BRPI0712230A2 - método de estimulação cìlica de vapor para produzir hidrocarbonetos aquecidos de uma formação contendo hidrocarboneto viscoso - Google Patents
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Abstract
MéTODO DE ESTIMULAçãO CíCLICA DE VAPOR PARA PRODUZIR HIDROCARBONETOS AQUECIDOS DE UMA FORMAçãO CONTENDO HIDROCARBONETO VISCOSO Um método de estimulação cíclica contínua de vapor (CSS) para produzir hidrocarbonetos aquecidos a partir de uma formação contendo hidrocarboneto viscoso compreende as etapas de: a) perfurar um poço (1) tendo uma seção inferior substancialmente horizontal ou inclinada (3) dentro da formação contendo hidrocarboneto viscoso (4) substancialmente ao longo da trajetória da tensão de compressão horizontal mínima Sh; b) cortam em intervalos selecionados ao longo da seção inferior do poço (3) cavidades substancialmente em forma de disco (5A-5D) dentro da formação contendo hidrocarboneto viscoso (4) girando um dispositivo de corte a jato, hidráulico, rotativo (6); c) completar o poço (1); d) injetar vapor dentro do poço (1) e das cavidades em forma de disco (5A-5D) a uma pressão tão alta que a pressão hidráulica em pelo menos uma cavidade em forma de disco 5A esteja acima da pressão de fraturamento da formação, deste modo fraturando a formação (4) e permitindo que o vapor invada a formação que circunda a fratura e aqueça hidrocarbonetos na zona invadida pelo vapor; e) interromper a injeção de vapor e produzir hidrocarbonetos aquecidos via poço (1); e f) repetir as etapas (d) e (e) diversas vezes.
Description
"MÉTODO DE ESTIMULAÇÃO CÍCLICA DE VAPOR PARA PRODUZIR HIDROCA RB ONETO S AQUECIDOS DE UMA FORMAÇÃO CONTENDO HIDROCARBONETO VISCOSO"
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se a um método de estimulação cíclica de vapor (CSS) para produzir hidrocarbonetos aquecidos de uma formação contendo hidrocarbonetos viscosos.
A patente canadense 2219513 apresenta um processo de estimulação cíclica de vapor (CSS) onde, durante uma etapa de aquecimento O inicial, vapor é injetado dentro de uma formação contendo hidrocarboneto viscoso através de bocais de injeção de vapor, que estão localizados em diversas localizações ao longo do comprimento de uma seção inferior, substancialmente horizontal, de um poço e, onde durante uma etapa de produção subseqüente, hidrocarbonetos aquecidos são produzidos de volta via bocais, para a cabeça do poço. As etapas de injeção de vapor e, subseqüentemente, da produção de hidrocarboneto são repetidas ciclicamente até que uma fração substancial de hidrocarbonetos tenha sido produzida a partir da formação.
Uma desvantagem comum dos métodos CSS conhecidos é que a profundidade de penetração do vapor dentro da formação é limitada e que, se forem formadas fraturas, suas localizações serão difíceis de controlar resultando, desse modo, num aquecimento descontrolado e ineficiente da formação de hidrocarboneto. Experiências de campo também indicam que, na grande maioria, apenas um par de fraturas pode ser criado pelo método conhecido, deixando partes grandes da formação não aquecidas por um longo período.
O processo descrito na patente canadense 2219513 propõe a utilização de bocais para regular e distribuir a injeção de vapor mais uniformemente ao longo do poço. No entanto, a desvantagem deste método é que a velocidade de produção, a partir do mesmo, será reduzida significativamente pelo fluxo restrito através dos bocais, por causa da mobilidade menor do óleo em relação ao vapor injetado.
O pedido de patente U.S. 2005/0263284 apresenta um método para perfurar e fraturar uma formação usando jatos de fluido localizados em várias localizações espaçadas longitudinal e circunferencialmente em um revestimento, para iniciar microfraturas que são orientadas, em direções diferentes, em relação ao poço perfurado.
É um objetivo da presente invenção prover um método de estimulação cíclica de vapor (CSS) novo que, não apenas aqueça a formação muito mais rápido e de maneira mais uniforme, mas que também produza óleo muito mais rápido do que os métodos CSS conhecidos, incluindo o método descrito na patente canadense 2219513.
E um objetivo adicional da presente invenção prover um método de estimulação cíclica de vapor (CSS) que produza um padrão de aquecimento de reservatório que seja apropriado para implementar um processo de ativação de vapor subseqüente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com a invenção, é provido um método de estimulação cíclica de vapor para produzir hidrocarbonetos aquecidos a partir de uma formação contendo hidrocarboneto viscoso, compreendendo as seguintes etapas:
a) perfurar um poço tendo uma seção inferior substancialmente horizontal ou inclinada dentro da formação contendo hidrocarboneto viscoso, substancialmente ao longo da trajetória da tensão de compressão horizontal mínima Sh;
b) cortar, a intervalos selecionados ao longo do comprimento da seção inferior do poço, cavidades substancialmente na forma de disco, dentro da formação contendo hidrocarboneto viscoso, por meio de um dispositivo de corte a jato hidráulico, rotativo;
c) completar o poço;
d) injetar vapor dentro do poço e das cavidades em forma de disco numa pressão tão alta que, a pressão hidráulica em pelo menos uma cavidade em forma de disco esteja acima da pressão de fraturamento da formação, deste modo, fraturando a formação e permitindo que o vapor invada a formação circundando a fratura e aqueça os hidrocarbonetos na zona invadida pelo vapor;
e) interromper a injeção de vapor e produzir hidrocarbonetos aquecidos via poço; e
f) repetir as etapas (d) e (e) diversas vezes.
Opcionalmente, após a etapa (f), o poço é colocado em produção contínua enquanto vapor é injetado continuamente em um novo poço perfurado próximo de uma porção superior da formação contendo hidrocarboneto viscoso.
O dispositivo de corte a jato hidráulico, rotativo, pode compreender, pelo menos um bocal de jato que é induzido a cortar uma cavidade em forma de disco ejetando fluido em uma direção substancialmente ortogonal em relação a um eixo longitudinal da seção de poço inferior, enquanto gira o bocal em relação ao mencionado eixo longitudinal e, mantém o bocal em uma posição fixa ao longo do comprimento do mencionado eixo longitudinal.
Durante o primeiro ciclo de injeção de vapor, de acordo com a etapa (d), podem ser criadas fraturas iniciais predominantemente na formação circundando a cavidade em forma de disco, onde a concentração de tensão é relativamente alta devido à geometria irregular da interseção do poço substancialmente cilíndrico e a cavidade substancialmente em forma de disco e, onde após injeção suficiente de vapor dentro das fraturas iniciais, as fraturam iniciais param de se abrir devido à tensão horizontal aumentada, resultante do aumento da temperatura na formação adjacente, de modo que, durante os ciclos subseqüentes de injeção de vapor, de acordo com a etapa (d), são criadas novas fraturas na formação que circunda as cavidades em forma de disco, remanescentes ao longo da seção do poço.
Após um número de ciclos de injeção de vapor de acordo com
a etapa (d), a temperatura média da formação pode estar suficientemente alta de modo que, ambos as tensões de compressão horizontal mínima (Sh) e máxima (SH), sejam maiores do que a tensão de compressão vertical (SV) e fraturas adicionais sejam criadas em orientações substancialmente de pequeno ângulo ou horizontais.
A formação de hidrocarboneto viscoso, em seu estado inicial, pode ter uma tensão de compressão principal in situ, mínimo, que esteja orientado em uma direção substancialmente horizontal, mas que possa, com aumento suficiente de temperatura, ser reorientado para uma direção substancialmente vertical.
A formação de hidrocarboneto viscoso pode ser um reservatório de óleo pesado situado entre 200 até 3 5OOm da superfície com a viscosidade do óleo variando de 2000 até 1000000cp em condição de reservatório e o método, de acordo com a invenção, pode ser usado para criar um padrão de fraturas em forma de raiz para acelerar a injeção de vapor para dentro da, e a produção de óleo a partir da formação contendo hidrocarboneto viscoso.
Estas e outras características, modos de realização e vantagens do método, de acordo com a invenção, estão descritos nas reivindicações anexas, resumo e descrição detalhada seguinte, de modos de realização preferidos, na qual é feita referência aos desenhos anexos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A figura 1 mostra uma injeção de vapor e poço de produção de óleo ao redor do qual cavidades em forma de disco estão cortadas conforme o método de acordo com a invenção;
a figura 2 mostra como durante um ciclo de injeção contínua inicial é criada uma fratura na formação circundando uma cavidade em forma de disco que está localizada o mais perto da cabeça do poço;
a figura 3 mostra como, durante um ciclo subseqüente de injeção de vapor, uma fratura é criada na formação circundando uma cavidade em forma de disco localizada afastada da cabeça do poço;
a figura 4 mostra como uma rede de fraturas é criada na formação circundando uma pluralidade de cavidades em forma de disco após uma pluralidade de ciclos de saturação com vapor;
a figura 5 mostra os resultados de uma simulação de computador que calcula a produção de óleo a partir de um poço saturado com vapor cíclico (CSS) provido com cavidades em forma de disco de acordo com a invenção e produção de óleo de um poço CSS da técnica anterior, que não está provido com cavidades em forma de disco; e
a figura 6 mostra os resultados de uma simulação de computador que calcula a velocidade de injeção de vapor dentro de uma formação circundando um poço saturado com vapor cíclico (CSS) provido de cavidades em forma de disco de acordo com a invenção, e a velocidade de injeção de vapor dentro de uma formação circundando um poço CSS da técnica anterior, que não está provido de cavidades em forma de disco.
DESCRIÇÃO DE UM MODO DE REALIZAÇÃO PREFERIDO
A figura 1 mostra um poço 1 com uma seção superior substancialmente vertical no qual um revestimento de poço 2 está arranjado, e uma seção inferior substancialmente horizontal 3 que penetra uma formação contendo óleo viscoso 4, na qual, uma série de cavidades em forma de disco 5 A-D são cortadas por um dispositivo de corte a jato, rotativo, 6.
O dispositivo de corte a jato 6 é suportado e girado por um conjunto de tubulação embobinada ou coluna de perfuração 7, de modo que, o dispositivo de corte a jato 6 é girado sobre um eixo longitudinal do poço perfurado sobre pelo menos 360°, para cortar a cavidade em forma de disco 5A, na formação que circunda o poço perfurado.
A figura 1 também mostra que a formação está sujeita a uma combinação tridimensional de tensões de compressão horizontal, mínimo e máximo e vertical Sh5 SH e SV e que a trajetória da seção inferior 3 está orientada substancialmente ao longo da tensão de compressão horizontal mínima Sh.
A figura 2 mostra como o vapor é injetado através de uma tubulação de produção 7, que é provida opcionalmente com uma tela de areia 8 que se estende através da seção inferior horizontal 3 do poço mostrado na figura 1, ao redor do qual, uma série de seis cavidades em forma de disco 5A- E foi cortada em intervalos regulares ao longo do comprimento da seção inferior horizontal 3. O vapor é injetado em uma pressão tão alta que a formação que circunda a cavidade em forma de disco mais superior 5A é fraturada, de modo que uma primeira fratura 9 se estenda substancialmente radialmente para fora da cavidade em forma de disco mais superior 5A.
A figura 3 mostra como durante um ciclo de injeção de vapor subseqüente a primeira fratura 9 é fechada devido às tensões horizontais Sh e SH aumentadas resultantes do aquecimento e expansão da formação que circunda a primeira fratura 9, enquanto uma segunda fratura é criada ao redor de uma fratura intermediária 5C, onde as tensões horizontais Sh e SH não são aumentadas significativamente como um resultado da expansão da formação aquecida que circunda a primeira fratura 5A por causa da mobilidade muito baixa do óleo cru viscoso e da baixa transferência de calor através da formação que contém o óleo cru viscoso.
A figura 4 mostra como uma rede em forma de raiz 12, de fraturas principais 9, 10, e da fraturas ramificadas 11 é criada após uma série de cinco ou mais injeção de vapor e ciclos subseqüentes de produção de óleo cru aquecido, de modo que, cinco ou mais saturações cíclicos com vapor (CSS) tenham sido executadas.
A figura 5 mostra um cálculo da produção de óleo calculada por um programa de computador de simulação de reservatório, onde a curva superior 50, sólida, mostra a produção calculada de óleo cru de um poço CSS que penetra uma formação na qual, uma série de cavidades em forma de disco 5A-5E, de acordo com a invenção, está cortada da maneira ilustrada nas figuras 1-4 e a curva inferior 51, tracejada, mostra a produção calculada de óleo cru a partir de um poço anterior à técnica CSS, que não está circundado por cavidades em forma de disco. As curvas calculadas ilustram que a produção calculada de uma formação contendo óleo cru viscoso é significativamente maior provendo-se cavidades em forma de disco 5A-5E ao redor do poço 1, de acordo com a invenção. Os pontos 52 e 53 ilustram que, após uma série de ciclos de saturação com vapor CSS, uma ativação de vapor convencional pode ser iniciada onde o poço 1 é colocado em produção contínua, enquanto vapor é injetado continuamente via um poço de injeção de vapor dedicado (não mostrado) que pode ser perfurado próximo de uma porção superior da formação contendo óleo viscoso e que a produção de óleo cru a partir do poço 1, circundado pelas fraturas em forma de disco 5A-5E, de acordo com a invenção, é significativamente maior do que a do poço convencional da técnica anterior,
A figura 6 mostra o cálculo de velocidades de injeção calculadas por um programa de computador de simulação de reservatório, onde a curva superior 60, sólida, mostra a velocidade de injeção de vapor calculada dentro de uma formação que circunda um poço CSS Ique penetra uma formação na qual, uma série de cavidades em forma de disco 5A-5E, de acordo com a invenção, é cortada da maneira ilustrada nas figuras 1-4, e a curva inferior 61 tracejada mostra a velocidade de injeção de vapor calculada de um poço CSS da técnica anterior, que não está circundado por cavidades em forma de disco. As curvas calculadas ilustram que a velocidade de injeção de vapor dentro de uma formação contendo óleo cru viscoso é significativamente maior provendo-se cavidades em forma de disco 5A-5E ao redor do poço 1 de acordo com a invenção. Os pontos 62 e 63 ilustram que, após uma série de ciclos de saturação com vapor CSS5 uma ativação de vapor convencional pode ser iniciada onde o poço 1 é colocado em produção contínua, enquanto vapor é injetado continuamente via um poço de injeção dedicado (não mostrado) que pode ser perfurado perto de uma porção superior da formação contendo óleo viscoso e que, a injeção de vapor dentro da formação que circunda o poço 1, circundado por fraturas em forma de disco 5A-5E, de acordo com a invenção, é significativamente maior do que a do poço convencional da técnica anterior.
Claims (9)
1. Método de estimulação cíclica de vapor para produzir hidrocarbonetos aquecidos de uma formação contendo hidrocarboneto viscoso, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: a) perfurar um poço tendo uma seção inferior horizontal ou inclinada dentro da formação contendo hidrocarboneto viscoso substancialmente ao longo da trajetória da tensão de compressão horizontal mínima Sh; b) cortar, a intervalos selecionados ao longo do comprimento da seção inferior do poço, cavidades substancialmente em forma de disco, dentro da formação contendo hidrocarboneto viscoso, por meio de um dispositivo de corte a jato, hidráulico, rotativo; c) completação do poço; d) injetar vapor dentro do poço e das cavidades em forma de disco numa pressão tão alta que, a pressão hidráulica em pelo menos uma cavidade em forma de disco esteja acima da pressão de fraturamento da formação, deste modo, fraturando a formação e permitindo que o vapor invada a formação circundando a fratura e aqueça os hidrocarbonetos na zona invadida pelo vapor; e) interromper a injeção de vapor e produzir hidrocarbonetos aquecidos via poço; e f) repetir as etapas (d) e (e) diversas vezes.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de após a etapa (f) o poço ser colocado em produção contínua enquanto vapor é injetado continuamente em um poço novo perfurado perto de uma porção superior da formação contendo hidrocarboneto viscoso.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do dispositivo de corte a jato, hidráulico, rotativo, compreender pelo menos um bocal de jato que é induzido a cortar uma cavidade em forma de disco ejetando fluido em uma direção substancialmente ortogonal em relação a um eixo longitudinal da seção inferior do poço enquanto gira o bocal em relação ao mencionado eixo longitudinal e mantendo o bocal em uma posição fixa ao longo do comprimento do mencionado eixo longitudinal.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de durante um primeiro ciclo de injeção de vapor, de acordo com a etapa (d), fraturas iniciais são criadas predominantemente na formação que circunda a cavidade em forma de disco, quando a concentração de tensão é relativamente maior devido à geometria irregular da interseção do poço substancialmente cilíndrico e a cavidade substancialmente em forma de disco e onde, após injeção de vapor suficiente, dentro das fraturas iniciais, as fraturas iniciais param de se abrir devido à tensão horizontal aumentado resultante do aumento da temperatura na formação adjacente, de modo que, durante os ciclos subseqüentes de injeção de vapor, de acordo com a etapa (d), novas fraturas sejam criadas na formação que circunda as cavidades remanescentes em forma de disco ao longo da seção do poço.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de após um número de ciclos de injeção de vapor de acordo com a etapa (d), a temperatura média da formação seja suficientemente alta para que ambos as tensões de compressão horizontal, mínimo (Sh) e máximo (SH) sejam maiores do que a tensão de compressão vertical (SV) e que fraturas adicionais sejam criadas em orientações substancialmente de ângulos pequenos ou horizontais.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma formação com hidrocarboneto viscoso, em seu estado inicial, ter uma tensão principal compressivo in situ, mínimo, que é orientado em uma direção substancialmente horizontal, mas que, com aumento suficiente de temperatura, será reorientado para uma direção substancialmente vertical.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da formação com hidrocarboneto viscoso ser um reservatório de óleo pesado situado entre 200 a 3 5 OOm a partir da superfície com a viscosidade do óleo variando de 2000 até 1000000cp em condição de reservatório.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do método criar um padrão em forma de raiz de fraturas para acelerar a injeção de vapor dentro do poço de produção a partir da formação contendo hidrocarboneto viscoso.
9. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do método ser usado para criar um padrão de aquecimento de reservatório apropriado para implementar um processo de ativação de vapor subseqüente após estimulação cíclica de vapor e sendo criados múltiplos canais aquecidos que provêm caminhos de conexão para a produção de óleo por um processo de ativação de vapor.
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