BRPI0718472B1 - Aparelho e método para disposição controlada de materiais de conformação - Google Patents

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Darrin L. Willauer
Ping Duan
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Baker Hughes Incorporated
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Abstract

aparelho e método para disposição controlada de materiais de conformação a presente invenção refere-se a um aparelho e um método para encher um espaço definido, tal como um anel tubular em torno de um elemento tubular de produção, dentro de um furo de poço, incluem um material poroso complacente. o material poroso complacente pode ser comprimido e mantido em um estado comprimido por incorporação de modificador de disposição, que pode ser um adesivo ou um biopolímero solúvel em água ou solúvel em óleo, usado como uma impregnação, um revestimento ou como capa. o elemento tubular de produção pode ser posicionado em um local desejado, e o material poroso complacente exposto a um agente neutralizante de modificador de disposição, que depois dissolve ou de outro modo impede que o modificador de disposição continue a inibir a disposição. desse modo, a disposição pode ser retardada a um tempo ótimo por impedimento da exposição do modificador de disposição ao agente neutralizante de modificador de disposição.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO E MÉTODO PARA DISPOSIÇÃO CONTROLADA DE MATERIAIS DE CONFORMAÇÃO.
REMISSÃO RECÍPROCA A PEDIDOS DE PATENTES RELACIONADOS [001] Este pedido de patente reivindica a prioridade do pedido de patente provisório U.S. 60/852.275, depositado em 17 de outubro de 2006.
CAMPO DA INVENÇÃO [002] A presente invenção refere-se a materiais de conformação em forma e, mais particularmente, a aqueles que pode ser expandidos furo abaixo, para formar telas ou para isolar uma parte de uma formação.
ANTECEDENTES [003] No passado, vários métodos foram usados para proporcionar materiais que são capazes de encher tanto quanto possível o espaço anular entre a tubulação de produção e um furo de poço, em ambos os furos de poço com ou sem invólucro. Duas situações particulares têm requerido materiais ou estruturas especializadas para esse fim. Essas situações incluem o controle da areia e o isolamento de uma parte da formação.
[004] O controle de areia tem sido, em particular, um problema abordado por muitas invenções. Em geral, os métodos de controle de areia foram dominados pelo uso de um acondicionamento de cascalho fora das telas furo abaixo. O objetivo é encher o espaço anular fora da tela com areia, que vai operar para impedir a produção de sólidos indesejáveis da formação, enquanto ainda propiciando um fluxo de fluidos de produção desejáveis. Mais recentemente, com o advento da tecnologia de expansão tubular, pensou-se que a necessidade para o acondicionamento de cascalho pode ser eliminado, se a tela ou telas
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2/18 puder ser expandidas, em lugar de eliminar o espaço anular circundante, que tinha sido até agora recheado com areia. No entanto, problemas foram encontrados com a técnica de expansão de tela, por causa das irregularidades das formas dos furos de poço. Ainda que uma matriz fixa possa ser usada para expandir uma tela por um grau fixo, não aborda efetivamente o problema das irregularidades de furos de poço. Além do mais, uma lavagem no furo de poço pode resultar na formação de um grande espaço anular fora da tela, enquanto que uma área de diâmetro menor imprevisível no furo de poço pode resultar na aderência da matriz fixa, provocando problemas na obtenção da matriz fixa para o local desejado.
[005] Um aperfeiçoamento em relação à matriz fixa é a matriz flexível, para a qual existem vários projetos. Essas matrizes flexionam para dentro em áreas estreitas, o que pode reduzir a chance de aderência. Infelizmente, as matrizes flexíveis ainda têm uma capacidade de expansão finita, e, portanto, o problema de vãos ou vazios anulares além da extensão da matriz se mantém não abordado.
[006] Os desenhos de tela alternativos têm incluído o uso de uma manta pré-comprimida retida por uma capa metálica, que é então submetida a ataque químico, quando colocada em um local furo abaixo desejado. Uma vez em posição, a manta é deixada expandir do seu estado pré-comprimido, mas a própria tela não se expande. Os exemplos desse projeto e de outras alternativas são descritos, por exemplo, nas patentes U.S. 2.981.332, 2.981.333, 5.667.011, 5.901.789, 6.012.522, 6.253.850, 5.833.001 e 7.013.979 B2. Infelizmente, muitos desses projetos sofrem do problema de um trancamento relativamente rápido do meio de enchimento de espaço em um determinado local, seguinte a sua introdução furo abaixo. Essa trava rápida impede ou desencoraja, em muitos casos, o reposicionamento do dispositivo para desempenho ótimo, e requer, frequentemente, esforços de remediação caros para
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3/18 garantir que os objetos do dispositivo são adequadamente satisfeitos. [007] Desse modo, o que é necessário na técnica é um meio e um método de propiciar o enchimento de um espaço furo abaixo anular, em um modo que reduz a incidência de vazios não enchidos e que garante que os objetos, tal como controle de areia ou isolamento anular, possam ser alcançados. É também desejável que esses meio e método ofereçam uma flexibilidade aperfeiçoada no posicionamento ou reposicionamento um meio de enchimento de espaço dentro de um período de tempo aceitável.
RESUMO DA INVENÇÃO [008] Consequentemente, a invenção inclui, em um aspecto, um aparelho compreendendo um material poroso complacente e um modificador de disposição. Nesse aparelho, o material poroso complacente é comprimido a um estado comprimido e o estado comprimido do material poroso complacente é mantido pelo modificador de disposição. [009] Em outro aspecto, a invenção inclui um método de enchimento total ou parcial de uma área furo abaixo com um material poroso complacente. O método compreende a preparação de um aparelho que inclui um material poroso complacente e um modificador de disposição. O material poroso complacente é comprimido a um estado comprimido, e o estado comprimido é mantido pelo modificador de disposição. O aparelho é posicionado furo abaixo em uma área, para ser enchido total ou parcialmente, e depois o modificador de disposição é exposto a um agente neutralizante de modificador de disposição, por um tempo suficiente, de modo que o material poroso complacente se expanda para encher total ou parcialmente a área furo abaixo.
[0010] Em mais um outro aspecto, a invenção inclui um aparelho compreendendo um elemento tubular de produção, um material poroso complacente e um modificador de disposição. O material poroso complacente forma uma camada no elemento tubular de produção, e é
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4/18 comprimido a partir dos seus tamanho e forma original. Nesse aparelho, o modificador de disposição é incorporado com o material poroso complacente, de modo que o material poroso complacente se mantém comprimido, até que o modificador de disposição seja exposto a um agente neutralizante de modificador de disposição, por um tempo suficiente. Após esse evento, o material poroso complacente dispõe de forma expansivelmente no sentido dos seus tamanho e forma originais.
[0011] Em mais um outro aspecto, a invenção inclui um método para encher inteira ou parcialmente um espaço anular circundando um elemento tubular de produção em um furo de poço. O método compreende a preparação de uma camada de material poroso complacente circundando, pelo menos parcialmente, o anel tubular externo de um elemento tubular de produção. A camada de material poroso complacente é comprimida por forças compressivas dos seus tamanho e forma originais e é selecionado de modo que vai se dispor no sentido dos seus tamanho e forma originais, após remoção das forças compressivas. A camada de material poroso complacente compreende um modificador de disposição solúvel em água ou solúvel em óleo, capaz de inibir a camada de material poroso complacente de ser disposta, até que o modificador de disposição seja exposto por um tempo suficiente a um agente neutralizante de modificador de disposição, em cujo ponto a camada de material poroso complacente se dispõe de modo expansível no sentido dos seus tamanho e forma originais. O elemento tubular de produção é posicionado dentro de um furo de poço, em um local desejado, e depois exposto a um agente neutralizante de modificador de disposição. Por conseguinte, a camada de material poroso complacente se expande para encher inteira ou parcialmente o espaço anular.
[0012] Em mais um outro aspecto, a invenção inclui um método
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5/18 para controle de areia em um furo de poço. O método compreende a preparação de uma camada de material poroso complacente, circundando, pelo menos parcialmente, o anel tubular externo do elemento tubular de produção. Nesse local, o material poroso complacente é comprimido do seu estágio de pré-compressão a um estado comprimido, e mantido em um estado comprimido por um modificador de disposição. O modificador de disposição é capaz de inibir a camada de material poroso complacente de ser disposta para o seu estado de précompressão, até que o modificador de disposição seja exposto, por um tempo suficiente, a um solvente para ele. O elemento tubular de produção é posicionado dentro de um furo de poço em um local desejado, e a camada de material poroso complacente é então exposta ao solvente por um tempo suficiente, de modo que o modificador de disposição é pelo menos parcialmente dissolvido. A camada de material poroso complacente então é disposta de forma expansível no sentido do seu estado de pré-compressão dentro do furo de poço.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0013] A invenção inclui, em geral, a seleção e o uso de um material, que é capaz de encher de forma expansível um espaço e que pode ser comprimido a um tamanho e a uma forma, que são reduzidos em relação aos tamanho e forma originais, e então disposto, isto é, deixado ou iniciado para expandir ao ou no sentido dos tamanho e forma originais, para alcançar o seu objeto de enchimento de espaço, em um ponto no tempo, que é relativamente removido do tempo da introdução inicial de material no espaço. Esta invenção é particularmente útil, quando o objeto é encher um espaço de furo de sonda, se de furo aberto ou encapado. Esse material, que pode ser selecionado para servir como um aparelho, tal como uma tela de areia ou um componente dela, um isolador anular ou um componente dele, ou uma combinação deles, pode oferecer aos operadores de sondagem de
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6/18 perfuração versados tempo adequado e oportunidade para posicionar de forma ótima esse aparelho e ainda garantir um encaixe firme dentro do furo de poço, sem vazios nas bordas significativos, independentemente de anomalias na forma ou construção do furo de poço. Para fazer isso, a invenção propicia que o operador iniba, retarde ou impeça a disposição do aparelho de enchimento de espaço, durante o movimento de um meio de transporte, tal como de um elemento tubular de produção, da superfície a um local desejado. Depois, uma vez que o local desejado é obtido e o posicionamento tenha sido feito, a disposição do aparelho de enchimento de espaço pode ser iniciada e prosseguir até o completamento desejado.
[0014] A invenção inclui ambos um aparelho e um método de uso. O aparelho pode ser de qualquer tipo, adequado para, por exemplo, o enchimento de um anel tubular dentro de um furo de sondagem, em um local circundando um ou mais elementos tubulares de produção. Nessa concretização, a invenção pode compreender uma camada circundando ou em uma parte desse elemento tubular de produção. Como usado no presente relatório descritivo, o termo elementos tubulares de produção é definido para incluir, por exemplo, qualquer tipo de elemento tubular de produção, que é usado no completamento de um poço, tal como, mas não limitado a tubulação de produção, invólucro de produção, invólucros intermediários, e dispositivos pelos quais os hidrocarbonetos vão escoar para a superfície. Os exemplos desse aparelho incluem, nas concretizações não limitantes, conjuntos de controle de areia, isoladores anulares usados para bloquear a produção indesejada ou zonas de água, dispositivos de controle seletivos tais como luvas deslizantes, e assemelhados. O método inclui aqueles para uso como conjuntos de controle de areia, isoladores anulares, e assemelhados, bem como quaisquer usos nos quais o enchimento de espaço seguinte à colocação é desejado. Em virtude do aparelho de
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7/18 enchimento de espaço formar uma camada em torno do elemento tubular de produção, é a seguir, em algumas concretizações, denominado alternativamente como uma camada.
[0015] A camada da invenção é preparada de um material poroso complacente, que pode incluir, mas não é limitado a, espumas sintáticas e de memória convencionais, e suas combinações. Como usado no presente relatório descritivo, o termo memória se refere à capacidade de um material suportar certas tensões, tais como compressão mecânica externa, vácuo e assemelhados, mas depois retornar, sob condições adequadas aos, ou pelo menos no sentido dos, tamanho e forma originais. Em geral, as espumas convencionais são aquelas preparadas de um meio, em muitas concretizações oferecendo propriedades elastoméricas, que tenha sido espumado, isto é, formado em uma estrutura sólida por expansão resultante de bolhas, as bolhas tendo resultado da introdução no meio de formação de espuma de ar ou qualquer gás ou combinação de gases, de modo que o meio de formação de espuma é expandido para a formação de células de qualquer dimensão. Contrariamente, as espumas sintáticas são espumas engenheiradas leves, manufaturadas por embebição de esferas ocas, tipicamente de vidro, cerâmica ou polímeros, em uma matriz de resina. As esferas embebidas são depois removidas, frequentemente, mas não necessariamente, por dissolução, deixando um material sólido com uma estrutura porosa.
[0016] Em certas concretizações não limitantes, a espuma pode ser de células abertas ou células fechadas, e a seleção dessa vai depender, de uma maneira geral, no objeto desejado do aparelho de enchimento de espaço. As espumas de células abertas são, por exemplo, aquelas espumas nas quais uma proporção significativa das paredes das células, que se formam durante o processo de formação de espuma, são também quebradas durante esse processo, ou são quePetição 870180042944, de 22/05/2018, pág. 14/34
8/18 bradas depois, por meios, tal como submissão a forças mecânicas. Independentemente de como a estrutura de células abertas é obtida, a espuma pode ser, em certas concretizações não limitantes, suficientemente porosa, de modo a permitir a passagem de fluidos de produção por ela. Esse tipo de espuma pode ser particularmente adequado para uso em conjuntos de controle de areia, particularmente, quando a maior parte dos poros das células tem um diâmetro que é insuficiente para permitir a passagem por eles de uma maioria, ou maior parte, dos sólidos produzidos, por exemplo, de areia, referidos alternativamente como finos. Em comparação, as espumas de células fechadas podem ser mais adequadas para uso em aparelhos de isolamento anular, nos quais se deseja impedir a maior parte ou toda passagem de materiais do poço, líquidos ou sólidos, ou ambos, por elas.
[0017] Os tipos de materiais, que são adequados para a preparação do material poroso complacente incluem quaisquer que são capazes de suportar condições típicas de furo abaixo, sem a degradação indesejada. Nas concretizações não limitantes, esses podem ser preparados de um meio ou meios, que são termorrígidos ou termoplásticos. Esse meio pode conter vários aditivos e/ou outros componentes de formulação, que alteram ou modificam as propriedades do material poroso complacente resultante. Por exemplo, em algumas concretizações não limitantes, o material poroso complacente pode ser selecionado do grupo que consiste de poliuretanos, poliestirenos, polietilenos, epóxis, borrachas, elastômeros fluorados, nitrilas, monômeros de etileno - propileno - dieno (EPDM), suas combinações, e assemelhados. [0018] Em certas concretizações não limitantes, o material poroso complacente pode ter uma propriedade de memória de forma. Como usado no presente relatório descritivo, o termo memória de forma se refere à capacidade do material de ser aquecido acima da temperatura de transição vítrea do material e ser depois comprimido e resfriado a
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9/18 uma temperatura mais baixa, enquanto mantendo ainda o seu estado comprimido. No entanto, pode ser depois retornado aos seus tamanho e forma originais, isto é, seu estado pré-comprimido, por reaquecimento acima da sua temperatura de transição vítrea. Esse subgrupo, que pode incluir certas espumas sintáticas e convencionais, isto é, as denominadas expandidas, em que um gás é usado para induzir formação de bolhas no meio de formação espuma, pode ser formulado para alcançar uma temperatura de transição vítrea desejada para uma determinada aplicação. Por exemplo, um meio de formação de espuma pode ser formulado para ter uma temperatura de transição ligeiramente abaixo da temperatura prevista furo abaixo, na profundidade na qual o aparelho de enchimento de espaço vai ser usado, e depois expandido como uma espuma convencional ou usado como a matriz de uma espuma sintática.
[0019] A forma no estado espumado inicial da camada de material poroso complacente pode variar, ainda que uma forma essencialmente cilíndrica seja usualmente bem adequada para disposição furo abaixo no furo de poço, para fins de enchimento do anel tubular. Extremidades côncavas, áreas estriadas, etc., também podem ser incluídas no projeto, para facilitar a disposição, ou para melhorar as características de filtração da camada, por exemplo, nos casos nos quais vai servir para propósitos de controle de areia.
[0020] Além da seleção de um material poroso complacente, a presente invenção requer a seleção de um modificador de disposição adequado. Um modificador de disposição, como usado no presente relatório descritivo, pode ser definido genericamente como qualquer meio pelo qual a disposição, isto é, a expansão para o, ou no sentido do, tamanho ou forma originais da espuma, após sua compressão, é modificada. Essa modificação é geralmente uma extensão do tempo entre a compressão, incluindo qualquer redução no tamanho / forma
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10/18 do material poroso complacente, e a sua expansão resiliente de volta para os seus tamanho e forma originais. O modificador de disposição pode ser qualquer material físico, que pode ser combinado com ou aplicado ao material poroso complacente, para modificar essa disposição. Por exemplo, o modificador de disposição pode, em algumas concretizações, ser selecionado do grupo que consiste de adesivos solúveis em água e solúveis em óleo, biopolímeros solúveis em água e solúveis em óleo, e suas combinações. Em certas concretizações não limitantes, pode ser selecionado, por exemplo, do grupo consistindo de poli (acetato de vinila) (PVA), poli (álcool vinílico) (PVAI ou PVOH), emulsões de poli (acetato de vinila), carboximetilcelulose, metilcelulose e hidroxipropilmetilcelulose, hidroxietilcelulose, copolímeros de acrilamida e um derivado catiônico de ácido acrílico, poli (ácido láctico), acetato de celulose (CA), amido expandido (BA), polímeros de acrilamida, suas combinações, e assemelhados.
[0021] Esse modificador de disposição pode ser incluído com a espuma por vários meios e em várias construções, e em certas concretizações não limitantes, particulares, pode ser incorporado com o material poroso complacente, antes ou após a compressão a um tamanho e a uma forma provisórios. Esses tamanho e forma provisórios podem ser referidos alternativamente no presente relatório descritivo como o estado comprimido do material poroso complacente. Como usado no presente relatório descritivo, o termo compressão significa o resultado da aplicação de qualquer força ou combinação de forças que reduz a dimensão superficial externa global da espuma, e, desse modo, qualquer espuma comprimida é uma que tem a sua dimensão superficial externa global reduzida em consequência dessa força ou forças. Essas forças podem incluir, mas não são limitadas a, simples compressão mecânica de fora da espuma, tal como a feita por uma prensa mecânica, uma bexiga mecânica, uma bexiga hidráulica, ou um
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11/18 processo de estampagem, bem como vácuo e assemelhados. A incorporação pode ser feita, por exemplo, por imersão do material poroso complacente no, e deixando-o absorver, o modificador de disposição, até ganho de peso máximo do material poroso complacente ser obtido. A absorção e a redução de tamanho adicionais podem ser obtidas por aplicação de vácuo no material poroso complacente. Em alguns casos, um modificador de disposição, tal como um adesivo solúvel em água ou solúvel em óleo, pode ser dissolvido em um solvente, tal como água, álcool ou um líquido orgânico, para controlar o nível de concentração e a viscosidade do adesivo. A injeção pode ser também usada para incorporar o modificador de disposição com o material poroso complacente. Uma vez que o modificador de disposição é o material poroso complacente, o material pode ser então comprimido e a compressão mantida, enquanto o modificador de disposição é deixado secar ou curar para manter os tamanho e forma comprimidos. Em mais outras concretizações não limitantes, o modificador de disposição pode ser revestido ou pintado no material poroso complacente comprimido. Pode ser formado alternativamente em uma folha ou filme e usado para encapar as superfícies expostas, externas da espuma. As combinações de qualquer um ou de todos esses métodos podem ser usadas, e mais de um modificador de disposição pode ser usado com qualquer método ou combinação de métodos.
[0022] Em algumas concretizações não limitantes, a taxa de disposição do material poroso complacente é controlada basicamente pelo nível e pelo tipo de material poroso complacente que é usado. Por exemplo, um nível de carga mais alto ou uma concentração mais alta de um modificador de disposição pode ser empregado para estender o tempo de disposição. Alternativa ou adicionalmente, o modificador de disposição, tendo uma menor taxa de dissolução e/ou taxa de solubilidade, pode ser selecionado para o mesmo fim. Em outras concretizaPetição 870180042944, de 22/05/2018, pág. 18/34
12/18 ções não limitantes, um modificador de disposição adequado pode ser combinado, como o material poroso complacente, com uma espuma de memória de forma, tendo uma temperatura de transição vítrea que se aproxima da temperatura furo abaixo prevista, no local no qual o aparelho da invenção vai ser disposto. Desse modo, a tendência da memória de forma para retornar ao, ou no sentido do, estado descomprimido nessa temperatura, pode ser empregada para iniciar a, ou acentuar a iniciação da, disposição, enquanto o modificador de disposição vai impedir essa iniciação, até um tempo desejado seguinte à chegada no local desejado. Outro método de controle efetivo de disposição pode ser selecionar, como um modificador de disposição, uma combinação de dois ou mais compostos tendo diferentes taxas de dissolução.
[0023] Em algumas concretizações não limitantes, o material poroso complacente da invenção circunda um ou mais elementos tubulares de produção, frequentemente como uma camada, que pode ser integral ou parcial. Em algumas concretizações não limitantes, a camada de material poroso complacente pode ser preparada in situ, aderida no próprio elemento tubular de produção, na medida em que o gás de formação de espuma é incorporado no meio de formação de espuma na tecnologia de espuma convencional, com a espuma depois comprimida e, antes ou após a compressão, imersa no, ou injetado com um, modificador de disposição. Nessa concretização, o elemento tubular de produção fica então pronto para ser introduzido no furo de poço. Em outras concretizações não limitantes, uma espuma adequada pode ser preparada independentemente, deslizada para o, ou envolvida em torno do, elemento tubular de produção, no estado comprimido ou descomprimido, e estado de disposição modificada ou de disposição não modificada, de modo que circunda, total ou em parte, o elemento tubular. Se for um de disposição modificada, um modificador de dispoPetição 870180042944, de 22/05/2018, pág. 19/34
13/18 sição adequado é então adicionado ou incorporado por um meio efetivo, e se esse ainda não estiver comprimido, uma compressão adequada é conduzida. Uma vez que as etapas adequadas foram conduzidas, o elemento tubular de produção então está pronto para introdução no furo de poço. Nessas concretizações, um meio adesivo adequado pode ser usado para garantir que a espuma se mantenha no lugar no elemento tubular de produção, durante trânsito para o local de disposição furo abaixo desejado do elemento tubular de produção. Como vai ser imediatamente reconhecido por aqueles versados na técnica, um meio adesivo adequado vai ser qualquer que atinja o objetivo, sem submeter a espuma, o modificador de disposição ou elemento tubular de produção a uma degradação indesejada ou outros efeitos. Por exemplo, se uma espuma de epóxi for usada, um adesivo epóxi pode ser particularmente útil para fixar a espuma no elemento tubular de produção.
[0024] Uma vez que o aparelho da invenção, compreendendo o elemento tubular de produção e o seu material poroso complacente circundante (que pode, em algumas concretizações, incluir uma pluralidade dessas camadas), é introduzido no furo de poço e transportado para o seu local desejado, vai desejavelmente, nas concretizações não limitantes da invenção, manter-se em um estado substancialmente comprimido. Em razão do material poroso complacente se manter substancialmente no estado comprimido, sendo frequentemente uma construção geralmente cilíndrica, tendo um raio que é um pouco menor do que o raio do furo de poço total, pode ser movimentado, posicionado e reposicionado, como desejado, e não vai ser disposto por causa do efeito do modificador de disposição. No entanto, uma vez que o operador do equipamento de perfuração tenha decidido que o local do elemento tubular de produção e da camada de material poroso complacente associada está otimizado, essa disposição pode ser
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14/18 facilmente iniciada e conduzida por exposição do modificador de disposição a um agente neutralizante de modificador de disposição.
[0025] Como definido no presente relatório descritivo, o agente neutralizante de modificador de disposição é qualquer material que dissolve, remove ou de outro modo desative qualquer modificador de disposição, de modo que a disposição para o, ou no sentido, do estado de pré-compressão do material poroso complacente seja possibilitada. Em algumas concretizações particularmente convenientes, água, salmoura ou óleo pode ser introduzido, como um solvente, no furo de poço, aproximadamente no local do material poroso complacente. Nesse local, o modificador de disposição é exposto ao solvente e por causa disso, é, como adequado, um adesivo solúvel em água ou solúvel em óleo, ou um biopolímero, que começa a dissolver-se pelo menos parcialmente. Uma vez que a dissolução tenha progredido a um grau suficiente, essa disposição ocorre, usualmente dentro de um tempo relativamente curto depois. Nas concretizações alternativas, o agente neutralizante de modificador de disposição pode reagir com o modificador de disposição, de modo que o modificador de disposição não mais age para modificar a disposição. Em virtude da camada de material poroso complacente apresentar, por sua natureza, uma certa resiliência e ser dimensionado e moldado (no seu estado de pré-compressão) para contatar a parede do furo de poço, geralmente dentro de um raio que é, a um certo ponto, menor do que o raio anular total da camada de material poroso complacente pré-comprimida, a camada de material poroso complacente disposta o empurra e enche os vazios e as irregularidades nos lados do furo de poço e pode fazer um contato ótimo com a parede do furo de poço. Esse contato pode ser, desse modo, especificado para fazer um encaixe em forma de gaxeta em torno do elemento tubular de produção, e pode controlar (isto é, permitir ou inibir, dependendo do objetivo) o fluxo de areia e/ou de fluidos de produPetição 870180042944, de 22/05/2018, pág. 21/34
15/18 ção por ele, como desejado.
[0026] Em certas concretizações não limitantes, nas quais uma espuma de memória de forma foi selecionada como uma camada porosa complacente, uma fonte de calor, sozinha ou além da temperatura furo abaixo inerentemente mais alta, a qual o aparelho da invenção é exposto, pode ser empregado para ajudar a iniciar, acentuar ou auxiliar na disposição. Essa fonte térmica alternativa pode, em algumas concretizações não limitantes, ser uma aquecedor elétrico disposto em uma ligação elétrica, ou um aquecedor alimentado por bateria. Nessa concretização, a fonte térmica pode ser montada em um elemento tubular de produção, incorporada nele, ou de outro modo montada em contato com a camada de espuma de memória de forma. O aquecedor pode também, em outras concretizações não limitantes, ser controlado da superfície no local do poço, ou pode ser controlado por um dispositivo limitador ou um sensor de pressão. Em mais uma outra concretização, uma reação exotérmica pode ser criada por substâncias químicas bombeadas furo abaixo da superfície, ou calor pode ser gerado por qualquer outro meio adequado.
[0027] O local furo abaixo desejado para uso vai incluir, em algumas concretizações não limitantes, as zonas de produção nas quais o controle de areia é desejado, as zonas de produção a ser preenchidas, as áreas nas quais o isolamento anular é desejado; as junções entre dois elementos tubulares de produção, tal como no caso de elementos laterais múltiplos, e assemelhados. Quando a presente invenção é usada em, ou como, um aparelho de controle de areia, as seleções adequadas de um meio de formação de espuma e de um modificador de disposição, bem como dos níveis adequados e das seleções de gases ou microsferas, para expandir ou formar a espuma, de acordo com se é uma espuma convencional ou sintática, são desejáveis para otimizar as características da espuma disposta para preencher essa funPetição 870180042944, de 22/05/2018, pág. 22/34
16/18 ção de controle de areia. Essas seleções podem servir para garantir as qualidade e quantidade desejadas dos fluidos de produção obtidos do poço. Essas características desejadas vão incluir, tipicamente, considerações que são bem conhecidas daqueles versados na técnica, em ambas as técnicas de perfuração e preparação de espuma, incluindo, por exemplo, densidade, diâmetro de porosidade média, uniformidade de porosidade, resistência à degradação por exposição a hidrocarbonetos, água e/ou salmoura, seleção e compatibilidade da formulação de formação de espuma com o modificador de disposição, tempo para disposição total, resiliência da espuma, suas combinações, e assemelhados.
[0028] Se o aparelho da invenção vai ser empregada com a finalidade de isolamento anular, tal como preenchimento de uma zona de produção indesejada, muitas características das espumas similares vão ser desejavelmente consideradas e adaptadas para o propósito, mas vai, em muitos casos, diferir dessas características previstas para controle de areia. Por exemplo, para isolamento anular, a porosidade vai ser desejavelmente minimizada, e, portanto, características de uma maior densidade e uma célula geralmente menor podem, em algumas concretizações, ser previstas. A tolerância a porosidade pode ser também afetada pelas, ou afetar as, decisões relativas à seleção do, e particularmente do meio de inclusão ou incorporação do, modificador de disposição. Adicionalmente, o material poroso complacente pode ser produzido com uma crosta externa ou interna, ou ambas, de modo que a crosta resida em uma ou mais extremidades fora de bordo. Se uma crosta estiver presente, pode necessitar ser removida de pelo menos uma parte do material poroso complacente, antes do momento no qual se deseja a disposição, para equilibrar hidrostaticamente a pressão do material. Esse equilíbrio de pressão é geralmente desejável para permitir a disposição.
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17/18 [0029] Independentemente do objetivo básico do aparelho e do método da invenção, uma vantagem dele é que o tempo de disposição é geralmente retardado e pode ser controlado com um grau de precisão relativamente alto, dependendo da seleção e da aplicação dos parâmetros da invenção. Em geral, o tempo de disposição, do início dela a um ponto no qual o material poroso complacente tenha retornado a 90 por cento do modo dos seus tamanho e forma originais, pode ser estendido por pelo menos cerca de 200 por cento, e, em certas concretizações desejáveis, esse aumento pode ser pelo menos cerca de 400 por cento, quando comparado à disposição de uma construção idêntica usando o mesmo material poroso complacente, mas sem um modificador de disposição. Além do mais, vai ser óbvio para aqueles versados na técnica que o próprio ponto de iniciação pode ser determinado, com precisão relativa, pelo operador do equipamento versado, uma vez que a disposição não vai, por definição, ser iniciada até que o modificador de disposição seja submetido a um agente neutralizante de modificador de disposição, por um período de tempo suficiente. [0030] A descrição precedente e o exemplo comparativo apresentado a seguir não são intencionados para definir ou limitar a invenção de qualquer modo. Aqueles versados na técnica vão estar inteiramente a par de que as seleções de meios e formulações de formação de espuma, os modificadores de disposição e suas combinações e configurações, os materiais de partida e as condições de preparação para qualquer componente ou combinação de componentes, os protocolos de reação, as configurações e os tipos da camada de material poroso complacente e do elemento tubular de produção, e assemelhados podem ser variados dentro do âmbito das reivindicações anexadas a este relatório.
Exemplo Comparativo [0031] Duas amostras de espuma de epóxi de memória de forma
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18/18 são preparadas com uma compressão inicial de 400 por cento. A primeira amostra, que é uma comparativa, é submetida a água a 82,2°C (180°F) e requer, aproximadamente, 13 minutos para obter uma disposição de cerca de 90 por cento. A segunda amostra, que é uma amostra da invenção, é enchida, por meio de imersão quando compactada, com uma carga de 5 por cento de poli (álcool vinílico) (Kuraray® HR3010), como um modificador de disposição, e depois seca. Essa segunda amostra é então submetida a água a 82,2°C (180°F) e requer, aproximadamente, 130 minutos para obter uma disposição de cerca de 90 por cento. Nesse caso, o modificador de disposição retarda a taxa de disposição por uma ordem de grandeza.

Claims (20)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Aparelho para disposição controlada de materiais de conformação caracterizado por compreender um material poroso complacente que compreende uma propriedade de memória de formato; e um modificador de disposição selecionado do grupo que consiste de:
    adesivos solúveis em água selecionados do grupo que consiste de acetato de polivinilo (PVA), álcool polivinílico (PVAI ou PVOH), emulsões de acetato de polivinilo, copolímeros de acrilamida e um derivado catiônico de ácido acrílico, polímeros de acrilamida e combinações dos mesmos, adesivos solúveis em óleo, biopolímeros solúveis em água selecionados do grupo constituído por acetato de celulose (CA), amido expandido (BA) e combinações dos mesmos, biopolímeros solúveis em óleo, e combinações dos mesmos, o material poroso complacente sendo comprimido e a compressão sendo mantida pelo modificador de disposição.
  2. 2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material poroso complacente é uma espuma de memória, e o modificador de disposição é selecionado do grupo consistindo de adesivos solúveis em água ou solúveis em óleo, biopolímeros solúveis em água e solúveis em óleo, e suas combinações.
  3. 3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um agente neutralizante de modificador de disposição.
  4. 4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o agente neutralizante de modificador de disposiPetição 870190021808, de 07/03/2019, pág. 4/12
    2/5 ção é selecionado do grupo consistindo de água, óleo e suas combinações.
  5. 5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um elemento tubular de produção, e o material poroso complacente forma uma camada em torno do elemento tubular de produção.
  6. 6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende:
    um elemento tubular de produção;
    em que o material poroso complacente forma uma camada no elemento tubular de produção; e em que o material poroso complacente é comprimido a partir dos seus tamanho e forma originais; e em que o modificador de disposição é incorporado com o material poroso complacente, de modo que o material poroso complacente se mantém comprimido, até que o modificador de disposição seja exposto a um agente neutralizante de modificador de disposição, por meio do qual o material poroso complacente é disposto expansivelmente no sentido dos seus tamanho e forma originais.
  7. 7. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o material poroso complacente é uma espuma de memória sintática ou convencional, selecionada do grupo consistindo de espumas termorrígidas e termoplásticas, e suas combinações.
  8. 8. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o modificador de disposição é selecionado do grupo consistindo de adesivos solúveis em água ou solúveis em óleo, biopolímeros solúveis em água e solúveis em óleo, e suas combinações.
  9. 9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o adesivo solúvel em água é selecionado do gruPetição 870190021808, de 07/03/2019, pág. 5/12
    3/5 po consistindo de poli (acetato de vinila) (PVA), poli (álcool vinílico) (PVAl ou PVOH), emulsões de poli (acetato de vinila), carboximetilcelulose, metilcelulose e hidroxipropilmetilcelulose, hidroxietilcelulose, copolímeros de acrilamida e um derivado catiônico de ácido acrílico, polímeros de acrilamida, e suas combinações, e o biopolímero solúvel em água é selecionado do grupo consistindo de poli (ácido láctico), acetato de celulose (CA), amido expandido (BA) e suas combinações.
  10. 10. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o modificador de disposição é absorvido em, revestido sobre, ou cobre o material poroso complacente, como um filme ou folha.
  11. 11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o modificador de disposição é absorvido na espuma por imersão ou injeção, antes ou após a compressão.
  12. 12. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o agente neutralizante de modificador de disposição é selecionado do grupo consistindo de água, óleo e suas combinações.
  13. 13. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o material poroso complacente é uma espuma epóxi de memória convencional e o modificador de disposição é poli (acetato de vinila) (PVA).
  14. 14. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que é um aparelho de controle de areia ou de isolamento anular.
  15. 15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a espuma de memória é selecionada do grupo consistindo de espumas de células abertas, tendo um diâmetro de poro médio adequado para permitir a passagem de um fluido de produção por ela e inibir a passagem de uma grande parte de sólidos de
    Petição 870190021808, de 07/03/2019, pág. 6/12
    4/5 produção por ela, espumas de células fechadas nas quais a passagem de fluidos de produção por elas é substancialmente inibida, e suas combinações.
  16. 16. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o tempo de disposição para uma disposição de 90% é aumentado em pelo menos 200%, quando comparado a um aparelho similar sem um modificador de disposição.
  17. 17. Método para disposição controlada de materiais de conformação, caracterizado por compreender:
    preparar um aparelho, que compreende um material poroso complacente que compreende uma propriedade de formato de memória e um modificador de disposição, o material poroso complacente sendo comprimido dos seus tamanho e forma originais e a compressão sendo mantida pelo modificador de disposição;
    posicionar o aparelho furo abaixo em uma área a ser enchida; e expor o modificador de disposição a um agente neutralizante de modificador de disposição, de modo que o material poroso complacente seja disposto expansivelmente no sentido dos seus tamanho e forma originais;
    onde o modificador de disposição é selecionado do grupo que consiste de:
    adesivos solúveis em água selecionados do grupo que consiste de acetato de polivinilo (PVA), álcool polivinílico (PVAI ou PVOH), emulsões de acetato de polivinilo, copolímeros de acrilamida e um derivado catiônico de ácido acrílico, polímeros de acrilamida e combinações dos mesmos, adesivos solúveis em óleo, biopolímeros solúveis em água selecionados do grupo constituído por acetato de celulose (CA), amido expandido (BA)
    Petição 870190021808, de 07/03/2019, pág. 7/12
    5/5 e combinações dos mesmos, biopolímeros solúveis em óleo, e combinações dos mesmos.
  18. 18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o material poroso complacente é selecionado do grupo consistindo de espumas de memória sintáticas e convencionais, e suas combinações, e o modificador de disposição é selecionado do grupo consistindo de adesivos solúveis em água ou solúveis em óleo, biopolímeros solúveis em água e solúveis em óleo, e suas combinações.
  19. 19. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o agente neutralizante de modificador de disposição é selecionado do grupo consistindo de água, óleo e suas combinações.
  20. 20. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende ainda um elemento tubular de produção, e o material poroso complacente forma uma camada no elemento tubular de produção.
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