BRPI0409619B1 - Método de criar um furo de sondagem em uma formação geológica, e, conjunto de perfuração para uso no método - Google Patents

Description

“MÉTODO DE CRIAR UM FURO DE SONDAGEM EM UMA FORMAÇÃO GEOLÓGICA, E, CONJUNTO DE PERFURAÇÃO PARA USO NO MÉTODO” A presente invenção refere-se a um método de criar um furo de sondagem em uma formação geológica. Na produção de fluido de hidrocarboneto de uma formação geológica, furos de sondagem são perfurados para prover um conduto para o fluido de hidrocarboneto escoar de uma zona de reservatório para uma instalação de produção à superfície. Em operações de perfuração convencionais, o poço é provido com revestimento tubular de comprimento predeterminado a intervalos selecionados de perfuração. Este procedimento leva a arranjo aninhado convencional de revestimentos, por meio do que o diâmetro disponível para a produção de fluido de hidrocarboneto se toma menor com a profundidade, de modo escalonado. Esta redução escalonada no diâmetro pode levar a problemas técnicos ou econômicos, especialmente para poços profundos onde um número relativamente grande de revestimentos separados deve ser instalado.

Na descrição abaixo, os termos “revestimento” e “forro” são usados sem implicar em distinção entre os mesmos, visto que ambos os termos geralmente se referirem a elementos tubulares usados em furos de poço para reforço e/ou vedação dos mesmos.

Para superar a desvantagem de um esquema de revestimento aninhado, já foi proposto o uso de um esquema de revestimento pelo qual revestimentos individuais são radial,entre expandidos após a instalação no furo de sondagem. WO 99/35.368 revela um método pelo qual revestimentos de um comprimento predeterminado são instalados e expandidos no furo de sondagem. Após instalar e expandir cada revestimento, o furo de sondagem é aprofundado mais ainda pelo uso de uma coluna de perfuração adequada, em seguida ao que a coluna de perfuração é removida do furo de sondagem. Um revestimento seguinte é baixado através da seção de revestimento prévia expandida e, subsequentemente expandido na recém perfurada seção de furo de sondagem, etc.

Uma desvantagem do método conhecido, especialmente para furos de sondagem profundos, é o fato das etapas de baixar e expandir revestimentos terem que ser repetidas muitas vezes, mesmo se certas seções de furo de sondagem puderem se ser perfuradas em maior profundidade sem o uso de revestimento. Além disso, para cada revestimento subsequente, qualquer porção de sobreposição com a seção de revestimento anterior tem que ser vedada. Além disso, esta repetição de instalar e expandir revestimento aumenta o tempo de perfuração e afeta potencialmente a viabilidade técnica e econômica do furo de poço.

Uma outra desvantagem do método conhecido é o fato da quantidade de encurtamento do revestimento em resultado do processo de expansão ser geralmente desconhecida antes de expandir o revestimento, uma vez que forças de atrito entre o revestimento e a parede do furo de sondagem podem variar grandemente. Por exemplo, se um expansor for progredido ascendentemente através do revestimento para expandir o mesmo, geralmente é desconhecido de antemão em que profundidade do furo de sondagem a extremidade superior do revestimento ficará localizada após o processo de expansão.

Em vista disso, há a necessidade de ser provido um método que supere as desvantagens do método conhecido.

De acordo com a invenção, é provido um método de criar um furo de sondagem em uma formação geológica, o método compreendendo as etapas de: a) perfurar uma seção de furo de sondagem e baixar um elemento tubular expansível no furo de sondagem, por meio do que uma porção inferior do elemento tubular se estende para a seção de furo de sondagem perfurada; b) expandir radialmente a mencionada porção inferior do elemento tubular de modo a formar um revestimento na seção de furo de sondagem perfurada; e c) separar uma porção superior do elemento tubular da mencionada porção inferior de modo a permitir que a porção superior separada seja movida em relação à mencionada porção inferior.

Desse modo, é obtido que a seção de poço possa ser perfurada até uma profundidade na qual circunstâncias ditam que o ajuste de um novo revestimento é necessário. Essas circunstâncias poderíam, por exemplo, se relacionar a camadas intumescíveis de xisto encontradas durante a perfuração, a ocorrência de perdas de fluido de perfuração na formação, ou a entrada de fluidos de formação no furo de sondagem. O revestimento é ajustado pela expansão da porção inferior do elemento tubular para formar o revestimento. A porção superior do elemento tubular é separada da porção inferior para permitir a remoção da porção superior. Pela separação da porção superior da porção inferior, obtém-se que o comprimento do revestimento possa ser adaptado à profundidade à qual o furo de sondagem foi perfurado presentemente. Desse modo, não há mais a necessidade de instalar seções de revestimento de comprimentos predeterminados em posições predeterminadas no furo de sondagem. r E obtido também que a localização na qual as porções de elemento tubular inferior e superior são separadas uma da outra possa ser selecionada independentemente da quantidade de encurtamento do elemento tubular resultante do processo de expansão.

De preferência, a etapa c) é executada após a etapa b); porém, alternativamente, a etapa c) pode ser executada antes da etapa b).

Adequadamente, o método compreende adicionalmente a etapa de: d) baixar a mencionada porção superior separada através da porção inferior expandida formada na etapa b) precedente. Desse modo, não há necessidade de recuperar a porção de elemento tubular superior do furo de sondagem, de modo que “o tempo de manobra” é, desse modo, reduzido. Uma vantagem adicional é o fato de uma menor torre de perfuração poder ser usada, uma vez que não há necessidade de armazenar juntas individuais da porção de elemento tubular superior recuperadas no piso da perfuração.

Em um modo de realização atraente do método da invenção, pelo menos uma da etapa a), etapas a) e b), etapas a), b) e c), e etapas a), b), c) e d) é repetida até que a desejada profundidade do furo de sondagem seja atingida, por meio do que: - em cada etapa repetida a), a seção de furo de sondagem é perfurada subsequentemente à seção de furo de sondagem perfurada na etapa precedente a), por meio do que a última seção de furo de sondagem é definida como sendo a seção de furo de sondagem precedente; - em cada etapa a) repetida, o elemento tubular a ser baixado é a porção superior do elemento tubular resultante da etapa precedente c); - em cada etapa repetida b), o revestimento é formado subseqüentemente ao revestimento formado na etapa b) precedente, por meio do que o último revestimento é definido como sendo o revestimento precedente. Desse modo, um esquema de furo de sondagem e revestimento de diâmetro substancialmente uniforme pode ser obtido, em oposição ao arranjo de revestimento “aninhado” nos furos de sondagem perfurados convencionalmente.

Vantajosamente, em cada etapa a), o elemento tubular é baixado na seção de furo de sondagem simultaneamente com a perfuração da seção de furo de sondagem. Desse modo, é obtido que o elemento tubular fique, todo o tempo, na seção de furo de sondagem de modo que a coluna de perfuração não tenha que ser removida antes do revestimento ser baixado no furo de sondagem. Esta remoção toma tempo e aumenta o risco de colapso do furo aberto, causando, assim, uma obstrução no furo. O abaixamento do revestimento pode ser prejudicado por tal obstrução, e pode ser necessário reinstalar a coluna de perfuração para superar o problema.

Para criar um arranjo de revestimento sobreposto, adequadamente em cada etapa) a mencionada porção superior é separada da mencionada porção inferior em uma posição na qual o elemento tubular se f estende para o revestimento precedente arranjado no furo de sondagem. E preferido que o mencionado revestimento precedente tenha uma parte de extremidade inferior de diâmetro interno alargado em relação ao restante do revestimento precedente, e onde a mencionada porção de elemento tubular superior é separada da mencionada porção de elemento tubular inferior em uma posição dentro da mencionada parte de extremidade inferior do revestimento precedente.

Adequadamente, em cada etapa c), a mencionada porção superior é separada da mencionada porção inferior por corte do elemento tubular. Adequadamente, o elemento tubular é cortado em um local onde o elemento tubular está substancialmente não-expandido.

Adequadamente, na última etapa d), a mencionada porção superior é expandida conta os revestimentos anteriormente instalados. É obtido, desse modo, que duas camadas de tubular protejam o conduto de fluxo proveniente da formação.

Em um outro aspecto da invenção, é provido um conjunto de perfuração para uso no método da invenção, o conjunto de perfuração sendo de um tamanho que permita o conjunto ser movido através do elemento tubular quando não-expandido, o conjunto de perfuração compreendendo uma broca de perfuração, e meios de movimentação para mover o conjunto de perfuração através do elemento tubular.

Em um outro aspecto da invenção, é provido um conjunto de expansão para uso no método da invenção, o conjunto de expansão sendo operável entre um modo radialmente expandido, no qual o conjunto de expansão tem o diâmetro maior do que o diâmetro interno do elemento tubular quando não-expandido, e um modo radialmente retraído, no qual o conjunto de expansão tem o diâmetro menor do que o diâmetro interno do elemento tubular quando não-expandido, e onde o conjunto de expansão compreende meios de atuação para atuar o conjunto de expansão entre o modo radialmente expandido e o seu modo radialmente retraído. A invenção será descrita adiante por meio de exemplo com mais detalhe, com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Fig. 1 mostra, esquematicamente, um conjunto de perfuração usando em um modo de realização do método da invenção; A Fig. 2 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 durante um estágio de perfuração; A Fig. 3 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 após a perfuração de uma seção de furo de sondagem; A Fig. 4 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 antes de sua recuperação para a superfície em seguida à perfuração de uma seção de furo de sondagem; A Fig. 5 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 durante a sua recuperação para a superfície em seguida à perfuração da seção de furo de sondagem; A Fig. 6 mostra, esquematicamente, um conjunto de expansão usado em um modo de realização do método da invenção, durante a sua descida para o furo de sondagem; A Fig. 7 mostra, esquematicamente, o conjunto de expansão da Fig. 6 em uma posição anterior ao início do processo de expansão; A Fig. 8 mostra, esquematicamente, o conjunto de expansão da Fig. 6 durante um estágio inicial do processo de expansão; A Fig. 9 mostra, esquematicamente, o conjunto de expansão da Fig. 6 durante um estágio subsequente do processo de expansão; A Fig. 10 mostra, esquematicamente, o conjunto de expansão da Fig. 6 durante o corte do elemento tubular para separar uma sua porção superior; A Fig. 11 mostra, esquematicamente, o conjunto de expansão da Fig. 6 durante a expansão da parte de extremidade superior da porção inferior do elemento tubular; A Fig. 12 mostra, esquematicamente, o conjunto de expansão da Fig. 6 durante sua recuperação através da porção superior separada, para a superfície; A Fig. 13 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 antes de sua ancoragem à porção superior separada do elemento tubular; A Fig. 14 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 após sua ancoragem à porção superior separada do elemento tubular; A Fig. 15 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 no início de perfuração de uma seção de furo de sondagem subseqüente; A Fig. 16 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 durante a perfuração da seção de furo de sondagem subseqüente; A Fig. 17 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 antes de sua recuperação para a superfície em seguida à perfuração da seção de furo de sondagem subseqüente; A Fig. 18 mostra, esquematicamente, o conjunto de perfuração da Fig. 1 durante a sua recuperação para a superfície em seguida à perfuração da seção de furo de sondagem subseqüente; A Fig. 19 mostra, esquematicamente, um furo de sondagem após a sua perfuração como mostrada nas Figs. 1-18; A Fig, 20 mostra, esquematicamente, uma primeira completação possível após a perfuração do furo de sondagem como mostrado nasFigs. 1-18; A Fig. 21 mostra, esquematicamente, uma segunda completação possível do furo de sondagem após a perfuração do furo de sondagem como mostrado nas Figs. 1-18; e A Fig. 22 mostra, esquematicamente, uma terceira completação possível do furo de sondagem após a perfuração do furo de sondagem como mostrado nas Figs. 1-18.

Nas figuras, números de referência iguais se referem a componentes iguais.

Com referência às Figs. 1-5, é mostrado um furo de sondagem 1 formado em uma formação geológica 2 durante vários estágios de perfuração de uma seção de furo de sondagem 1. Um revestimento de superfície de aço 3 é fíxamente arranjado em uma seção superior 4 do furo de sondagem 1, o revestimento de superfície 3 tendo uma parte extrema inferior 6 (adiante referida como “o sino 6”) de diâmetro interno ligeiramente menor do que Dl + 2*t, onde o significado de Dl e t serão explicados adiante. Um elemento tubular de aço expansível 8 de diâmetro externo menor do que o diâmetro interno da mencionada parte restante do revestimento 3, se estende para o revestimento de superfície 3.

Um conjunto de perfuração 10 é arranjado no elemento tubular 8 em sua extremidade inferior, de modo que parte do conjunto de perfuração 10 se estenda abaixo do elemento tubular 8. O conjunto de perfuração 10 inclui, sucessivamente, na direção descendente: - um obturador de topo radialmente expansível 12 para vedar o conjunto de perfuração 10 em relação ao revestimento 3; - uma unidade 14 de MWD/LWD (medição durante perforação/registro durante perfuração), - um motor hidráulico 16 operável pelo fluido de perfuração, - uma âncora radialmente expansível 18 para ancorar o conjunto de perfuração 10 no elemento tubular 8, - um localizador de revestimento 20 para detectar a extremidade inferior do elemento tubular 8; - um dispositivo de direcionamento 22 para direcionar o conjunto de perfuração 10 no furo de sondagem 1; - uma unidade de sensor de registro 24 para fazer o registro durante perfuração; - uma broca de perfuração sub-escareadora radialmente expansível 26 arranjada para ser acionada pelo motor 16, e adequada para perfurar o furo de sondagem 1 para um diâmetro maior do que o diâmetro externo do elemento tubular 8 após a sua expansão, e - uma broca de perfuração piloto 28 arranjada para ser acionada pelo motor 16. A ordem dos vários elementos do conjunto pode ser diferente da ordem descrita acima.

Nos estágios das Figs. 4 e 5, um cabo de perfuração 32 se estende de um guincho 34 à superfície, através do elemento tubular 8, o cabo de perfuração 32 sendo em sua extremidade inferior provido de um membro de conexão 35. A extremidade superior do coluna de perfuração 10 é provida de um correspondente membro de conexão (não mostrado) ao qual o membro de conexão 35 do cabo de perfuração pode ser travado de modo a conectar o cabo de perfuração 32 ao conjunto de perfuração 10. O cabo de perfuração 32 é provido de um condutor elétrico (não mostrado) conectado a uma fonte de energia elétrica (não mostrada) à superfície. O obturador de topo 12 e a âncora 18 são operáveis pela energia elétrica provida através do condutor elétrico quando o cabo de perfuração 32 está conectado ao conjunto de perfuração 10. Com referência às Figs. 6-12, é mostrado o furo de sondagem 1 durante vários estágios de formação de um revestimento no furo de sondagem. Um conjunto de expansão 36 se estende para o elemento tubular 8 e é suspenso sobre o cabo de perfuração 32 (ou um cabo de perfuração similar) pela membro de conexão 32 travado ao membro de conexão (não mostrado) do conjunto de expansão 36. O conjunto de expansão 36 inclui, sucessivamente, na direção descendente: - um cortador 3 8 para corta o elemento tubular 8, - um motor elétrico 40, - uma bomba de fluido 42 arranjada para ser acionada pelo motor elétrico 40, - um localizador de revestimento 44 para detectar a extremidade inferior do elemento tubular 8, - um expansor cônico superior 46 operável entre um modo radialmente expandido, no qual o expansor 46 tem um primeiro diâmetro externo Dl maior do que o diâmetro interno do elemento tubular 8 quando não-expandido, e um modo radialmente retraído, no qual o expansor 46 tem diâmetro externo menor do que o diâmetro interno do elemento tubular 8 quando não-expandido, por meio do que o expansor 46 é provido de um sistema de acionamento hidráulico primário (não mostrado) para atuação do expansor 46 entre os mencionados modos, o sistema de acionamento hidráulico primário sendo arranjado para ser seletivamente acionado pela bomba de fluido 42, - um expansor cônico inferior 48 operável entre um modo radialmente expandido no qual o expansor 48 tem um segundo diâmetro externo D2 maior do que o mencionado primeiro diâmetro externo Dl, e um modo radialmente retraído no qual o expansor 48 tem o diâmetro externo menor do que o diâmetro interno do elemento tubular 8 quando não-expandido, por meio do que o expansor 48 é provido de um sistema de acionamento hidráulico secundário (não mostrado) para atuação do expansor 48 entre os mencionados modos, o sistema de acionamento hidráulico secundário sendo arranjado para ser seletivamente acionado pela bomba de fluido 42. O cortador 38 e o motor elétrico 49 são operáveis pela energia elétrica provida através do condutor elétrico no cabo de perfuração 32. A ordem dos vários elementos do conjunto pode ser diferente da ordem descrita acima.

Os diâmetros Dl e D2 são selecionados de modo que D2 seja ligeiramente menor do que Dl + 2*t, onde t denota a espessura de parede do elemento tubular 8.

Nos estágios mostrados nas Figs. 11 e 12, o elemento tubular é separado em uma porção de elemento tubular superior 50 e uma porção de elemento tubular inferior 52.

Com referência às Fgs. 13-18, é mostrado o furo de sondagem 1 durante vários estágios de perfuração de uma subseqüente seção de furo de sondagem 1.

Durante operação normal, o conjunto de perfuração 10 é inserido no elemento tubular 8 em sua extremidade inferior, por meio do que a broca de perfuração sub-escareadora 26 e a broca de perfuração piloto se projetam abaixo do elemento tubular 8. A âncora 18 é levada para seu estado expandido de modo que o conjunto de perfuração 10 se tome firmemente ancorado no elemento tubular 8, e o obturador de topo 12 é levado para seu estado expandido de modo que o conjunto de perfuração 10 se tome vedado em relação ao elemento tubular 8. O elemento tubular 8, com o conjunto de perfuração 10 ancorado a ele, é então baixado (na direção da seta 53) para seção inicial superior do furo de sondagem 4, através do revestimento de superfície 3 (Fig. 1). A descida do combinado de elemento tubular 8 e conjunto de perfuração 10 prossegue até que a broca de perfuração piloto 28 atinja o fundo do furo de sondagem, em seguida ao que a broca de perfuração sub-escareadora 26 é expandida. A perfuração de uma seção la do furo de sondagem 1 abaixo da seção superior inicial 4 é, então, iniciada pelo bombeamento de uma corrente de fluido de perfuração 54 de uma bomba (não mostrada) à superfície, através do elemento tubular 8, para o conjunto de perfuração 10, de modo que o motor hidráulico 16 é, desse modo, operado para girar a broca de perfuração piloto 28 e a broca de perfuração sub-escareadora 26. Como resultado, a seção de furo de sondagem la é perfurada, por meio do que os detritos de perfuração são transportados para a superfície pelo fluxo de retomo de corrente fluindo ascendentemente entre o elemento tubular 8 e o revestimento de superfície 3 (Fig. 2). A perfuração da seção de furo de sondagem la prossegue até que seja necessário revestir novamente a seção la de furo de sondagem. Este requisito pode estar relacionado a circunstâncias ditando o ajuste de revestimento, essas circunstâncias, por exemplo, sendo a ocorrência de perdas de fluido de perfuração na formação ou a ocorrência de xisto intumescível encontrado durante a perfuração. Uma parte extrema inferior da seção de poço la é perfurada para um diâmetro alargado pela expansão adicional da broca de perfuração sub-escareadora 26. O bombeamento do fluido de perfuração é, então, interrompido para interromper a perfuração, e a broca de perfuração sub-escareadora 26 é retraída para sua posição retraída (Fig. 3).

Em seguida, o cabo de perfuração 32 é baixado (na direção da seta 56) pelo guincho 34 até que o membro de conexão 35 fique travado no membro de conexão do conjunto de perfuração 10 (Fig. 4), e a âncora 18 e o obturador de topo 12 são retraídos para suas respectivas posições radialmente retraídas.

Subsequentemente o conjunto de perfuração 10 é recuperado (na direção da seta 57) através do elemento tubular 8 para a superfície, pela operação do guincho 34 (Fig. 5), e o cabo de perfuração 32 é desconectado do conjunto de perfuração 10 à superfície. O cabo de perfuração 32 (ou outro cabo de perfuração similar) é, então, conectado ao conjunto de expansão 36 pelo travamento do membro de conexão 35 no rebaixo de conexão do conjunto de expansão 36. Os expansores superior e inferior 46, 48 são levados para seus modos respectivamente radialmente retraídos e, depois, o conjunto de expansão 36 é baixado (na direção da seta 58) através do elemento tubular 8 (Fig. 6). A descida do conjunto de expansão 36 é interrompida quando o conjunto de expansão 36 está em uma posição na extremidade inferior do elemento tubular 8, por meio do que os expansores 46,48 se estendem abaixo do elemento tubular 8 (Fig. 7). O motor elétrico 40 é, então, operado pela energia elétrica provida através do condutor elétrico no cabo de perfuração 32 de modo a acionar a bomba de fluido 42. Inicialmente, ambos os sistemas primário e secundário de acionamento hidráulico são selecionados para serem acionados pela bomba 42 de modo que, como resultado, os mencionados sistemas de acionamento hidráulico induzam os respectivos expansores 46,48 a se mover entre seus respectivos modos expandido e retraído de modo alternado. Simultaneamente, uma força tensional moderada é aplicada ao cabo de perfuração 32 de modo que, durante cada ciclo em que ambos os expansores 46,48 estão em seus respectivos modos retraídos, o conjunto de expansão 36 progrida incrementalmente através do elemento tubular 8 (na direção da seta 59). Além disso, o expansor 46 expande o elemento tubular 8 para o diâmetro interno Dl e o expansor 48 expande o elemento tubular 8 para o diâmetro interno D2 durante cada ciclo em que os expansores 46,48 se movem de seus respectivos modo radialmente retraído para seu modo radialmente expandido (Fig. 8). O sistema de acionamento hidráulico secundário é desligado assim que um comprimento selecionado de elemento tubular 8 tenha sido expandido para o diâmetro interno D2, de modo que o expansor inferior 48 permanece no modo retraído e o processo de expansão progride pela operação do expansor superior 46 operando apenas. Como resultado, uma parte extrema inferior 60 (adiante referida como “o sino 60”) do elemento tubular 8 é expandida para o diâmetro interno D2 e o restante do elemento tubular 8 é expandido para o diâmetro interno Dl (Fig. 9). Como será descrito adiante, a função do sino 60 é prover sobreposição com uma porção de elemento tubular mais profunda no furo de sondagem. Desse modo, o comprimento do sino 60 deve ser selecionado com requisitos relativos a esta sobreposição, por exemplo, com relação aos requisitos de vedação para sobrepor porções de elementos tubulares. O processo de expansão é interrompido quando o cortador 38 se toma posicionado próximo à extremidade superior do sino 6 do revestimento de superfície 3. Em uma etapa seguinte, o cortador 38 é operado para cortar o elemento tubular 8 de modo a separar o elemento tubular 8 em uma porção superior 64 e uma porção inferior 66 (Fig. 10).

Uma vez que o cortador 38 é arranjado ascendentemente do expansor 46, a porção de elemento tubular inferior 66 tem uma parte extrema superior não-expandida 68. Uma vez que o sino 6 de revestimento de superfície 3 tem um diâmetro interno ligeiramente menor do que Dl + 2*t, a parte extrema superior 68 do elemento tubular 8 será expandida bem justa contra o sino 6 de modo a formar uma vedação de metal-com-metal. Opcionalmente, um elemento de vedação anular (não mostrado) pode ser arranjado entre o elemento tubular 8 e o sino 6 para prover funcionalidade adicional de vedação. Este elemento de vedação pode ser feito, por exemplo, de material elastomérico ou metal dúctil (Fig. 11).

Quando a expansão da porção inferior de elemento tubular 66 estiver completa, o expansor superior 46 é levado para seu modo radialmente retraído, e o conjunto de expansão 36 é recuperado para a superfície (na direção da seta 70) por meio do cabo de perfuração 32 e guincho 34 (Fig. 12).

Em uma etapa seguinte, o conjunto de perfuração 10 (ou conjunto de perfuração similar) é baixado pelo cabo de perfuração 32 (ou cabo de perfuração similar) através da porção superior 64 do elemento tubular 8, por meio do que o obturador de topo 12, a âncora 8 e a broca de perfuração sub-escareadora 26 ficam em suas respectivas posições radialmente retraídas. A descida é interrompida quando a broca de perfuração sub-escareadora 26 e a broca de perfuração piloto 28 se projetam abaixo da extremidade inferior da porção do elemento tubular 64 (Fig. 13). Nesta posição do conjunto de perfuração 10, o obturador de topo 12 e a âncora 18 são expandidos para seus respectivos estados radialmente expandidos de modo que o conjunto de perfuração 10 se toma ancorado e vedado à porção de elemento tubular 64.0 membro de conexão 35 é, então, destravado do conjunto de perfuração 36 pela ativação de um liberador elétrico (não mostrado) e o cabo de perfuração 32 é recuperado para a superfície (na direção da seta 72) (Fig. 14).

Subsequentemente a porção de elemento tubular 64 com o conjunto de perfuração ancorado à mesma é baixada (na direção da seta 74) através da porção de elemento tubular expandida 66 até que a broca de perfuração piloto 28 atinja o fundo do furo de sondagem (Fig. 15). A broca de perfuração escareadora 26 é expandida, e a perfuração de uma seção de furo de sondagem subseqüente lb abaixo da seção de furo de sondagem la é, então, iniciada pelo bombeamento de uma corrente de fluido de perfuração 76 através da porção de elemento tubular 64 para o conjunto de perfuração 10 de modo que o motor hidráulico 16 seja operado para girar a broca de perfuração piloto 28 e a broca de perfuração escareadora 26. Como resultado, a seção de furo de sondagem la é perfurada, por meio do que os detritos de perfuração são transportados para a superfície pelo fluxo de retomo da corrente 54 fluindo ascendentemente entre a porção de elemento tubular 64 e a porção de elemento tubular expandida 66 (Fig. 16). A perfuração da seção de furo de sondagem lb prossegue até que seja necessário revestir a nova seção perfurada de furo de sondagem lb, por exemplo, devido à ocorrência de perdas de fluido de perfuração para a formação ou intumescimento de xisto. O bombeamento do fluido de perfuração é, então, interrompido para a perfuração, e a broca de perfuração escareadora 26 é retraída para sua posição retraída (Fig. 17).

Em seguida, o cabo de perfuração 32 é baixado pelo guincho 34 até que o membro de conexão 35 fique travado no rebaixo de conexão do conjunto de perfuração 10, em seguida ao que a âncora 18 e o obturador de topo 12 são retraídos para seus respectivos estados radialmente retraídos.

Subseqüentemente o conjunto de perfuração 10 é recuperado para a superfície (na direção da seta 76) através da porção de elemento tubular 64 pela operação do guincho 34 (Fig. 18). O procedimento descrito acima é, então, repetido, partindo da etapa de descer o conjunto de expansão 36 através da porção de elemento tubular 64, até que a desejada profundidade de furo de sondagem seja atingida.

Na repetição das etapas descritas acima, para facilidade de referência, cada seção de furo de sondagem perfurada é definida como uma seção de furo de sondagem subseqüente à seção de furo de sondagem perfurada na etapa de perfuração precedente, e o elemento tubular é definido como sendo a porção superior do elemento tubular separada na etapa precedente de cortar o elemento tubular. A seção final de furo de sondagem é perfurada em uma zona de reservatório de fluido de hidrocarboneto da formação geológica, o que conclui a fase de perfuração. Neste estágio, a porção de elemento tubular 64 pode ser recuperada do furo de sondagem para permitir a instalação de uma completação convencional (não mostrada) (Fig. 19). O furo de sondagem pode ser completado de vários modos alternativos, por meio do que o revestimento 64 não é recuperado do furo de sondagem, por exemplo: - como uma “completação descalçada” por meio da qual nenhum sino é necessário na mais baixa porção de elemento tubular expandida, e por meio da qual uma porção final de elemento tubular superior 80 é baixada através de uma porção de elemento tubular inferior expandida 82, por meio da qual a porção de elemento tubular superior 80 é deixada no furo de sondagem no estado não-expandido para formar uma coluna de produção para a produção de fluido de hidrocarboneto, e por meio da qual um obturador de produção expansível 84 é baixado através do elemento tubular 80 pelo cabo de perfuração, e ajustado em sua extremidade de fundo para vedar o ânulo entre o mencionado elemento tubular 80 e a porção de elemento tubular 82; - como uma completação de “revestimento perfurado” por meio do que nenhum sino é necessário na mais baixa porção de elemento tubular expandida, e por meio do que uma porção de elemento tubular final superior 84 é baixada através de uma porção de elemento tubular inferior expandida 86, cuja porção de elemento tubular superior 84 é expandida por todo seu comprimento conta as porções de elementos tubulares expandidas previamente instaladas para formar uma coluna de produção “recoberta” para a produção de fluido de hidrocarboneto. A parte extrema inferior da porção de elemento tubular superior final 84 é provida de perfurações 88 de maneira convencional (Fig. 21); - como uma completação de “peneira de areia” por meio do que o elemento tubular superior 92 é expandido contra as porções de elementos tubulares expandidas instaladas previamente, um sino 90 é formado na mais baixa porção de elemento tubular expandida 92, e por meio do que uma peneira de areia 94 é arranjada abaixo da porção de elemento tubular 92. A peneira de areia 94, adequadamente, é radialmente expandida após a instalação no furo de sondagem (Fig. 22).

Na descrição acima, o revestimento de superfície e o elemento tubular são feitos de aço; entretanto, qualquer outro material adequado pode ser aplicado para estes componentes. A seção superior do poço pode ser perfurada e provida com revestimento de superfície de uma maneira convencional. Altemativamente, a seção de furo de sondagem superior pode ser perfurada e provida de revestimento de superfície da mesma maneira como descrito acima com referência às seções de furo de sondagem subseqüentes.

Em vez de aplicar o conjunto de perfuração e o conjunto de expansão, adequadamente, um único conjunto tendo as funcionalidades de ambos os conjuntos de perfuração e de expansão como descritos acima, pode ser aplicado.

Em vez de aplicar um motor hidráulico no conjunto de perfuração, qualquer outro motor adequado para acionar a broca de perfuração escareadora e a broca de perfuração piloto pode ser aplicado, por exemplo, um motor elétrico. Altemativamente, a broca de perfuração pode ser girada pela rotação do elemento tubular.

Seções de furo verticais podem ser perfuradas sem um dispositivo de direcionamento no conjunto de perfuração.

Em vez de aplicar um motor elétrico no conjunto de expansão, qualquer outro motor adequado para acionar o(s) expansor(es) pode ser aplicado, por exemplo, um motor hidráulico. Nesta aplicação, um conduto para suprir energia hidráulica é adequadamente provido, por exemplo, uma tubulação espiralada.

Em vez de aplicar os expansores 46 e 48, adequadamente, um único expansor com duas posições estendidas (Dl e D2) pode ser aplicado.

Além disso, em vez de expandir o elemento tubular usando o conjunto de expansão, que, altemadamente, se move entre um modo radialmente retraído e um modo radialmente expandido, um cone expansor convencional pode ser bombeado ou puxado através do elemento tubular para expandir o mesmo.

De preferência, tal cone expansor, ou o(s) expansor(es) referido(s) acima, é dobrável para permitir que ele passe através do elemento tubular não-expandido. A vedação entre as porções de elementos tubulares expandidas e a parede do furo de sondagem pode ser obtida pela expansão das porções de elementos tubulares contra a parede do furo de sondagem. Isto pode ser feito ao longo de todo o comprimento do furo de sondagem, ou ao longo de seções selecionadas de furo de sondagem para obter isolamento zona. Adequadamente, elementos de borracha são pré-instalados sobre o diâmetro externo do elemento tubular para assistir na vedação em formações duras. Esses elementos de borracha podem ser elementos expansíveis. Altemativamente, cimento pode ser bombeado entre as porções de elementos tubulares expandidos e a parede do furo de sondagem para obter vedação. O elemento tubular expansível é adequadamente, formado de uma pluralidade de seções de elementos tubulares interconectadas por soldagem.

Altemativamente, o elemento tubular pode ser formado de seções interconectadas por conexões rosqueadas. Neste caso, as porções de elementos tubulares superior e inferior são, adequadamente, separadas uma da outra pelo desaparafusamento de uma selecionada da mencionada conexão rosqueada, por exemplo, usando um dispositivo de rompimento para desaparafusar a selecionada conexão rosqueada. De preferência, este dispositivo de rompimento é provido no conjunto de expansão, por meio do que o dispositivo de rompimento substitui o cortador referido acima.

De preferência, a pressão de fluido no furo de sondagem é controlada usando um meio de vedação ao redor de preferência, elemento tubular à superfície, e um sistema de controle de pressão para controlar a pressão de fluido.

Claims (21)

1. Método de criar um furo de sondagem em uma formação geológica, compreendendo as etapas de: a) perfurar uma seção (la) de furo de sondagem (1) e baixar um elemento tubular expansível (8) no furo de sondagem (1), por meio do que uma porção inferior (66) do elemento tubular (8) se estende para a seção de furo de sondagem perfurada; b) expandir radial mente a porção inferior (66) do elemento tubular (8) de modo a formar um revestimento na seção de furo de sondagem perfurada; e e) separar uma porção superior (64) do elemento tubular (8) da porção inferior (66) de modo a permitir que a porção superior (64) separada seja movida em relação à porção inferior (66), caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de: d) baixar a porção superior (64) separada através da porção inferior (66) expandida formada na etapa b) precedente,

2, Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda repetir pelo menos uma da etapa a), etapas a) e b), etapas a), b) e c), e etapas a), b), c) e d) até que a desejada profundidade do furo de sondagem (1) seja atingida, por meio do que: em cada etapa repetida a), a seção (1 a) de furo de sondagem (1) é perfurada subsequentemente à seção de furo de sondagem perfurada na etapa precedente a), por meio do que a última seção (la) de furo de sondagem (1) é definida como sendo a seção (la) de furo de sondagem (1) precedente; em cada etapa a) repetida, o demento tubular (8) a ser baixado é a porção superior (64) do elemento tubular (8) resultante da etapa precedente c); em cada etapa repetida b), o revestimento é formado subsequentemente ao revestimento formado na etapa b) precedente, por meio do que o último revestimento é definido como sendo o revestimento precedente.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, em cada etapa a) o elemento tubular (8) é baixado na seção (la) de furo de sondagem (1) perfurado simultaneamente com a perfuração da seção (la) de furo de sondagem (1).

4„ Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, em cada etapa c), a porção superior (64) é separada da porção inferior (66) em uma posição na qual o elemento tubular (8) se estende para o revestimento (3) precedente arranjado no furo de sondagem (1).

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que: o revestimento (3) precedente tem uma parte extrema inferior (6) de diâmetro interno alargado em comparação ao restante do revestimento (3) precedente; e, a porção de elemento tubular (8) superior é separada da porção de demento tubular (8) inferior em uma posição na qual o elemento tubular (8) se estende paia a parte extrema inferior (6) do revestimento (3) precedente.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, em cada etapa c), a porção superior (64) é separada da porção inferior (66) pelo corte do elemento tubular (8), ou pelo desaparafusamento de uma conexão rosqueada do elemento tubular (8).

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a porção superior (64) é separada da porção inferior (66) em uma localização onde o elemento tubular (8) está substancialmente não-expandido.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que: cada seção (la) de furo de sondagem (1) é perfurada usando um conjunto de perfuração (10) que é axialmente móvel através do elemento tubular (8); e, antes de pelo menos cada etapa a) repetida, o conjunto de perfuração (10) é movido descendentemente através de todo o elemento tubular (8) para uma posição por meio do que o conjunto de perfuração (10), pelo menos parcialmente, se estende abaixo do elemento tubular (8).

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que: na tal posição, o conjunto de perfuração (10) é liberavel mente conectado ao elemento tubular (8); e, após a perfuração da seção (la) de furo de sondagem (1), o conjunto de perfuração (10) é liberado do elemento tubular (8) e movido ascendentemente através do elemento tubular (8) para a superfície.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o conjunto de perfuração (10) é movido através do elemento tubular (8) por meio de um cabo de perfuração (32) se estendendo da superfície, através do elemento tubular (8), para o conjunto de perfuração (10).

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que cada etapa b) compreende arranjar um conjunto de expansão (36) na porção inferior (66) do elemento tubular (8), e operar o conjunto de expansão (36) de modo a expandir a porção inferior (66).

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que: o conjunto dc expansão (36) é operável entre um modo radíalmcnte expandido e um modo radialmente retraído no qual o conjunto de expansão (36) é móvel através do elemento tubular (8); e, o conjunto de expansão (36) é arranjado na porção inferior (66) do elemento tubular (8) pela movimentação do conjunto de expansão (36) descendentemente através do elemento tubular (8), por meio do que o conjunto de expansão (36) fica no modo retraído.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que: o conjunto de expansão (36) é arranjado para expandir o elemento tubular (8) quando da movimentação do conjunto de expansão (36) do modo radialmente retraído para seu modo radialmente expandido; com o método compreendendo, altemadamente, o movimento do conjunto de expansão (36) entre o modo radialmente retraído e o modo radialmente expandido; e, o conjunto de expansão (36) é prosseguido através do elemento tubular (8) durante períodos de tempo em que o conjunto de expansão (36) está no modo retraído.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o conjunto de expansão (36) é progredido através do elemento tubular (8) por meio de um cabo de perfuração (32), uma coluna tubular, ou uma tubulação espiralada, se estendendo da superfície através do elemento tubular (8), para o conjunto de expansão (36).

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que: o conjunto de expansão (36) é operável para seletivamente expandir o elemento tubular (8) para um primeiro diâmetro interno e para um segundo diâmetro interno maior do que o primeiro diâmetro interno; e, o conjunto de expansão (36) é operado para expandir uma parte extrema inferior (6) da porção inferior (66) do elemento tubular (8) para o segundo diâmetro interno e para expandir o restante da porção inferior (66) para o primeiro diâmetro interno.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que: o conjunto de expansão (36) é provido de um cortador (38) para cotar o elemento tubular (8) ou um dispositivo de rompimento para desparafusar um conector rosqueado do conjunto tubular; e, cada etapa c) compreende, após expandir a porção inferior (66) do elemento tubular (8), operar o cortador (38) para cortar o elemento tubular (8), ou operar o dispositivo de rompimento para desparafusar uma selecionada conexão rosqueada do elemento tubular (8), de modo a separar a porção superior (64) do elemento tubular (8) de sua porção inferior (66).

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que: o cortador (38) ou o dispositivo de rompimento é axialmente espaçado ascendentemente de um expansor (46, 48) do conjunto de expansão (36), por meio do que a porção inferior (66) do elemento tubular (8) tem uma parte extrema superior substancialmente não-expandida; e, o cortador (38) é operado para cortar o elemento tubular (8) na parte extrema superior substandalmente não-expandida.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender ainda, após cortar o elemento tubular (8), ou desaparafusar a selecionada conexão rosqueada do elemento tubular (8), operar adicionalmente o conjunto de expansão (36) de modo a expandir a parte extrema superior da porção inferior (66) do elemento tubular (8).

19. Conjunto de perfuração para uso no método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 18, o conjunto de perfuração (10) sendo de um tamanho que permite que seja movido através do elemento tubular (8) quando não-expandido, o conjunto de perfuração (10) compreendendo uma broca de perfuração (26, 28), um motor de furo abaixo (16) arranjado para acionar a broca de perfuração (26, 28), e meios de movimentação (32, 35) para mover o conjunto de perfuração (10) através do elemento tubular (8), em que os meios de movimentação (32, 35) compreendem um membro de conexão (35) para conectar um cabo de perfuração (32) se estendendo da superfície através do elemento tubular (8), para o conjunto de perfuração (10), em que o conjunto de perfuração (10) adicionalmente compreende meios de ancoragem (18) para ancorar o conjunto de perfuração (10) no elemento tubular (8) de modo que o conjunto de perfuração (10), pelo menos parcialmente, se estenda abaixo do elemento tubular (8), caracterizado pelo fato de que os meios de ancoragem (18) são adaptados para ancorar o conjunto de perfuração (10) em uma porção superior do elemento tubular (8) após separar a porção superior (64) de uma porção inferior (66) do elemento tubular (8).

20. Conjunto de perfuração (10) de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que fica localizado no elemento tubular (8), e um cabo de perfuração (32), se estendendo da superfície através do elemento tubular (8), fica conectado ao membro de conexão (35).

21. Conjunto de perfuração (10) de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que os meios de ancoragem (18) são radialmente retráteis de modo a liberar o conjunto de perfuração (10) do elemento tubular (8) quando da retração radial dos meios de ancoragem (18).