BRPI0904641A2 - aparelho dilatável e método - Google Patents
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Abstract
APARELHO DILATáVEL E MéTODO. A invenção proporciona um aparelho e método para uma completação de controle de areia em um furo do poço. O aparelho tem um corpo compreendendo um material dilatável configurado para circundar um tubular do furo do poço que define uma trajetória de fluxo primária para fluidos do furo do poço. O corpo é também configurado para circundar pelo menos uma trajetória de fluxo secundária disposta externamente ao tubular do furo do poço. A trajetória de fluxo secundária é configurada para um fluido transportador contendo matéria particulada para um enchimento com cascalho, O corpo também compreende uma descontinuidade longitudinal que permite que uma abertura radial seja formada no corpo, através da qual o corpo é operável para ser aplicado no tubular.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHODILATÁVEL E MÉTODO".
A presente invenção refere-se a um aparelho e método para usoem furos do poço para a indústria de produção e exploração de hidrocarbo-netos. A invenção refere-se particularmente, embora não exclusivamente, aum aparelho e método para uso com completações com controle de areia detrajetória alternada.
Antecedentes da Invenção
No campo da exploração e produção de óleo e gás, os sistemasde completação de múltiplas zonas são usados na produção de hidrocarbo-netos de poços que penetram partes diferentes de uma formação com pro-priedades diferentes. Um exemplo de um sistema de completação de múlti-plas zonas é mostrado na figura 1. O sistema, geralmente mostrado em 100,inclui uma instalação de produção na superfície, que nesse caso é um naviode descarregamento e armazenamento de produção flutuante (FPSO) 102,acoplado a um poço 104 através da árvore submarina 106. O furo do poçonesse caso é um furo do poço inclinado que se estende através de múltiplosintervalos de produção 107a, 107b, 107c na formação 108. A tubulação deprodução 110 proporciona uma trajetória de fluxo contínua que penetra atra-vés das múltiplas zonas. A tubulação de produção é fornecida com orifíciosou dispositivos de controle de influxo (não mostrados) que permitem que ofluido de produção flua para dentro da tubulação de produção e para forapara a árvore submarina 106. Entretanto, a fim de proporcionar o controlesobre o processo de produção, o espaço anular 112 é vedado por tampõesexpansíveis 114 entre as zonas de produção diferentes 107 para impedir ofluxo do fluido no espaço anular entre as zonas diferentes.
Dependendo da formação, a tubulação de produção pode serfornecida com dispositivos de controle de areia 116, para impedir que partí-culas sólidas da formação entrem na tubulação de produção. Os dispositivosde controle de areia 116 podem ser, por exemplo, quaisquer sistemas depeneira de areia adequados, incluindo sistemas de peneira expansíveis. Osdispositivos de controle de areia 116 podem ser usados em conjunto comum ou mais enchimentos com cascalho 118, que compreendem cascalho ououtra matéria particulada ao redor do dispositivo de controle de areia paramelhorar a filtragem e para propiciar suporte adicional à formação. O enchi-mento com cascalho exige uma boa distribuição do cascalho no espaço anu-lar no dispositivo de controle da areia. Para melhorar a distribuição do casca-lho, dispositivos de controle de areia foram proporcionados com tubos dederivação, que criam trajetórias de fluxo alternadas para o cascalho e seufluido transportador. Essas trajetórias de fluxo alternadas melhoram significa-tivamente a distribuição do cascalho no intervalo de produção, por exemplo,permitindo que o fluido transportador e o cascalho sejam entregues atravésde pontes de areia que podem ser formadas no espaço anular antes do en-chimento com cascalho ter sido completado.
As figuras 2A e 2B são vistas esquemáticas de exemplos de pe-neiras de areia fornecidas com tubos de derivação em um sistema de com-pletação 200. Um primeiro dispositivo de controle de areia 202a é acopladoem um segundo dispositivo de controle de areia 202b, e cada um compreen-de canos de base 204 unidos para definir um furo de produção 206. As pe-neiras 208 incluindo agentes de filtragem circundam o cano de base 204 esão suportadas por nervuras 210. O aparelho é fornecido com tubos de deri-vação 212, que nesse exemplo são tubos de aço tendo seção transversalsubstancialmente retangular. Os tubos de derivação 212 são suportados noexterior da peneira e proporcionam uma trajetória de fluxo 213 alternada aofuro de produção principal 206. Tubos de ponte 211 são usados para provera comunicação de fluido entre os tubos de derivação de dispositivos de con-trole de areia adjacentes. Os tubos de derivação 212 mantêm uma trajetóriade fluxo 213, mesmo se o espaço anular 214 for unido, por exemplo, poruma perda de integridade em uma parte da formação 216. Exemplos de dis-posições de tubo de derivação podem ser encontrados em US 4945991 eUS 5113935. Os tubos de derivação podem também ser internos ao meio defiltragem, como descrito em US 5515915 e US 6227303.
Um aparelho de controle de areia típico compreende um invólu-cro principal 218 que se estende completamente sobre o dispositivo de con-trole de areia do meio de filtragem, e proporciona uma luva protetora para omeio de filtragem e tubos de derivação. O invólucro é fornecido com abertu-ras para permitir o fluxo direto do fluido. O invólucro principal termina em umanel de extremidade 220, que suporta uma extremidade do invólucro e com-preende passagens para os tubos de derivação. Quando os tubos de deriva-ção 212 são conectados pelos tubos de ponte 211, um invólucro auxiliar 222é fornecido sobre os tubos de derivação no acoplamento. O invólucro auxiliaré tipicamente formado de componentes de parte cilíndrica que são montadosjuntos para formar o invólucro. O invólucro auxiliar se estende entre os anéisde extremidade 220 dos dispositivos de controle de areia e funciona paraproporcionar um diâmetro externo contínuo para o conjunto e para protegeros tubos de derivação, tubos de ponte e quaisquer conectores correspon-dentes. O invólucro auxiliar cobre os ressaltos criados pelos anéis de extre-midade 220.
WO 05/090743 descreve um sistema para vedar um espaço a -nular ao redor de uma linha de controle usada para acionar uma válvula.
Uma camada de vedação tem uma superfície interna fornecida com um re-cesso para receber uma linha de controle, e em um lado oposto é fornecidacom uma fenda que permite que a camada de vedação seja aberta para a -plicação radial em um tubular. A camada de vedação é formada de um mate-rial suscetível à dilatação ao contatar um fluido selecionado. A descrição re-fere-se exclusivamente à vedação ao redor das linhas de controle.
É um objetivo da invenção proporcionar um aparelho e métodoque superam ou amenizam pelo menos uma deficiência ou desvantagem datécnica anterior. É um objetivo adicional de a invenção proporcionar um sis-tema de produção e/ou completação de furo do poço ou método de uso queincorpora um tal aparelho ou método.
É um objetivo adicional da invenção proporcionar um aparelhoalternativo e método para proteção dos componentes do sistema de comple-tação de controle da areia.
Objetivos e metas adicionais da invenção se tornarão evidentesa partir da leitura da descrição seguinte.Sumário da invenção
De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é proporcio-nado um aparelho para uma completação de controle de areia em um furodo poço, o aparelho compreendendo: um corpo compreendendo um materialdilatável selecionado para aumentar em volume com a exposição a pelo me-nos um fluido de disparo, o corpo configurado para circundar um tubular dofuro do poço que define uma trajetória de fluxo primária e também configura-do para circundar pelo menos uma trajetória de fluxo secundária dispostaexternamente ao tubular do furo do poço, em que a trajetória de fluxo secun-dária é configurada para um fluido transportador contendo matéria particula-da para um enchimento com cascalho e o corpo compreende uma desconti-nuidade longitudinal que permite que uma abertura radial seja formada nocorpo, através da qual o corpo é operável para ser aplicado ao tubular.
O aparelho pode ser um invólucro protetor para um sistema decompletação de controle de areia de trajetória alternada.
De acordo com um segundo aspecto da invenção, é proporcio-nado uma completação de controle de areia compreendendo: um tubulardefinindo uma trajetória de fluxo de fluido primária; um primeiro dispositivode controle de areia; uma trajetória de fluxo de fluido secundária para entre-gar um fluido transportador contendo matéria particulada para um enchimen-to com cascalho para o primeiro dispositivo de controle de areia e um corpocompreendendo um material dilatável selecionado para aumentar em volumecom a exposição a pelo menos um fluido de disparo disposto sobre a trajetó-ria de fluxo secundária e o tubular, em que o corpo compreende uma des-continuidade longitudinal que permite que uma abertura radial seja formadano corpo, através da qual o corpo é operável para ser aplicado ao tubular.
De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é proporciona-do método de formação de uma completação de controle de areia, o métodocompreendendo:
formar uma trajetória de fluxo de fluido primária a partir de umdispositivo de controle de areia e um tubular,proporcionar uma trajetória de fluxo de fluido secundária paraentregar um fluido transportador contendo matéria particulada para um en-chimento com cascalho,
dispor um corpo compreendendo um material dilatável selecio-nado para aumentar em volume com a exposição a pelo menos um fluido dedisparo sobre a trajetória de fluxo secundária e o tubular aplicando o corpono tubular através de uma abertura radial no corpo.
Modalidades do segundo ou terceiro aspecto da invenção po-dem incluir características preferidas ou opcionais do primeiro aspecto dainvenção.
Breve Descrição dos Desenhos
Para auxiliar no entendimento da invenção, será agora descritauma série de modalidades exemplares com referência aos desenhos seguintes:
a figura 1 mostra esquematicamente um sistema de produçãode múltiplas zonas de acordo com várias modalidades da invenção,
as figuras 2A e 2B são respectivamente vistas superior e de cor-te de um sistema de peneira de trajetória alternada convencional,
a figura 3 é uma vista em perspectiva de um aparelho de acordocom uma modalidade da invenção,
a figura 4 é uma vista em perspectiva de um aparelho de acordocom uma modalidade da invenção,
as figuras 5A e 5B são respectivamente vistas em parte longitu-dinal e de corte de um aparelho de acordo com uma modalidade alternativada invenção; e
as figuras 6A e 6B são respectivamente vistas em parte longitu-dinal e de corte de um aparelho de acordo com uma modalidade alternativaadicional da invenção.
Descrição Detalhada
A figura 3 mostra um aparelho 300 de acordo com uma primeiramodalidade da invenção. O aparelho pode ser usado como uma alternativa aum invólucro convencional para um sistema de tubo de derivação, tal comoesse mostrado nas figuras 2A e 2B. O aparelho 300 compreende um corpo302 de material dilatável, selecionado para aumentar em volume com a ex-posição a um fluido de disparo. Nesse caso, o corpo é formado de uma bor-racha de EPDM, selecionada para dilatar com a exposição a um fluido dehidrocarboneto, embora outros materiais dilatáveis tal como esses que dila-tam em água ou esses que dilatam em ambos, água e hidrocarboneto, pos-sam ser usados. O corpo 302 é substancialmente cilíndrico e contém umfuro interno 304 configurado para receber um tubular do furo do poço. O furo304 tem uma porção de furo principal 306 para receber um cano de base(não mostrado). Ele também tem um perfil interno que é formado para aco-modar uma disposição do tubo de derivação, tal como essa ilustrada na figu-ra 2A. O perfil interno do corpo 302 inclui um par de recessos longitudinais308 formados para acomodar tubos de derivação ou tubos de ponte forneci-dos no exterior do cano de base. Um terceiro recesso longitudinal opcional310 é fornecido para a acomodação de uma linha de controle que se esten-de através do corpo.
O corpo 302 é formado em uma peça única e tem uma descon-tinuidade longitudinal que define um par de bordas longitudinais 312 esten-didas ao longo do comprimento do corpo. Um corpo pode ser separado nasbordas longitudinais para criar uma abertura radial de tamanho suficientepara colocar o corpo sobre um cano de base a partir de uma posição no ladodo cano de base. O corpo 302 é elasticamente deformável, tal que ele podeser aberto para ser adaptado no cano de base sem a necessidade de desli-zar o corpo longitudinalmente sobre o cano. O corpo, portanto, forma umadisposição de grampo em c que pode ser colocada sobre um cano de base esistema de tubo de derivação. O corpo é fornecido com furos 319 que permi-tem que o corpo seja preso no cano de base via parafusos ou pinos.
Uma modalidade alternativa é ilustrada na figura 4, que mostraum aparelho 400 similar ao aparelho 300 mostrado na figura 3, com as par-tes semelhantes indicadas por numerais de referência semelhantes incre-mentados por 100. Entretanto, o aparelho 400 compreende uma estrutura desuporte 420 integral com e parcialmente circundada pelo corpo 402. A estru-tura de suporte 420 é formada de uma liga de aço e compreende uma por-ção tubular 422 estendida longitudinalmente no corpo dilatável. A estruturade suporte 420 aumenta a resistência integral do aparelho e a força de aper-to que pode ser concedida ao aparelho quando fixando em um cano de ba-se. A porção tubular 422 é formada de dois elementos de parte cilíndrica 423que são articulados para permitir que as bordas longitudinais 412 sejam fa-cilmente separadas quando aplicando o corpo em um tubular.
A estrutura de suporte 420 também compreende formações ver-ticais que se estendem além do diâmetro externo do corpo 402. As forma-ções são na forma de molas em arco resilientes 424 que são conectadasnas porções tubulares. As formações propiciam a manutenção da distânciado corpo da parede circundante de um revestimento ou furo do poço aberto.
A estrutura de suporte, portanto, executa uma função de centralização parao aparelho e os componentes adjacentes na coluna.
Uma modalidade alternativa adicional é mostrada nas figuras 5Ae 5B, que mostram um aparelho 500 montado em um tubular 530 entre doisdispositivos de controle de areia 540. A figura 5B é um corte através da linhaB-B' mostrada na figura 5A. O aparelho 500 é similar ao aparelho 300 mos-trado na figura 3 com partes semelhantes indicadas por numerais de refe-rência semelhantes incrementados por 200. Entretanto, nessa modalidade,os tubos de derivação 542 terminam em tubos de distribuição 550 em cadaextremidade do corpo 502 e a trajetória de fluxo secundária é definida porum recesso longitudinal 552 no corpo 502 que se estende entre os tubos dedistribuição. Essa modalidade inclui uma estrutura de suporte 520 que éformada de dois elementos de parte cilíndrica articulados, em uma maneirasimilar ao aparelho 400. Entretanto, a estrutura de suporte 520 é interna aocorpo e estende-se somente ao longo de uma parte do seu comprimento.
Ela é disposta ao redor do acoplamento entre os dois dispositivos de contro-le de areia e melhora a resistência integral do aparelho e a força de apertoque pode ser concedida contra o acoplamento.
Uma modalidade alternativa adicional é mostrada em 600 nasfiguras 6A e 6B, com a figura 6B sendo um corte através da linha B-B' mos-trada na figura 6A. O aparelho 600 é similar ao aparelho 500 mostrado nafigura 5 com partes semelhantes indicadas por numerais de referência se-melhantes incrementados por 100. Entretanto, o aparelho 600 difere em quea estrutura de suporte inclui formações verticais que se estendem além dodiâmetro externo do corpo 602. As formações são na forma de molas emarco resilientes 624 que são conectadas nas porções tubulares 622. Comocom a modalidade da figura 5, as formações proporcionam a manutenção dadistância do corpo da parede circundante de um revestimento ou furo do po-ço aberto. A estrutura de suporte, portanto, executa uma função de centrali-zação para o aparelho e os componentes adjacentes na coluna.
Em uma modalidade alternativa (não mostrada), um aparelho éformado de dois ou mais componentes de parte cilíndrica de um materialdilatável. Os componentes são adaptados sobre uma disposição de tubos dederivação em um cano de base para proporcionar um invólucro protetor.
Dois ou mais dos componentes de parte cilíndrica podem ser articuladosentre si para auxiliar a montagem.
O fornecimento de um corpo dilatável que se ajusta sobre a tra-jetória de fluxo secundária e o conjunto do cano de base é uma maneiraconveniente para proteger as porções expostas dos tubos de derivação, in-cluindo ressaltos, tubos de ponte e acoplamentos em uma variedade de apli-cações de controle de areia.
Na modalidade das figuras 5 e 6, o aparelho se estende entre osanéis de extremidade dos dispositivos de controle de areia. Em outras moda-lidades, o aparelho pode ser disposto entre um dispositivo de controle deareia e uma barreira anular ou tampão expansível de isolamento, que podeser formado de um material dilatável. Em particular, a invenção pode ser u-sada em conjunto com o aparelho e métodos descritos em WO 2007/092082e WO 2007/092083, que se referem ao fornecimento de tampões expansí-veis com mecanismos de trajetória alternada que podem ser usados paraproduzir isolamento zonal entre os enchimentos com cascalho em um poço.
A invenção proporciona um aparelho e método para uma com-pletação de controle de areia em um furo do poço. O aparelho tem um corpocompreendendo um material dilatável configurado para circundar um tubulardo furo do poço que define uma trajetória de fluxo primária para fluidos dofuro do poço. O corpo é também configurado para circundar pelo menos umatrajetória de fluxo secundária disposta externamente ao tubular do furo dopoço. A trajetória de fluxo secundária é configurada para um fluido transpor-tador contendo matéria particulada para um enchimento com cascalho. Ocorpo também compreende uma descontinuidade longitudinal que permiteque uma abertura radial seja formada no corpo, através da qual o corpo éoperável para ser aplicado no tubular.
Variações nas modalidades acima descritas estão dentro do es-copo da invenção inclusa planejada e a invenção se estende a combinaçõesde características diferentes dessas expressamente reivindicadas.
Claims (14)
1. Aparelho para uma completação de controle de areia em umfuro do poço, o aparelho compreendendo: um corpo compreendendo ummaterial dilatável selecionado para aumentar em volume com a exposição apelo menos um fluido de disparo, o corpo configurado para circundar um tu-bular do furo do poço que define uma trajetória de fluxo primária e tambémconfigurado para circundar pelo menos uma trajetória de fluxo secundáriadisposta externamente ao tubular do furo do poço, no qual a trajetória defluxo secundária é configurada para um fluido transportador contendo mate-rial particulado para um enchimento com cascalho e o corpo compreendeuma descontinuidade longitudinal que permite que uma abertura radial sejaformada no corpo, através da qual o corpo é operável para ser aplicado natubular.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual a trajetóriade fluxo secundária compreende um conduto e o corpo é configurado paracircundar o conduto.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, no qual o condutoé um tubo de derivação ou tubo de ponte.
4. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação precedente,no qual o aparelho compreende um recesso longitudinal em uma superfícieinterna que define a trajetória de fluxo secundária.
5. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação precedente,compreendendo um tubo de distribuição na trajetória de fluxo secundária.
6. Aparelho, de acordo com a em qualquer reivindicação prece-dente, no qual o corpo compreende uma estrutura de suporte.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, no qual a estrutu-ra de suporte é resiliente.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6 ou reivindicação 7,no qual a estrutura de suporte é integral com o corpo.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, no qual o corpocircunda pelo menos parcialmente a estrutura de suporte.
10. Aparelho, de acordo com a em qualquer uma das reivindica-ções 6 a 9, no qual pelo menos uma porção da estrutura de suporte fica ere-ta a partir de uma superfície externa do corpo.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, no qual a estru-tura de suporte é configurada para proporcionar a manutenção da distânciaao aparelho em uso.
12. Invólucro protetor para um sistema de completação de con-trole de areia de trajetória alternada, compreendendo o aparelho como defi-nido em qualquer reivindicação precedente.
13. Completação de controle de areia, compreendendo: um tu-bular definindo uma trajetória de fluxo de fluido primária; um primeiro disposi-tivo de controle de areia; uma trajetória de fluxo de fluido secundária paraentregar um fluido transportador contendo matéria particulada para um en-chimento com cascalho para o primeiro dispositivo de controle de areia, eum corpo compreendendo um material dilatável selecionado para aumentarem volume com a exposição a pelo menos um fluido de disparo dispostosobre a trajetória de fluxo secundária e o tubular, na qual o corpo compreen-de uma descontinuidade longitudinal que permite que uma abertura radialseja formada no corpo, através da qual o corpo é operável para ser aplicadoao tubular.
14. Método de formação de uma completação de controle de a -reia, o método compreendendo:formar uma trajetória de fluxo de fluido primária de um dispositi-vo de controle de areia e um tubular;proporcionar uma trajetória de fluxo de fluido secundária paraentregar um fluido transportador contendo matéria particulada para um en-chimento com cascalho;dispor um corpo compreendendo um material dilatável selecio-nado para aumentar em volume com a exposição a pelo menos um fluido dedisparo sobre a trajetória de fluxo secundária e o tubular aplicando o corpono tubular através de uma abertura radial no corpo.
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