BRPI0709770A2 - system and method for detecting rupture in oil wells - Google Patents
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- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/10—Locating fluid leaks, intrusions or movements
- E21B47/117—Detecting leaks, e.g. from tubing, by pressure testing
Abstract
SISTEMA E MÉTODO PARA DETECÇçO DE RUPTURA EM POÇOS DE PETRàLEO Um método e sistema para detectar e localizar uma ruptura de um tubo em poços de petróleo de múltiplos tubos colocados um dentro do outro usando válvulas de pressão e sensores de pressão. O método compreende as etapas de: conectar pelo menos dois dos tubos de poço de um poço de produção de múltiplos tubos colocados um dentro do outro a um reservatório de acumulação para permitir transferência de fluido do poço para o reservatório; vedar os tubos de poço para manter a pressão nos mesmos; medir um parâmetro de pressão dentro de cada um dos ditos pelo menos dois tubos de poço até o dito parâmetro de pressão indicar uma estabilização de pressão nos mesmos; alterar a pressão dentro de um dos tubos de poço; medir um parâmetro de pressão dentro dos outros tubos de poço; e estabilizar a pressão no tubo de poço dentro do qual a pressão foi alterada anteriormente.SYSTEM AND METHOD FOR BREAK DETECTION IN PETROLEUM WELLS A method and system for detecting and locating a pipe rupture in multi-tube oil wells placed inside each other using pressure valves and pressure sensors. The method comprises the steps of: connecting at least two of the well tubes in a multi-tube production well placed inside each other to an accumulation reservoir to allow fluid transfer from the well to the reservoir; seal the well tubes to maintain pressure in them; measure a pressure parameter within each of said at least two well tubes until said pressure parameter indicates a pressure stabilization in them; change the pressure inside one of the well tubes; measure a pressure parameter inside the other well tubes; and stabilize the pressure in the well tube within which the pressure was previously changed.
Description
"SISTEMA E MÉTODO PARA DETECÇÃO DE RUPTURA EM POÇOS DE PETRÓ-LEO""SYSTEM AND METHOD FOR BREAKING DETECTION IN OIL WELLS"
INTRODUÇÃOINTRODUCTION
Este é um pedido não provisório dizendo respeito ao conteúdo do pedido de paten-te mexicano NL/a/2005/000067, e reivindicando prioridade para ele, depositado em 7 desetembro de 2005, o qual está incorporado neste documento pela referência.This is a non-provisional application concerning the content of Mexican patent application NL / a / 2005/000067, and claiming priority for it, filed on September 7, 2005, which is incorporated herein by reference.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Campo da Invenção1. Field of the Invention
A invenção diz respeito ao campo de produção de óleo bruto e, mais especifica-mente, a um sistema e método para detectar e localizar uma ruptura de um tubo em um po-ço de petróleo de múltiplos tubos colocados um dentro do outro por meio do uso e mediçõesde sensores de pressão e válvulas de pressão. As frases "poço de petróleo", "poço de pro-dução", "poço de hidrocarboneto" e "poço de óleo" são usadas de forma sinônima por todoeste pedido, e incluem a produção de petróleo tanto na forma líquida quanto gasosa.The invention relates to the field of crude oil production and, more specifically, to a system and method for detecting and locating a rupture of a pipe in a multi-pipe oil well placed within one another by means of the use and measurements of pressure sensors and pressure valves. The phrases "oil well", "production well", "hydrocarbon well" and "oil well" are used interchangeably throughout this application, and include both liquid and gaseous oil production.
2. Informação Antecedente2. Background Information
Um poço de produção de hidrocarboneto típico é compreendido de um tubo de pro-dução alojado dentro de um ou mais tubos de revestimento, todos os quais são de uma ma-neira geral alinhados concentricamente. Estes poços de hidrocarboneto típicos emanamuma pressão de poço natural que é diferente da pressão atmosférica, a qual operadores depoço usam, entre outras coisas, para remover os fluidos e gases de hidrocarboneto de den-tro do poço. Esta pressão de poço natural pode ser gerada sobre um grande volume da for-mação, e tentará escapar pelo caminho de resistência mínima para a superfície. Assim, apressão de poço natural pode naturalmente fluir para dentro dos tubos de poço do poço dehidrocarboneto. Esta pressão pode então ser usada para detectar uma ruptura entre doistubos de poço de um poço de produção de múltiplos tubos colocados um dentro do outro, talcomo descrito neste documento.A typical hydrocarbon production well is comprised of a production tube housed within one or more casing tubes, all of which are generally concentrically aligned. These typical hydrocarbon wells emanate a natural well pressure that is different from atmospheric pressure, which deposit operators use, among other things, to remove hydrocarbon fluids and gases from within the well. This natural well pressure can be generated over a large volume of the formation and will attempt to escape through the minimum resistance path to the surface. Thus, natural well pressure can naturally flow into the hydrocarbon well well tubes. This pressure can then be used to detect a rupture between two tube wells of a multi-tube production well placed within each other as described herein.
Enquanto que o tubo de produção transfere hidrocarbonetos para a superfície, tu-bos de revestimento circundantes servem primariamente para reforçar a perfuração de poçoprincipal. Os tubos de revestimento são usualmente cimentados no lugar, embora o anular26 entre o tubo de produção e o tubo de revestimento mais interno possa em vez disto serselado da zona de produção de hidrocarboneto com um obturador, o qual é uma ferramentade fundo de poço comum usada para isolar uma produção de um anular de poço 26 doslíquidos e gases de hidrocarboneto.While the production pipe transfers hydrocarbons to the surface, surrounding casing pipes primarily serve to reinforce main well drilling. The casing pipes are usually cemented in place, although the ring 26 between the production pipe and the innermost casing pipe may instead be sealed from the hydrocarbon production zone with a shutter, which is a common wellbore tool used. to isolate a production of a well ring 26 from hydrocarbon liquids and gases.
De uma maneira geral, o tubo de produção e os tubos de revestimento são feitos deaço, o qual é suscetível à oxidação e corrosão ao longo do tempo que pode fazer com que opoço de óleo vaze fluido ou gases de hidrocarboneto através dos tubos de revestimento epara dentro do solo circundante. Estes hidrocarbonetos vazados podem eventualmente e-mergir no nível do solo e, à medida que eles se deslocam através do solo, causam um im-pacto ambiental prejudicial à superfície e à água e solo subterrâneos, assim como aos ani-mais selvagens, durante a migração para a superfície. Tal vazamento também pode causarum acúmulo de óleo bruto de má aparência na superfície.Generally speaking, the production pipe and casing pipes are made of steel, which is susceptible to oxidation and corrosion over time that can cause the oil option to leak fluid or hydrocarbon gases through the casing pipes and to inside the surrounding soil. These leaked hydrocarbons can eventually e-dive at ground level and, as they move through the ground, cause a detrimental environmental impact to the surface and underground water and soil as well as wild animals during surface migration. Such leakage can also cause a bad appearance of crude oil to accumulate on the surface.
Inúmeras patentes Estados Unidos abordam a detecção de vazamentos dentro depoços de produção. Por exemplo, a patente Estados Unidos 3.776.032 revela um método deproteger um poço contra um influxo de gás ou de líquido. O processo de detecção envolve ouso de pulsos de lama de pressão provenientes de um par de transdutores acústicos, osquais geram sinais na forma de ondas de pressão, tanto antes de a lama de perfuração sercirculada para a broca de perfuração quanto depois de a lama de perfuração ser circuladaatravés da broca de perfuração. A diferença, se alguma, entre os dois pulsos é então con-vertida em um sinal e transmitida para a superfície.Numerous United States patents address leak detection within production wells. For example, United States Patent 3,776,032 discloses a method of protecting a well against a gas or liquid influx. The detection process involves the use of pressure mud pulses from a pair of acoustic transducers, which generate signals in the form of pressure waves both before the drilling mud is circulated to the drill bit and after the drilling mud. be circulated through the drill bit. The difference, if any, between the two pulses is then converted into a signal and transmitted to the surface.
A patente Estados Unidos 4.114.721 revela um par de detectores acústicos se des-locando através de um poço para detectar som indicativo de um vazamento de revestimento.Os fluidos ou gases de hidrocarboneto se deslocam através de uma ruptura no revestimen-to, o ruído acústico é monitorado em duas localizações dentro da perfuração de poço. Ossinais provenientes dos monitores são transmitidos para a superfície e usados para determi-nar a localização da ruptura.United States Patent 4,114,721 discloses a pair of acoustic detectors moving through a well to detect sound indicative of a coating leak. Hydrocarbon fluids or gases move through a rupture in the coating, noise Acoustic monitoring is monitored at two locations within the wellbore. Signals from the monitors are transmitted to the surface and used to determine the location of the rupture.
A patente Estados Unidos 4.101.827 revela um método de detectar vazamentos emum tubo subterrâneo que é feito de um isolador. O processo envolve encher parcialmente otubo com um fluido eletricamente condutivo (tal como água de torneira), passar uma corren-te elétrica através do fluido para estabelecer um gradiente de tensão ao longo do compri-mento do fluido no tubo, então analisar o gradiente resultante para determinar a localizaçãodo vazamento. A fonte de tensão é conectada a um primeiro eletrodo, o qual é imerso nolíquido em uma extremidade de tubo, e a um segundo eletrodo, o qual é impelido para den-tro do solo. Este método envolve inserir um fio no tubo subterrâneo a fim de determinar deforma apropriada a queda de potencial através do gradiente. O operador de poço determinaa localização do vazamento pela medição do comprimento de fio inserido no tubo subterrâ-neo na localização da queda de potencial, isto é, o ponto de tensão mínima.United States Patent 4,101,827 discloses a method of detecting leaks in an underground pipe that is made of an insulator. The process involves partially filling the tube with an electrically conductive fluid (such as tap water), passing an electric current through the fluid to establish a voltage gradient along the length of the fluid in the tube, then analyzing the resulting gradient. to determine the location of the leak. The voltage source is connected to a first electrode, which is immersed in liquid at one end of a tube, and to a second electrode, which is pushed into the ground. This method involves inserting a wire into the underground pipe to properly determine the potential drop across the gradient. The well operator determines the location of the leak by measuring the length of wire inserted into the underground pipe at the location of the potential drop, ie the minimum stress point.
A patente Estados Unidos 5.548.530 revela um sistema de detecção de vazamentoultra-sônico de alta precisão não intrusivo para tubulações usadas para identificar desenvol-vimento de vazamentos mesmo muito diminutos. O sistema localiza estes vazamentos den-tro de diversos metros da sua real localização em um segmento da tubulação entre duasestações locais do sistema de detecção de vazamento. Vazamentos são localizados e suaslocalizações determinadas pelos seus efeitos na pressão da tubulação e o efeito da mudan-ça de pressão na densidade de líquido. A patente Estados Unidos 6.442.999 inclui uma es-tação mestre para a qual estas estações locais transmitem dados de onda sônica a fim deexecutar cálculos para determinar a presença de um vazamento e sua localização.United States Patent 5,548,530 discloses a non-intrusive high precision ultrasonic leak detection system for pipes used to identify the development of even very small leaks. The system locates these leaks within several meters of their actual location in a pipe segment between two local leak detection system stations. Leaks are localized and their locations determined by their effects on pipe pressure and the effect of pressure change on liquid density. United States Patent 6,442,999 includes a master station to which these local stations transmit sonic wave data in order to perform calculations to determine the presence of a leak and its location.
A patente Estados Unidos 6.530.263 revela um sistema para localizar vazamentosem uma tubulação usando registradores que são posicionados ao longo da tubulação emintervalos espaçados. Estes registradores detectam e armazenam dados de som produzidodentro da tubulação e transferem os dados de som armazenados para um sistema de com-putador para análise. A localização de vazamentos é derivada desta análise.United States Patent 6,530,263 discloses a system for locating leaks in a pipe using recorders that are positioned along the pipe at spaced intervals. These recorders detect and store sound data produced within the pipe and transfer the stored sound data to a computer system for analysis. The location of leaks is derived from this analysis.
A patente Estados Unidos 6.595.038 revela um aparelho para determinar a posiçãode um vazamento em um tubo subterrâneo para fluido ou gás usando sensores acústicos.Um primeiro sensor é acoplado ao tubo enquanto que um segundo sensor é móvel acima dotubo. Ambos os sensores detectam som transportado ao longo das paredes do tubo ou aolongo do fluido no tubo. Com base na leitura de som, a localização do vazamento pode serdeterminada.United States Patent 6,595,038 discloses an apparatus for determining the position of a leak in an underground fluid or gas pipe using acoustic sensors. A first sensor is coupled to the pipe while a second sensor is movable above the pipe. Both sensors detect sound carried along the pipe walls or along the fluid in the pipe. Based on the sound reading, the location of the leak can be determined.
A patente Estados Unidos 6.668.619 revela um método e aparelho para localizar afonte de um vazamento em uma tubulação usando técnicas de filtragem de padrão de ca-samento. Estas filtragens de padrão de casamento fazem distinção entre ruído de fundo eperturbações de pressão geradas por outras fontes não de vazamento. Este método usasinais acústicos para determinar se um vazamento existe e onde ele está localizado.United States Patent 6,668,619 discloses a method and apparatus for locating the source of a leak in a pipe using pattern matching filtering techniques. These pattern matching filters distinguish between background noise and pressure disturbances generated by other non-leakage sources. This method uses acoustic signals to determine if a leak exists and where it is located.
A patente Estados Unidos 6.650.125 revela localizar vazamentos de fluidos condu-tivos, tais como água ionizada, de estruturas não condutivas, tais como tubos, por meio douso de um gerador de carga. O gerador carrega e descarrega o fluido condutivo, e um de-tectar portátil do tipo capacitivo detecta a carga variável que é induzida no fluido.United States Patent 6,650,125 discloses locating conductive fluid leaks, such as ionized water, from non-conductive structures such as pipes by the use of a charge generator. The generator charges and discharges conductive fluid, and a capacitive type portable detector detects the variable charge that is induced in the fluid.
Embora a técnica anterior revele diversos métodos complexos para detectar ruptu-ras em tubulação, a técnica atual não revela um método de detectar rupturas em um poçode produção de hidrocarboneto de múltiplos tubos colocados um dentro do outro que sejasimples, barato e preciso. Além disso, a técnica anterior revela métodos para detecção deruptura que exigem dispor ferramentas e equipamento embaixo no furo de poço, o que com-plica o processo de detecção de ruptura. Portanto, existe uma necessidade de um sistemae método de baixo custo e simples para localizar vazamentos de óleo bruto nestes poços deprodução de múltiplos tubos colocados um dentro do outro.While the prior art reveals a number of complex methods for detecting pipeline ruptures, the present art does not disclose a method for detecting ruptures in a multi-tube hydrocarbon well that is simple, inexpensive, and accurate. In addition, the prior art discloses breakthrough methods that require tools and equipment to be placed beneath the wellbore, which complicates the breakthrough detection process. Therefore, there is a need for a low cost and simple method and system for locating crude oil leaks in these multi-tube production wells placed inside each other.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION
A presente invenção proporciona um sistema e método para detectar e localizar ra-pidamente e de forma eficiente rupturas em poços de óleo de múltiplos tubos colocados umdentro do outro enquanto minimizando ou eliminando os efeitos adversos resultantes dacontaminação de hidrocarboneto. O método identifica rupturas nos tubos de produção e derevestimento, referidos coletivamente neste documento como "tubos de poço", a fim de for-necer um dispositivo eficiente de evitar desenvolvimento de problemas ambientais perigososprovenientes do aço deteriorado. "Localizar" rupturas, tal como usado neste documento, serefere a determinar em qual tubo de poço de um poço de produção de múltiplos tubos colo-cados um dentro do outro existe uma ruptura, se existir alguma.The present invention provides a system and method for rapidly and efficiently detecting and locating ruptures in multi-tube oil wells placed within each other while minimizing or eliminating the adverse effects of hydrocarbon contamination. The method identifies ruptures in the production and de-coating pipes, referred to collectively herein as "well pipes", to provide an efficient means of preventing the development of hazardous environmental problems arising from deteriorated steel. "Finding" ruptures, as used herein, is useful in determining in which well tube of a multi-tube production well placed within each other there is a rupture, if any.
A presente invenção revela, entre outras coisas, um método de detectar uma ruptu-ra entre tubos de poço de um poço de produção de múltiplos tubos colocados um dentro dooutro que é compreendido de um tubo de produção, através do qual hidrocarbonetos fluem,e de pelo menos um tubo de revestimento, o qual circunda o tubo de produção e reforça aperfuração de poço do poço. Podem existir muitos tubos dé revestimento, cada um alojadodentro do tubo de revestimento do próximo maior diâmetro. Um poço de produção de múlti-plos tubos inclui um poço com um tubo de produção e um tubo de revestimento e um poçocom um tubo de produção e múltiplos tubos de revestimento.The present invention discloses, among other things, a method of detecting a rupture between well tubes of a multi-tube production well placed within one which is comprised of a production tube through which hydrocarbons flow, and of at least one casing pipe which surrounds the production pipe and reinforces well drilling. There may be many casing tubes, each housed within the casing tube of the next largest diameter. A multi-tube production well includes a well with a production tube and casing tube and a well with a production tube and multiple casing tubes.
De uma maneira geral, o anular entre o primeiro (ou mais interno) tubo de revesti-mento e o tubo de produção é não enchido, mas selado da zona de produção de hidrocar-boneto com um obturador, o qual é uma ferramenta de fundo de poço comum usada paraeste propósito. O obturador isola o anular de um poço de hidrocarboneto contra a pressão efluxo de gases e líquidos provenientes da zona de produção de hidrocarboneto. Os tubos derevestimento remanescentes são tipicamente enchidos com cimento para fornecer estabili-dade estrutural aumentada. Estes tubos de poço, significando coletivamente tanto o tubo deprodução quanto quaisquer tubos de revestimento, se estendem a partir da zona de produ-ção através da superfície e são ligados a uma árvore de válvulas, a qual permite que os tu-bos de poço sejam alterados da sua configuração alojada e redirecionados para várias loca-lizações acima da superfície.Generally, the annulus between the first (or innermost) casing pipe and the production pipe is unfilled, but sealed from the hydrocarbons production zone with a shutter, which is a bottom tool. well used for this purpose. The plug isolates the annulus of a hydrocarbon well against the pressure and flow of gases and liquids from the hydrocarbon production zone. Remaining lining tubes are typically filled with cement to provide increased structural stability. These well pipes, collectively meaning both the production pipe and any casing pipes, extend from the production zone across the surface and are connected to a valve tree, which allows the wellheads to be changed from your hosted configuration and redirected to multiple locations above the surface.
Tal como usado em um poço de hidrocarboneto de múltiplos tubos colocados umdentro do outro típico, o método da presente invenção compreende as etapas de conectarpelo menos dois dos tubos de poço de um poço de produção de múltiplos tubos colocadosum dentro do outro a um reservatório de acumulação para permitir transferência de fluido dopoço para o reservatório; vedar os tubos de poço para manter a pressão nos mesmos; alte-rar a pressão dentro de um dos tubos de poço; medir um parâmetro de pressão dentro dosoutros tubos de poço; e estabilizar a pressão no tubo de poço dentro do qual a pressão foialterada anteriormente. Além disso, as etapas de alterar, medir e estabilizar podem ser apli-cadas especificamente com referência a cada um dos tubos de poço que compreendem opoço, significando que a pressão dentro de cada tubo de poço pode ser alterada, um parâ-metro de pressão dos outros tubos medido e então a pressão pode ser estabilizada. Emboraa seqüência preferida seja iniciar com o tubo de poço mais interno - o tubo de produção - eaplicar seqüencialmente estas etapas a cada um dos tubos de poço em uma seqüência pro-gressivamente para fora, o método pode ser aplicado aos tubos de poço em uma ordemdiferente.As used in a multi-tube hydrocarbon well placed within a typical other, the method of the present invention comprises the steps of connecting at least two of the well tubes of a multi-tube production well placed within one to an accumulation reservoir. to allow transfer of doping fluid to the reservoir; seal well tubes to maintain pressure in them; change the pressure within one of the well tubes; measure a pressure parameter within other well tubes; and stabilizing the pressure in the well tube within which the pressure was previously changed. In addition, the steps of altering, measuring and stabilizing can be applied specifically with reference to each of the optionally wellbore tubes, meaning that the pressure within each wellbore can be changed, a pressure parameter. from the other pipes measured and then the pressure can be stabilized. Although the preferred sequence is to start with the innermost well tube - the production tube - and sequentially apply these steps to each well tube in a progressively outward sequence, the method can be applied to the well tubes in a different order. .
Embora o método possa ser aplicado manualmente, o método é executado de for -ma mais eficiente de modo automático do que manualmente. Assim, um outro aspecto dométodo envolve um controlador de sistema executando as etapas de vedar, alterar, medir eestabilizar do método. O controlador de sistema é um computador configurado para acionarválvulas de pressão e receber as leituras de parâmetro de pressão provenientes dos senso-res de pressão.Although the method can be applied manually, the method runs more efficiently automatically than manually. Thus, another aspect of the method involves a system controller performing the sealing, altering, measuring and stabilizing steps of the method. The system controller is a computer configured to actuate pressure valves and receive pressure parameter readings from pressure sensors.
De acordo com um aspecto do método, a etapa de conectar os tubos de poço a umreservatório de acumulação é realizada pela ligação de pelo menos dois tubos de descargaaos tubos de poço, um tubo de descarga sendo conectado entre cada tubo de poço e o re-servatório de acumulação. Os tubos de descarga permitem aos fluidos de hidrocarbonetofluir para dentro do reservatório de acumulação e serem coletados por ele, o qual é tipica-mente incorporado como um recipiente de metal portátil. Este fluxo de saída de fluido ocorrequando à pressão de poço natural é permitido fluir livremente pelo tubo de produção. Algu-mas vezes fluidos de hidrocarboneto também fluirão pelos tubos de revestimento, depen-dendo de, por exemplo, se existir uma ruptura entre um tubo de revestimento e o tubo deprodução ou se um obturador vedando de outro modo o anular entre estes tubos de poçotiver rompido. O reservatório de acumulação recebe este fluido de hidrocarboneto residualdos tubos de poço para, entre outras coisas, impedir contaminação do solo circundante.According to one aspect of the method, the step of connecting the well tubes to an accumulation reservoir is accomplished by connecting at least two discharge tubes to the well tubes, one discharge tube being connected between each well tube and the reservoir. accumulation facility. Discharge tubes allow hydrocarbon fluids to flow into and be collected from the accumulation reservoir, which is typically incorporated as a portable metal container. This fluid outlet flow occurs when at natural well pressure it is allowed to flow freely through the production pipe. Sometimes hydrocarbon fluids will also flow through the casing pipes, depending, for example, if there is a rupture between a casing pipe and the production pipe or if a plug otherwise seals the annulus between these well pipes. broken. The accumulation reservoir receives this residual hydrocarbon fluid from well pipes to, among other things, prevent contamination of the surrounding soil.
Além disso, de acordo com um outro aspecto do método, válvulas de pressão esensores de pressão são colocados entre os tubos de poço e o reservatório de acumulaçãopara controlar transmissão de pressão entre eles e para monitorar a pressão dentro dos tu-bos de poço durante aplicação do método de detecção de ruptura. Quando em uma configu-ração fechada, uma válvula de pressão impedirá transmissão de pressão através dela;quando em uma configuração aberta, uma válvula de pressão permitirá transmissão depressão através dela. Por causa de o método exigir a medição de um parâmetro de pressãodentro dos tubos de poço quando eles estão selados, os sensores de pressão são posicio-nados entre os tubos de poço e as válvulas de pressão. Os sensores de pressão monitorame indicam um parâmetro de pressão de dentro dos tubos de poço aos quais eles estão liga-dos. Se as válvulas de pressão e os sensores de pressão são primeiro colocados entre asextremidades dos tubos de descarga antes de ligar os tubos de descarga entre os tubos depoço e o reservatório de acumulação, a subetapa de interpor as válvulas de pressão e sen-sores de pressão ocorre contemporaneamente com a subetapa de ligar do método.In addition, according to another aspect of the method, pressure sensing pressure valves are placed between the well pipes and the accumulation reservoir to control pressure transmission between them and to monitor the pressure within the wells during application. of the rupture detection method. When in a closed configuration, a pressure valve will prevent pressure transmission through it, while in an open configuration, a pressure valve will allow depression transmission through it. Because the method requires the measurement of a pressure parameter inside the well pipes when they are sealed, the pressure sensors are positioned between the well pipes and the pressure valves. Monitor pressure sensors indicate a pressure parameter from within the well pipes to which they are connected. If pressure valves and pressure sensors are first placed between the ends of the discharge pipes before connecting the discharge pipes between the test pipes and the accumulation reservoir, the substep of interposing the pressure valves and pressure sensors. occurs at the same time with the linking substep of the method.
De acordo com um outro aspecto do método, a etapa de vedar é compreendida a-dicionalmente da etapa de impedir transmissão de fluido ou de pressão entre os tubos depoço e o reservatório de acumulação. Isto pode ser realizado, por exemplo, pelo desloca-mento de válvulas de pressão interpostas para a posição fechada.According to another aspect of the method, the sealing step is further comprised of the step of preventing fluid or pressure transmission between the deposition tubes and the accumulation reservoir. This can be accomplished, for example, by moving interposed pressure valves to the closed position.
De acordo com um outro aspecto do método, depois de vedar os tubos de poço, ooperador de poço (ou o controlador de sistema, tal como descrito mais tarde neste docu-mento, quando o método é executado automaticamente) mede um parâmetro de pressãodentro de todos os tubos de poço até que o parâmetro de pressão dentro de todos os tubosde poço seja constante, o que significa que a pressão dentro dos tubos de poço está emequilíbrio. A pressão dentro de um dos tubos de poço é então alterada dentro de um dostubos de poço. Parâmetros de pressão são então medidos a partir dos tubos remanescen-tes, e estes parâmetros de pressão são então comparados com os parâmetros medidos an-teriormente. O operador de poço (ou o controlador de sistema) interpreta então uma mudan-ça nos parâmetros de pressão a partir das medições anteriores como uma ruptura no tubode poço no qual a pressão foi alterada.According to another aspect of the method, after sealing the well tubes, the well operator (or system controller as described later in this document, when the method is performed automatically) measures a pressure parameter within all well tubes until the pressure parameter within all well tubes is constant, which means that the pressure within the well tubes is in equilibrium. The pressure within one of the well tubes is then changed within a well tube. Pressure parameters are then measured from the remaining tubes, and these pressure parameters are then compared to the previously measured parameters. The well operator (or system controller) then interprets a change in pressure parameters from previous measurements as a rupture in the well pipe in which the pressure has changed.
Por causa de poços de produção de hidrocarboneto emanarem uma pressão depoço natural diferente da pressão atmosférica, um outro aspecto do método envolve usar apressão de poço natural para o método de detecção de ruptura. De acordo com um outroaspecto da presente invenção, a etapa de alterar compreende adicionalmente a etapa deabrir uma válvula de pressão colocada entre o tubo de poço dentro do qual a pressão é paraser alterada e o reservatório de acumulação. Pela abertura da válvula de pressão, a pressãodentro do tubo, a qual é causada pelo menos parcialmente pela transmissão de pressão depoço natural para dentro do tubo de poço, muda porque a pressão é transmitida através deum tubo de descarga e para fora deste. A mudança de pressão dentro do tubo será transmi-tida para um ou mais dos outros tubos de poço se rupturas estiverem presentes entre eles.Desta maneira, uma ruptura pode ser detectada pela comparação de parâmetros de pressãomedidos antes e depois da pressão dentro de um tubo de poço ser alterada para determinarse pressão foi transmitida através de uma ruptura em um tubo de revestimento no qual apressão foi transmitida.Because hydrocarbon production wells emanate a natural deposition pressure other than atmospheric pressure, another aspect of the method involves using natural well pressure for the rupture detection method. According to another aspect of the present invention, the altering step further comprises the step of opening a pressure valve placed between the well tube within which the pressure is to be altered and the accumulation reservoir. By opening the pressure valve, the pressure within the pipe, which is caused at least partially by the transmission of natural deposition pressure into the well pipe, changes because pressure is transmitted through and out of a discharge pipe. Pressure change within the tube will be transmitted to one or more of the other well tubes if ruptures are present between them. In this way, a rupture can be detected by comparing pressure parameters measured before and after pressure within a tube. Well changes should be changed to determine if pressure was transmitted through a rupture in a casing tube into which pressure was transmitted.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, a etapa de estabilizarcompreende adicionalmente a etapa de fechar a válvula de pressão aberta anteriormente.Pelo fechamento da válvula de pressão aberta anteriormente, a pressão dentro dos tubos depoço estabilizará de novo e fornecerá um ponto de referência com o qual futuras mudançasde pressão podem ser comparadas.According to a further aspect of the present invention, the stabilizing step further comprises the step of closing the previously opened pressure valve. By closing the previously opened pressure valve, the pressure within the well tubes will again stabilize and provide a reference point. with which future pressure changes can be compared.
O parâmetro de pressão medidos dentro dos tubos de produção ou de revestimentopodem ser a pressão dentro dos tubos, a taxa de mudança de pressão dentro dos tubos, ouqualquer outra medição que possa indicar com segurança uma ruptura em um tubo .The pressure parameter measured within the production or casing pipes may be the pressure within the pipes, the rate of pressure change within the pipes, or any other measurement that can safely indicate a rupture in a pipe.
A presente invenção também revela um sistema de detecção de ruptura para usoem um poço de produção de múltiplos tubos colocados um dentro do outro. O sistema écompreendido de pelo menos dois tubos de descarga, um reservatório de acumulação, pelomenos duas válvulas de pressão e pelo menos dois sensores de pressão. Cada um dos tu-bos de descarga é ligado ao tubo de produção ou a um dos tubos de revestimento (referidoscoletivamente como os tubos de poço) do poço de produção e, na outra extremidade de ca-da um dos tubos de descarga, ao reservatório de acumulação. A ligação dos tubos de poçoao reservatório de acumulação necessita somente ser suficiente para permitir transferênciade fluido do tubo de descarga para dentro do reservatório de acumulação. As válvulas depressão são colocadas entre os tubos de poço e o reservatório de acumulação, e são usa-das para seletivamente impedir ou permitir transmissão de pressão dos tubos de poço. Cadauma das válvulas de pressão impede transmissão de pressão quando em uma configuraçãofechada e permite transmissão de pressão quando em uma configuração aberta. Cada sen-sor de pressão mede um parâmetro de pressão dentro do tubo de poço ao qual ele é ligadode forma operável.The present invention also discloses a rupture detection system for using a multi-tube production well placed within one another. The system is comprised of at least two discharge pipes, an accumulation reservoir, at least two pressure valves and at least two pressure sensors. Each of the discharge pipes is connected to the production pipe or one of the casing tubes (collectively referred to as the well pipes) of the production well and at the other end of each discharge pipe to the reservoir. of accumulation. The connection of the well pipes to the accumulation reservoir need only be sufficient to allow fluid transfer from the discharge pipe into the accumulation reservoir. Depression valves are placed between the well pipes and the accumulation reservoir, and are used to selectively prevent or allow pressure transmission from the well pipes. Each of the pressure valves prevents pressure transmission when in a closed configuration and allows pressure transmission when in an open configuration. Each pressure sensor measures a pressure parameter within the well tube to which it is operably connected.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção, o sistema de detecção deruptura compreende adicionalmente um controlador de sistema que é ligado de forma ope-rável a um ou mais de os sensores de pressão e as válvulas de pressão. O controlador desistema aciona então as válvulas de pressão conectadas de forma operável e recebe dadosprovenientes dos sensores de pressão conectados de forma operável de acordo com umprograma predefinido, o qual pode incorporar o método de detecção de ruptura da presenteinvenção descrita neste documento. De acordo com um outro aspecto do sistema, o contro-lador de sistema também gera saída que indica quais tubos, se alguns, do poço de produ-ção de múltiplos tubos colocados um dentro do outro estão rompidos. Neste sentido, "locali-zar" uma ruptura significa determinar dentro de qual tubo de poço de um poço de hidrocar-boneto de múltiplos tubos colocados um dentro do outro existe uma ruptura, se existir algu-ma. Além disso, e de acordo com um outro aspecto da presente invenção, o controlador desistema admite entrada de usuário e aciona opcionalmente uma ou mais válvulas de pres-são do sistema de detecção de ruptura de acordo com a entrada de usuário e gera saídaindicando a presença e localização de quaisquer rupturas com base nos parâmetros depressão medidos pelos sensores de pressão e transmitidos para o controlador de sistema.According to another aspect of the present invention, the burst detection system further comprises a system controller that is operably connected to one or more of the pressure sensors and pressure valves. The desystem controller then actuates the operably connected pressure valves and receives data from the operably connected pressure sensors according to a predefined program which may incorporate the rupture detection method of the present invention described herein. According to another aspect of the system, the system controller also generates output indicating which pipes, if any, from the multi-pipe production well placed inside each other are broken. In this sense, "locating" a rupture means determining within which well tube of a multi-tube hydrocarbon well placed within each other a rupture exists, if any. In addition, and in accordance with another aspect of the present invention, the desystem controller admits user input and optionally actuates one or more rupture detection system pressure valves according to user input and generates output indicating presence. and locating any ruptures based on the depression parameters measured by the pressure sensors and transmitted to the system controller.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
A presente invenção assim como objetivos e recursos adicionais da mesma estãoexpostos de forma mais clara e completa na descrição a seguir da modalidade preferida, aqual deve ser lida com referência aos desenhos anexos, em que:The present invention as well as further objects and features thereof are set forth more clearly and fully in the following description of the preferred embodiment, which should be read with reference to the accompanying drawings, in which:
A figura 1 mostra uma vista seccional de um poço de produção de hidrocarbonetode múltiplos tubos colocados um dentro do outro típico, o qual é de técnica anterior;Figure 1 shows a sectional view of a typical multi-tube hydrocarbon production well placed within one another which is prior art;
A figura 2 mostra uma vista seccional do sistema de detecção de ruptura reveladoinstalado no poço de hidrocarboneto de múltiplos tubos colocados um dentro do outro dafigura 1; eFigure 2 shows a sectional view of the disclosed rupture detection system installed in the multi-tube hydrocarbon well placed within one another of Figure 1; and
A figura 3 mostra um diagrama de blocos de um método de detectar uma rupturaentre tubos de poço de um poço de hidrocarboneto de múltiplos tubos colocados um dentrodo outro.DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDAFigure 3 shows a block diagram of a method of detecting a rupture between well tubes of a multi-tube hydrocarbon well placed between one another. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
A figura 1 mostra uma vista seccional de um poço de produção de hidrocarbonetode múltiplos tubos colocados um dentro do outro típico 20, o qual é conhecido na técnicaanterior. O poço de produção 20 é perfurado em uma superfície de solo 1 e é compreendidodos tubos de poço colocados um dentro do outro 22 usados em combinação para produzirhidrocarbonetos. Os tubos de poço 22 são compreendidos adicionalmente de um tubo deprodução 6 e de uma pluralidade de tubos de revestimento 3 a 5. O tubo de produção 6 seestende de cima da superfície de solo 1 através do solo para uma zona de depósito de hi-drocarboneto 2, da qual fluidos e gás de hidrocarboneto são removidos para a superfície.Um primeiro tubo de revestimento 5 encerra o tubo de produção 6, e o espaço anular entre oprimeiro tubo de revestimento 5 e o tubo de produção 6 é selado da zona de depósito dehidrocarboneto 2 por meio de um obturador 7. O primeiro tubo de revestimento 5 é alojadodentro de um segundo tubo de revestimento 4, o qual por sua vez é alojado dentro de umterceiro tubo de revestimento 3. O cimento 24 enche o anular entre os dois tubos de reves-timento mais externos 3, 4 para retê-los no lugar. Embora a figura 1 mostre somente trêstubos de revestimento 3 a 5, um poço de produção de múltiplos tubos típico pode ter maisou menos destes tubos de revestimento. De forma similar, os tubos de revestimento 3 a 5podem não ser reforçados com cimentação ou outro material de reforço. Cada um dos tubosde poço 22 é ligado a uma árvore de válvulas (não mostrada na figura 1) através da qualcada tubo de revestimento 3 a 5 e o tubo de produção 6 dentro do poço de produção demúltiplos tubos colocados um dentro do outro 20 pode ser acessado na superfície de solo 1.Figure 1 shows a sectional view of a multi-tube hydrocarbon production well placed within one typical 20 which is known in the prior art. Production well 20 is drilled in a ground surface 1 and is comprised of well-placed well pipes 22 used in combination to produce hydrocarbons. Well pipes 22 are further comprised of a production pipe 6 and a plurality of casing pipes 3 to 5. Production pipe 6 extends from above the ground surface 1 through the ground to a hydrocarbon deposit zone 2, from which fluids and hydrocarbon gas are removed to the surface. A first casing tube 5 encloses the production tube 6, and the annular space between the first casing tube 5 and the production tube 6 is sealed from the depositing zone. hydrocarbon 2 by means of a plug 7. The first casing tube 5 is housed within a second casing tube 4, which in turn is housed within a third casing tube 3. Cement 24 fills the annulus between the two tubes outermost coatings 3, 4 to hold them in place. Although Figure 1 shows only casing tubes 3 to 5, a typical multi-tube production well may have more or less of these casing tubes. Similarly, casing tubes 3 to 5 may not be reinforced with cementation or other reinforcing material. Each well tube 22 is connected to a valve tree (not shown in figure 1) through any casing tube 3 to 5 and the production tube 6 within the production well of multiple tubes placed into each other 20 can be accessed on the ground surface 1.
A figura 2 mostra a modalidade preferida da presente invenção, um sistema de de-tecção de ruptura para uso em um poço de hidrocarboneto de múltiplos tubos colocados umdentro do outro. Os tubos de descarga 8a a 8d conectam os tubos de poço 22 do poço dehidrocarboneto de múltiplos tubos típico 20 mostrado na figura 1 a um reservatório de acu-mulação 9. Os tubos de descarga 8a a 8d são ligados aos tubos de poço 22 de uma tal ma-neira a fim de vedar cada um dos tubos de poço 22 contra entrada ou escape de gás e líqui-do na junção entre os tubos de poço 22 e os tubos de descarga 8a a 8d. A ligação dos tubosde descarga 8a a 8d ao reservatório de acumulação necessita somente ser suficiente parapermitir fluxo de saída de hidrocarboneto dos tubos para entrar no reservatório de acumula-ção 9 e permanecer assim contido.Figure 2 shows the preferred embodiment of the present invention, a rupture detection system for use in a multi-tube hydrocarbon well placed within each other. Discharge tubes 8a-8d connect the wellpipe 22 of the typical multi-tube hydrocarbon well 20 shown in Figure 1 to an accumulation reservoir 9. Discharge tube 8a-8d is connected to wellpipe 22 of a such a manner in order to seal each of the well pipes 22 against inlet or exhaust gas and liquid at the junction between the well pipes 22 and the discharge pipes 8a to 8d. The connection of the discharge pipes 8a to 8d to the accumulation reservoir need only be sufficient to allow hydrocarbon outflow from the pipes to enter the accumulation reservoir 9 and remain contained therein.
Colocadas entre as extremidades de cada um dos tubos de descarga 8a a 8d estãoas válvulas de pressão 10a a 10d para impedir o fluxo de líquidos e gases através dos tubosde descarga 8a a 8d e para dentro do reservatório de acumulação 9. Quando fechadas, asválvulas de pressão 10a a 10d impedem transmissão de fluido ou pressão dos tubos de po-ço 22 para o reservatório de acumulação 9. Os sensores de pressão 11a a 11 d, os quais sãocolocados entre os tubos de poço 3 a 6 e as válvulas de pressão 10a a 10d medem e indi-cam a pressão dentro dos tubos de poço 22.Placed between the ends of each of the discharge pipes 8a to 8d are pressure valves 10a to 10d to prevent the flow of liquids and gases through the discharge pipes 8a to 8d and into the accumulation reservoir 9. When closed, the discharge valves pressure 10a to 10d prevent fluid or pressure transmission from well tubes 22 to accumulation reservoir 9. Pressure sensors 11a to 11d, which are placed between well tubes 3 to 6 and pressure valves 10a 10d measure and indicate the pressure within the well tubes 22.
Tal como mostrado adicionalmente na figura 2, um controlador de sistema 12 é co-nectado de forma operável a cada um dos sensores de pressão 11aa 11dde uma tal manei-ra a fim de permitir ao controlador de sistema 12 receber seletivamente um parâmetro de pressão medido pelos sensores de pressão 11a a 11 d. De forma similar, o controlador desistema 12 é conectado a cada uma das válvulas de pressão 10a a 10d de uma tal maneiraa fim de permitir ao controlador de sistema 12 abrir ou fechar seletivamente cada uma dasválvulas de pressão 10a a 10d. Na modalidade preferida, o controlador de sistema 12 é co-nectado de forma operável tanto para abrir quanto fechar as válvulas de pressão 10a a 10d e monitora os sensores de pressão 11aa11dde acordo com um programa predefinido.As further shown in Figure 2, a system controller 12 is operably connected to each of the pressure sensors 11a to 11d in such a manner as to enable the system controller 12 to selectively receive a measured pressure parameter. by pressure sensors 11a to 11 d. Similarly, the system controller 12 is connected to each of the pressure valves 10a to 10d in such a manner as to enable the system controller 12 to selectively open or close each of the pressure valves 10a to 10d. In the preferred embodiment, system controller 12 is operably connected to both open and close pressure valves 10a to 10d and monitors pressure sensors 11aa11d according to a predefined program.
Afigura 3 ilustra graficamente, por meio de diagrama de blocos, a aplicação preferi-da do método de detecção de ruptura para o poço de produção de múltiplos tubos colocadosum dentro do outro com η tubos de poço onde o método é executado automaticamente porum controlador de sistema, e onde a válvula de pressãon representa a válvula de pressão colocada entre o tubo de poçon e um reservatório de acumulação para impedir ou permitirtransmissão de pressão através dela. A aplicação do método começa por primeiro ligar 100cada um de um tubo de descarga, um sensor de pressão e uma válvula de pressão entrecada tubo de poço de um poço de múltiplos tubos colocados um dentro do outro e o reserva-tório de acumulação. Tal como descrito anteriormente neste documento, os sensores de pressão devem estar em posições sobre o "tubo de poço", ao lado da válvula de pressão,assim um parâmetro de pressão dentro dos tubos de poço pode ser medido quando as vál-vulas de pressão estão em uma configuração fechada. Esta aplicação do método de detec-ção de ruptura da presente invenção começa pela alteração da pressão dentro do tubo depoço mais interno 102, para o qual η = 1. Depois da etapa inicial de ligação 100, o controla- dor de sistema veda 102 os tubos de poço para manter a pressão dentro daqueles tubos.Subseqüentemente, o controlador de sistema mede e registra 106 parâmetros de pressãode dentro de cada tubo de poço e espera até que a pressão dentro de todos os tubos tenhaestabilizado 108. Começando com o tubo mais interno (onde η = 1), o qual é um tubo deprodução, o controlador de sistema a seguir abre 110 a válvula de pressão ligada de forma operável a ele, a qual libera a pressão de dentro do tubo de poço através do tubo de des-carga ligado, alterando assim a pressão dentro de tubo de poçon. O controlador de sistema aseguir mede e registra 112 uma pressão dentro de todos os tubos de poço até que o parâ-metro de pressão dentro de todos os tubos esteja estabilizado 114, e então fecha a válvulade pressão 116. Se o controlador de sistema determinar 118 que nem todos tubos foram testados, o controlador de sistema segue para o próximo tubo 122 e repete as etapas paracada um dos tubos de poço do poço de hidrocarboneto. Depois de o controlador de sistemadeterminar que todos os tubos de poço foram testados 118, o controlador de sistema gera asaída indicando os resultados do método de detecção de ruptura 120.Figure 3 graphically illustrates, by block diagram, the preferred application of the rupture detection method for the multi-tube production well placed within one another with η well tubes where the method is automatically performed by a system controller. and wherein the pressure valve represents the pressure valve placed between the potion tube and an accumulation reservoir to prevent or permit pressure transmission therethrough. The application of the method begins by first connecting each of a discharge pipe, a pressure sensor and a recessed pressure valve to the well pipe of a multi-pipe well placed into each other and the accumulation reservoir. As described earlier in this document, the pressure sensors must be in positions on the "well pipe" next to the pressure valve, so a pressure parameter within the well pipes can be measured when the pressure valves are in a closed configuration. This application of the rupture detection method of the present invention begins by changing the pressure within the innermost test tube 102, for which η = 1. After the initial connection step 100, the system controller seals 102 the well tubes to maintain the pressure within those tubes. Subsequently, the system controller measures and records 106 pressure parameters within each well tube and waits until the pressure within all tubes has stabilized 108. Starting with the innermost tube (where η = 1), which is a production pipe, the following system controller opens 110 the pressure valve operably connected thereto which releases pressure from within the well pipe through the drain pipe. load on, thus changing the pressure inside the pipe. The following system controller measures and records a pressure within all well tubes until the pressure parameter within all tubes is stabilized 114, and then closes the pressure valve 116. If the system controller determines 118 Since not all pipes have been tested, the system controller proceeds to the next pipe 122 and repeats steps for one of the hydrocarbon pit well pipes. After the system controller has determined that all well tubes have been tested 118, the system controller generates wing indicating the results of the rupture detection method 120.
A presente invenção está descrita em termos de uma modalidade ilustrativa preferi-da na qual um poço de produção de hidrocarboneto de múltiplos tubos colocados um dentrodo outro descrito especificamente e sistema de detecção de ruptura estão descritos. Os ver-sados na técnica reconhecerão que modalidades alternativas do sistema de detecção deruptura, e aplicações alternativas do método de detecção de ruptura, podem ser usadas naexecução da presente invenção.The present invention is described in terms of a preferred illustrative embodiment in which a multi-tube hydrocarbon production well placed in another specifically described and rupture detection system is described. Those skilled in the art will recognize that alternative embodiments of the burst detection system, and alternative applications of the rupture detection method, may be used in carrying out the present invention.
Além disso, a presente invenção não está limitada para uso somente em poços deprodução de múltiplos tubos colocados um dentro do outro com um número predeterminadode tubos de revestimento, tubos de produção, ou outros tubos. O sistema e método são i-gualmente aplicáveis para detecção de ruptura independente do número de tubos de reves-timento e de produção.Further, the present invention is not limited to use only in multi-tube production wells placed within one another with a predetermined number of casing tubes, production tubes, or other tubes. The system and method are equally applicable for detecting rupture regardless of the number of coating and production tubes.
Outros aspectos e vantagens da presente invenção podem ser obtidos de um estu-do desta revelação e dos desenhos, juntamente com as reivindicações anexas.Other aspects and advantages of the present invention may be obtained from a study of this disclosure and the drawings, together with the appended claims.
Claims (19)
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