é operado pelo sistema de controle 200 para ajustar a contrapressão de superfície no tubo de subida 22 e no furo de poço 12 para controle de poço.

[055] O sistema de controle 200 do sistema de perfuração 10 integra hardware, software e aplicativos em todo o sistema de perfuração 10 e é usado para monitorar, medir e controlar parâmetros no sistema de perfuração 10. Neste ambiente contido do sistema de circuito fechado 10, por exemplo, influxos ou perdas mínimas de furo de poço são detectáveis na superfície, e o sistema de controle 200 pode ainda analisar dados de pressão e fluxo para detectar golpes, perdas e outros eventos. Por sua vez, pelo menos algumas operações do sistema de perfuração 10 podem ser manuseadas automaticamente pelo sistema de controle 200.

[056] Para monitorar as operações, o sistema de controle 200 usa dados de vários sensores e dispositivos no sistema 10. Em particular, o sistema de controle 200 usa um ou mais sensores 240 furo acima do coletor de estrangulamento 120 para medir a pressão nos retornos de fluxo do tubo de subida 22 e do poço 12. À medida que o estrangulamento 122 no coletor 120 é ajustado, o um ou mais sensores 240 medem a contrapressão de superfície SBP aplicada ao tubo de subida 22 e ao furo de poço 12.

[057] Além disso, o sistema de controle 200 pode usar o um ou mais sensores 250a-c a jusante das bombas de lama 150 para medir a pressão no tubo vertical 152 (isto é, a pressão do tubo vertical SPP). Um ou mais outros sensores (isto é, contadores de curso) podem medir a velocidade das bombas de lama 150 para obter a taxa de fluxo de fluido de perfuração para dentro da coluna de perfuração 14. Desta forma, o fluxo para a coluna de perfuração 14 pode ser determinado a partir de cursos por minuto e/ou pressão do tubo vertical SPP. Medidores de vazão (não mostrados) após as bombas 150 também podem ser usados para medir a vazão para o poço 12.

[058] Um ou mais sensores (não mostrados) podem medir o volume de fluido nos tanques de lama 142 e podem medir a taxa de fluxo para dentro e para fora dos tanques de lama 142. Por sua vez, porque uma mudança no nível do tanque de lama pode indicar uma mudança no volume do fluido de perfuração, o fluxo para fora do poço 12 pode ser determinado a partir do volume que entra nos tanques de lama 142.

[059] Em vez de depender de medições convencionais de nível de poço, movimentos de pás e similares, o sistema 10 pode usar equipamentos de perfilagem de lama e medidores de vazão para melhorar a precisão da detecção. Por exemplo, o sistema 10 usa preferencialmente o medidor de vazão 124, tal como um medidor de vazão de massa Coriolis, no coletor de estrangulamento 120 para capturar dados de fluido - incluindo fluxo de massa e volume, peso de lama (ou seja, densidade) e temperatura - dos fluidos de retorno anulares em tempo real, a uma taxa de amostragem de várias vezes por segundo. Como o medidor de vazão Coriolis 124 fornece uma medição direta da taxa de massa, o medidor de vazão 124 pode medir gás, líquido ou pasta. Outros sensores podem ser usados, tais como medidores de vazão ultrassônicos Doppler, medidores de vazão SONAR, medidor de vazão magnético, medidor de vazão de rolamento, medidores de pás, etc.

[060] Cada sensor de pressão 240, 250a-c pode estar em comunicação de dados com o sistema de controle 200. O sensor de pressão de retorno 240 mede a contrapressão de superfície (SBP) exercida pelo estrangulamento de retorno 122. O sensor de pressão 250c e/ou o sensor de pressão de alimentação 250a mede a pressão do tubo vertical (SPP) para a mangueira Kelly, enquanto o sensor de pressão 250c e/ou o sensor de pressão de desvio 250b mede a pressão do tubo vertical SPP para a braçadeira 174 durante conexão de um suporte de tubo.

[061] Como observado acima, o medidor de vazão de retorno 124 pode ser um medidor de vazão de massa, tal como um medidor de vazão Coriolis, e está em comunicação de dados com o sistema de controle 200. O medidor de vazão de retorno 124 conectado na linha de retorno 62 a jusante do estrangulamento de retorno 122 mede uma taxa de fluxo dos retornos. Um medidor de vazão de fornecimento (não mostrado) pode medir uma taxa de fluxo de fluido de perfuração fornecido pela bomba de lama 150 à coluna de perfuração 14 através da unidade de topo 116. Sensores adicionais podem medir gás de lama, temperatura da linha de fluxo, densidade de lama e outros parâmetros.

[062] Com a visão geral de um sistema de perfuração exemplificativo 10 fornecido acima, a discussão se volta para a operação do sistema de perfuração 10 na perfuração de um furo de poço 12. Durante as operações de perfuração, as bombas de lama 150 bombeiam fluido de perfuração da linha de transferência 144 (ou tanque de fluido conectado a esta), através do tubo vertical 152 e da mangueira Kelly para a unidade de topo 116. O fluido de perfuração pode incluir um líquido base, tal como óleo, água, salmoura ou uma emulsão de água/óleo. O óleo base pode ser diesel, querosene, nafta, óleo mineral ou óleo sintético. O fluido de perfuração pode ainda incluir sólidos dissolvidos ou suspensos no líquido base, como argila organofílica, linhita e/ou asfalto, formando assim uma lama.

[063] O fluido de perfuração na entrada flui para a coluna de perfuração 14 através da unidade de topo 116 e fluxo secundário 118. O fluido de perfuração flui através da coluna de perfuração 14 e sai da broca 18 do BHA 16, onde o fluido circula os cascalhos para longe da broca 18 e retorna os cascalhos para cima em um espaço anular formado entre o revestimento ou furo de poço 12 e a coluna de perfuração 14. Os retornos (fluido de perfuração mais cascalhos) que fluem através do espaço anular para a cabeça de poço 20, então, continuam no espaço anular do tubo de subida 22 até o RCD 60.

[064] No RCD 60, o sistema 10 utiliza o RCD 60 para manter o poço fechado para condições atmosféricas. Os retornos são desviados para a linha de retorno 32 e continuam através do estrangulamento de retornos 122 e do medidor de vazão 124. Portanto, o fluido que sai do furo de poço 12 flui através do coletor de estrangulamento automatizado 120, que mede o fluxo de retorno (por exemplo, fluxo de saída) e densidade usando o medidor de vazão 124 instalado em linha com os estrangulamentos 122. Os retornos então fluem para o agitador de xisto 140, que removem os cascalhos. À medida que o fluido de perfuração e os retornos circulam, a coluna de perfuração 14 pode ser girada pela unidade de topo 116 e abaixada pelo bloco móvel 114, estendendo assim o furo de poço 12 para a formação inferior F.

[065] Por toda a operação de perfuração, os dados de fluido e outras medições aqui observadas são transmitidos ao sistema de controle 200, que por sua vez opera funções de perfuração. Em particular, o sistema de controle 200 opera o coletor de estrangulamento automatizado 120 para gerenciar a contrapressão de superfície e fluxo durante a perfuração. Isso pode ser alcançado usando uma resposta automática de estrangulamento no sistema de circulação fechado e pressurizado 10 possibilitado pelo RCD 60.

[066] Para fazer isso, o sistema de controle 200 controla os estrangulamentos 122 com uma resposta automatizada monitorando o fluxo de entrada e o fluxo de saída do poço, e algoritmos de software no sistema de controle 200 procuram manter um equilíbrio de fluxo de massa. Se for identificado um desvio do equilíbrio de fluxo de massa, o sistema de controle 200 inicia uma resposta de estrangulamento automatizada que altera o perfil de pressão anular do poço e, assim, altera o peso de lama equivalente do furo de poço. Esta capacidade automatizada do sistema de controle 200 permite que o sistema 200 execute controle de poço dinâmico ou técnicas CBHP.

[067] Os componentes de software do sistema de controle 200 comparam em seguida a taxa de fluxo de entrada e a taxa de fluxo de saída do furo de poço 12, a pressão de injeção ou do tubo vertical SPP (medida pelo um ou mais sensores 250a-c), a contrapressão de superfície SBP (medida pelo um ou mais sensores 240 a montante dos estrangulamentos de perfuração 122), a posição dos estrangulamentos 122 e a densidade da lama, entre outras variáveis possíveis. Comparando essas variáveis, o sistema de controle 200 em seguida, identifica influxos e perdas mínimos de fundo de poço em tempo real para gerenciar a pressão anular (AP) durante a perfuração aplicando ajustes à contrapressão de superfície (SBP) com o coletor de estrangulamento 120.

[068] Ao identificar os influxos e perdas de fundo de poço durante a perfuração, por exemplo, o sistema de controle 200 monitora a circulação para manter o fluxo equilibrado para CBHP sob condições operacionais e para detectar golpes e eventos de circulação perdida que comprometem esse equilíbrio. O fluido de perfuração é continuamente circulado através do sistema 10, do coletor de estrangulamento 120 e do medidor de vazão Coriolis 124. Como será entendido, os valores de fluxo podem flutuar durante as operações normais devido a ruído, erros de sensor, etc., de modo que o sistema 200 possa ser calibrado para acomodar tais flutuações. Em qualquer caso, o sistema 200 mede o fluxo de entrada e o fluxo de saída do poço e detecta variações. Em geral, se o fluxo de saída for maior que o fluxo de entrada, então fluido está sendo ganho no sistema 10, indicando um golpe. Por outro lado, se o fluxo de saída for menor que o fluxo de entrada, então o fluido de perfuração está sendo perdido para a formação, indicando perda de circulação.

[069] Para então controlar a pressão, o sistema de controle 200 introduz mudanças de pressão e fluxo no circuito incompressível de fluido na superfície para alterar o perfil de pressão anular no furo de poço 12. Em particular, usando o coletor de estrangulamento 120 para aplicar contrapressão de superfície SBP dentro do circuito fechado, o sistema de controle 200 pode produzir uma mudança recíproca em BHP. Desta forma, o sistema de controle 200 usa dados de fluxo e pressão em tempo real e manipula a contrapressão de superfície para gerenciar influxos e perdas de furo de poço.

[070] Para fazer isso, o sistema de controle 200 usa algoritmos internos para identificar qual evento está ocorrendo no fundo do poço e poder reagir automaticamente. Por exemplo, o sistema de controle 200 monitora quaisquer desvios em valores durante as operações de perfuração e alerta os operadores sobre quaisquer problemas que possam ser causados por um influxo de fluido no poço 12 a partir da formação F ou uma perda de lama de perfuração para a formação F. Além disso, o sistema de controle 200 pode detectar, controlar e circular automaticamente tais influxos e perdas operando os estrangulamentos 122 no coletor de estrangulamento 120 e realizando outras operações automatizadas.

[071] Uma mudança entre o fluxo de entrada e o fluxo de saída pode envolver vários tipos de diferenças, relações, diminuições, aumentos, etc. entre o fluxo de entrada e o fluxo de saída. Por exemplo, o fluxo de saída pode aumentar/diminuir enquanto o fluxo de entrada é mantido; o fluxo de entrada pode aumentar/diminuir enquanto o fluxo de saída é mantido, ou tanto o fluxo de entrada quanto o de saída podem aumentar/diminuir.

[072] Durante as operações de perfuração, o sistema de controle 200 opera o estrangulamento de retorno 122 de modo que uma pressão de fundo de poço alvo (BHP) seja mantida no espaço anular durante a operação de perfuração. A BHP alvo pode ser selecionada dentro de uma janela de perfuração definida como maior que ou igual a uma pressão limite mínima, tal como pressão de poro (PP), da formação inferior F e menor que ou igual a uma pressão limite máxima, tal como pressão de fratura (FP), da formação inferior, tal como uma média dos BHPs de poros e fraturas. Alternativamente, o limite mínimo pode ser a pressão de estabilidade e/ou o limite máximo pode ser a pressão de vazamento. Alternativamente, gradientes de pressão limites podem ser usados em vez de pressões e os gradientes podem estar em outras profundidades ao longo da formação inferior F além do furo de fundo, como a profundidade do gradiente máximo de poros e a profundidade do gradiente mínimo de fratura. Alternativamente, o sistema de controle 200 pode ser livre para variar o BHP dentro da janela durante a operação de perfuração. Uma densidade estática do fluido de perfuração (tipicamente assumida igual a retornos; efeito de cascalhos tipicamente considerado insignificante) pode corresponder a um gradiente de pressão limite da formação inferior F, tal como sendo maior que ou igual a um gradiente de pressão de poro.

[073] Durante a operação de perfuração, o sistema de controle 200 pode executar uma simulação em tempo real da operação de perfuração para prever o BHP real a partir de dados medidos, tais como a pressão do tubo vertical SPP medida a partir do sensor 250a-c, taxa de vazão de bomba de lama medida a partir do medidor de vazão de alimentação 166a, pressão da cabeça de poço a partir de qualquer um dos sensores e taxa de vazão de fluido de retorno medida a partir do medidor de vazão de retorno 124. O sistema de controle 200 então compara o BHP previsto com o BHP alvo e ajusta adequadamente o estrangulamento de retorno 122 de acordo.

[074] Durante a operação de perfuração, o sistema de controle 200 também realiza um equilíbrio de massa para monitorar a instabilidade da formação inferior F, tal como um evento de golpe ou perda de circulação. À medida que o fluido de perfuração está sendo bombeado para o poço 12 pela bomba de lama 150 e os retornos estão sendo recebidos da linha de retorno 32, o sistema de controle 200 pode comparar as taxas de fluxo de massa (isto é, taxa de fluxo de fluido de perfuração menos taxa de fluxo de retornos) usando os respectivos medidores de vazão 124, 166a. O sistema de controle 200 pode usar o equilíbrio de massa para monitorar o fluido de formação (não mostrado) entrando no espaço anular e contaminando os retornos ou retornos que entram na formação F.

[075] Após a detecção de instabilidade (por exemplo, golpe), o sistema de controle 200 toma medidas corretivas, tal como desviar o fluxo de retornos de uma saída do medidor de vazão de retorno 124 para o separador de gás de lama 130. Um detector de gás do separador 130 pode usar uma sonda tendo uma membrana para amostragem de gás dos retornos, um cromatógrafo de gás e um sistema transportador para fornecer a amostra de gás ao cromatógrafo. O sistema de controle 200 também pode ajustar adequadamente o estrangulamento de retornos 122, como fechar o estrangulamento 122 em resposta a um golpe e abrir o estrangulamento 122 em resposta à perda dos retornos.

[076] Alternativamente, o sistema de controle 200 pode incluir outros fatores no equilíbrio de massa, como deslocamento da coluna de perfuração e/ou remoção de detritos. O sistema de controle 200 pode calcular uma taxa de penetração (ROP) da broca 18 por estar em comunicação com os guinchos e/ou a partir de uma contagem de tubos. Um medidor de fluxo de massa pode ser adicionado à calha de aparas do agitador 140, e o sistema de controle 200 pode medir diretamente a taxa de massa de cascalhos.

[077] Tendo uma compreensão do sistema de perfuração 10 e do sistema de controle 200, a discussão agora se volta para alguns detalhes adicionais dos componentes do sistema de controle 200. A FIG. 2 ilustra esquematicamente alguns detalhes do sistema de controle 200 da presente revelação.

[078] O sistema de controle 200 inclui uma unidade de processamento 210, que pode ser parte de um sistema de computador, um servidor, um dispositivo de controle programável, um controlador lógico programável, etc. Usando interfaces de entrada/saída 230, a unidade de processamento 210 pode se comunicar com a plataforma 110, o coletor de estrangulamento 120 e outros componentes do sistema para obter e enviar sinais de comunicação, sensor, atuador e controle 232 aos vários componentes do sistema, conforme o caso. Em termos dos controles atuais discutidos, os sinais 232 podem incluir, mas não estão limitados a, os sinais de posição de estrangulamento, posição de bloco, velocidade de guincho e similares, entre outros sinais, tais como sinais de pressão, sinais de fluxo, sinais de temperatura, sinais de densidade de fluido, etc.

[079] Como mostrado, o coletor de estrangulamento 120 inclui os estrangulamentos 122a-b, o medidor de vazão 124 e os sensores de pressão 240, entre outros elementos, tais como um controlador local (não mostrado) para controlar a operação do coletor 120, e um unidade de potência hidráulica (HPU) e/ou motor elétrico para acionar os estrangulamentos 122. O sistema de controle 200 é acoplado de forma comunicativa ao coletor 120 e possui um painel de controle com uma interface de usuário e recursos de processamento para monitorar e controlar o coletor 120.

[080] A unidade de processamento 210 também se acopla comunicativamente a um banco de dados ou armazenamento 220 com pontos de ajuste 222, um modelo hidráulico 224 e outras informações armazenadas. O modelo hidráulico 224 caracteriza o sistema de pressão do poço. Estas informações para o modelo hidráulico 224 podem ser armazenadas em qualquer forma adequada, como tabelas de pesquisa, curvas, funções, equações, conjuntos de dados, etc. Adicionalmente, vários modelos hidráulicos 224 ou similares podem ser armazenados e podem caracterizar o sistema (10) em termos de diferentes arranjos de sistema, diferentes fluidos de perfuração, diferentes condições operacionais e outros cenários.

[081] Como será entendido, o modelo hidráulico 224 do sistema de controle 200 pode ser construído com base nos vários componentes, elementos e similares no sistema de perfuração 10. O modelo hidráulico 224 pode ser construído com qualquer complexidade desejada para modelar o sistema de perfuração 10 que, como observado acima com referência à FIG. 1, pode ter uma grande complexidade e informações associadas a ele e que pode mudar ao longo do tempo dependendo dos parâmetros de perfuração.

[082] A unidade de processamento 210 opera um controle de pressão 212 de acordo com a presente revelação, que usa o modelo hidráulico 224. Em particular, a unidade de processamento 210 usa o perfil de pressão atual do controle de pressão 212 para operar um controle de estrangulamento 214 de acordo com a presente revelação para monitorar e controlar o(s) estrangulamento(s) 122a-b. Por exemplo, a unidade de processamento 210 pode transmitir sinais para uma ou mais das bobinas 122a-b do sistema 10 usando qualquer comunicação adequada. Em geral, os sinais são indicativos de uma posição de estrangulamento ou ajuste de posição a ser aplicada aos estrangulamentos 122a-b. Normalmente, os estrangulamentos 122a-b são controladas por energia hidráulica de modo que os sinais 232 transmitidos pela unidade de processamento 210 podem ser sinais eletrônicos que operam solenoides, válvulas ou similares de uma HPU para operar os estrangulamentos 122a-b.

[083] Como mostrado aqui na FIG. 2, podem ser usados dois estrangulamentos 122a-b. O mesmo controle de estrangulamento 214 pode aplicar ajustes a ambos os estrangulamentos 122a- b, ou controles de estrangulamento separados 214 podem ser usados para cada estrangulamento 122a-b. De fato, os dois estrangulamentos 122a-b podem ter diferenças que podem ser levados em consideração nos dois controles de estrangulamento 214 usados.

[084] Conforme discutido neste documento, o sistema de controle 200 usa o controle de estrangulamento 214 ajustado em tempo real para gerenciar a contrapressão de superfície, e o sistema de controle 200 usa medições de pressão dos sensores 240 associados aos estrangulamentos 122a-b para determinar a contrapressão de superfície do sistema (10).

[085] Às vezes durante a operação, a coluna de perfuração 14 pode precisar ser POOH e depois RIH. Por exemplo, a coluna de perfuração 14 pode precisar ser removida do poço (12) suporte-por-suporte para substituir ou alterar componentes do BHA (16). A coluna de perfuração 14 pode em seguida ser reinserida suporte-por-suporte no poço 12 para continuar perfurando na formação F. Além disso, quando os operadores fazem uma conexão de um novo suporte na plataforma 110 durante a perfuração, a coluna de perfuração 14 pode ser puxada no poço 12 pelo bloco 114 e, em seguida, inserida no poço pelo bloco 114 para alargar a seção previamente perfurada do poço 12 antes de continuar com a perfuração. Uma vez que o alargamento é feito, um novo suporte pode ser conectado à coluna de perfuração 14 de modo que a perfuração adicional da formação F possa ser continuada.

[086] Conforme discutido neste documento, o movimento da coluna de perfuração 14 no poço (12) pode produzir um efeito de pistão (swab/surto) que altera uma pressão de fundo de poço do fluido no poço (12). Para lidar com os efeitos de swab e de surto durante POOH e RIH, respectivamente, a unidade de processamento 210 usa um controle de swab/surto 216, que opera em conjunto com o controle de pressão 212 e o controle de estrangulamento 214 para manter a pressão de fundo de poço dentro das tolerâncias à medida que a unidade de processamento 110 move o bloco 114 com os guinchos 115. Para controle de surto/swab durante o deslocamento, o controlador 200 determina que a coluna de perfuração 14 deve sair (e/ou entrar) no furo a uma determinada velocidade e determina a condição de “extremidade do tubo” (ou seja, aberta, fechada ou autopreenchida). Além disso, é calculado um perfil ótimo de velocidade do tubo em função da profundidade que mantém a margem de perfuração.

[087] Por exemplo, o bloco móvel 114 da plataforma 110 pode ser suportado por cabo de aço conectado em sua extremidade superior ao bloco de coroamento 112. O cabo de aço pode ser enrolado através de roldanas dos blocos 112, 114 e estender-se aos guinchos 115 para enrolar os mesmos, elevando ou abaixando assim o bloco móvel 114 em relação à torre 110.

[088] Para lidar com efeitos de swab quando POOH, o sistema de controle 200 pode realizar ajustes automáticos no(s) estrangulamento(s) 122a-b de forma reativa ou proativa. Em uma primeira disposição para lidar com efeitos de swab quando POOH, a unidade de processamento 210 usa o modelo hidráulico 224 e determina uma velocidade ideal para mover a coluna de perfuração 14. O sistema de controle 200 determina os pontos de ajuste de estrangulamento e SBP associados a essa velocidade determinada e envia comandos para os guinchos 115 para mover o bloco móvel 114 e a coluna de perfuração conectada 14 nessa velocidade determinada. À medida que a coluna de perfuração 14 é movida, o sistema de controle 200 ajusta automaticamente o(s) estrangulamento(s) 122a-b para manter a SBP de modo que o BHP permaneça dentro das tolerâncias e possa impedir que o fluido de formação entre no poço devido a efeitos de swab.

[089] Em uma segunda disposição, a unidade de processamento 210 recebe a posição de bloco do bloco móvel 114 ao longo do tempo e calcula a velocidade do movimento do tubo a partir da mudança da posição ao longo do tempo. Aqui, o bloco móvel 114 pode ser controlado separadamente por outros sistemas de plataforma. De preferência, o bloco móvel 114 move a coluna de perfuração 14 a uma velocidade ótima de pico conforme divulgado neste documento, que pode ser calculada pelo sistema de controle 200. No entanto, o sistema de controle 200 não pode controlar diretamente o movimento do tubo.

[090] À medida que o bloco móvel 114 se move sob controle separado na plataforma 10, a velocidade do movimento do tubo da coluna de perfuração 14 é enviada para o modelo hidráulico 224 e o sistema de controle 200 determina os pontos de ajuste de estrangulamento e SBP para o movimento do tubo na velocidade calculada no modelo hidráulico 224. A partir da modelagem e à medida que a coluna de perfuração 14 é movida, o sistema de controle 200 ajusta então automaticamente o(s) estrangulamento(s) 122a-b para manter a SBP de modo que o BHP permaneça dentro das tolerâncias e possa impedir que o fluido de formação entre no poço 12 devido a efeitos de swab.

[091] Em uma terceira disposição para lidar com efeitos de swab quando POOH, a unidade de processamento 210 pode receber a velocidade do bloco móvel 114 de alguma outra fonte na plataforma (10). Aqui, o bloco móvel 114 pode ser controlado separadamente por outros sistemas de plataforma. De preferência, o bloco móvel 114 move a coluna de perfuração 14 a uma velocidade ótima de pico, que pode ser calculada pelo sistema de controle 200 conforme divulgado neste documento. No entanto, o sistema de controle 200 não pode controlar diretamente o movimento do tubo.

[092] A velocidade do movimento da coluna de perfuração 14 é então enviada para o modelo hidráulico 224 e o sistema de controle 200 determina os pontos de ajuste de estrangulamento e SBP para o movimento do tubo na velocidade calculada no modelo hidráulico 224. A partir da modelagem e à medida que a coluna de perfuração 14 é movida, o sistema de controle 200 ajusta então automaticamente o(s) estrangulamento(s) 122a-b para manter a SBP de modo que o BHP permaneça dentro das tolerâncias e possa impedir que o fluido de formação entre no poço 12 devido a efeitos de swab.

[093] O sistema de controle 200 também pode realizar ajustes automáticos no(s) estrangulamento(s) 122a-b de maneiras reativas ou proativas comparáveis para lidar com efeitos de surto quando RIH. Em uma primeira disposição para lidar com efeitos de swab quando POOH, a unidade de processamento 210 usa o modelo hidráulico 224 e determina uma velocidade ótima para mover a coluna de perfuração 14. O sistema de controle 200 determina pontos de ajuste de estrangulamento e SBP associados a essa velocidade determinada e envia comandos aos guinchos 115 para mover o bloco móvel 114 e a coluna de perfuração conectada 14 nessa velocidade determinada. À medida que a coluna de perfuração 14 é movida, o sistema de controle 200 então ajusta automaticamente o(s) estrangulamento(s) 122a-b para manter a SBP de modo que o BHP permaneça dentro das tolerâncias e possa impedir que o fluido de poço entre na formação F devido a efeitos de surto.

[094] Em uma segunda disposição, a unidade de processamento 210 recebe a posição de bloco do bloco móvel 114 ao longo do tempo e calcula a velocidade do movimento do tubo a partir da mudança de posição do bloco ao longo do tempo. Aqui, o bloco móvel 114 pode ser controlado separadamente por outros sistemas de plataforma. De preferência, o bloco móvel 114 move a coluna de perfuração 14 a uma velocidade ótima de pico conforme divulgado neste documento, que pode ser calculada pelo sistema de controle 200. No entanto, o sistema de controle 200 não pode controlar diretamente o movimento do tubo.

[095] À medida que o bloco móvel 114 se move sob controle separado na plataforma 10, a velocidade do movimento do tubo da coluna de perfuração 14 é enviada ao modelo hidráulico 224 e o sistema de controle 200 determina os pontos de ajuste de estrangulamento e SBP para o movimento do tubo na velocidade calculada no modelo hidráulico 224. A partir da modelagem e à medida que a coluna de perfuração 14 é movida, o sistema de controle 200 então ajusta automaticamente o(s) estrangulamento(s) 122a-b para manter a SBP de modo que o BHP permaneça dentro das tolerâncias e possa impedir que o fluido do poço entre na formação F devido a efeitos de surto.

[096] Em uma terceira disposição para lidar com efeitos de swab quando POOH, a unidade de processamento 210 pode receber a velocidade do bloco móvel 114 de alguma outra fonte na plataforma (10). Aqui, o bloco móvel 114 pode ser controlado separadamente por outros sistemas de plataforma. De preferência, o bloco móvel 114 move a coluna de perfuração 14 a uma velocidade ótima de pico conforme divulgado neste documento, que pode ser calculada pelo sistema de controle 200. No entanto, o sistema de controle 200 não pode controlar diretamente o movimento do tubo.

[097] A velocidade do movimento da coluna de perfuração 14 é então enviada ao modelo hidráulico 224 e o sistema de controle 200 determina os pontos de ajuste de estrangulamento e SBP para o movimento do tubo na velocidade calculada no modelo hidráulico 224. A partir da modelagem e à medida que a coluna de perfuração 14 é movida, o sistema de controle 200 então ajusta automaticamente o(s) estrangulamento(s) 122a-b para manter a SBP de modo que o BHP permaneça dentro das tolerâncias e possa impedir que o fluido de poço entre na formação F devido a efeitos de surto.

[098] O objetivo do controle automático de surto/swab durante o deslocamento é satisfazer os critérios de fundo de poço, tais como manter a pressão anular maior que a pressão de poro (AP>PP), maior que as pressões de reforço do furo de poço (AP>WBS), maior que pressão de teste de vazamento (AP>LOT), menor que a pressão de fratura (AP<FP) e menor que a pressão de teste de integridade de formação (AP<FIT).

[099] A título de exemplo, a FIG. 3A mostra um gráfico 300 de uma operação de escareamento convencional realizada entre conexões de perfuração em que o bloco móvel (114) puxa a coluna de perfuração (14) para fora do furo e em seguida insere a coluna de perfuração (14) no furo. A FIG. 3A representa graficamente o movimento do bloco móvel 320 à medida que eleva e, em seguida, abaixa a coluna de perfuração [14] . O movimento de bloco para cima 320 diminui a pressão de fundo de poço 302 devido a efeitos de swab, enquanto o movimento para baixo 320 aumenta a pressão de fundo de poço 302 devido aos efeitos de surto. A contrapressão de superfície 306 é mantida perto de um ponto de ajuste constante 304 na FIG. 3A por ajustes no ponto de ajuste de estrangulamento 308 ajustando a posição de estrangulamento 310. Sem uma velocidade determinada do movimento do bloco 320 e sem ajustes automáticos para a contrapressão de superfície 306 conforme ensinado pela presente revelação, uma velocidade de movimento de 2 minutos por suporte de tubo para cima pelo movimento do bloco 320 neste exemplo resultaria na pressão do fundo do poço 302 diminuindo em cerca de 1,075 MPa (156 psi) devido aos efeitos de swab. Como também mostrado, o movimento do tubo para baixo com a mesma velocidade pelo movimento do bloco 320 na velocidade aumentaria a pressão de fundo de poço 302 em cerca de 1,606 MPa (233 psi) devido a efeitos de surto. Isto é uma oscilação total de aproximadamente 2,689 MPa (390 psi) na pressão do fundo do poço.

[100] Em contraste com este resultado na FIG. 3A, a unidade de processamento 210 da FIG. 2 lida com efeitos de swab e surto durante POOH e RIH usando o controle de swab/surto 216, que opera em conjunto com o controle de pressão 212 e o controle de estrangulamento 214 para manter a pressão de fundo de poço dentro das tolerâncias pela determinação de uma velocidade para mover a coluna de perfuração 14 com o bloco móvel 114 e ajustando automaticamente a contrapressão da superfície à medida que a unidade de processamento 210 move o bloco móvel 114 com os guinchos 115.

[101] A título de exemplo, a FIG. 3B mostra um gráfico 350 de uma operação de escareamento modificada realizada entre conexões de perfuração em que o bloco móvel (114) puxa a coluna de perfuração (14) para fora do furo e em seguida insere a coluna de perfuração (14) no furo. Novamente, a FIG. 3B representa graficamente o movimento do bloco móvel 370 à medida que eleva e depois abaixa a coluna de perfuração (14). As alterações na posição de estrangulamento 360 (% fechada) são representadas graficamente à medida que o tubo de perfuração é movido para cima e para baixo. Para neutralizar o efeito de swab durante o movimento de bloco para cima 370, são definidos ajustes para o ponto de ajuste de contrapressão de superfície 354 e o ponto de ajuste de estrangulamento 358, e o controle da posição de estrangulamento 360 ajusta automaticamente a contrapressão de superfície 356. Para neutralizar o efeito de surto durante o movimento de bloqueio 370 para baixo, são definidos ajustes para o ponto de ajuste de contrapressão de superfície 354 e o ponto de ajuste de estrangulamento 358, e o controle da posição de estrangulamento 360 ajusta automaticamente a contrapressão de superfície 356. As mudanças na posição de estrangulamento 360, respectivamente, aumentam e diminuem a contrapressão de superfície 356 para manter uma pressão de fundo de poço mais constante 352. Como pode ser visto neste exemplo, à medida que a coluna de perfuração (14) é movida para cima, a contrapressão de superfície 356 é gradualmente aumentada de 4,136 MPa (600 psi) para 5,171 MPa (750 psi) para evitar swab. Uma vez que a coluna de perfuração (14) é movida para baixo, a contrapressão de superfície de 5,171 MPa (750 psi) é reduzida para cerca de 3,792 MPa (550 psi) para evitar surto. No final, a pressão do fundo do poço 352 permanece dentro de uma margem mais estreita de 345 kPa (50 psi) .

[102] Tendo uma compreensão do sistema de perfuração 10 e do sistema de controle 200, a discussão agora se volta para os processos 400a-c nas FIGS. 4A-4C para perfurar um poço e neutralizar os efeitos de swab/surto de acordo com a presente revelação quando deslocando a coluna de perfuração. Para discussão, é feita referência ao sistema de perfuração 10 e ao sistema de controle 200 das FIGS. 1-2.

[103] Para um primeiro processo de perfuração 400a da FIG. 4A, a unidade de processamento 210 obtém entradas de perfuração monitorando vários parâmetros (Bloco 402), incluindo a posição atual do bloco móvel, posição atual do estrangulamento, medição de contrapressão de superfície, profundidade de perfuração atual e a condição de extremidade do tubo (403). Conforme observado, a posição atual do estrangulamento pode ser obtida usando sensores no coletor de estrangulamento 120, tais como sensores de posição nos estrangulamentos 122a-b. A posição atual do bloco pode ser obtida usando dados WITS da plataforma 10 e pode ser reportada a cada segundo. A contrapressão de superfície pode ser medida usando sensores de pressão 240 no coletor de estrangulamento 120 ou em outro lugar furo acima dos estrangulamentos 122a-b. A condição de extremidade de tubo pode ser aberta, fechada ou autopreenchida, dependendo da configuração do BHA 16.

[104] A partir de algumas dessas entradas (403), a pressão de fundo de poço atual é calculada (Bloco 404), e os pontos de ajuste para o(s) estrangulamento(s) 122a-b e a contrapressão de superfície são calculados (Bloco 406). Isso é feito para manter o ponto de ajuste de pressão de fundo de poço desejado durante a perfuração do poço 12. O ponto de ajuste de estrangulamento calculado equivale a uma posição de estrangulamento (% fechada) destinada a produzir um ponto de ajuste de SBP calculado que mantém a pressão de fundo de poço dentro do ponto de ajuste alvo das seções de formação (isto é, pressão de poro, pressão de fratura, etc.) sendo perfuradas. Os ajustes são feitos no(s) estrangulamento(es) 122a-b à medida que a perfuração prossegue para rastrear os pontos de ajuste em mudança para permanecer dentro do ponto de ajuste alvo.

[105] Eventualmente, alguma forma de deslocamento deve ser feita durante a perfuração na qual a coluna de perfuração 14 é puxada para fora do furo e em seguida inserida no furo. A unidade de processamento 210 identifica uma instância quando um deslocamento para a coluna de perfuração 14 no poço 12 é necessário, planejado, iniciado, começado ou similar (Decisão 408). Pode-se esperar que o deslocamento produza um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço do fluido no poço 12. Por exemplo, uma instância pode ser identificada para puxar a coluna de perfuração 14 para fora do poço que produz swab como o efeito de pistão diminuindo a pressão de fundo de poço do fluido no poço 12. Da mesma forma, uma instância pode ser identificada para inserir a coluna de perfuração 14 no poço 12 que produz surto como o efeito de pistão aumentando a pressão de fundo de poço do fluido no poço 12. De fato, tanto POOH quanto RIH podem ser indicados para escarear o poço 12 antes de uma nova conexão de um suporte à coluna de perfuração 14.

[106] Para o deslocamento identificado (Bloco 408), o tempo de execução do deslocamento é dividido em segmentos discretos para o movimento do tubo pelo bloco móvel 114. Ao deslocar a coluna de perfuração 14 para fora do furo suporte- por-suporte, o deslocamento para levantar cada suporte é dividido em segmentos discretos para o movimento do tubo pelo bloco 114. Ao passar a coluna de perfuração 14 no furo suporte-por-suporte, o deslocamento para inserir cada suporte é dividido em segmentos discretos para o movimento do tubo pelo bloco 114. Durante a perfuração, a coluna de perfuração 14 também pode ser levantada e abaixada entre operações de conexão consecutivas para escarear o poço 12. Por exemplo, o tubo é POOH levantando o bloco até sua extensão superior, e o tubo é em seguida RIH abaixando o bloco até sua extensão inferior. Isso pode envolver mover o bloco e a coluna de perfuração conectada 27,43 m (90 pés) para cima e depois para baixo. Esta operação pode atuar para escarear a seção de furo aberto recentemente perfurada antes que um novo suporte seja conectado de modo que a perfuração à frente possa continuar.

[107] Em qualquer um desses casos de POOH ou RIH, o movimento da coluna de perfuração 14 será feito de uma distância em uma direção no poço 12 em relação a uma profundidade atual e o movimento dessa distância nessa direção pode produzir o efeito de pistão alterar a pressão do fundo do poço do fluido no poço 12. Em resposta ao deslocamento identificado, a unidade de processamento 210 calcula uma velocidade de deslocamento para deslocar (POOH, RIH) a coluna de perfuração 14 no poço 12 (Bloco 410). A velocidade de deslocamento ótima determinada é preferencialmente uma velocidade de pico (por exemplo, velocidade mais rápida possível, velocidade ideal, etc.) para mover o tubo nas condições atuais com a SBP necessária. Uma velocidade muito lenta retardaria a operação de perfuração, resultando em perda de tempo. Uma velocidade muito rápida exacerbaria os problemas com swab/surto e complicaria a capacidade de neutralizá-los.

[108] Para determinar a velocidade de pico, a unidade de processamento 210 usa um valor para a velocidade de pico calculada a partir da modelagem hidráulica do sistema de perfuração 10 no poço 12. O modelo hidráulico 224 do sistema de controle 200 sintetiza o poço 12 igualando as profundidades no poço 12 para manter a pressão do fundo do poço nas velocidades de deslocamento da coluna de perfuração 14 para POOH e RIH aplicando a SBP adequada. Isso é tipicamente dividido em seções da profundidade no poço 12. A contrapressão de superfície esperada a ser aplicada durante o deslocamento pode ser determinada a partir do modelo hidráulico 224 para se opor à mudança esperada na pressão do fundo do poço durante o deslocamento. Esta modelagem é tipicamente verificada pela impressão digital do poço 12 durante as operações no revestimento.

[109] Em particular, as velocidades de pico para RIH e POOH podem ser inicialmente determinadas a partir de modelagem com o modelo hidráulico 224 do poço. Estas estimativas de velocidade estão ligadas a mudanças esperadas na pressão do fundo do poço em diferentes profundidades no poço 12. Um nível de contrapressão de superfície durante o deslocamento seria então indicado com base na mudança esperada na pressão do fundo do poço.

[110] A impressão digital do poço pode então ser feita durante as operações para verificar e refinar essas estimativas de modo que operadores terão verificado as informações sobre as velocidades de deslocamento de pico em diferentes profundidades, a mudança esperada na pressão do fundo do poço que acompanha essas velocidades de deslocamento, e a contrapressão de superfície correlacionada necessária para neutralizar a mudança de BHP de modo que a pressão do fundo do poço permaneça dentro da margem aceita entre o gradiente de pressão de poros e o gradiente de pressão de fratura.

[111] Uma tabela exemplificativa de um poço com impressão digital para POOH pode ser a seguinte:

[112] Durante POOH neste exemplo, a contrapressão de superfície determinada de acordo com a tabela acima precisaria ser aplicada para evitar swab. Enquanto a coluna de perfuração 14 está estática e não movida, então a contrapressão da superfície seria liberada ou voltaria ao valor estático de SBP. Um cronograma similar para RIH pode ser obtido a partir do modelo hidráulico 224 e verificado por meio de impressão digital do poço.

[113] As diferentes velocidades de movimento do tubo e que mudança de pressão elas produzem na pressão do fundo do poço são inseridas no controle de swab/surto 216 e usadas para uma relação entre a velocidade de deslocamento em função da mudança de BHP ao realizar análises adicionais.

[114] Para referência, a FIG. 5A representa graficamente uma velocidade de deslocamento modelada como velocidade de bloco em função da contrapressão de superfície. A velocidade de deslocamento é representada graficamente como tempo (minutos) por suporte, sendo mais rápida quando menos tempo é dado para mover a coluna de perfuração 14 por suporte. Maiores velocidades de deslocamento se correlacionam com maiores ajustes de contrapressão de superfície.

[115] Para calcular a velocidade de pico com base na modelagem e impressão digital para determinar o ajuste de contrapressão de superfície correlacionado, a densidade de circulação equivalente calculada (ECD) é dada em função de uma Velocidade de Pico Vpico do movimento do tubo. Quando a Velocidade de Pico Vpico é 0 (que equivale a nenhum movimento do tubo), então ECD(Vpico=0) é igual ao peso da lama (MW). A função está aumentando para surto (RIH) e diminuindo para swab (POOH).

[116] Com base em uma profundidade atual, uma velocidade de pico Vpico ótima é calculada para o movimento do tubo para controlar os efeitos de surto e swab. (A velocidade de pico Vpico pode ter um valor máximo com uma precisão de aproximadamente 3 mm/s (0,01 pés/s) em algumas implementações.) A velocidade de pico Vpico é calculada iterativamente usando um método de bisseção, de modo que o ECD correspondente satisfaça os requisitos de tolerância em relação à profundidade vertical total (TVD), gradiente de pressão de poros (PPG), gradiente de pressão de fratura (FPG).

[117] Duas formas de tolerância podem ser usadas - uma com base em uma tolerância de ECD de referência e outra com base na tolerância de gradiente de pressão. Para calcular a velocidade de pico na compensação de surto com base em um ECD de referência, o ECD em uma profundidade de referência é mantido abaixo do ECD de referência, como dado por ECD(Dref)<ECDref. Para calcular a velocidade de pico na compensação de swab com base em um ECD de referência, o ECD na profundidade do fundo do poço é mantido abaixo do gradiente de pressão de fratura FPG, como dado por ECD(DBH)<FPG(DBH).

[118] Para o cálculo da velocidade de pico na compensação de swab com base em um ECD de referência, o ECD em uma profundidade de referência é mantido acima do ECD de referência, como dado por ECD(Dref)>ECDref. Finalmente, para calcular a velocidade de pico na compensação do swab com base em um ECD de referência, o ECD na profundidade do fundo do poço é mantido acima do gradiente de pressão de poro PPG, como dado por ECD(DBH)>PPG(DBH).

[119] Continuando com o processo 400 da FIG. 4, a unidade de processamento 210 determina uma quantidade de mudança na pressão de fundo de poço produzida pelo efeito de pistão do movimento da coluna de perfuração de uma distância na direção no poço em relação à profundidade atual. Para cada suporte no deslocamento, a unidade de processamento 210 determina a distância de deslocamento e um intervalo de tempo envolvido no movimento da coluna de perfuração 14 com o bloco móvel 114 (Bloco 412). Desta forma, a velocidade de disparo é otimizada.

[120] Durante o movimento do tubo, o tubo é acelerado e a aceleração/desaceleração de deslocamento pode ser otimizada ainda mais de acordo com os ensinamentos da presente revelação para controlar o movimento do tubo. Por exemplo, a unidade de processamento 210 pode calcular a aceleração e desaceleração do bloco móvel 114 para mover o bloco 114 na velocidade máxima. Por exemplo, um segmento de aceleração no qual a coluna de perfuração 14 deve ser acelerada para POOH e RIH pode ser calculado para o movimento do tubo pelo bloco móvel 114 (Bloco 414) e um segmento de desaceleração no qual a coluna de perfuração 14 deve ser desacelerado para POOH e RIH pode ser calculado para o movimento do tubo pelo bloco móvel 114 (Bloco 416). Um tempo de conexão pode ser estimado entre o POOH e o RIH.

[121] Para deslocar a coluna de perfuração 14 para fora do poço 12, por exemplo, o bloco móvel 114 é movido para cima na plataforma e a coluna de perfuração 14 é primeiro acelerada e depois atinge uma velocidade de pico. Portanto, o segmento de tempo de aceleração pode ser estimado (Bloco 414) enquanto são feitos ajustes para efeitos de swab. (À medida que o bloco móvel 114 atinge sua extensão na plataforma, a coluna de perfuração 14 pode ser desacelerada de modo que um segmento de tempo de desaceleração possa ser estimado (Bloco 414) enquanto são feitos ajustes para efeitos de swab.) Enquanto o bloco 114 permanece estacionário e a velocidade é zero (Bloco 414), o ESD é o peso da lama mais os fatores adicionais de temperatura e compressibilidade e qualquer SBP aplicada enquanto estática, e diferentes ajustes são necessários para manter a pressão do fundo do poço. Para deslocar a coluna de perfuração 14 no poço 12, o bloco móvel 114 é movido para baixo na plataforma e a coluna de perfuração 14 é primeiro acelerada e então atinge uma velocidade de pico, portanto, o segmento de tempo de aceleração pode ser estimado (Bloco 414) enquanto os ajustes para efeitos de surto são feitos. (À medida que o bloco 114 atinge sua extensão na plataforma, a coluna de perfuração 14 pode ser desacelerada de modo que um segmento de tempo de desaceleração possa ser estimado (Bloco 416) enquanto os ajustes para efeitos de surto são feitos).

[122] Consequentemente, para a aceleração (Bloco 414), um primeiro segmento do intervalo de tempo para mover o bloco móvel 114 na velocidade de pico é calculado no qual o bloco 114 é acelerado por uma primeira porção da distância para manter a velocidade de pico. Para a desaceleração (Bloco 416), um segundo segmento do intervalo de tempo para mover o bloco móvel 114 na velocidade de pico é calculado no qual o bloco 114 é desacelerado por uma segunda porção da distância para manter a velocidade de pico.

[123] Para tais operações de POOH ou RIH, o intervalo de tempo pode ser dividido em um segmento de aceleração, um segmento de velocidade constante e um segmento de desaceleração. O segmento de aceleração dura por um período de tempo de taceleração, durante o qual uma distância de deslocamento de aceleração Lacc é estimada como Lacc=(Vpicotacc)/3 (assumindo a dependência da velocidade cúbica do tempo). Se a distância de deslocamento da aceleração Lacc for maior que metade do comprimento Lsuporte/2 para um suporte, então a determinação precisa ser ajustada.

[124] O segmento de velocidade constante é calculado para durar tconst=(Lsuporte-2Lacc)/Vpico. O segmento de velocidade constante do deslocamento pode ser ausente ou apenas breve. Por sua vez, o segmento de desaceleração é simétrico ao segmento de aceleração.

[125] Para o deslocamento na velocidade de pico calculado com estes segmentos de aceleração/constante/ desaceleração, a unidade de processamento 210 calcula ajustes na contrapressão de superfície do sistema de perfuração 10 para manter a pressão de fundo de poço dentro de uma tolerância da formação (Bloco 420). Essas tolerâncias exigem que uma pressão de fundo de poço alvo seja pelo menos menor que um dentre: (i) um gradiente de pressão de fratura da formação para o deslocamento da coluna de perfuração 14 para dentro do poço 12 que se espera produza surto como o efeito de pistão, e (ii) um gradiente de pressão de poro da formação para o deslocamento da coluna de perfuração 14 para fora do poço 12 que se espera produza swab como o efeito de pistão. A pressão de fundo do poço alvo pode ser especificada em qualquer profundidade no poço, pode ser baseada na existência ou não de circulação e pode contar com fatores adicionais. Como o BHA 16 no final da coluna de perfuração 14 pode resultar na maioria dos efeitos de swab e surto, a profundidade de investigação pode ser a profundidade do BHA 16 no poço 12.

[126] Tendo determinado uma velocidade de pico para o deslocamento e tendo calculado os ajustes para a contrapressão de superfície para as condições, o processo 400 pode prosseguir com a execução do deslocamento. O sistema de controle 200 pode então mover o bloco móvel 114 de acordo com os segmentos de tempo e velocidade de pico quando POOH e/ou RIH (Bloco 422).

[127] Durante o movimento, a unidade de processamento 210 ajusta os pontos de ajuste para a contrapressão de superfície e o estrangulamento e controla a posição do estrangulamento com os ajustes automáticos para alterar a contrapressão de superfície, neutralizar os efeitos de swab e surto e manter a pressão do fundo do poço dentro das tolerâncias (Bloco 424). Para ajustar a contrapressão de superfície, a unidade de processamento 210 ajusta uma posição de pelo menos um dos estrangulamentos 122a-b em comunicação fluida com o fluido que flui para fora do poço 12 no circuito fechado, aumentando/diminuindo assim a contrapressão de superfície e controlando a pressão do fundo do poço.

[128] Conforme observado anteriormente, o sistema de controle 200 em um segundo arranjo pode receber a posição do bloco, pode calcular a velocidade do movimento do tubo e pode ajustar a posição do estrangulamento de acordo com o modelo hidráulico 224. Para isso, a FIG. 4B ilustra um processo 400b para perfurar um poço e neutralizar os efeitos de swab/surto de acordo com a presente revelação ao deslocar a coluna de perfuração.

[129] Similar ao processo anterior, a unidade de processamento 210 neste processo 400b obtém entradas de perfuração monitorando vários parâmetros (Bloco 402), incluindo a posição atual do bloco móvel, posição atual do estrangulamento, medição de contrapressão de superfície, profundidade de perfuração atual, e a condição de extremidade de tubo (403). A partir de algumas dessas entradas (403), a pressão de fundo de poço atual é calculada (Bloco 404), e pontos de ajuste para o(s) estrangulamento(s) 122a-b e a contrapressão de superfície são calculados (Bloco 406).

[130] Eventualmente, alguma forma de deslocamento deve ser feita durante a perfuração na qual a coluna de perfuração 14 é puxada para fora do furo e depois inserida no furo. A unidade de processamento 210 identifica uma instância quando um deslocamento para a coluna de perfuração 14 no poço 12 é necessário, planejado, iniciado, começado ou similar (Decisão 408). Para o deslocamento identificado (Bloco 408), a unidade de processamento 210 recebe a posição do bloco ao longo do tempo (Bloco 430) e calcula a velocidade do movimento do tubo a partir das posições do bloco recebido (Bloco 432), e calcula o ponto de ajuste de SBP necessário para a velocidade de desarme específica para desarmar (POOH, RIH) a coluna de perfuração 14 no poço 12 (Bloco 434).

[131] Aqui, o bloco móvel 114 pode ser controlado separadamente por outros sistemas de plataforma. De preferência, o bloco móvel 114 move a coluna de perfuração 14 a uma velocidade ótima de pico conforme divulgado neste documento, que pode ser calculada pelo sistema de controle 200 e pode ser fornecida a outro sistema de plataforma ou a um operador. No entanto, o sistema de controle 200 não pode controlar diretamente o movimento do tubo de modo que o sistema de controle 200 precisa monitorar a posição do bloco móvel 114.

[132] Durante o movimento do tubo, a unidade de processamento 210 ajusta os pontos de ajuste para a contrapressão de superfície e o estrangulamento e controla a posição do estrangulamento com os ajustes automáticos para alterar a contrapressão de superfície, neutralizar os efeitos de swab e surto, e manter a pressão do fundo do poço dentro das tolerâncias (Bloco 436). Para ajustar a contrapressão de superfície, a unidade de processamento 210 ajusta uma posição de pelo menos um dos estrangulamentos 122a-b em comunicação fluida com o fluido que flui para fora do poço 12 no circuito fechado, aumentando/diminuindo assim a contrapressão de superfície e controlando a pressão do fundo do poço.

[133] Conforme observado anteriormente, o sistema de controle 200 em um segundo arranjo pode receber a velocidade do bloco (e, portanto, a velocidade do movimento do tubo) e pode ajustar a posição do estrangulamento de acordo com o modelo hidráulico 224. Para isso, a FIG. 4c ilustra um processo 400c para perfurar um poço e neutralizar os efeitos de swab/surto de acordo com a presente revelação ao deslocar a coluna de perfuração.

[134] Similar aos processos anteriores, a unidade de processamento 210 neste processo 400c obtém entradas de perfuração monitorando uma série de parâmetros (Bloco 402), incluindo a posição atual do bloco móvel, posição atual do estrangulamento, medição de contrapressão de superfície, profundidade de perfuração atual, e a condição de extremidade de tubo (403). A partir de algumas destas entradas (403), a pressão de fundo de poço atual é calculada (Bloco 404), e os pontos de ajuste para o(s) estrangulamento(s) 122a-b e a contrapressão de superfície são calculados (Bloco 406).

[135] Eventualmente, alguma forma de deslocamento deve ser feita durante a perfuração na qual a coluna de perfuração 14 é puxada para fora do furo e depois inserida no furo. A unidade de processamento 210 identifica uma instância quando um deslocamento para a coluna de perfuração 14 no poço 12 é necessário, planejado, iniciado, começado ou similar (Decisão 408). Para o deslocamento identificado (Bloco 408), a unidade de processamento 210 recebe a velocidade do bloco móvel 114, que equivale à velocidade do movimento do tubo (Bloco 440). A unidade de processamento 210 em seguida, calcula o ponto de ajuste de SBP necessário para a velocidade de deslocamento específica para deslocar (POOH, RIH) a coluna de perfuração 14 no poço 12 (Bloco 442).

[136] Aqui, o bloco móvel 114 pode ser controlado separadamente por outros sistemas de plataforma. De preferência, o bloco móvel 114 move a coluna de perfuração 14 a uma velocidade ótima de pico conforme revelado neste documento, que pode ser calculada pelo sistema de controle 200 e pode ser fornecida a outro sistema de plataforma ou a um operador. No entanto, o sistema de controle 200 não pode controlar diretamente o movimento do tubo, de modo que o sistema de controle 200 precisa monitorar a posição do bloco móvel 114.

[137] Durante o movimento do tubo, a unidade de processamento 210 ajusta os pontos de ajuste para a contrapressão de superfície e o estrangulamento e controla a posição do estrangulamento com os ajustes automáticos para alterar a contrapressão de superfície, neutralizar os efeitos de swab e surto, e manter a pressão do fundo do poço dentro das tolerâncias (Bloco 444). Para ajustar a contrapressão de superfície, a unidade de processamento 210 ajusta uma posição de pelo menos um dos estrangulamentos 122a-b em comunicação fluida com o fluido que flui para fora do poço 12 no circuito fechado, aumentando/diminuindo assim a contrapressão de superfície e controlando a pressão do fundo do poço.

[138] Como pode ser visto pelos processos de compensação 400a-c das FIGS. 4A-4C, o controle de swab/surto 216 determina qual mudança na contrapressão de superfície é necessária para neutralizar o aumento/diminuição na pressão de fundo de poço devido aos efeitos de surto/swab de movimento da coluna de perfuração 14 a uma velocidade máxima no poço 12. Desta forma, o controle de swab/surto 216 determina que quantidade de ajuste na contrapressão de superfície é necessária e conhece a velocidade de pico de deslocamento da coluna de perfuração 14. O controle de swab/surto 216 então interpola cada posição do bloco móvel 114 e interpola os ajustes de estrangulamento necessários para atingir a pressão de fundo do poço alvo com as alterações aplicadas na contrapressão da superfície.

[139] Para calcular os ajustes na contrapressão de superfície do sistema de perfuração 10 para o deslocamento da coluna de perfuração 14 na velocidade de pico calculada, a unidade de processamento 210 pode dividir uma quantidade de uma mudança, esperada na pressão de fundo de poço produzida pelo pistão efeito, em uma pluralidade de incrementos discretos. Em seguida, a unidade de processamento 210 pode ajustar automaticamente a contrapressão de superfície sequencialmente com os incrementos discretos durante o deslocamento da coluna de perfuração 14 no poço 12 de acordo com a velocidade de pico calculada. Por exemplo, a unidade de processamento 210 pode aumentar a contrapressão de superfície em uma quantidade escalonada em um ou mais intervalos discretos enquanto puxa a coluna de perfuração 14 para fora do poço 12 no deslocamento e pode diminuir a contrapressão de superfície em uma quantidade escalonada em um ou mais intervalos discretos enquanto insere a coluna de perfuração 14 no furo 12 no deslocamento.

[140] Como será entendido, haverá algum atraso entre o ajuste automático da contrapressão da superfície (produzida pelas mudanças na posição do estrangulamento) e a mudança real no furo inferior resultante da mesma. Por conseguinte, a quantidade escalonada e os intervalos discretos podem ser configurados para levar em consideração tal resposta atrasada.

[141] Como exemplo específico dos ajustes escalonados em intervalos discretos, a FIG. 5B esquematiza um gráfico 550 do processo de compensação 400 da presente revelação em neutralizar os efeitos de swab e surto ao mover a coluna de perfuração 14 em uma operação de escareamento entre conexões. O gráfico 550 mostra o movimento do bloco móvel 114 na velocidade de pico (Posição do Bloco) em relação aos ajustes da contrapressão de superfície (SBP) e as mudanças resultantes na pressão do fundo do poço (BHP).

[142] De acordo com os propósitos da presente revelação, os efeitos de swab e surto do movimento do tubo na velocidade de pico combinados com os ajustes na contrapressão de superfície (SBP) resultam em correções na pressão de fundo do poço (BHP) para um valor alvo, de preferência dentro da tolerância da formação na profundidade atual. Conforme mostrado, o movimento do tubo neste exemplo é dado pela posição do bloco e envolve uma seção POOH, uma seção estática e uma seção RIH para fins ilustrativos. Outras operações de deslocamento podem ser aplicadas em uma determinada situação. O movimento do tubo é dividido em vários segmentos de tempo de 30 segundos cada.

[143] Durante a seção POOH, o bloco móvel 114 é movido a uma velocidade de pico por um intervalo de tempo. Neste exemplo, o bloco 114 é movido 6,86 m (22,5 pés) em cada segmento de 30 segundos por um intervalo de tempo de 2 minutos de modo que o bloco 114 seja movido um total de 27,4 m (90 pés) na torre. Conforme observado, esta velocidade de pico é determinada a partir do modelo hidráulico 224 e é adequada às operações atuais.

[144] Ocorre swab no fundo do poço devido ao movimento do tubo nesta velocidade de pico. Para neutralizar como o swab pode tender a diminuir a pressão do fundo do poço (BHP), a contrapressão da superfície (SBP) é ajustada em incrementos escalonados em cada intervalo de tempo. Aqui, cada incremento escalonado é um aumento de 172 kPa (25 psi) em cada intervalo de 30 segundos, resultando em um aumento de 689 kPa (100 psi) da SBP, digamos, de 3,10 MPa (450 psi) para 3,79 MPa (550 psi). Conforme observado acima, a mudança esperada na pressão do fundo do poço (BHP) causada pelo efeito de swab de mover a coluna de perfuração 12 na profundidade dada para fora do poço 12 na velocidade de pico determinada indica que quantidade de mudança na contrapressão de superfície é necessária para neutralizar a mudança na pressão de fundo de poço. Por sua vez, os aumentos incrementais na contrapressão de superfície (SBP) são alcançados pelos ajustes automáticos do(s) estrangulamento(s) 122a-b do sistema de perfuração 10. No final, a contrapressão de superfície aumentada (SBP) a partir dos ajustes de estrangulamento e a diminuição resultante na pressão de fundo de poço a partir do swab agem em conjunto para manter a pressão de fundo de poço (BHP) em um valor alvo.

[145] À medida que o bloco móvel 114 atinge sua extensão superior, a contrapressão de superfície (SBP) cai de volta à sua condição inicial pela liberação do(s) estrangulamento(s) 122a-b e a contrapressão de superfície (SBP) é mantida por um intervalo de tempo, digamos 30 segundos.

[146] Durante a seção RIH, o bloco móvel 114 é movido a uma velocidade de pico por um intervalo de tempo. Neste exemplo, o bloco 114 é movido 6,86 m (22,5 pés) em cada intervalo de 30 segundos por um tempo de deslocamento de 2 minutos, de modo que o bloco 114 é movido um total de 27,4 m (90 pés).

[147] Ocorre surto no fundo do poço devido ao movimento do tubo na velocidade de pico. Para neutralizar como o surto pode tender a aumentar a pressão do fundo do poço (BHP), a contrapressão da superfície (SBP) é ajustada em incrementos escalonados em cada segmento. Aqui, cada incremento escalonado é uma diminuição de 172 kPa (25 psi) em cada segmento de 30 segundos, resultando em uma diminuição de 689 kPa (100 psi) da contrapressão de superfície (SBP), digamos de 3,10 MPa (450 psi) para 3,79 MPa (350 psi) . Conforme observado acima, a mudança esperada na pressão de fundo de poço (BHP) causada pelo efeito de surto de movimento da coluna de perfuração 12 na profundidade dada no poço 12 na velocidade de pico determinada indica que quantidade de mudança na contrapressão de superfície é necessária para neutralizar a mudança na pressão de fundo de poço. Por sua vez, as diminuições incrementais na contrapressão de superfície (SBP) são alcançadas pelos ajustes automáticos do(s) estrangulamento(s) 122a-b do sistema de perfuração 10. No final, a contrapressão de superfície diminuída (SBP) dos ajustes de estrangulamento e o aumento resultante na pressão de fundo de poço do surto atuam juntos para manter a pressão de fundo de poço (BHP) em um valor alvo.

[148] À medida que o bloco 114 atinge sua extensão inferior, a contrapressão de superfície (SBP) é trazida de volta à sua condição inicial, de modo que pode ser realizada a perfuração à frente com a pressão gerenciada.

[149] Embora descrito com referência ao deslocamento de coluna de perfuração com suportes de tubo de perfuração, os presentes ensinamentos podem ser aplicados ao deslocamento de outros tipos de tubulares em uma operação MPD. Por exemplo, um revestimento de tamanho adequado pode ser deslocado no furo e passado pelo RCD enquanto o rolamento e a vedação do RCD estão instalados. O controle de surto fornecido pelos presentes ensinamentos pode ser usado para controlar a velocidade de deslocamento de RIH para o revestimento e para fazer os ajustes automáticos no estrangulamento para manter uma pressão de fundo de poço alvo.

[150] A descrição precedente de modalidades preferidas e outras modalidades não se destina a limitar ou restringir o escopo ou aplicabilidade dos conceitos inventivos concebidos pelos Requerentes. Será entendido com o benefício da presente revelação que os recursos descritos acima de acordo com qualquer modalidade ou aspecto do assunto divulgado podem ser utilizados, isolados ou em combinação, com qualquer outro recurso descrito, em qualquer outra modalidade ou aspecto do assunto revelado.

[151] Como será entendido, os ensinamentos da presente revelação podem ser implementados em circuitos eletrônicos digitais, hardware de computador, firmware de computador, software de computador, controlador lógico programável, ou qualquer combinação dos mesmos. Os ensinamentos da presente revelação podem ser implementados em um dispositivo de armazenamento programável (produto de programa de computador tangivelmente incorporado em um dispositivo de armazenamento legível por máquina) para execução por um dispositivo ou processador de controle programável (por exemplo, sistema de controle 200, unidade de processamento 210, etc.) de modo que o processador programável que executa as instruções do programa possa desempenhar funções da presente revelação. Os ensinamentos da presente revelação podem ser implementados vantajosamente em um ou mais programas de computador que são executáveis em um sistema programável (por exemplo, sistema de controle 200, unidade de processamento 210, etc.) incluindo pelo menos um processador programável acoplado para receber dados e instruções de, e transmitir dados e instruções para, um sistema de armazenamento de dados (por exemplo, banco de dados 220), pelo menos um dispositivo de entrada e pelo menos um dispositivo de saída. Dispositivos de armazenamento adequados para incorporar de forma tangível instruções e dados de programas de computador incluem todas as formas de memória não volátil, incluindo por exemplo dispositivos semicondutores de memória, tais como dispositivos de estado sólido, EPROM, EEPROM e dispositivos de memória flash; discos magnéticos tais como discos rígidos internos e discos removíveis; discos magneto-ópticos; e discos CD-ROM. Qualquer um dos anteriores pode ser complementado por, ou incorporado em, ASICs (circuitos integrados de aplicação específica).

[152] Em troca pela revelação dos conceitos inventivos aqui contidos, os Requerentes desejam todos os direitos de patente concedidos pelas reivindicações anexas. Portanto, pretende-se que as reivindicações anexas incluam todas as modificações e alterações na medida em que estejam dentro do escopo das reivindicações a seguir ou suas equivalentes.

Claims

1. Método de perfuração de um poço (12) em uma formação usando um sistema de perfuração (10), o sistema de perfuração (10) circulando fluido em um circuito fechado entre uma coluna de perfuração (14) e o poço (12), o método caracterizado pelo fato de que compreende: identificar (408) um deslocamento para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12), o deslocamento esperado para produzir um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço do fluido no poço; calcular (410), em resposta ao deslocamento identificado, uma velocidade para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12) para o deslocamento; determinar (420), com o cálculo da velocidade, um ajuste para uma contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) para o deslocamento da coluna de perfuração (14) na velocidade para manter a pressão de fundo de poço (12) dentro de uma tolerância da formação ao dividir uma quantidade do ajuste, para contrariar a pressão de fundo de poço (12) produzida pelo efeito de pistão, em uma pluralidade de incrementos discretos; e mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade enquanto neutraliza a mudança de pressão de fundo de poço (12) produzida pelo efeito de pistão ajustando automaticamente (424) a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado de maneira proativa.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que identificar (408) o deslocamento compreende identificar uma instância para puxar a coluna de perfuração (14) para fora do poço (12) que produz swab como o efeito de pistão diminuindo a pressão de fundo de poço (12) do fluido no poço (12).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que identificar (408) o deslocamento compreende identificar uma instância para inserir a coluna de perfuração (14) no poço (12) que produz surto como o efeito de pistão aumentando a pressão de fundo de poço (12) do fluido no poço (12).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade compreende obter a velocidade da coluna de perfuração (14) no poço (12) para o deslocamento ao receber (430) posições de um bloco móvel ao longo do tempo e determinar a velocidade da coluna de perfuração (14) no poço (12) a partir das posições de bloco recebidas.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade compreende obter a velocidade da coluna de perfuração (14) no poço (12) para o deslocamento ao receber (440) uma velocidade de bloco do bloco móvel e determinar a velocidade da coluna de perfuração (14) no poço (12) a partir da velocidade do bloco recebida.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que calcular (410) a velocidade para mover a coluna de perfuração (14) compreende determinar um valor de pico da velocidade a partir da modelagem hidráulica do sistema de perfuração (10).

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar (420) o ajuste para a contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) para o deslocamento da coluna de perfuração (14) na velocidade para manter a pressão de fundo de poço (12) dentro da tolerância da formação compreende determinar um alvo da pressão de fundo de poço (12) a uma profundidade no poço (12) dentro da tolerância da formação.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que determinar o alvo da pressão de fundo de poço (12) compreende determinar a pressão de fundo de poço alvo como sendo pelo menos menor que um dentre: (i) um gradiente de pressão de fratura da formação para o deslocamento da coluna de perfuração (14) para dentro do poço (12) que se espera produza surto como o efeito de pistão, e (ii) um gradiente de pressão de poro da formação para o deslocamento da coluna de perfuração (14) para fora do poço (12) que se espera produza swab como o efeito de pistão.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ajustar automaticamente a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo com a velocidade compreende ajustar automaticamente a contrapressão de superfície sequencialmente com os incrementos discretos durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo a velocidade.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade compreende operar guinchos para mover um bloco móvel conectado à coluna de perfuração (14) em uma plataforma do sistema de perfuração (10) .

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ajustar a contrapressão de superfície compreende ajustar uma posição de pelo menos um estrangulamento em comunicação fluida com o fluido que flui para fora do poço (12) no circuito fechado.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente monitorar um ou mais dentre: uma posição de pelo menos um estrangulamento em comunicação fluida com o fluido que flui para fora do poço (12) no circuito fechado; uma medição da contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) a montante do pelo menos um estrangulamento; uma profundidade atual do sistema de perfuração (10) no poço (12) ; uma posição atual de um bloco móvel conectado à coluna de perfuração (14) em uma plataforma do sistema de perfuração (10); e uma condição de extremidade de tubo atual no sistema de perfuração (10) no poço (12).

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o manuseio do efeito de pistão ao mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade realizando o ajuste automático de forma reativa.

14. Método de perfuração de um poço (12) em uma formação usando um sistema de perfuração (10), o sistema de perfuração (10) circulando fluido em um circuito fechado entre uma coluna de perfuração (14) e o poço (12), o método caracterizado pelo fato de que compreende: identificar (408) um deslocamento para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12), o deslocamento esperado para produzir um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço (12) do fluido no poço (12); calcular (410), em resposta ao deslocamento identificado, uma velocidade para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12) para o deslocamento por: determinar (412) uma distância e um período de tempo para o movimento da coluna de perfuração (14) com um bloco móvel do sistema de perfuração (10); determinar (414) um primeiro intervalo do período de tempo no qual o bloco móvel é acelerado por uma primeira porção da distância para manter a velocidade; e determinar (416) um segundo intervalo do período de tempo no qual o bloco móvel é desacelerado por uma segunda porção da distância para manter a velocidade; determinar (420), com o cálculo da velocidade, um ajuste para uma contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) para o deslocamento da coluna de perfuração (14) na velocidade para manter a pressão de fundo de poço (12) dentro de uma tolerância da formação; e mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade enquanto neutraliza a mudança de pressão de fundo de poço (12) produzida pelo efeito de pistão ajustando automaticamente (424) a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado de maneira proativa.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que determinar (420) o ajuste para a contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) para o deslocamento da coluna de perfuração (14) na velocidade compreende dividir uma quantidade do ajuste, para contrariar a pressão de fundo de poço (12) produzida pelo efeito de pistão, em uma pluralidade de incrementos discretos; e ajustar automaticamente a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo com a velocidade compreende ajustar automaticamente a contrapressão de superfície sequencialmente com os incrementos discretos durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo a velocidade.

16. Método de perfuração de um poço (12) em uma formação usando um sistema de perfuração (10), o sistema de perfuração (10) circulando fluido em um circuito fechado entre uma coluna de perfuração (14) e o poço (12), o método caracterizado pelo fato de que compreende: identificar (408) um deslocamento para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12), o deslocamento esperado para produzir um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço (12) do fluido no poço (12); calcular (410), em resposta ao deslocamento identificado, uma velocidade para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12) para o deslocamento; determinar (420), com o cálculo da velocidade, um ajuste para uma contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) para o deslocamento da coluna de perfuração (14) na velocidade para manter a pressão de fundo de poço (12) dentro de uma tolerância da formação por: determinar uma primeira mudança na pressão de fundo de poço (12) a uma profundidade definida produzida pelo efeito de pistão a partir do movimento da coluna de perfuração (14) a uma distância no poço (12) ao longo de um período de tempo; determinar uma segunda mudança na contrapressão de superfície para contrariar a primeira mudança na pressão de fundo de poço (12) e manter a pressão de fundo de poço (12) dentro da tolerância da formação; e dividir a segunda mudança na contrapressão de superfície em incrementos discretos em intervalos do período de tempo; e mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade enquanto neutraliza a mudança de pressão de fundo de poço (12) produzida pelo efeito de pistão ajustando automaticamente (424) a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado de maneira proativa.

17. Método de perfuração de um poço (12) em uma formação usando um sistema de perfuração (10), o sistema de perfuração (10) circulando fluido em um circuito fechado entre uma coluna de perfuração (14) e o poço (12), o método caracterizado pelo fato de que compreende: identificar (408) um deslocamento para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12), o deslocamento esperado para produzir um efeito de pistão que altera uma pressão de fundo de poço (12) do fluido no poço (12); calcular (410), em resposta ao deslocamento identificado, uma velocidade para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12) para o deslocamento; determinar (420), com o cálculo da velocidade, um ajuste para uma contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) para o deslocamento da coluna de perfuração (14) na velocidade para manter a pressão de fundo de poço (12) dentro de uma tolerância da formação; e mover a coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade enquanto neutraliza a mudança de pressão de fundo de poço (12) produzida pelo efeito de pistão ajustando automaticamente (424) a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado de maneira proativa por: aumentar a contrapressão de superfície em uma quantidade escalonada em um ou mais intervalos discretos enquanto puxando a coluna de perfuração (14) para fora do poço (12) no deslocamento; ou diminuir a contrapressão de superfície na quantidade escalonada em um ou mais intervalos discretos enquanto inserindo a coluna de perfuração (14) no poço (12) no deslocamento.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que determinar (420) o ajuste para a contrapressão de superfície do sistema de perfuração (10) para o deslocamento da coluna de perfuração (14) na velocidade compreende dividir uma quantidade do ajuste, para contrariar a pressão de fundo de poço (12) produzida pelo efeito de pistão, em uma pluralidade de incrementos discretos; e ajustar automaticamente a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo com a velocidade compreende ajustar automaticamente a contrapressão de superfície sequencialmente com os incrementos discretos durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo a velocidade.

19. Sistema (200) para perfurar um poço (12) em uma formação, o sistema de perfuração (10) circulando fluido em um circuito fechado entre uma coluna de perfuração (14) e o poço (12), o sistema (200) caracterizado pelo fato de que compreende: armazenamento (220) que armazena um modelo hidráulico do sistema de perfuração (10) perfurando o poço (12); e um dispositivo de controle programável (210) acoplado comunicativamente ao armazenamento (220), o dispositivo de controle programável (210) sendo configurado para realizar as etapas do método conforme definido na reivindicação 1.

20. Sistema (200), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um guincho (115) operável para mover a coluna de perfuração (14) no poço (12); pelo menos uma bomba (150) disposta em uma entrada do sistema e operável para bombear o fluido de perfuração para dentro do poço (12) através da coluna de perfuração (14); pelo menos um estrangulamento (122) disposto em uma saída do sistema e operável para ajustar o fluxo do fluido de perfuração do poço (12); e um sensor (240) configurado para medir um valor de contrapressão de superfície a montante do pelo menos um estrangulamento.

21. Sistema (200), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle programável (210) é configurado para controlar o movimento da coluna de perfuração (14) no deslocamento de acordo com a velocidade.

22. Sistema (200), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que para ajustar automaticamente a contrapressão de superfície de acordo com o ajuste determinado durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo com a velocidade, o dispositivo de controle programável (210) é configurado para ajustar automaticamente a contrapressão de superfície sequencialmente com os incrementos discretos durante o deslocamento da coluna de perfuração (14) no poço (12) de acordo com a velocidade.