BRPI0306085B1 - "método de perfuração de uma cavidade de poço com revestimento e aparelhos para formar uma cavidade de poço" - Google Patents

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Abstract

"aparelho e método para perfuração com revestimento". a presente invenção refere-se genericamente a um método e a um aparelho para perfuração com revestimento. em um aspecto, é propiciado um método de perfuração de uma cavidade de poço com revestimento, que inclui colocar uma coluna de revestimento com uma pua na sua extremidade inferior em uma cavidade de poço previamente formada e impelir uma coluna de revestimento de modo axial para baixo para formar uma nova seção da cavidade de poço. o método inclui ainda bombear fluido através da coluna de revestimento para dentro de um anel tubular formado entre a coluna de revestimento e a nova seção da cavidade de poço. o método inclui também desviar uma porção do fluido para dentro de um anel tubular superior na cavidade de poço previamente formada. em outro aspecto, é propiciado um método de perfuração com revestimento para formar uma cavidade de poço. em ainda outro aspecto, é propiciado um aparelho para formar uma cavidade de poço. em ainda outro aspecto, é propiciado um método de revestir uma cavidade de poço enquanto perfurando a cavidade de poço.

Description

MÉTODO DE PERFURAÇÃO DE UMA CAVIDADE DE POÇO COM REVESTIMENTO E APARELHOS PARA FORMAR UMA CAVIDADE DE POÇO
Fundamentos da Invenção Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se ao acabamento de cavidades de poços. Mais especificamente, a invenção refere-se a aumentar eficazmente a capacidade de transporte do fluido de circulação sem danificar as formações das cavidades de poços. Ainda mais especificamente, a invenção refere-se à remoção de aparas em uma cavidade de poço durante uma operação de perfuração.
Descrição da Técnica Correlata [002] Na perfuração de poços de petróleo e gás, é formada uma cavidade de poço mediante a utilização de uma pua que é impulsionada para baixo em uma extremidade inferior de uma coluna de brocas. Depois de perfurar uma profundidade predeterminada, a coluna de brocas e pua são removidas e a cavidade de poço é forrada com uma coluna de revestimento com um diâmetro especifico. É em seguida definida uma área anular entre a parte externa do revestimento e a formação de terra. Esta área anular é preenchida com cimento para fixar permanentemente o revestimento na cavidade de poço e para facilitar o isolamento das zonas de produção e de fluidos em diferentes profundidades dentro da cavidade de poço.
[003] É comum utilizar mais que uma coluna de revestimento em uma cavidade de poço. No que se refere a isto, uma primeira coluna de revestimento é fixada na cavidade de poço quando o poço é perfurado até uma primeira profundidade estabelecida. O poço é em seguida perfurado até uma segunda profundidade estabelecida e em seguida forrado com uma coluna de revestimento com um menor diâmetro do que a primeira coluna de revestimento. Este processo é repetido até que se alcance a profundidade pretendida do poço, cada coluna adicional de revestimento resultando em um menor diâmetro que aquele acima dela. A redução no diâmetro reduz a área de seção transversal na qual o fluido de circulação se deve deslocar.
[004] Tipicamente, o fluido circula pela cavidade de poço durante a operação de perfuração para esfriar uma pua giratória e remover aparas da cavidade de poço. O fluido é geralmente bombeado a partir da superfície da cavidade de poço através da coluna de brocas para a pua giratória. Em seguida, o fluido circula por um anel tubular formado entre a coluna de brocas e a coluna de revestimento e subseqüentemente retorna para a superfície para ser descartado ou reutilizado. Quando o fluido sobe pela cavidade de poço, a área de seção transversal do percurso do fluido aumenta à medida que é encontrada cada coluna de revestimento de maior diâmetro. Por exemplo, o fluido percorre inicialmente um anel tubular formado entre a coluna de brocas e a cavidade de poço recentemente formada com uma velocidade anular elevada devido ao pequeno espaço anular. Contudo, quando o fluido percorre a porção da cavidade de poço que foi previamente forrada com revestimento, a área de seção transversal alargada definida pelo revestimento de maior diâmetro resulta em um maior espaço anular entre a coluna de brocas e a cavidade de poço forrada, reduzindo deste modo a velocidade anular do fluido. Esta redução em velocidade anular diminui a capacidade total de transporte do fluido, resultando nas aparas das brocas caindo do fluxo de fluido e fixando-se em algum lugar na cavidade de poço. Esta fixação das aparas das brocas e entulho pode provocar diversas dificuldades para operações subseqüentes no fundo do poço. Por exemplo, é bem conhecido que a fixação de ferramentas contra uma parede de revestimento é dificultada pela presença de entulho na parede.
[005] Foram desenvolvidos diversos métodos para impedir a fixação das aparas de brocas e entulho pela superação da deficiência da capacidade de transporte do fluido de circulação. Um destes métodos é usado em uma aplicação em águas profundas onde o maior diâmetro do tubo ascendente de perfuração resulta em uma menor velocidade anular no sistema de tubo ascendente. Geralmente, fluido proveniente da superfície do navio flutuante é injetado em uma porção inferior do sistema de tubo ascendente através de um tubo de fluxo posicionado na parte externa do tubo ascendente. Este método é geralmente denominado "carregamento do tubo ascendente". Este método aumenta eficazmente a velocidade anular e a capacidade de transporte do fluido de circulação para auxiliar na limpeza da cavidade de poço. Contudo, este método não é prático para operações no fundo do poço.
[006] Outro método para impedir a fixação das aparas das brocas e entulho consiste simplesmente em aumentar a taxa de fluxo do fluido de circulação em todo o intervalo da cavidade de poço para compensar a menor velocidade anular nas maiores áreas anulares. Este método aumenta a velocidade anular nas maiores áreas anulares, minimizando deste modo a quantidade de depósito das aparas das brocas e entulho. Contudo, a maior velocidade anular também aumenta o potencial de erosão da cavidade de poço e aumenta a densidade equivalente de circulação, que interfere com as forças de fricção que surgem devido à circulação do fluido. Nenhum destes efeitos é desejável, mas este método é freqüentemente usado por operadores para compensar a fraca limpeza no fundo do poço devido à menor velocidade anular do fluido de circulação.
[007] Potenciais problemas associados à taxa de fluxo e à velocidade do fluido de retorno durante a perfuração são aumentados quando a cavidade de poço é formada por uma técnica conhecida como "perfuração com revestimento". Perfuração com revestimento é um método onde uma pua é fixada à mesma coluna de tubulações que forrarão a cavidade de poço. Em outras palavras, ao invés de usar uma pua em uma coluna de brocas de menor diâmetro, a pua está na extremidade de tubos ou revestimentos de maior diâmetro que permanecem na cavidade de poço e são cimentados naquele. A pua é tipicamente removida em seções ou destruida pela perfuração da seção seguinte da cavidade de poço. As vantagens da perfuração com revestimento são óbvias. Uma vez que a mesma coluna de tubulações transporta a pua e forra a cavidade de poço, não são necessários percursos separados na cavidade de poço entre a formação da cavidade de poço e o forro da cavidade de poço.
[008] Perfuração com revestimento é especialmente útil em algumas situações onde um operador quer perfurar e forrar uma cavidade de poço tão rapidamente quanto possível para minimizar o tempo em que a cavidade de poço permanece não-forrada e sujeita a colapso ou aos efeitos de pressões anômalas. Por exemplo, quando se forma uma cavidade de poço no fundo do mar, o comprimento inicial da cavidade de poço que se estende a partir do fundo do oceano está muito mais sujeito a desabar ou desmoronar devido a formações moles das seções subseqüentes da cavidade de poço. Seções de uma cavidade de poço que interceptam áreas de alta pressão podem provocar dano da cavidade de poço entre o instante em que a cavidade de poço é formada e o instante em que é forrada. Uma área de pressão excepcionalmente baixa drenará bastante fluido de circulação da cavidade de poço antes de ser interceptada e a cavidade de poço ser forrada.
[009] O documento WO/0037771 revela um aparelho para perfurar e revestir uma cavidade de poço em apenas uma tentativa. O aparelho inclui uma pua conectada a uma coluna de perfuração, uma tubulação expansível acoplada à coluna de perfuração, e um expansor de tubulação disposto dentro da coluna. Durante a perfuração, a lama de perfuração é circundada através da coluna de perfuração até a pua, e retorna através do anel tubular, e retorna através do anel tubular entre a tubulação e a cavidade poço.
[010] O documento WO/0210549 revela um método para perfurar e revestir uma cavidade em uma formação terrosa usando um membro alongado externo tubular e um membro alongado interno localizado dentro do membro externo. Pelo menos um dos membros é capaz de ser enrolado. Uma pua é montada em um dos membros e um furo é perfurada através do avanço da pua através da formação terrosa e o avanço dos elementos através da abertura. O documento WO/0210549 ensina que o fluido pode fluir para dentro do membro externo, para fora do membro externo, ou ambos.
[011] O documento US 4544041 revela um método de perfuração para perfurar e revestir simultaneamente uma abertura de poço. Este documento revela que a circulação de lama de perfuração durante a perfuração é substancialmente a mesma que nas operações de perfuração nos dias de hoje, por exemplo, no sentido para cima através do anel tubular entre o revestimento de poço e a tubulação.
[012] O documento US 5472057 revela a formação de uma abertura de poço utilizando uma montagem bi-motor removível. Δ montagem inclui uma haste de perfuração, um "sub" expansível, e uma broca alargadora. Durante a perfuração, o fluido de perfuração é retornado para a superfície através do anel tubular do poço.
[013] O documento US 6536993 revela um aparelho para fornecer uma ancoragem de fixação, e um método para perfurar e instalar uma pilha no solo utilizando as etapas de: fornecer uma pilha tendo uma pua em uma extremidade da pilha em relação giratória com a pilha, engatar o solo com a pua, e girar a pua com relação ao solo e a pilha, desse modo gerando um furo no qual a pilha é recebida. Conforme mostrado na Figura 3, o anel de vedação na superfície exterior do tubo força o fluido a fluir para dentro da pilha. O fluido é então descarregado no oceano ou conduzido para a superfície.
[014] Em cada um destes casos, os problemas podem ser eliminados ou os seus efeitos reduzidos pela perfuração com revestimento. Contudo, perfuração com revestimento resulta em um menor espaço anular entre o diâmetro externo do revestimento e o diâmetro interno da cavidade de poço recentemente formada. Este pequeno espaço anular faz com que o fluido de circulação se desloque através da área anular a uma velocidade elevada, que resulta em um maior potencial de erosão da cavidade de poço comparada com uma operação convencional de perfuração.
[015] Existe portanto a necessidade de um aparelho e de um método para impedir a fixação de aparas das brocas e outro entulho na cavidade de poço durante uma operação de perfuração. Existe ainda a necessidade de um aparelho e de um método que eficazmente aumente a capacidade de transporte do fluido de circulação sem danificar as formações das cavidades de poços. Existe ainda uma necessidade adicional de um método barato para limpar uma cavidade de poço durante perfuração com revestimento.
Sumário da Invenção [016] A presente invenção refere-se genericamente a um método e a um aparelho para perfuração com revestimento. Em um aspecto, é propiciado um método de perfuração de uma cavidade de poço com revestimento, que inclui colocar uma coluna de revestimento com uma pua na sua extremidade inferior em uma cavidade de poço previamente formada e impelir uma coluna de revestimento de modo axial para baixo para formar uma nova seção da cavidade de poço. O método inclui ainda bombear fluido através da coluna de revestimento para dentro de um anel tubular formado entre a coluna de revestimento e a nova seção da cavidade de poço. O método inclui também desviar uma porção do fluido para dentro de um anel tubular superior na cavidade de poço previamente formada.
[017] Em outro aspecto, é propiciado um método de perfuração com revestimento para formar uma cavidade de poço. 0 método inclui colocar uma coluna de revestimento com uma pua na sua extremidade inferior em uma cavidade de poço previamente formada e impelir a coluna de revestimento de modo axial para baixo para formar uma nova seção da cavidade de poço. O método inclui ainda bombear fluido através da coluna de revestimento para dentro de um anel tubular formado entre a coluna de revestimento e a nova seção da cavidade de poço. Adicionalmente, o método inclui desviar uma porção do fluido para dentro de um anel tubular superior na cavidade de poço previamente formada a partir de um percurso de fluxo em uma coluna de tubulações de entrada posicionadas acima da coluna de revestimentos [018] Em ainda outro aspecto, é propiciado um aparelho para formar uma cavidade de poço. O aparelho compreende uma coluna de revestimento com uma pua posicionada em uma sua extremidade e um desvio de fluido formado pelo menos parcialmente dentro da coluna de revestimento para desviar uma porção de fluido de uma primeira para uma segunda localização dentro da coluna de revestimento quando a cavidade de poço é formada.
[019] Em outro aspecto, é propiciado um método de revestir uma cavidade de poço enquanto perfurando a cavidade de poço, que inclui fluir um fluido por um aparelho de perfuração. O método inclui também operar o aparelho de perfuração para perfurar a cavidade de poço, o aparelho de perfuração compreendendo uma pua, um revestimento da cavidade de poço e um desvio de fluido. O método inclui ainda desviar uma porção do fluido de circulação com o desvio de fluido e colocar pelo menos uma porção do revestimento da cavidade de poço na cavidade de poço perfurada.
Breve Descrição dos Desenhos [020] De modo que os aspectos mencionados acima da presente invenção possam ser compreendidos em detalhe, pode ser feita uma descrição mais especifica da invenção, que é apresentada resumidamente acima, mediante referência a modalidades, algumas das quais estão ilustradas nos desenhos apensos. Deve ser observado, contudo, que os desenhos apensos ilustram apenas modalidades típicas desta invenção e não devem, portanto, ser considerados limitativos do seu âmbito, uma vez que a invenção pode admitir outras modalidades igualmente eficazes.
[021] A Figura 1 é uma vista em seção transversal que ilustra um aparelho de fluxo posicionado na extremidade inferior da coluna de entrada.
[022] A Figura 2A é uma vista em seção transversal que ilustra um tubo auxiliar de fluxo formado parcialmente em uma coluna de revestimento.
[023] A Figura 2B é uma vista em seção transversal que ilustra um tubo principal de fluxo formado na coluna de revestimento.
[024] A Figura 3 é uma vista em seção transversal que ilustra o aparelho de fluxo e tubo auxiliar de fluxo de acordo com a presente invenção.
Descrição Detalhada da Montagem Preferida [025] A presente invenção refere-se a aparelho e métodos para aumentar eficazmente a capacidade de transporte do fluido de circulação sem danificar formações de cavidades de poços. A invenção será descrita em relação a diversas modalidades e não está limitada a qualquer modalidade mostrada ou descrita.
[026] A Figura 1 é uma vista em seção de uma cavidade de poço 100. Para clareza, a cavidade de poço 100 está dividida em uma cavidade de poço superior 100A e uma cavidade de poço inferior 100B. A cavidade de poço superior 100A está forrada com revestimento 110 e uma área anular entre o revestimento 110 e a cavidade de poço superior 100A está preenchida com cimento 115 para fortalecer e isolar a cavidade de poço superior 100A da terra circundante. Em uma extremidade inferior da cavidade de poço superior 100A, o revestimento 110 termina e é formada a cavidade de poço inferior 100B subseqüente. Posicionada de modo coaxial na cavidade de poço 100 encontra-se uma coluna de trabalho 120 feita de tubulações com uma ferramenta de curso 130 posicionada em uma sua extremidade inferior. Geralmente, a ferramenta de curso 130 é usada na colocação ou fixação de equipamento no fundo do poço e pode ser recuperada depois da operação ou processo de fixação. A ferramenta de curso 130 nesta invenção é usada para ligar a coluna de trabalho 120 a uma coluna de revestimento 150 e subseqüentemente liberar a coluna de revestimento 150 depois da cavidade de poço inferior 100B estar formada e a coluna de revestimento 150 ser fixada.
[027] Como ilustrado, uma pua 125 está posicionada na extremidade inferior da coluna de revestimento 150. Geralmente, a cavidade de poço inferior 100B é formada quando a pua 125 é girada e impelida de modo axial para baixo. A pua 125 pode ser girada por um motor de lama (não mostrado) localizado na coluna de revestimento 150 próximo da pua 125 ou pela rotação da coluna de revestimento 150.
Em qualquer dos casos, a pua 125 está fixada à coluna de revestimento 150 que permanecerá subseqüentemente no fundo do poço para forrar a cavidade de poço inferior 100B, pelo que não existe oportunidade para recuperar a pua 125 do modo convencional. No que se refere a isto, são tipicamente usadas puas fabricadas de material perfurável, puas de duas peças ou puas formadas integralmente na extremidade da coluna de revestimento.
[028] Fluido ou "lama" de circulação circula em baixo da coluna de trabalho 120, como ilustrado com a seta 145, através da coluna de revestimento 150 e sai pela pua 125. O fluido tipicamente propicia lubrificação para a pua 125 quando a cavidade de poço inferior 100B é formada. Em seguida, o fluido combina-se com outro fluido da cavidade de poço para transportar aparas e outros entulhos da cavidade de poço para fora da cavidade de poço 100. Como ilustrado com a seta 170, o fluido desloca-se inicialmente para cima através de uma pequena área anular 175 formada entre o diâmetro externo da coluna de revestimento 150 e a cavidade de poço inferior 100B. Geralmente, a velocidade do fluido é inversamente proporcional à área anular que define o percurso do fluido. Em outras palavras, se o percurso do fluido tiver uma grande área anular, então a velocidade do fluido é baixa. Inversamente, se o percurso do fluido tiver uma pequena área anular, então a velocidade do fluido é alta. Portanto, o fluido que se desloca pela menor área anular 175 tem uma grande velocidade anular.
[029] Subseqüentemente, o fluido desloca-se para cima em uma grande área anular 140 formada entre a coluna de trabalho 120 e o diâmetro interno do revestimento 110 na cavidade de poço superior 100A como ilustrado pela seta 165. Quando o fluido passa da menor área anular 175 para a grande área anular 140, a velocidade anular do fluido diminui. Similarmente, quando a velocidade anular diminui, o mesmo acontecerá com a capacidade de transporte do fluido resultante na potencial fixação de aparas das brocas e entulho da cavidade de poço na extremidade superior da coluna de revestimento 150, ou em torno da mesma. Para aumentar a velocidade anular, um aparelho de fluxo 200 é usado para injetar fluido para dentro da maior área anular 140 .
[030] O aparelho de fluxo 200 está posicionado na coluna de trabalho 120 e é mostrado esquematicamente na Figura 1. Embora a Figura 1 mostre um aparelho de fluxo 200 fixado à coluna de trabalho 120, qualquer número de aparelhos de fluxo pode ser fixado à coluna de trabalho 120 ou à coluna de revestimento 150 de acordo com a presente invenção. A finalidade do aparelho de fluxo 200 é desviar uma porção do fluido de circulação para dentro da maior área anular 140 para aumentar a velocidade anular do fluido que se desloca para cima pela cavidade de poço 100. Deve ser entendido, contudo, que o aparelho de fluxo 200 pode estar posicionado na coluna de trabalho 120 em qualquer localização, tal como adjacente à coluna de revestimento 150, como mostrado na Figura 1, ou mais acima na coluna de trabalho 120. Além disso, o aparelho de fluxo 200 pode estar posicionado na coluna de revestimento 150 ou abaixo da coluna de revestimento 150, desde que a cavidade de poço inferior 100B não seja desgastada ou fique sob pressão elevada pelo fluido de circulação.
[031] Uma ou mais entradas 215 no aparelho de fluxo 200 podem ser modificadas para controlar a percentagem de fluxo que passa para a pua 125 e a percentagem de fluxo que é desviado para a maior área anular 140. As entradas 215 podem também ser orientadas em uma direção vertical para dirigir o fluxo de fluido para cima para a maior área anular 140, encorajando deste modo as aparas das brocas e entulho a saírem da cavidade de poço 100. Além disso, as entradas 215 podem ser sistematicamente abertas e fechadas como necessário para modificar o sistema de circulação ou para permitir operação de um dispositivo de cavidade de poço controlado por pressão.
[032] O aparelho de fluxo 200 está posicionado para desviar uma quantidade predeterminada de fluido de circulação do percurso de fluxo para baixo para a coluna de trabalho 120. O fluxo desviado, como ilustrado pela seta 160, é subseqüentemente combinado com o fluido que se desloca para cima através da maior área anular 140. Deste modo, a velocidade anular do fluido na maior área anular 140 é aumentada, o que aumenta diretamente a capacidade de transporte do fluido, permitindo deste modo que as aparas e entulho sejam eficazmente removidos da cavidade de poço 100. Ao mesmo tempo, a velocidade anular do fluido que se desloca para cima para a menor área anular 175 é diminuída à medida que a quantidade de fluido que sai da pua 125 diminui. No que se refere a isto, a velocidade anular do fluido que se desloca para baixo para a coluna de trabalho 120 é usada para transportar eficazmente aparas das brocas e outros entulhos para a maior área anular 140 enquanto minimizando erosão na cavidade de poço inferior 100B pelo fluido que se desloca para a área anular 175.
[033] A Figura 2A é uma vista em seção transversal que ilustra um tubo auxiliar de fluxo 205 formado parcialmente na coluna de revestimento 150. Como ilustrado com a seta 145, o fluido de circulação é circulado para baixo para a coluna de trabalho 120 através da coluna de revestimento 150 e deixa a pua 125 para propiciar lubrificação para a pua 125 quando a cavidade de poço inferior 100B é formada. Em seguida, o fluido combina-se com outro fluido da cavidade de poço para transportar aparas e outros entulhos da cavidade de poço para fora da cavidade de poço 100. Como ilustrado com a seta 170, o fluido desloca-se inicialmente a uma alta velocidade para cima através de uma porção da menor área anular 175 formada entre o diâmetro externo da coluna de revestimento 150 e a cavidade de poço inferior 10033. Contudo, a uma distância predeterminada, uma porção do fluido, como ilustrado pela seta 210, é redirecionada para o tubo auxiliar de fluxo 205 posicionado na coluna de revestimento 150. Além disso, o tubo auxiliar de fluxo 205 pode ser sistematicamente aberto e fechado como necessário para modificar o sistema de circulação ou para permitir operação de um dispositivo de cavidade de poço controlado por pressão.
[034] O tubo auxiliar de fluxo 205 é construído e posicionado para remover e redirecionar uma quantidade predeterminada de fluido de alta velocidade anular que se desloca para a menor área anular 175. Em outras palavras, o tubo auxiliar de fluxo 205 aumenta a velocidade anular do fluido que se desloca para a maior área anular 140 pelo desvio de uma porção de fluido a alta velocidade anular na menor área anular 175 para a maior área anular 140. Embora a Figura 2A mostre um tubo auxiliar de fluxo 205 fixado à coluna de revestimento 150, qualquer número de tubos auxiliares de fluxo pode ser fixado à coluna de revestimento 150 de acordo com a presente invenção. Adicionalmente, o tubo auxiliar de fluxo 205 pode estar posicionado na coluna de revestimento 150 em qualquer localização, tal como adjacente à pua 125, como mostrado na Figura 2A, ou mais acima na coluna de revestimento 150, desde que o fluido de alta velocidade anular na menor área anular 175 seja transportado para a maior área anular 140. No que se refere a isto, a velocidade anular do fluido na maior área anular 140 é aumentada, o que aumenta diretamente a capacidade de transporte do fluido, permitindo que as aparas e entulho sejam eficazmente removidos da cavidade de poço 100. Ao mesmo tempo, a velocidade anular do fluido que se desloca para a menor área anular 175 é reduzida, minimizando deste modo erosão ou dano de pressão na cavidade de poço inferior 100B pelo fluido que se desloca para a área anular 175.
[035] A Figura 2B é uma vista em seção transversal que ilustra um tubo principal de fluxo 220 formado na coluna de revestimento 150. Como ilustrado com a seta 145, o fluido de circulação é circulado para baixo para a coluna de trabalho 120 através da coluna de revestimento 150 e deixa a pua 125 para propiciar lubrificação para a pua 125 quando a cavidade de poço inferior 100B é formada. Em seguida, o fluido combina-se com outro fluido da cavidade de poço para transportar aparas e outros entulhos da cavidade de poço para fora da cavidade de poço 100. Subseqüent emente, como ilustrado com a seta 170, uma primeira porção do fluido a uma alta velocidade anular desloca-se para cima através de uma porção da menor área anular 175 formada entre o diâmetro externo da coluna de revestimento 150 e a cavidade de poço inferior 100B. Uma segunda porção de fluido, como ilustrado pela seta 210, desloca-se através do tubo principal de fluxo 220 para a maior área anular 140. Do mesmo modo que discutido em um parágrafo anterior, a velocidade anular do fluido na maior área anular 140 é aumentada e a velocidade anular do fluido na menor área anular 175 é reduzida, minimizando deste modo erosão ou dano de pressão na cavidade de poço inferior 100B pelo fluido que se desloca para a área anular 175.
[036] A Figura 3 é uma vista em seção transversal que ilustra o aparelho de fluxo 200 e tubo auxiliar de fluxo 205 de acordo com a presente invenção. Na modalidade mostrada, o aparelho de fluxo 200 está posicionado na coluna de trabalho 120 e o tubo auxiliar de fluxo 205 está posicionado na coluna de revestimento 150. Deve ser entendido, contudo, que o aparelho de fluxo 200 pode estar posicionado na coluna de trabalho 120 em qualquer localização, tal como adjacente à coluna de revestimento 150, como mostrado na Figura 3, ou mais acima da coluna de trabalho 120. Além disso, o aparelho de fluxo 200 pode estar posicionado na coluna de revestimento 150 ou abaixo da coluna de revestimento 150, desde que a cavidade de poço inferior 100B não seja desgastada ou fique sob pressão elevada pelo fluido que sai do aparelho de controle de fluxo 200. Do mesmo modo, o tubo auxiliar de fluxo 205 pode estar posicionado em qualquer localização na coluna de revestimento 150, desde que o fluido a alta velocidade anular na menor área anular 175 seja transportado para a maior área anular 140. Adicionalmente, está dentro do âmbito desta invenção utilizar diversos aparelhos de fluxo ou tubos auxiliares de fluxo.
[037] De modo similar a outras modalidades, o fluido é circulado para baixo para a coluna de trabalho 120 através da coluna de revestimento 150 para lubrificar e esfriar a pua 125 quando a cavidade de poço inferior 100B é formada. Em seguida, o fluido combina-se com outro fluido da cavidade de poço para transportar aparas e outros entulhos da cavidade de poço para fora da cavidade de poço 100. Contudo, na modalidade ilustrada na Figura 3, uma porção de fluido bombeado através da coluna de trabalho 120 pode ser desviado através do aparelho de fluxo 200 para dentro da maior área anular 140 em um ponto predeterminado acima da coluna de revestimento 150. Ao mesmo tempo, uma porção de fluido a alta velocidade que se desloca para a menor área anular 175 pode passar através do tubo auxiliar de fluxo 205 para dentro da maior área anular 140 em um ponto predeterminado abaixo da extremidade inferior da coluna de revestimento 150.
[038] O operador pode seletivamente abrir e fechar o aparelho de fluxo 200 ou o tubo auxiliar de fluxo 205 individualmente ou coletivamente para modificar o sistema de circulação. Por exemplo, um operador pode abrir completamente o aparelho de fluxo 200 e fechar parcialmente o tubo auxiliar de fluxo 205, injetando deste modo fluido de circulação em uma porção superior da maior área anular 140 enquanto mantendo um fluido a alta velocidade anular deslocando-se para a menor área anular 175. Do mesmo modo, o operador pode fechar parcialmente o aparelho de fluxo 200 e abrir completamente o tubo auxiliar de fluxo 205, injetando deste modo fluido a alta velocidade para uma porção inferior da maior área anular 140 enquanto permitindo fluido de circulação mínimo para dentro da porção superior da maior área anular 140. Existem diversas combinações para seletivamente abrir e fechar o aparelho de fluxo 200 ou o tubo auxiliar de fluxo 205 para alcançar a desejada modificação para o sistema de circulação. Adicionalmente, o aparelho de fluxo 200 e o tubo auxiliar de fluxo 205 podem ser abertos ou fechados hidraulicamente por tubos de controle (não mostrados) ou por outros métodos bem conhecidos na técnica.
[039] Em funcionamento, uma coluna de trabalho, uma ferramenta de curso e uma coluna de revestimento com uma pua posicionada em uma sua extremidade inferior são inseridas em uma cavidade de poço e posicionadas de modo coaxial em uma cavidade de poço superior. Subseqüentemente, a coluna de revestimento e a pua são giradas e impelidas de modo axial para baixo para formar a cavidade de poço inferior. Ao mesmo tempo, fluido de circulação ou "lama" é circulado para a coluna de trabalho através da coluna de revestimento e sai pela pua. O fluido tipicamente propicia lubrificação para a pua giratória quando é formada a cavidade de poço inferior. Em seguida, o fluido combina-se com outro fluido da cavidade de poço para transportar aparas e outros entulhos da cavidade de poço para fora da cavidade de poço. O fluido desloca-se inicialmente para cima através de uma menor área anular formada entre o diâmetro externo da coluna de revestimento e a cavidade de poço inferior. Subseqüentemente, o fluido desloca-se para uma maior área anular formada entre a coluna de trabalho e o diâmetro interno do revestimento que forra a cavidade de poço superior. Quando o fluido passa da menor área anular para a maior área anular, a velocidade anular diminui. De modo similar, quando a velocidade anular diminui, o mesmo acontece com a capacidade de transporte do fluido, resultando na potencial fixação de aparas das brocas e entulho da cavidade de poço sobre a extremidade superior da coluna de revestimento 150, ou em torno da mesma.
[040] Um aparelho de fluxo e um tubo auxiliar de fluxo são usados para aumentar a velocidade anular do fluido que se desloca para a maior área anular pela injeção de fluido a alta velocidade diretamente na maior área anular. Geralmente, o aparelho de fluxo está posicionado na coluna de trabalho para redirecionar fluido de circulação que flui através da coluna de trabalho para dentro de uma porção superior da maior área anular. Ao mesmo tempo, o tubo auxiliar de fluxo está posicionado na coluna de revestimento para redirecionar fluido a alta velocidade que se desloca para a menor área anular em uma porção inferior da maior área anular. Tanto o aparelho de fluxo como o tubo auxiliar de fluxo podem ser seletivamente abertos e fechados individualmente ou coletivamente para modificar o sistema de circulação. No que se refere a isto, se é principalmente necessário fluido na porção superior da maior área anular, então o aparelho de fluxo pode estar completamente aberto e o tubo auxiliar de fluxo estar fechado. Por outro lado, se é principalmente necessário fluido na porção inferior da maior área anular, então o aparelho de fluxo é fechado e o tubo auxiliar de fluxo é aberto. Deste modo, o sistema de circulação pode ser modificado para aumentar a capacidade de transporte do fluido de circulação sem danificar as formações das cavidades de poços.
[041] Embora o precedente se tenha referido a modalidades da presente invenção, podem ser idealizadas outras e adicionais modalidades da invenção sem divergir do seu âmbito básico, e o seu âmbito é determinado pelas reivindicações que se seguem.
REIVINDICAÇÕES

Claims (30)

1. Método de perfuração de uma cavidade de poço (100) com revestimento (150), caracterizado por compreender: colocar uma coluna de revestimento (150) com uma pua (125) em sua extremidade inferior em uma cavidade de poço previamente formada (100A); impelir a coluna de revestimento (150) de modo axial para baixo para formar uma nova seção da cavidade de poço (100B); bombear fluido através da coluna de revestimento (150) para dentro de um anel tubular (175) formado entre a coluna de revestimento (150) e a nova seção da cavidade de poço (100B); e desviar uma porção do fluido do anel tubular (175) para dentro de um anel tubular superior (140) na cavidade de poço previamente formada (100A).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel tubular é menor em diâmetro que o anel tubular superior.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido se desloca para cima no anel tubular a uma maior velocidade com que o fluido se desloca no anel tubular superior.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cavidade de poço previamente formada está pelo menos parcialmente forrada com revestimento.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido transporta aparas da cavidade de poço para cima na direção de uma superfície da cavidade de poço.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir ainda rotação da coluna de revestimento quando a coluna de revestimento é impelida para baixo de modo axial.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido é desviado para dentro do anel tubular superior a partir de um percurso de fluxo em uma coluna de entrada de tubulações posicionadas acima da coluna de revestimento.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o percurso de fluxo é seletivamente aberto e fechado para controlar a quantidade de fluido que flui através do percurso de fluxo.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido é desviado para dentro do anel tubular superior através de um percurso independente de fluido.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o percurso independente de fluido é formado pelo menos parcialmente dentro da coluna de revestimento.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o percurso independente de fluido é seletivamente aberto e fechado para controlar a quantidade de fluido que flui através do percurso independente de fluido.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido é desviado para dentro do anel tubular superior através de um aparelho de fluxo posicionado na coluna de revestimento.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o aparelho de fluxo inclui uma ou mais entradas que podem ser seletivamente abertas e fechadas para controlar a quantidade de fluido que flui através do aparelho de fluido.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as entradas estão posicionadas em uma direção vertical para dirigir o fluxo de fluido para cima para dentro do anel tubular superior.
15. Método de perfuração com revestimento (150) para formar uma cavidade de poço (100), caracterizado por compreender: colocar uma coluna de revestimento (150) com uma pua (125) em sua extremidade inferior em uma cavidade de poço previamente formada (100A); impelir a coluna de revestimento (150) de modo axial para baixo para formar uma nova seção da cavidade de poço (100B); bombear fluido através da coluna de revestimento (150) para dentro de um anel tubular (175) formado entre a coluna de revestimento (150) e a nova seção da cavidade de poço (100B); e desviar uma porção do fluido para dentro de um anel tubular superior (140) na cavidade de poço previamente formada (100A) a partir de um percurso de fluxo (160) em uma coluna de entrada de tubulações (120) posicionadas acima da coluna de revestimento (150).
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o anel tubular é menor em diâmetro que o anel tubular superior.
17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o fluido se desloca para cima no anel tubular a uma maior velocidade com que o fluido se desloca no anel tubular superior.
18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a cavidade de poço previamente formada está pelo menos parcialmente forrada com revestimento.
19. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por incluir ainda rotação da coluna de revestimento conforme a coluna de revestimento é impelida para baixo de modo axial.
20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por incluir ainda desvio de uma segunda porção de fluido para dentro de um anel tubular superior na cavidade de poço previamente formada a partir de um percurso independente de fluido formado pelo menos parcialmente dentro da coluna de revestimento.
21. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o fluido transporta aparas da cavidade de poço para cima na direção de uma superfície da cavidade de poço.
22. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o percurso independente de fluido é seletivamente aberto e fechado para controlar a quantidade de fluido que flui através do percurso independente de fluido.
23. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que um aparelho de fluxo está posicionado na coluna de revestimento.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o aparelho de fluxo inclui uma ou mais entradas que podem ser seletivamente abertas e fechadas para controlar a quantidade de fluido que flui através do aparelho de fluido dentro do anel tubular superior.
25. Aparelho para formar uma cavidade de poço (100), caracterizado por compreender: uma coluna de revestimento (150) com uma pua (125) posicionada em uma extremidade da mesma; e uma coluna de trabalho (120) acoplada à coluna de revestimento (150); um desvio de fluido (215) disposto acima da pua (125) e ligado operacionalmente à coluna de revestimento (150) para desviar uma porção de fluido fluindo na direção da pua (125) de uma porção interior da coluna de trabalho (120) para uma porção exterior da coluna de trabalho (120).
26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o desvio de fluido é seletivamente aberto e fechado para controlar a quantidade de fluido que flui através do desvio de fluido.
27. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por incluir ainda um aparelho de fluxo posicionado na coluna de revestimento.
28. Aparelho, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o aparelho de fluxo inclui uma ou mais entradas que podem ser seletivamente abertas e fechadas para controlar a quantidade de fluido que flui através do aparelho de fluido.
29. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o desvio de fluido é formado pelo menos parcialmente dentro da coluna de revestimento.
30. Aparelho para formar uma cavidade de poço, caracterizado por compreender: uma coluna de revestimento (150) com uma pua (125) posicionada em uma extremidade da mesma; e um desvio de fluido (205) ligado operacionalmente à coluna de revestimento (150) para desviar uma porção de fluido de um primeiro local (170) para um segundo local (140) dentro da cavidade de poço (100) conforme a cavidade de poço (100) é formada, (a) em que o desvio de fluido (205) é seletivamente aberto e fechado para controlar a quantidade de fluido fluindo através do desvio de fluido (205); ou (b) em que o aparelho adicionalmente compreende um aparelho de fluxo (200) disposto na coluna de revestimento (150), em que o aparelho de fluxo (200) inclui uma ou mais entradas (215) que podem ser seletivamente abertas e fechadas para controlar a quantidade de fluido fluindo através do aparelho de fluxo (200).
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