BRPI0408156B1 - Dispositivo de teste de formação para amostrar fluidos de formação em um furo de sondagem - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO DE TESTE DE FORMAÇÃO PARA AMOSTRAR FLUIDOS DE FORMAÇÃO EM UM FURO DE SONDAGEM” I. CAMPO TÉCNICO [0001 j A presente invenção refere-se, de modo geral, à investigação de formações subterrâneas e, mais particular mente, a sistemas e métodos para teste de formação e amostragem de fluido dentro de um furo de sondagem, II FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002J A indústria de óleo e gás conduz, tipicamente, avaliação compreensiva de reservatórios subterrâneos de hidrocarboneto antes de seu desenvolvimento. Procedimentos de avaliação de formação envolvem, geralmente, a coleta de amostras de fluido da formação para analise de seu teor de hidrocarboneto, estimativa da permeabilidade e uniformidade direcional da formação, determinação da pressão de fluido na formação, e muitos outros. As medições desses parâmetros da formação geológica são, tipicamente, efetuadas com o uso de muitos dispositivos, incluindo ferramentas de teste de formação no interior de furo de sondagem. [0003] Ferramentas recentes de teste de formação compreendem, geral mente, um corpo tubular alongado dividido em diversos módulos servindo a funções predeterminadas. Uma ferramenta típica pode ter um módulo de força hidráulica que converte força elétrica em força hidráulica, um módulo de telemetria que provê comunicação elétrica de dados entre os módulos e uma unidade de controle no topo do poço; um ou mais módulos de sonda coletando amostras dos fluidos da formação; um módulo de controle de fluxo regulando o fluxo de formação e outros fluidos para dentro e para fora da ferramenta; e um módulo de coleta de amostra que pode conter câmaras de vários tamanhos para armazenamento das amostras de fluido coletadas. Os vários módulos de uma ferramenta podem ser arranjados de modo diferente, dependendo da aplicação específica de teste, e pode incluir ainda módulos de execução de testes especiais, como equipamento de medição NMR. Em certas aplicações, a ferramenta pode ser acoplada a uma broca de perfuração para fins de execução de registro durante perfuração (LWD) ou de medições durante perfuração (MWD). Exemplos destas ferramentas modulares de teste de formação multifuncionais estão descritos nas Patentes U.S. 5.934.374; 5.826.662; 5.741.962; 4.936.139, e 4.860.581, cujos conteúdos são aqui incorporados pela referência para todas as finalidades. [0004] Em uma operação típica, ferramentas de teste de formação operam como a seguir. Inicialmente, a ferramenta é baixada sobre um cabo de perfuração para dentro de um furo de sondagem até uma desejada profundidade e as sondas para retirada de amostras de fluidos da formação são estendidas para um contato vedado com a parede do furo de sondagem. O fluido de formação é, então, coletado pela ferramenta através de entradas, e a ferramenta pode efetuar vários testes das propriedades da formação, conforme conhecido na técnica. [0005] Dispositivos de teste de formação por furo de sondagem da técnica anterior são baseados, tipicamente, em dispositivos do tipo sonda para criar uma vedação hidráulica com a formação, de modo a medir pressão e retirar amostras de formação. Tipicamente, estes dispositivos usam uma vedação de copo de borracha toroidal, que é pressionada contra a lateral do furo de sondagem, enquanto uma sonda é estendida do dispositivo de teste para extrair fluido do furo de poço e promover um rebaixamento. Isto está ilustrado esquematicamente na Fig. 1, que mostra componentes típicos de um dispositivo de teste de formação subterrânea, como uma sonda com uma entrada provendo comunicação fluídica ao interior do dispositivo, linhas de fluido, várias válvulas e uma bomba para regular as velocidades de fluxo de fluido. Em particular, a Fig. 1 mostra que a vedação de borracha da sonda tem, tipicamente, um diâmetro de cerca de 7,62 - 12,7 centímetros, enquanto a própria sonda tem um diâmetro de apenas cerca de 1,27 a 2,54 centímetros. Em várias aplicações de testes, as ferramentas da técnica anterior podem usar mais de uma sonda, mas o contato com a formação permanece em uma pequena área pontual. [0006] A confiabilidade e precisão das medições, feitas com o uso da ferramenta ilustrada na Fig. 1, dependem de um número de fatores. Em particular, a produtividade de um reservatório de hidrocarboneto é conhecida como sendo controlada pelas variações na permeabilidade da rocha reservatório devidas às heterogeneidades na matriz. É também bem conhecido que formação subterrâneas são, muitas vezes, caracterizadas pelos diferentes tipos de porosidade e distribuição de tamanhos de poros, que pode resultar em grandes variações de permeabilidade sobre uma área de seção transversal relativamente pequena da formação. Por exemplo, formações laminadas ou sedimentares, comuns em ambientes sedimentares e em reservatórios profundos fora-da-costa, são caracterizados por múltiplas camadas de diferentes formações (por exemplo, areia, xisto, hidrocarboneto). Estas camadas podem ou não se alinhadas diagonalmente ao eixo longitudinal de um poço vertical e exibir diferentes permeabilidades e distribuições de porosidade. Similarmente, conforme mostrado na Fig. 2, em formações naturalmente fraturadas, cujas propriedades físicas tenham sido deformadas ou alteradas durante sua deposição e em formações vugulares tendo tamanho e distribuição de poros erráticos, permeabilidades para óleo e gás podem variar grandemente devido a heterogeneidades de matriz. [0007] Por exemplo, em reservatórios laminados ou de deposição sedimentar, um volume significativo de óleo em um estrato altamente permeável, que pode tão fino como alguns centímetros, pode ser cativo entre duas camadas adjacentes da formação, que podem ter permeabilidades muito baixas. Desse modo, uma ferramenta de teste de formação, tendo duas sondas localizadas a diversos centímetros uma da outra ao longo do eixo longitudinal da ferramenta, com entradas de fluido tendo apenas um par de centímetros de diâmetro, podem perder facilmente um tal rico depósito de hidrocarboneto.

Pelas mesmas razões, em uma formação naturalmente fraturada, na qual óleo ou gás fica retido na fratura, a fratura atua como um conduto, permitindo que fluidos escoem mais livremente para o furo de sondagem e fazendo com que o volume de hidrocarboneto possa ser subestimado. Por outro lado, em uma formação vugular, uma sonda pode encontrar uma caverna com óleo e predizer grande volume de hidrocarboneto, mas devido à ausência de conectividade entre cavernas, esta estimativa elevada de produtividade do reservatório se mostrará errônea. [0008] Uma solução para as limitações acima, largamente usada em dispositivos de teste de formação por cabo de perfuração da técnica anterior, é empregar obturadores duplos. Obturadores duplos são dispositivos infláveis tipicamente montados sobre a periferia externa da ferramenta e podem ser colocados separados um do outro por até diversos metros. A Fig. 3 ilustra um dispositivo da técnica anterior usando obturadores duplos (áreas acuradas transversalmente) em uma típica configuração. Os obturadores podem ser expandidos na posição ao serem inflados com fluido através de válvulas controladas. Quando expandidos, os obturadores isolam uma seção do furo de sondagem e amostras do fluido da formação da área isolada podem ser retiradas através de uma ou mais entradas locabzadas entre os obturadores. Estes obturadores infláveis são usados para execução de testes em furo aberto e têm sido historicamente empregados sobre tubulação de perfuração. Uma vez que a amostra seja retirada, os obturadores duplos são desinflados e o dispositivo pode ser movido para uma nova posição de teste. Um número de ferramentas dispositivo de teste de formação, incluindo o Dispositivo de teste Dinâmico Modular de Formação (MDT), por Schlumberger, usam obturadores duplos em uma operação normal. [0009] Embora o uso de obturadores duplos posa aumentar significativamente a velocidade de fluxo sobre conjuntos de sonda única ou de sonda dupla devido ao fluido se coletado de toda a área isolada, ele tem também diversas limitações importantes que afetam adversamente sua aplicação em certas condições de reservatório. Por exemplo, é geralmente uma prática na indústria de óleo e gás para perfurar furos de sondagem suficientemente grandes para acomodar diferentes tipos de equipamento de teste, de execução de registro e de bombeamento; por conseguinte, um tamanho típico de um furo de sondagem pode ser tão grande quanto 50cm de diâmetro. Uma vez que o diâmetro de uma típica ferramenta de teste de formação varia de lOcm a 15cm e um obturador inflado pode aumentar esta faixa por, aproximadamente, lOcm adicionais, os obturadores podem não prover isolamento suficiente de uma zona amostrada. Como resultado, uma pressão suficiente pode não ser estabelecida na zona de interesse para extrair fluidos da formação, e lama de perfuração circulando no furo de sondagem também pode ser bombeada para a ferramenta. [00010] Além disso, embora obturadores duplos sejam efetivos em muitas aplicações, eles apresentam dificuldades operacionais que não podem ser ignoradas. Estas incluem uma limitação sobre o número de testes de pressão antes dos obturadores duplos se deteriorarem, limitações de temperatura, limitações de pressão diferencial (de rebaixamento versus hidrostática), e outros. Uma outra desvantagem potencial de obturadores duplos inclui um coeficiente limitado de expansão (ou seja, furos não perfeitamente circulares ou ovalizados). [00011] Uma limitação muito importante de execução de teste usando obturadores duplos é o fato do tempo de execução de teste ser invariavelmente aumentado devido à necessidade de inflar e desinflar os obturadores. Outras limitações que podem ser prontamente reconhecidas por alguém experiente na técnica incluem estabilização de pressão - fator de armazenamento em grande furo de poço, dificuldade em testar uma zona imediatamente acima ou imediatamente abaixo de um vazamento (ou seja, obturadores não vedando); limitações de tamanho de furo do tipo discutido acima, e outros. Notadamente, obturadores duplos também são suscetíveis a permeação por gás e/ou vulcanização de borracha na presença de certos ases. [00012] Consequentemente, há a necessidade de prover um sistema de execução de teste no interior de furo de sondagem que combine tanto a capacidade de testar pressão de conjuntos de sondas duplas, como o volume grande de exposição de obturadores duplos, sem as deficiências inerentes associadas à técnica anterior. Para esta finalidade, é desejável prover um sistema adequado para testar, recuperar e amostrar a partir de seções relativamente grandes de uma formação ao longo da superfície do furo de poço, melhorando, desse modo, entre outras, as estimativas de permeabilidade nas formações tendo matrizes heterogêneas como reservatórios laminados, vugulares e fraturados. Adicionalmente, é desejado que a ferramenta seja adequada para uso em tamanhos típicos de furos de sondagem, e serem empregáveis rapidamente para rápidos ciclos de medição.

111. SUMÁRIO DA INVENÇÃO [000131 De acordo com a presente invenção, deficiências associadas à técnica anterior são superadas pelo uso de uma abordagem inédita, que é aumentar a área de fluxo de um dispositivo do tipo bloco pelo uso de blocos de vedação alongadas, capazes de vedar e coletar fluidos e porções alongadas ao longo da superfície de um furo de sondagem. Diferente de obturadores duplos da técnica anterior, os blocos de vedação de um dispositivo feito de acordo com a presente invenção podem ser empregados e removidos rapidamente para rápidos ciclos de médicos. Deverá ser apreciado que, em operação, os blocos de vedação desta invenção podem vedar uma porção alongada do furo de sondagem, com a possibilidade de englobar uma ou mais camadas de uma formação laminada ou fraturada, provendo resultados de medições de testes mais precisos em comparação com vedações em copo toroidal da técnica anterior. Vários projetos e arranjos de blocos para uso com um dispositivo de teste de fluído ou uma ferramenta modular para fluido são revelados de acordo com diferentes modos de realização da invenção. [00014] Em particular, em um aspecto da invenção, há um dispositivo de teste de formação para amostrar fluidos de formação em um furo de sondagem, compreendendo: pelo menos uma entrada provendo comunicação entre fluidos de formação e o interior do dispositivo de teste; um bloco de vedação alongado fixado a pelo menos uma entrada; o bloco de vedação tendo uma superfície externa para hidraulicamente vedar uma região alongada ao longo de uma superfície do furo de sondagem; e um mecanismo controlando rebaixamento de fluidos de formação através da entrada para o dispositivo de teste, onde fluidos de formação estão sendo extraídos da região alongada ao longo da superfície do furo de sondagem vedado pelo bloco de vedação. Em vários modos de realização específicos, o dispositivo de teste pode compreender ainda um elemento extensível para encaixar a superfície externa do bloco de vedação com a superfície do furo de sondagem, onde o elemento extensível provê comunicação fluídica entre a(s) entrada(s) e o interior do dispositivo de teste. De preferência, o bloco de vedação é feito de material elastomérico e tem um ou mais recessos que se estendem longitudinalmente ao longo da supõe do bloco, estabelecendo um canal de fluxo de fluido ao longo da superfície do furo de sondagem vedado pelo bloco de vedação. Geralmente, o bloco de vedação do dispositivo de teste é dimensionado para englobar pelo menos duas camadas de uma formação laminada ou naturalmente fraturada em um poço perfurado, dependendo da estrutura geológica encontrada e, em um modo de realização preferido, tem pelo menos 20cm de comprimento. [00015] Em um outro aspecto, a invenção é uma ferramenta para testar ou recuperar fluidos de uma formação subterrânea, compreendendo uma ou mais entradas provendo comunicação fluídica entre os fluidos de formação e a ferramenta; meios de vedação para prover contato hidraulicamente vedado ao longo de uma região alongada sobre a superfície de um furo de sondagem e para coletar fluidos de formação no interior da região vedada alongada através de uma ou mais entradas; e um meio para controlar, variar e pulsar a taxa de recuperação ou injeção de fluidos de formação ou outros, através de uma ou mais entradas para a ferramenta ou de entrada de fluido de reservatório. [00016] Em outro aspecto ainda, a invenção é um método de testar uma formação de reservatório compreendendo as etapas de baixar um dispositivo de teste de formação em um furo de sondagem; o dispositivo de teste tendo pelo menos uma entrada e um bloco de vedação alongado ligado a pelo menos uma entrada, o bloco de vedação tendo uma superfície externa para hidraulicamente vedar uma porção alongada ao longo de uma superfície do furo de sondagem; pelo menos uma entrada e o bloco de vedação sendo ligados a um elemento extensível; posicionar o elemento extensível adjacente a uma formação subterrânea selecionada; estender o elemento extensível para estabelecer um encaixe vedado com a superfície do furo de sondagem; o bloco de vedação do dispositivo de teste isolando uma porção alongada do poço perfurado adjacente à formação selecionada; e extrair, para o dispositivo de teste, fluidos de formação a partir da porção isolada do furo de poço. Em modos de realização mais específicos, o método compreende adicionalmente a etapa de regular o rebaixamento de fluidos de formação para o dispositivo de teste, usando um dispositivo de controle, e sensoreando pelo menos uma característica dos fluidos de formação extraídos para o dispositivo de teste. [00017] Em um aspecto importante, dispositivos e métodos de acordo com a presente invenção podem ser usados tanto em operações de cabo de perfuração e medições-durante-perfuração (MWD) e execução de registro-durante-perfuração (LWD). [00018] Exemplos e outras características importantes da presente invenção foram, assim, resumidos, de modo que sua descrição detalhada a seguir possa ser melhor entendida, e que as contribuições para a técnica possam ser apreciadas IV BREVE descrição dos desenhos [00019] Estes e outros aspectos da invenção estão explicados com mais detalhe na descrição detalhada a seguir dos modos de realização preferidos, e estão ilustrados nos desenhos, nos quais: a Fig. 1 mostra um típico dispositivo de teste de fonnação por cabo de perfuração da técnica anterior, com um bloco de vedação em forma de copo provendo contato pontual com a formação; a Fig. 2 é uma ilustração gráfica de uma amostra de formação laminada, fraturada e vugular, frequentemente encontrada em aplicações práticas; a Fig. 3 é uma ilustração de uma ferramenta da técnica anterior usando obturadores duplos infláveis para estabilizar a taxa de fluxo para a ferramenta; a Fig. 4 mostra um diagrama esquemático de uma ferramenta modular de testar formações no interior de furo de sondagem, que pode ser usada de acordo com um modo de realização preferido em combinação com o projeto de bloco de vedação alongada da presente invenção; as Figs. 5A e 5B mostram um diagrama esquemático de um módulo do dispositivo de teste de sonda dupla de acordo com um modo de realização preferido da presente invenção (Fig. 5A) e uma seção transversal do bloco de vedação alongado (Fig. 5B) em um modo de realização; as Figs. 6A e 6B, e 6C são diagramas esquemáticos de módulos de sonda de acordo com modos de realização alternativos da presente invenção; as Figs. 7A-F são modelos CAD e esquemas de um bloco de vedação de acordo com a presente invenção; as Figs. 7G-H mostram detalhe adicional sobre como a tela e sonda com pacote de cascalho trabalham em um modo de realização preferido da presente invenção; a Fig. 8 é uma comparação gráfica de um projeto de Bloco Oval usado de acordo com a presente invenção com projeto de Obturadores Infláveis da técnica anterior; a Fig. 9 ilustra a determinação da taxa máxima de bombeamento em testes de comparação entre o projeto de Bloco Oval e o projeto de Bloco Oval; a Fig. 10 é uma plotagem de curva de pressão de um Bloco Oval com esta invenção, em Va de seção transversal. Esta simulação de elemento finito mostra como pressões no Bloco Oval são distribuídas na formação a 10,2cm3/s produzindo uma queda de pressão de 0,69MPa de uma pressão de formação. A formação tem uma laminação de 2,54cm localizada no centro do bloco; a Fig. 11 é uma plotagem de curva de pressão de um obturador duplo usando uma simulação assimétrica de elementos finitos; uma queda de 0,689MPa entre os obturadores duplos cria uma taxa de fluxo de 26,9cm3/s; a formação tem uma laminação de 2,54cm centrada entre os obturadores duplos; a Fig. 12 é uma plotagem de curva similar à mostrada na Fig. 10, mas uma formação homogênea de lmdarcy está simulada para Bloco Oval. Neste caso, uma queda de 0,689MPa faz com que o Bloco Oval escoe a 0,16cm3/s; a Fig. 13 é similar à Fig. 11, mas uma formação homogênea de lmdarcy está simulada para o projeto de Obturadores Infláveis; as Figs. 14 e 15 mostram diferenças de desempenho de bombeamento (taxa de fluxo) entre tecnologias de Bloco Oval e Obturadores Infláveis. [00020] A vantagem de usar o projeto de Bloco Oval em zonas de baixa permeabilidade é o fato de uma taxa de bombeamento controlável poder ser mantida onde um dispositivo de sonda exige uma taxa de fluxo que é muito baixa para ser medida precisamente. V. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A ferramenta modular de teste de fluido [00021] O sistema da presente invenção é melhor adaptado para uso com uma ferramenta modular de teste de formação no interior de furo de sondagem que, em um modo de realização preferido é a Ferramenta de Descrição de Reservatório (RDT), por Halliburton. Modificada de acordo com a presente invenção, a ferramenta se toma adequada para execução de teste, recuperação e amostragem ao longo de seções da formação, por meio de contato com a superfície de um furo de sondagem. De acordo com um modo de realização preferido ilustrado na Fig. 4, a ferramenta de teste de formação 10 compreende diversos módulos (seções) capazes de efetuar várias funções. Conforme mostrado na Fig. 4, a ferramenta 10 pode incluir um módulo de força hidráulica 20 que converte força elétrica em hidráulica; um módulo de sonda 30 para colher amostras dos fluidos da formação; um módulo de controle de fluxo 40 regulando o fluxo de vários fluidos para dentro e para fora da ferramenta; um módulo de teste de fluido 50 para efetuar diferentes testes sobre uma amostra de fluido; um módulo multicameral de coleta de amostra 60 que pode conter câmaras de vários tamanhos para armazenamento das amostras de fluido coletadas; um módulo de telemetria 70 que provê comunicações elétrica e de dados entre os módulos e uma unidade de controle no topo do furo (não mostrada) e, possivelmente, outras seções designadas coletivamente na Fig. 4 por 80. O arranjo de vários módulos pode depender da aplicação específica e não é considerado aqui. [00022] Mais especificamenie, a seção de telemetria de força 70 condiciona força para as restantes seções de ferramenta. Cada seção tem, de preferência, seu próprio sistema de controle de processo e pode funcionar independentemente. Embora a seção 70 proveja um bus de força comum intraferramenta, toda a sequência de ferramenta compartilha um bus de comunicação comum que é compatível com outras ferramentas de execução de registro. Este arranjo possibilita que a ferramenta, em um modo de realização preferido, seja combinada com outros sistemas de execução de registro, como sistemas de execução de registro de Registro de Imagem por Ressonância Magnética (MRIL+) ou de Indução de Arranjo Ordenado de Alta Resolução (HRA+). [00023] A ferramenta de teste de formação 10 é conduzida pelo furo de sondagem por cabo de perfuração (não mostrado) que contém condutores para portar energia para os vários componentes da ferramenta e condutores ou cabos (cabos co-axíaís ou de fibra ótica) para prover comunicação de dados nos dois sentidos entre a ferramenta 10 e uma unidade de controle no topo do furo, A unidade de controle compreende, de preferência, um computador e memória associada para armazenar programas e dados. A unidade de controle geral mente controla a operação da ferramenta 10 e processa dados recebidos da mesma durante operações, A unidade de controle pode ter uma variedade de periféricos associados, como um gravador para grava dados, um mostrador para exibir a informação desejada, impressoras e outros, O uso da unidade de controle, mostrador e gravador é conhecido na técnica de registro em poços e. assim, não será discutido com mais detalhe. Em um modo de realização específico, o módulo de telemetria 70 pode prover ambas comunicações elétrica e de dados entre os módulos e a unidade de controle no topo do furo. Em particular, o módulo de telemetria 70 provê bus de dados de alta velocidade da unidade de controle para os módulos para baixar leituras de sensor e encaminhar instruções de controle para iniciar ou finalizar vários ciclos de testes e ajustar diferentes parâmetros, como as taxas às quais as várias bombas estejam operando. [00024] O módulo de controle de fluxo 40 da ferramenta compreende uma bomba de pistão de dupla ação, que controla o fluxo de fluido da formação da formação para a linha de fluxo 15, via sondas 32a e 32b. A operação da bomba é, geral mente, monitorada pela unidade de controle de topo de furo. O fluido entrando nas sondas 32a e 32b escoa através da linha de fluxo 15 e pode ser descarregado no furo de poço via a saída 44. Um dispositivo de controle de fluido, como uma válvula de controle, pode ser conectado à linha de fluxo 15 para controlar o fluxo de fluido da linha de fluxo 15 para o furo de sondagem. Fluidos de linha de fluxo podem ser, de preferência, bombeados para cima ou para baixo, com todo o fluido da linha de fluxo direcionado para, ou, através da bomba 42. O módulo de controle de fluxo 40 pode ainda acomodar transdutores de pressão de medidor de esforço que medem pressões de bomba de entrada e de saída. [00025] A seção de teste de fluido 50 da ferramenta contém um dispositivo de teste de fluido que analisa o fluido escoando através da linha de fluxo 15. Para fins desta invenção, qualquer dispositivo ou dispositivos adequados podem ser utilizados para analisar o fluido. Por exemplo, o portador de medidor a quartzo Halliburton Memory Recorder pode ser suado. Neste medidor a quartzo, o ressonador de pressão, compensação de temperatura e cristal de referência são embalados como uma unidade, com cada cristal adjacente em contato direto. O conjunto fica contido em um banho de óleo que é hidraulicamente acoplado à pressão sendo medida. O medidor a quartzo possibilita a medição de parâmetros, como pressão de rebaixamento de fluido sendo removido e temperatura do fluido. Além disso, se dois dispositivos de teste de fluido 52 forem operados em tandem, a diferença de pressão enfie eles pode ser usada para determina a viscosidade de fluido durante bombeamento ou densidade quando o fluxo estiver parado. [00026] O módulo de coleta de amostra 60 da ferramenta pode conter câmaras de vários tamanhos para armazenamento da amostra de fluido coletada. A seção de câmara 60 contém, de preferência, pelo menos uma câmara de coleta tendo, de preferência, um pistão que divide a câmara 62 em uma câmara de topo 62a e uma câmara de fundo 62b. Um conduto é acoplado à câmara de fundo 62b para prover comunicação fluídica enfie a câmara de fundo 62b e o ambiente exterior, corno o furo de poço. Um dispositivo de controle de fluxo de fluido, como uma válvula eletricamente controlada, pode ser colocado no conduto para, seletivamente, abrir o mesmo para permitir comunicação fluídica entre a câmara de fundo 62b e o furo de poço. Similarmente, a seção de câmara 62 pode conter também um dispositivo de controle de fluxo de fluido, como uma válvula de controle eletricamente operada que é, seletivamente, aberta e fechada para direcionar o fluido da formação proveniente da linha de fluxo 15 para a câmara superior 62a. A seção de sonda [00027] O módulo de sonda 30 e, mais particularmente, o bloco de vedação, que é o foco da invenção, compreende componentes elétricos e mecânicos que facilitam a execução de teste, amostragem e recuperação de fluidos da formação. Como conhecido na técnica, o bloco de vedação é a parte da ferramenta ou instrumento em contato com a formação ou espécime da formação. De acordo com a presente invenção, é provida uma sonda com pelo menos um bloco de vedação alongado provendo contato vedado com uma superfície do furo de sondagem em um local desejado. Através de uma ou mais fendas, canal de fluxo de fluído ou recessos no bloco de vedação, os fluídos provenientes da pare vedada da superfície de formação podem ser coletados dentro do dispositivo de teste através do caminho de fluido da sonda. Como discutido na seção seguinte. o(s) recesso(s) no bloco é também alongado, de preferência, ao longo do eixo do bloco alongado e, geral mente, é aplicado ao longo do eixo do furo de sondagem. Em um modo de realização preferido, o módulo 30 está ilustrado nas Figs, 5A e 5B. [00028J No modo dc realização ilustrado, um ou mais aríetes de ajuste (mostrados como 31a e 31b) são localizados opostamente às sondas 32a e 32b da ferramenta. Os aríetes 31a e 31b são lateralmente móveis por atuadores colocados no interior do módulo de sonda 30 para serem estendidos para fora da ferramenta. A bomba de pré-teste 33 é, de preferência, usada para efetuar pré-testes sobre pequenos volumes de fluido de formação. As sondas 2a e 2b podem ter transdutores de pressão de medidor de esforço de alta resolução com compensação de temperatura (não mostrados) que podem ser isolados com válvulas de fechamento para monitorar a pressão na sonda de modo independente. A bomba de pistão de pré-teste 33 tem também um transdutor de pressão de medidor de esforço de alta resolução que pode ser isolado da linha de fluxo intraferramenta 15 e sondas 32a e 32b. Finalmente, em um modo de realização preferido, o módulo pode incluir uma célula de resistência, ótica ou de outro tipo (não mostrada) localizada próximo às sondas 32a e 32b para monitorar propriedades de fluido imediatamente após entrar na sonda. [00029] O módulo de sonda 30 permite, geralmente, a recuperação e amostragem de fluidos de formação em seções de uma formação ao longo do eixo longitudinal do furo de sondagem. Conforme mostrado na Fig. 5A, o módulo 30 compreende duas ou mais sondas (ilustradas como 32a e 32b) localizadas, de preferência, em uma faixa de 5 a 100 centímetros de espaçamento. Cada sonda tem uma entrada de fluido com diâmetro de, aproximadamente, 1 a 5 centímetros, embora outros tamanhos possam ser usados também em aplicações diferentes. As sondas, em um modo de realização preferido, são lateralmente móveis por atuadores colocados no interior do módulo 30 para serem estendidas para fora da ferramenta. [00030] Conforme mostrado na Fig. 5A e ilustrado com mais detalhe na Fig. 5B, fixada às sondas em um modo de realização preferido, há um bloco de vedação alongado 34 para vedar uma porção sobre a parede lateral de um furo de sondagem. O bloco 34 é fixado de modo removível em um modo de realização preferido para fácil substituição, e está discutida abaixo com mais detalhe. [00031] As Figs. 6A, 6B e 6C são diagramas esquemáticos de módulos de sonda de acordo com modos de realização alternativos da presente invenção. No primeiro projeto alternativo mostrado na f 6A, um grande bloco de vedação é suportado por um único pistão hidráulico. O segundo projeto alternativo mostra dois blocos de vedação alongados suportados por pistões únicos. Um projeto usando dois blocos alongados sobre a mesma ferramenta pode apresentar a vantagem de prover uma maior extensão longitudinal que podería ser coberta por dois blocos versus uma só. Será aparente que outras configurações podem ser suadas em modos de realização alternativos. A Fig. 6C ilustra um modo de realização no qual o recesso no bloco é dividido em duas partes correspondendo, respectivamente, a fluxo de fluido para sondas individuais. [00032] Em particular, um tal modo de realização, que não é ilustrado nas figuras, usa um bloco de vedação alongada fixada a múltiplos aríetes hidráulicos. A idéia é usar os aríetes não só para empregar o bloco, mas também criar caminhos de fluxo separados. Levando esta idéia um pouco além, um bloco alongado articulado podería ser suportado por diversos aríetes hidráulicos, cuja extensão pode ser ajustada para cobrir um maior comprimento de furo de sondagem. Um beneficio potencial de articular o bloco é tomar mais possível sua conformação a irregularidades do furo de sondagem, e prover melhor contato de vedação. [00033] Um outro modo de realização alternativo é usar blocos fixados a aríetes hidráulicos não alinhados longitudinalmente, conforme mostrado nas Figs. 5A, 6A, 6B e 6C. Nesses modos de realização, um arranjo ordenado de blocos alongados com emprego com diferentes inclinações com respeito ao furo de sondagem pode ser usado (ou seja, oposto diagonalmente, ou colocado a vários ângulos em relação à sonda). Um benefício esperado de um arranjo ordenado de blocos é que maior cobertura de furo de sondagem podería ser obtida, tomando o dispositivo praticamente equivalente, ou, em alguns casos, ainda superior ao obturador duplo. Em particular, os blocos podem ser arranjados em um modo de espiral sobreposta ao redor da ferramenta, tornando a cobertura contínua. [00034] Em modos de realização alternativos, maior flexibilidade de projeto pode ser provida pelo uso de esquemas de redundância, nos quais blocos de tamanho ou propriedades variáveis, fixados a números diferentes de elementos de extensão de uma sonda, e usar combinações de diferentes telas, unidades filtrantes e outros mais, podem ser usadas. [00035] Projetos alternativos são claramente possíveis e acreditados como podendo ser usados de modo intercambiãvel com os projetos específicos ilustrados neste relatório. O bloco de vedação [00036] Um importante aspecto da presente invenção é o uso de um ou mais blocos de vedação alongados com um entalhe ou recesso cortado na face do(s) bloco(s), conforme mostrado em um modo de realização preferido na Fig. 5A, O entalhe no bloco é, de preferência, telado e preenchido com cascalho ou areia, dependendo das propriedades da formação. Em operação, o bloco de vedação 34 é usado para vedar hidraulicamente uma porção alongada ao longo de uma superfície do furo de sondagem, tipicamente disposta ao longo do eixo do furo de sondagem. [00037] A Fig. 5A ilustra a face de um bloco de vedação alongada de acordo com um modo de realização da presente invenção. Neste modo de realização, o bloco de vedação 34 tem, de preferência, pelo menos o dobro da distância entre as sondas 32a e 32b e, em um modo de realização específico, pode ser dimensionada para se ajustar, quando não em uso, em um recesso provido sobre o corpo de um módulo de sonda 30 sem se estender além da periferia da ferramenta. Conforme explicado acima, o bloco de vedação 34 provê uma grande área de exposição à formação para teste e amostragem de fluidos de formação através de laminações, fraturas e cavernas. [00038] O bloco de vedação 34 é, de preferência, feito de material elastomérico, como borracha, compatível com os fluídos de poço e as condições físicas e químicas esperadas ser encontradas em uma formação subterrânea. Materiais deste tipo são conhecidos na técnica e são comumente usados em vedações em forma de copo normais. [00039] Com referência à Fig. 5B, o bloco de vedação 34 tem uma fenda ou recesso 36 cortado na mesma para permitir a retirada de fluidos da formação para as sondas. A fenda 36 se estende, de preferência, longitudinalmente ao comprimento do bloco de vedação 34 terminando a uns poucos centímetros antes de suas bordas. A largura da fenda ou recesso 36 é, de preferência, maior ou igual ao diâmetro das entradas. A profundidade da fenda ou recesso 36 é, de preferência, não maior do que a profundidade do bloco de vedação 34. Em um modo de realização preferido, o bloco de vedação 34 compreende ainda uma tela entalhada (não mostrada) cobrindo a fenda ou recesso 36 para filtrar partículas sólidas migrantes, como areia e detritos de perfuração, impedindo sua enfiada na ferramenta. Esta tela é, de preferência, configurada para filtrar partículas tão pequenas como alguns milímetros de diâmetro. Em um modo de realização preferido, o bloco de vedação 34 contém ainda cascalho ou área, dependendo das propriedades da formação, para assegurar suficiente contato de vedação com a parede do furo de sondagem. [00040] As Figs. 7A-F são modelos CAD e esquemas de um bloco de vedação de acordo com a presente invenção. Deve ser notado que todas as dimensões nas figuras são aproximadas e podem variar em modos de realização alternativos. [00041] Em um modo de realização, o bloco é provido com uma estrutura metálica em forma de copo que é moldada à borracha para facilitar vedação. Outras geometrias são possíveis, mas o princípio básico é suportar a borracha de modo que ela vede confia o furo de sondagem, mas não seja permitida ser levada para a área de fluxo. Uma série de entalhes ou um arranjo ordenado de furos podería também ser usado em modos de realização alternativos para pressionar contra o furo de sondagem e permitir que o fluido entre na ferramenta, enquanto mantendo ainda a forma alongada básica. [00042] As Figs. 7G-H mostram detalhe adicional sobre como a sonda com tela e cascalho trabalha em um modo de realização preferido da presente invenção. Conforme ilustrado, neste modo de realização, o bloco de vedação alongado é fixado a um aríete hidráulico e a sonda com uma tela entalhada em uma as aberturas de entrada. Note que os fluidos são direcionados através dos entalhes de tela para uma área anular, que se conecta a uma linha de fluxo na ferramenta. Quando o aríete hidráulico emprega o Bloco Oval contra o furo de poço, o material elastomérico do bloco é comprimido. O sistema hidráulico continua a aplicar uma força adicional ao conjunto de sonda, fazendo com que ele contate o orifício de abertura no aço do bloco de vedação. Por conseguinte, deverá ser apreciado que o orifício no aço é pressionado contra a parede do furo de sondagem com maior força do que a borracha. Este sistema de emprego assegura que o orifício no aço impeça a borracha de ser extrusada e criar uma vedação mais efetiva em um modo de realização preferido. Quando o bloco alongado é retraído, o conjunto de tela de sonda é retraído e um cilindro varredor empurra o bolo-de-lama ou areia da área da tela. Em modos de realização alternativos, esta tela pode ser substituída por tipo de pacote de cascalho de material para aumentar o peneiramento de partículas muito finas para a linha de fluxo da ferramenta. [00043] Em um outro modo de realização da invenção, o projeto de bloco de vedação pode ser modificado para prover isolamento entre diferentes sondas (como a 32a e 32b na Fig. 5A), que pode ser útil em certas medições de teste. Assim, em testes de gradiente de pressão, nos quais o fluido de formação é extraído para uma sonda e mudanças na pressão são detectadas na outra sonda, o isolamento entre sondas é necessário para assegurar que não haja canal de fluxo de fluido direto fora da formação entre a sonda e o sensor de pressão, o fluido testado tendo que fluir através da formação. [00044] Consequentemente, este isolamento entre as sondas 32a e 32b pode ser realizado de acordo com a presente invenção pela divisão da fenda ou recesso 36 do bloco de vedação, de preferência, no meio, em duas porções 36a e 36b. As fenda ou recessos 36a e 36b podem ser cobertas também com tela(s) entalhada para a filtragem de finos. Como notado na seção acima, o isolamento entre as sondas 32a e 32b também pode ser realizado pela provisão de sondas 32a e 32b com blocos de vedação alongados separados 34a e 34b, respectivamente. Como antes, cada bloco tem uma fenda ou recesso coberta por uma tela entalhada para filtragem de finos. Alguém experiente na técnica deverá entender que em qualquer dos aspectos acima descritos da invenção o conjunto de sonda tem um grande volume de exposição suficiente para testar e amostrar grandes seções alongadas da formação. [00045] Várias modificações do projeto do bloco básico podem ser usadas em diferentes modos de realização da invenção sem se afastar do seu espírito. Em particular, no projeto de um bloco de vedação, uma preocupação é fazê-la suficientemente longa de modo a aumentar a probabilidade de múltiplas camadas em uma formação laminada poderem ser cobertas simultaneamente pelo canal de fluido provido pela fenda ou recesso no bloco. A largura do bloco pode, do mesmo modo, se determinada pela desejada cobertura angular em um tamanho de furo de sondagem particular, pela possibilidade de retrair o bloco dentro do módulo dispositivo de teste para reduzir sua exposição às condições do furo de sondagem, e outros. Em geral, no contexto desta invenção, um bloco de vedação alongado é uma que tem um recesso de comunicação fluídica que é mais longo em uma dimensão (normalmente, ao longo do eixo do furo de sondagem). [00046] Deve ser notado que vários modos de realização de um bloco de vedação podem ser concebidos de acordo com os princípios da presente invenção. Em particular, é previsto que um bloco possa ter mais de uma fenda ou recesso, que as fenda ou recessos ao longo da face do bloco possam ter comprimentos diferentes, e prover diferentes canais de comunicação fluídica às sondas associadas do dispositivo. [00047] Finalmente, em um importante aspecto da invenção, é previsto que os blocos de vedação possam ser substituíveis, de modo que os blocos desgastados ou danificados posam ser facilmente substituídos. Em modos de realização alternativos discutidos acima, redundância pode s obtida por meio de mais de um bloco de vedação provendo comunicação fluídica com as entradas do dispositivo de teste.

Operação da ferramenta [00048] Com referência à discussão acima, a ferramenta de teste de formação 10 desta invenção pode ser operada da seguinte maneira: em uma aplicação com cabo de perfuração, a ferramenta 10 é conduzida para o furo de sondagem por meio de cabo de perfuração 15 até uma localização desejada (“profundidade”). O sistema hidráulico da ferramenta c empregado para estender os aríetes 31 a e 31 b e o(s) bloco(s) de vedação, incluindo sondas 32a e 32b, criando, desse modo, uma vedação hidráulica entre o bloco de vedação 34 e a parede do furo de poço na zona de interesse. Uma vez que o(s) bloco(s) de vedação e sondas estejam ajustados, um pré-teste é, geral mente, realizado. Para realizar este pré-teste, uma bomba de pré-teste pode ser usada para extrair uma pequena amostra do fluido de formação da região vedada pelo bloco de vedação 34 para a linha de fluxo 15 de ferramenta 10, enquanto o fluxo de fluido é monitorado pelo uso do medidor de pressão 35a ou 36b. Quando a amostra de fluido é extraída para a linha de fluxo 50, a pressão diminui devido à resistência da formação ao fluxo de fluido. Quando o pré-teste é interrompido, a pressão na linha de fluxo 15 aumenta até ser equalizada com a pressão na formação. Isto é devido à formação liberar gradativamente os fluídos para as sondas 32a e 32b. [00049] A permeabilidade e isotropia da formação podem ser determinadas, por exemplo, como descrito na patente US 5.672.819, cujo conteúdo é aqui incorporado pela referência. Para um desempenho bem-sucedido deste isolamento de teste entre duas sondas é preferido, portanto, a configuração do módulo de sonda 30 mostrada na Fig. 6b ou com uma fenda ou recesso dividida é desejada. Os testes podem ser realizados da seguinte maneira: as sondas 32a e 32b são estendidas para formar um conato hidraulicamente vedado entre blocos de vedação 34a e 34b. Depois, a sonda 32b, por exemplo, é isolada da linha de fluxo 15 por uma válvula de controle. A bomba de pistão 42, então, começa a bombear fluido de formação através da sonda 32a. Uma vez que a bomba de pistão 42 se move para cima e para baixo, ela era uma onda de pressão senoidal na zona de contato entre o bloco de vedação 34a e a formação. A sonda 32b, localizada a uma curta distância da sonda 32a, sensoreia as propriedades da onda para produzir uma plotagem de pressão no domínio do tempo que é usada para calcula a amplitude da fase da onda. A ferramenta compara, então, propriedades da onda sensoreada com as propriedades da onda propagada para obter valores que podem ser usados para calcular as propriedades da formação. Por exemplo, mudança de fase entre a onda propagada e sensoreada ou degradação de amplitude podem ser determinadas. Estas medições podem ser relacionadas de volta à permeabilidade e isotropia da formação, via conhecidos modelos matemáticos. [00050] Deve ser entendido por alguém experiente na técnica que o módulo de sonda 30 possibilita melhor estimativa de permeabilidade e isotropia de reservatórios tendo matrizes heterogêneas. Devido à grande área do bloco de vedação 34, uma correspondente grande área da formação subterrânea pode ser testada simultaneamente, provendo, desse modo, uma melhor estimativa de propriedades de formação. Por exemplo, em reservatórios laminados ou depositados de modo sedimentar, nos quais um volume significativo de óleo ou um estrato altamente permeável é, muitas vezes, isolado entre duas camadas de formação adjacentes tendo permeabilidades muito baixas, o bloco de vedação alongado 34 provavelmente cobrirá diversas de tais camadas. A pressão criada pela bomba, em vez de ser concentrada em um único ponto na vizinhança das entradas de fluido, é distribuída ao longo da fenda ou recesso 36, possibilitando, desse modo, que testes e amostragem de fluido de formação em uma grande área da formação hidraulicamente vedada pelo bloco de vedação 34 alongado. Desse modo, mesmo se houver um estrato fino permeável localizado entre diversas camadas de baixa permeabilidade, este estrato será detectado e seus fluidos serão amostrados. Similarmente, em formações naturalmente fraturadas ou vugulares, testes e amostragem de fluido de formação podem ser realizados com sucesso sobre heterogeneidades de matriz. Estas melhores estimativas de propriedades de formação resultarão em predição mais precisa de produtividade de reservatório de hidrocarboneto. [00051] Para coletar amostras de fluido na condição na qual este fluido está presente na formação, a área próxima ao bloco de vedação 34 é lavada ou bombeada. A taxa de bombeamento da bomba de pistão de dupla ação 42 pode ser regulada para que a pressão na linha de fluxo 15, próximo ao bloco de vedação 34 seja mantido acima de uma pressão partícula da amostra de fluido. Desse modo, enquanto a bomba de pistão 42 estiver funcionando, o dispositivo de teste de fluido 52 pode medir propriedades de fluido. O dispositivo 52 provê, de preferência, informação sobre os teores do fluido e a presença de qualquer bolha de gás no fluido para a unidade de controle 80 à superfície. Pela monitoração de bolhas de gás no fluido, o fluxo na linha de fluxo 15 pode ser constantemente ajustado de modo a manter um fluido de fase única na linha de fluxo 15. Estas propriedades de fluido e outros parâmetros, como pressão e temperatura, podem ser usadas para monitorar o fluxo de fluido enquanto o fluido de formação estiver sendo bombeado para coleta de amostra. Quando for determinado que o fluido de formação escoando através da linha de fluxo 15 é representativo das condições in situ, o fluido é, então, coletado na câmara de fluido 62. [000521 Quando a ferramenta 10 é conduzida para o furo de sondagem, o fluido do furo de sondagem entra na seção inferior da câmara de fluido 62b. Isto faz com que o pistão 64 e mova para dentro, carregando a câmara de fundo 62b com o fluido do furo de sondagem. Isto se deve à pressão hidrostática no conduto conectando a câmara de fundo 62b a um furo de sondagem ser maior do que a pressão na linha de fluxo 15. Alternativamente, o conduto pode ser fechado e por uma válvula controlada eletricamente e câmara de fundo 62 pode ser permitido ser carregado com o fluido de furo de sondagem após a ferramenta 10 ter sido posicionada no furo de sondagem. Para coletar fluido de formação na câmara 62, a válvula conectando a câmara de fundo 62a e a linha de fluxo 15 é aberta e a bomba de pistão 42 é operada para bombear o fluido de formação para a linha de fluxo 15 através das entradas na fenda ou recesso 36 do bloco de vedação 34. À medida que a bomba de pistão 42 continua a operar, a pressão na linha de fluxo continua a subir. Quando a pressão na linha de fluxo exceder a pressão hidrostática (pressão na câmara de fundo 62b), o fluido de formação começa a carregar a câmara de topo 62a. Quando a câmara superior 62a tiver sido carregada até um nível desejado, as válvulas conectando a câmara com ambos, a linha de ■fluxo 15 e o furo de sondagem, são fechados, o que assegura que a pressão na câmara 62 permanece a uma pressão na qual o fluído foi coletado para o mesmo. [00053] O sistema acima descrito para a estimativa de permeabilidade relativa tem vantagens significativas sobre as técnicas conhecidas dc estimativa de permeabilidade. Em particular, ferramenta de teste de formação em furo de sondagem 10 combina tanto as capacidades de teste de pressão de projetos conhecidos de ferramenta do tipo sonda, como o grande volume de exposição de obturadores duplos. Primeiro, a ferramenta 10 é capaz de testar, recuperar e amostrar grandes seções de uma formação ao longo do eixo do furo de sondagem, melhorando, assim, entre outros, a estimativa de permeabilidade em formações tendo matrizes heterogêneas, como reservatórios laminados, vugulares e fraturados. [00054] Segundo, devido à habilidade da ferramenta em testar grandes seções da formação a um tempo, o tempo de ciclo de teste é muito ais eficiente do que cm a s ferramentas da técnica anterior. Terceiro, ela é capaz de testar formação em qualquer tamanho de furo de sondagem típico. [00055] Em um importante aspecto da invenção, o uso de bloco de vedação alongado desta invenção para testar condições de reservatório laminados ou fraturados pode ser otimizado por, primeiro, identificar as zonas laminadas prospectivas com registros por cabo de perfuração de alta resolução convencionais. Em um modo de realização preferido, a identificação de tais zonas pode ser feita usando-se ferramentas de formação de imagem, como dispositivos elétricos (EMI) ou sônicos (CASTV), ferramentas de diâmetros convencionais, ferramentas de micro-registro, ou registros micro-esfericamente focalizados (MSFL). Como uma alternativa, zonas estratificadas prospectivas podem ser identificadas pelo uso de registros de resistividade de alta resolução (HRI ou HRAI), ou registros nucleares com alta resolução (EVR). Outras ferramentas ou métodos para identificar estruturas laminadas de camadas finas serão aparentes a alguém experiente na técnica e não são discutidos com mais detalhe. [00056] Em um primeiro modo de realização, a identificação da estrutura laminada mais adequada para teste, usando o dispositivo e métodos da presente invenção, é feita passando a ferramenta de registro de identificação primeiro e, depois, posicionando rapidamente as sondas do dispositivo de teste de fluido em um encaixe vedado com uma superfície do furo de sondagem localizado pela ferramenta de registro. Na alternativa, o dispositivo de teste de fluido pode ser usado no mesmo tempo que o dispositivo de registro, para usar a habilidade de rápido emprego do projeto de Bloco Oval da invenção.

Vantagens da abordagem proposta [00057] Algumas das vantagens primárias referentes à abordagem de projeto inédito usando blocos alongados são as seguintes; 1. possibilitar a colocação de um caminho de fluxo isolado através de uma face através de formação estendida ao longo da trajetória do furo de sondagem; 2. prover a habilidade de expor uma maior porção da face de formação apara medições de pressão e extração de amostras; 3. benefícios potenciais em sequências laminadas de areia/limo/xísto, onde medições de sonda de fonte pontual podem não se conectar com a porosidade de reservatório permeável; 4. benefício potencial em formações sujeitas a inconsistências localizadas, como cimentação intergranular (natural ou induzida), porosidade vugular (carbonatos e vulcânicos) e setores encontrando materiais perdidos de circulação; 5. habilidade de empregar tamanhos de tela variáveis e seletividade de resina/cascalho; 6. configuração empilhada para múltipla redundância ou variável de empregos de sonda de múltiplas seções, incluindo sondas normal e com pacote de cascalho; 7. risco reduzido de emperramento como pode acontecer com dispositivos de teste de bomba do tipo obturador; 8. tempos mais rápidos de limpeza e bombeamento de amostras sob grandes pressões diferenciais; 9. facilmente adaptada às tecnologias correntes de cabo de perfuração, LWD ou DST; 10. tempos mais rápidos de ajuste, teste e retração sobre obturadores duplos; II. habilidade de realizar múltiplos testes de pressão e amostragens em uma manobra única. 100058] Alguém experiente na técnica reconhecerá outras vantagens potenciais, incluindo melhor assentamento e isolamento do bloco versus obturadores duplos, habilidade de realiza procedimentos convencionais de teste do tipo sonda, e outros, Exemplos de aplicações e comparação [00059] Como notado acima, os dispositivos de teste e métodos de acordo com a presente invenção são adequados para uso em uma larga faixa de aplicações práticas. Deverá ser notado, entretanto, que as vantagens do projeto inédito têm mais probabilidade de aparecer no contexto de reservatórios não-convencionais, com um interesse particular em reservatórios laminados. Desse modo, tipos de reservatórios, cuja exploração tem probabilidade de se beneficiar do uso dos sistemas e métodos desta invenção, incluem, sem limitação, areias de deposição sedimentar e de águas profundas, formações vugu lares, e reservatórios natural mente fraturados, nos quais a abordagem usada nesta invenção permitirá amostragem (pressão e fluido) de uma maior seção da formação ao longo do eixo da ferramenta e furo de sondagem. [00060] De niodo importante, de acordo com o modo de realização preferido da invenção, testes MWD se beneficiarão do uso do dispositivo de acordo com a presente invenção, tanto para testes e pressão (ou seja, pressão e mobilidade de formação), como também amostragem. É sabido que um dispositivo de sonda deve escoar pelo menos 0,lcmVs, o que significa que a bomba fica próximo a um diferencial de pressão de 27,58MPa. É difícil divisar um sistema de controle de fluxo para controlar uma taxa abaixo de 0,lcin7s, e, mesmo se isto fosse possível, havería ainda um erro considerável na medição de mobilidade. [00061] Em um modo de realização preferido, no teste MWD, o bloco alongado é protegido do ambiente do furo de sondagem pela colocação da mesma entre estabilizadores. Estabilizadores são bem conhecidos na técnica como sendo, geralmente, seções curtas de colar de perfuração dimensionadas de modo a toa as paredes do furo. Se um estabilizador for passado no furo de sondagem e este estiver calibrado, o efeito é centralizar os colares de perfuração acima e baixo do estabilizador. No contexto deste relatório, estabilizadores podem, adicionalmente, servir para proteger o material elastomérico do bloco contra o ambiente do furo de sondagem. Em um modo de realização específico usando um dispositivo de teste de formação modular, estabilizadores podem ser colocados acima e abaixo do módulo de sonda com blocos de vedação alongadas anexados. Em modos de realização alternativos, os blocos de vedação podem ser protegidos pelo envolvimento das mesmas dentro do estabilizador. Deve ser apreciado que neste modo de realização uma abertura deve ser provida no estabilizador para possibilitar estender e retrair o bloco, em operação. Alguém experiente na técnica apreciará ainda que vários outros dispositivos e métodos (sem limitação mecânica, química ou equivalente) podem ser aplicados em diferentes combinações para proteger o(s) bloco(s) de vedação contra detritos de perfuração e outros agentes de ambiente de furo de sondagem no curso de amostragem e execução de teste MWD. [00062] A tabela abaixo resume simulações de elementos finitos de um projeto de teste usando a abordagem de bloco alongado inédito (“Bloco Oval”) desta invenção usada com a Ferramenta de Descrição de Reservatório (“RDT”), de Hallliburton, em comparação com uma simulação de uma ferramenta da técnica anterior usando obturadores duplos infláveis (o projeto de “Obturadores duplos infláveis”). As simulações da técnica anterior ilustradas aqui são para o Dispositivo de teste Modular de dinâmica de formação (“MDT”), por Schlumberger. [00063] As duas configurações de dispositivo de teste são comparadas na Fig. 8, onde o Bloco Oval da presente invenção está representado como uma área de entalhe de 4,45cm de largura e 22,86cm de comprimento, enquanto a área de fluxo dos Obturadores duplos infláveis da técnica anterior é modelada como um cilindro de 2l,59cm de diâmetro e 99,06cm e comprimento. O bloco oval de 22,86cm foi selecionado pela comparação com o obturador duplo de 99,06cm, uma vez que 22,86cm é uma dimensão preferida em um modo de realização específico, e o obturador duplo de 99,06cm representa a tecnologia típica da técnica anterior. [00064] Deve ser notado que, enquanto os projetos dos obturadores duplos infláveis da técnica anterior têm uma cobertura completa de 360° (67,81 cm), o projeto de Bloco Oval, de acordo com a presente invenção, tem um ângulo de cobertura equivalente de apenas 26,7° (4,445cm). [00065] Duas taxas de fluxo são previstas para cada configuração, como ilustrado na Fig. 9. A primeira taxa dc fluxo é determinada a um diferencial de pressão de bombeamento fixo de 0,69MPa. A segunda taxa de fluxo é a máxima taxa de fluxo para cada sistema, que considera as respectivas curvas de bombeamento e um desequilíbrio liidrostático de ó,0MPa. Como ilustrado na figura, a taxa de bombeamento de formação varia linearmente e a máxima taxa de fluxo é determinada pelo cálculo da inserção da curva de taxa de formação com a curva de bombeamento, que também é, aproximadamente, linear. [00066] O primeiro conjunto de simulações considera uma zona de baixa permeabilidade (l mDarcy) com uma única laminação de alia permeabilidade de 2,54 dc largura (1 Darcy) interceptando o espaçamento vertical. O mesmo modelo de formação está exposto ao projeto de Bloco Oval da presente invenção e a área de fluxo dos Obturadores duplos da técnica anterior. Como ilustrado nas Figs. 10 e 11, o Bloco Oval produz a IOcmVs e o projeto de Obturadores duplos produz 26,9cmVs com um diferencial de pressão de Q,69MPa. [00067] A taxa máxima de bombea mento de 38,8cmVs é determinada para o projeto de Bloco Oval da presente invenção, assumindo uma curva de bombeamento conservadora para o controle de fluxo de seção de bombeamento (FPS) da ferramenta e um desequilíbrio de 6,9MPa. A taxa máxima de bombeamento para o projeto de obturador duplo da técnica anterior é estimada em 29,lcm7s, cuja estimativa é determinada usando uma estimativa de curva de bombeamento de ponta elevado para a ferramenta MDT. Pode ser notado que, a despeito do maior espaçamento vertical e área exposta do projeto de obturador duplo, sua taxa máxima de fluxo é menor do que o caso de zona laminada. Este resultado é, provavelmente, devido à reduzida capacidade de taxa de bombeamento MDT em comparação ao módulo de bombeamento da ferramenta RDT. *RDT Taxa de bombeamento usando curva de bombeamento de 24.82MPa@OcmVs e 0Mpa@63cnrVs (ver Fig. 2) *MDT Taxa de bombeamento usando curva de bombeamento de 24,82M Pa @Ücm Vs e 0Mpa@42cnvVs (ver Fig. 2) [00068] A Fig. 10 é uma plotagem de curva de pressão de Bloco Oval de Va de seção transversal, Esta simulação de elemento finito mostra como pressões no Bloco Oval são distribuídas na formação a 10,2cm Vs produzindo uma queda e pressão de 0,69MPa da pressão de formação. A formação tem uma laminação de 2,54cm localizada no centro do bloco. [00069] A Fig. 11 é uma plotagem de curva de pressão de um obturador duplo usando uma simulação de demento finito assimétrica. Uma queda de pressão de 0,69MPa entre os obturadores duplos cria uma taxa de fluxo de 26,9cm3/s. A formação tem uma laminação de 2,54 centrada entre os obturadores duplos. [00070] O outro caso ilustrado para comparação é um teste de zonas de baixa permeabilidade. Em particular, as simulações foram realizadas com uma zona homogênea de 1 mDarcy. Neste caso, como ilustrado na Fig. 12, uma queda de pressão de 0,69MPa faz com que o Bloco Oval escoe a 0,15cm3/s. A mesma queda de pressão com Obturadores Infláveis produz 2,lcm3/s, como ilustrado na Fig. 13. Embora a diferença pareça relativamente grande, ela deve se considerado no contexto da capacidade total de bombeamento do sistema. Desse modo, devido à maior capacidade de bombeamento RD, um bombeamento máximo de 3,8cm3/s é determinado para RDT versus 19,5cm3/s para o MDT, reduzindo qualquer vantagem que obturadores duplos possam ter em zonas de baixa permeabilidade. [00071] Notavelmente, a maior taxa para projeto de Obturadores Infláveis é menos importante se considerarmos o tempo para inflar os obturadores e esvaziar a maior parte do fluido contaminante entre eles. Adicionalmente, é importante considerar que o projeto de Bloco Oval da presente invenção deverá suportar mais facilmente maiores diferenciais de pressão do que com os Obturadores Infláveis, como no caso com sondas. [00072] As plotagens nas Figs. 14 e 15 mostram como a taxa de bombeamento e tempo de bombeamento são comparados sobre uma larga faixa de mobilidades, caso o sistema de bombeamento permaneça o mesmo. Será visto que o projeto de Obturadores Infláveis possibilita, geralmente, que amostragem ocorra a uma taxa mais rápida do que o Bloco Oval ou dispositivos de sonda. A Fig. 15 é uma estimativa do tempo de bombeamento necessário, assumindo o volume total bombeado de modo a obter uma amostra limpa seja o mesmo para cada sistema (ou seja, 20 litros). SE apenas o tempo de amostragem for considerado após os Obturadores Infláveis serem empregados» parecería que o uso de obturadores duplos permite amostragem mais rápida. Entretanto, se a inflação e o volume aprisionado entre os obturadores forem considerados, como esperado, o Bloco Oval obteria uma amostra limpa mais rápido do que os Obturadores Infláveis sobre uma grande faixa de mobilidades. É notável que o projeto de Obturadores Infláveis é vantajoso apenas em zonas de permeabilidade muito baixa. Entretanto, pode ser demonstrado que, se o projeto de Bloco Oval for usado em uma zona que tem fraturas naturais ou lamínação, ele ainda amostraria consideravelmente mais rápido do que o projeto de Obturadores Infláveis da técnica anterior. Uma outra importante consideração ainda na comparação de projetos de Bloco Oval com Obturadores Infláveis em aplicações práticas é a estabilização de pressão. Devido ao grande volume de fluido carregando os obturadores infláveis e o espaço entre os obturadores, o volume de armazenamento é muitas ordens de magnitude maior em comparação com o projeto de Bloco Oval da presente invenção. Esta consideração c um importante benefício do uso do projeto da presente invenção na análise de pressão transiente ou simplesmente para Uns de obtenção de uma leitura de pressão estável. [00073] Na revisão das simulações precedentes, é importante notar que elas ilustram apenas o caso de uso de um único bloco alongado. Será aparente que o uso de blocos de vedação adicionais realçará significativamente as vantagens comparativas do dispositivo de teste de fluido usando os princípios da presente invenção. [00074] A descrição acima dos modos de realização preferidos da presente invenção foi apresentada para fins de ilustração e explicação. Ela não tem a pretensão de ser exaustiva nem de limitar a invenção aos modos de realização especificamente ilustrados. Os modos de realização aqui foram escolhidos e descritos de modo a explicar os princípios da invenção e suas aplicações práticas, possibilitando, desse modo, que alguém experiente na técnica compreenda e pratique a invenção. Porém, muitas modificações e variações serão aparentes a alguém experiente na técnica, e têm a pretensão de serem abrangidas pelo escopo da invenção, definido pelas reivindicações anexas.

Claims (23)

1. Dispositivo de teste de formação (10) para amostrar fluídos de formação em um furo de sondagem, compreendendo: um bloco de vedação alongado (34) provendo pelo menos uma entrada estabelecendo comunicação fluídica entre a formação e o interior do dispositivo de teste (10), o bloco de vedação alongado (34) tendo uma superfície externa para vedar hidraulicamente uma região alongada ao longo de uma superfície do furo de sondagem; e um mecanismo de controle de fluxo (40) controlando a coleta de fluidos através de pelo menos uma entrada para o dispositivo de teste (10), onde fluidos estão sendo coletados da região alongada ao longo da superfície do furo de sondagem vedado pelo bloco de vedação (34), caracterizado pelo fato de que o bloco de vedação alongado (34): prove pelo menos duas entradas estabelecendo comunicação fluídica entre a formação e o interior do dispositivo de teste (10); e, também possui pelo menos dois recessos alongados estendendo-se longitudínalmente ao longo da superfície externa do bloco, com cada um dos pelo menos dois recessos alongados estabelecendo um canal de fluxo de fluido ao longo da superfície do furo de sondagem vedada pelo bloco de vedação (34), onde recessos adjacentes no bloco de vedação (34) estão hidraulicamente isolados entre si.

2. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente uma câmara de coleta de fluido (62) para armazenar amostras de fluidos recuperados.

3. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um elemento extensível para encaixar a superfície externa do bloco de vedação (34) com a supeifície do furo de sondagem.

4. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo tato do elemento extensível prover comunicação fluídica entre pelo menos uma entrada e o interior do dispositivo de teste (10).

5. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do pelo menos um bloco de vedação (34) ser feito de material elastomérico.

6. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do pelo menos um bloco de vedação (34) ser recheado em cascalho.

7. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do pelo menos uni bloco de vedação (34) ser recheado em areia.

8. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de um bloco de vedação (34) alongada ter pelo menos um recesso que se estende longitudinal mente ao longo da superfície externa do bloco, estabelecendo um canal de fluxo de fluido ao longo da superfície do furo de sondagem vedado pelo bloco de vedação (34).

9. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de recessos adjacentes no bloco de vedação (34) serem hidraulicamente isolados um do outro.

10. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do bloco de vedação (34) ser projetado para ser disposta transversalmente a pelo menos uma camada de uma formação laminada ou natural mente fraturada em um furo de sondagem.

11. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de um recesso no bloco de vedação (34) ter pelo menos 20cm de comprimento.

12. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do bloco de vedação alongado (34) compreender adicional mente pelo menos uma tela entalhada para filtrar fluidos extraídos para o dispositivo de teste (10).

13. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente meios para se anexar a uma ferramenta modular de execução de teste de formação.

14. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do bloco de vedação (34) prover, aproximadamente, cobertura angular equivalente de 10° - 30° sobre a superfície de um furo de sondagem.

15. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do bloco de vedação (34) ser substituível.

16. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do bloco de vedação (34) ser integral com a sonda.

17. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um sensor para determinar uma propriedade do fluido coletado.

18. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da região alongada ao longo de uma superfície do furo de sondagem ficar ao longo do eixo longitudinal do furo de sondagem.

19. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do material elastomérico do bloco de vedação (34) ser reforçado com orifício de aço próximo a uma ou mais entradas do bloco alongado.

20. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma bomba para permitir que fluido seja movido para dentre e para fora do dispositivo de teste em diferentes taxas e pressões.

21. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do pelo menos um recesso no bloco de vedação (34) ter pelo menos 10 cm de comprimento.

22. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de ter uma periferia externa e o bloco de vedação alongado (34) é retraível sem se estender além da periferia externa.

23. Dispositivo de teste (10) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de compreender ainda um mecanismo para controlar a coleta de fluidos através de pelo menos uma entrada para o dispositivo de teste de formação (10) a partir de um recesso alongado correspondente ao longo da região alongada do furo de sondagem vedado pelo bloco de vedação (34).