BRPI0416970B1

BRPI0416970B1 - método e dispositivo para controlar pressão de fluido de perfuração

Info

Publication number: BRPI0416970B1
Application number: BRPI0416970A
Authority: BR
Inventors: Roger Stave
Original assignee: Agr Subsea As
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2015-12-22
Also published as: ATE386189T1; US20070119621A1; NO319213B1; BRPI0416970A; US7677329B2; CA2540880C; WO2005052307A1; EG23985A; EP1702135B1; CA2540880A1; NO20035257D0; DK1702135T3; EP1702135A1; DE602004011833D1

Abstract

"método e dispositivo para controlar pressão de fluido de perfuração". um método e dispositivo para controlar a pressão de fluido de perfuração durante a perfuração submarina, onde o fluido de perfuração é bombeado para baixo e para dentro de um poço (15) e, então, flui de volta para uma sonda de perfuração (1) através de seções com e/ou sem revestimento do poço (15) e um revestimento (14), onde a pressão do fluido de perfuração é controlada pelo bombeamento do fluido de perfuração para fora do revestimento (14) no leito do mar, e onde o anel (30) com revestimento (14) acima do fluido de perfuração é preenchido com um fluido de riser tendo uma densidade diferente da do fluido de perfuração.

Description

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA CONTROLAR PRESSÃO DE FLUIDO DE PERFURAÇÃO" Essa invenção se refere a um método de controle de pressão de fluido de perfuração. Mais particularmente, se refere a um método de controle da pressão do fluido de perfuração em um poço subterrâneo durante a perfuração de poços a partir de uma plataforma offshore fixa. A invenção também se refere a um dispositivo para praticar o método.

Durante as operações de perfuração, por exemplo, para produção de petróleo, o cabeçote de pressão do fluido de perfuração presente no poço e que sobe até a plataforma, pode fazer com que a pressão do liquido na parte inferior do poço se torne muito alta.

Pressões de fluido de perfuração excessivas podem resultar no fluido de perfuração causando danos indesejáveis na formação sendo perfurada, por exemplo, através da penetração do fluido de perfuração na formação. A formação também pode incluir formações geológicas especiais (depósitos salinos, etc.) que exigem o uso de fluido de perfuração especial a fim de estabilizar a formação.

De acordo com a técnica anterior é difícil se reduzir a gravidade específica do fluido de perfuração a fim de se reduzir a pressão para um nível aceitável. Em muitos casos se provou ser difícil alcançar a redução suficiente na gravidade especifica do fluido de perfuração sem causar um grau inaceitável de mudança nas propriedades físicas do fluido de perfuração, tal como na viscosidade. É conhecida a diluição do fluido de perfuração em um riser (condutor submarino) a fim de se reduzir a pressão de fluido de perfuração, ver U.S. 6.536.540.

Quando da perfuração de instalações flutuantes é conhecida a redução da pressão do fluido de perfuração no poço e do peso do riser pelo bombeamento de fluido de perfuração para fora do riser em um nivel abaixo da superfície do mar. Dessa forma, as patentes U.S. Nos. 4.063.602 e 4.291.772 se referem a embarcações de perfuração fornecidas com uma bomba de retorno para o fluido de perfuração, onde o fluido de perfuração é bombeado para fora do riser imediatamente acima do leito do mar.

Adicionalmente, a patente GB 2379947 trata de um método de controle de pressão de fluido de perfuração durante a perfuração de um poço, em que o fluido de perfuração retorna para a superfície através de uma linha de retorno separada. O método compreende selecionar uma pressão de fundo de poço P2 desejada, determinar a pressão do fundo de poço e controlar uma bomba na linha de retorno em resposta à pressão determinada, para controlar a pressão de fundo de poço na pressão desejada pela troca da velocidade da bomba. É difícil se monitorar o fluxo volumétrico no poço quando da utilização da técnica anterior, visto que o anel acima do fluido de perfuração no revestimento (liner), ou alternativamente no riser, é preenchido com gás, tipicamente ar. Esse anel preenchido com gás pode encher ou ser drenado do fluido de perfuração sem ser facilmente observado. O objetivo da invenção é remediar ou reduzir pelo menos uma das desvantagens da técnica anterior. O objetivo é alcançado de acordo com a invenção, pelas características mencionadas na descrição abaixo e nas reivindicações em anexo.

Quando da perfuração a partir de plataformas fixas (dispositivos de perfuração), um condutor é primeiro acionado para dentro do leito do mar. Quando da perfuração de um poço a partir de um dispositivo de perfuração fixo, o fluido de perfuração é bombeado através de um cordão de perfuração descendo para uma ferramenta de perfuração. 0 fluido de perfuração serve várias finalidades, das quais uma é transportar os cortes de perfuração para fora do poço. 0 transporte eficiente dos cortes de perfuração depende do fluido de perfuração ser relativamente viscoso. 0 fluido de perfuração flui de volta através do anel entre a parede do poço, o revestimento mencionado acima e o cordão de perfuração, e sobe até a sonda de perfuração, onde o fluido de perfuração é tratado e condicionado antes de ser bombeado de volta para baixo, para o poço. Em muitos casos, isso pode resultar em um encabeçamento de pressão que é indesejável.

Pelo acoplamento de uma bomba ao revestimento perto do leito do mar como descrito acima, o fluido de perfuração que retorna pode ser bombeado para fora do anel e subir para a sonda de perfuração. De acordo com a invenção, o volume anular acima do fluido de perfuração é preenchido com um fluido de riser. Preferivelmente, a densidade do fluido de riser é inferior à do fluido de perfuração. A pressão do fluido de perfuração no leito do mar pode ser controlada a partir da sonda de perfuração pela seleção da pressão de entrada para a bomba. A altura Hi da coluna do fluido de perfuração acima do leito do mar depende da pressão de entrada selecionada da bomba, da densidade do fluido de perfuração e da densidade do fluido de riser, visto que a pressão de entrada da bomba é igual a: Ρ = Hi x Yb + H2 x Ys onde : Yb = a densidade do fluido de perfuração H2 = a altura da coluna do fluido de riser Ys = a densidade do fluido de riser Hi e H2 juntos criam o comprimento da seção de riser a partir do leito do mar e até o convés da sonda de perfuração. 0 enchimento do anel de revestimento com um fluido de riser permite o controle da quantidade de fluxo continuo do fluido que flui para dentro e para fora do poço. Dessa forma, é relativamente fácil se detectar, por exemplo, o fluido de perfuração fluindo para dentro da formação de perfuração. É adicionalmente possível se manter uma pressão de fluido de perfuração substancialmente constante no leito do mar, também quando a densidade do fluido de perfuração muda. A escolha de outra pressão de entrada para a bomba ira causar imediatamente a mudança das alturas Hi e H2, de acordo com a nova pressão.

Se for desejado, a saída do anel para a bomba pode ser disposta em um nível abaixo do leito do mar, pelo acoplamento de um primeiro tubo de bomba ao anel em um nível abaixo do leito do mar. A fim de evitar que a pressão do fluido de perfuração exceda o nível aceitável, por exemplo, no caso de um percurso de bomba, o riser pode ser fornecido com uma válvula de eliminação. Uma válvula de eliminação desse tipo pode ser configurada para abrir em uma pressão particular para o fluxo de saída do fluido de perfuração para o mar. A seguir é descrito um exemplo não limitativo de um método e dispositivo preferidos ilustrados nos desenhos em anexo, nos quais: A figura 1 é uma vista esquemática de uma sonda de perfuração fixa fornecida com uma bomba para retornar o fluido de perfuração, a bomba sendo acoplada à seção de riser perto do leito do mar, a seção de riser sendo preenchida com um fluido de densidade diferente da do fluido de perfuração; e A figura 2 é similar à figura 1, mas aqui o fluido de perfuração preenche uma parte maior da seção de riser.

Nos desenhos, a referência numérica 1 indica uma sonda de perfuração fixa compreendendo uma estrutura de suporte 2, um convés 4 e um guindaste 6. A estrutura de suporte 2 é colocada no leito do mar 8 e se projeta acima da superfície 10 do mar.

Uma seção de riser 12 de um revestimento 14 se estende a partir do leito do mar 8 até o convés 4, enquanto o revestimento 14 desce adicionalmente para dentro de um poço 15. A seção de riser 12 é fornecida com válvulas de cabeça de poço necessárias (não ilustrado).

Um cordão de perfuração 16 se projeta a partir do convés 4 e desce através do revestimento 14.

Um primeiro tubo de bomba 17 é acoplado à seção de riser 12 perto do leito do mar 8 através de uma válvula 18 e a parte de extremidade oposta do tubo de bomba 17 é acoplada a uma bomba 20 localizada perto do leito do mar 8. Um segundo tubo de bomba 22 corre da bomba 20 até um tanque de coleta 24 para o fluido de perfuração no convés 4.

Um tanque 26 para um fluido de riser se comunica com a seção de riser 12 através de um tubo de conexão 28 no convés 4. 0 tubo de conexão 28 possui um dosador de volume (não ilustrado). Preferivelmente, a densidade do fluido de riser é inferior à do fluido de perfuração. 0 suprimento de energia para a bomba 20 é através de um cabo (não ilustrado) da sonda de perfuração 1 e a pressão na entrada para a bomba 20 é selecionada a partir da sonda de perfuração 1. A bomba 20 pode ser opcionalmente acionada hidraulicamente por meio de óleo que é circulado de volta para a sonda de perfuração ou por meio de água que é jogada no mar. O fluido de perfuração é bombeado descendentemente através do cordão de perfuração 16 de forma conhecida per se, retornando para o convés 4 através de um anel 30 entre o revestimento 14 e o cordão de perfuração 16. Quando a bomba 20 é iniciada, o fluido de perfuração é retornado do anel 30 através da bomba 20 para o tanque de coleta 24 no convés 4. O fluido de riser passa do tanque 26 para dentro do anel 30 na seção de riser 12. A altura Hi da coluna do fluido de perfuração acima do leito do mar 8 se ajusta de acordo com a pressão de entrada selecionada da bomba 20, como descrito na parte geral da descrição. O volume do fluido de riser que flui para dentro e para fora do tanque 26 é monitorado, tornando possível se manter uma verificação, por exemplo, se o fluido de perfuração está desaparecendo para dentro da formação de poço, ou gás ou líquido está fluindo a partir da formação e para dentro do sistema. A invenção torna possível pelo uso de meios simples se alcançar uma redução significativa na pressão do fluido de perfuração no poço 15. A figura 2 ilustra uma situação na qual uma pressão de entrada mais alta foi selecionada para a bomba, onde as alturas Hi e H2 das colunas de fluido mudaram com relação à situação ilustrada na figura 1.

Claims

1. Método de controle de pressão de fluido de perfuração durante a perfuração offshore, onde o fluido de perfuração é bombeado para baixo e para dentro de um poço (15) e, então, flui de volta para uma sonda de perfuração (1) através de seções com e/ou sem revestimento do poço (15) e um revestimento (14) , e onde a pressão do fluido de perfuração é controlada pela utilização de uma bomba (20) para bombear o fluido de perfuração para fora do revestimento (14) perto do leito do mar, onde o anel (30) do revestimento (14) acima do fluido de perfuração é preenchido com um fluido de riser tendo uma densidade que é inferior à do fluído de perfuração, caracterizado pelo fato de o nível de interface entre o fluido de perfuração e o fluido de riser ser regulado pelo ajuste da pressão de entrada da bomba (20).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o volume do fluido de riser que fluí para dentro e para fora do anel (30) ser monitorado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o volume do fluído de perfuração e do fluido de riser que fluem para dentro e para fora do anel (30) ser comparado com o volume de fluido de perfuração sendo introduzido no poço (15) através de um cordão de perfuração (16).

4. Dispositivo para controlar a pressão do fluido de perfuração durante a perfuração offshore, onde o fluido de perfuração é bombeado para baixo e para dentro de um poço (15) e, então, flui de volta para uma sonda de perfuração (1) através de seções com e/ou sem revestimento do poço (15) e urr. revestimento (14), e onde a pressão do fluido de perfuração é controlada pela utilização de uma bomba (20) para bombear o fluido de perfuração para fora do revestimento (14) perto do leito do mar, e onde o anel (30) do revestimento (14) acima do fluido de perfuração é preenchido com um fluido de riser tendo uma densidade que é inferior à do fluido de perfuração, caracterizado pelo fato de a pressão de entrada da bomba (20) ser ajustável.

5. Dispositivo, de acordo ccm a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o anel (30) se comunicar com um tanque (26) na sonda de perfuração (1) por meio de um tubo de conexão (28), o tubo de conexão (28) sendo ajustado com o equipamento de medição de volume.