BRPI0918480B1

BRPI0918480B1 - método para produzir um furo de poço para exploração e produção de hidrocarbonets, com fendas helicoidas

Info

Publication number: BRPI0918480B1
Application number: BRPI0918480A
Authority: BR
Inventors: Inge Manfred Carlsen; Mohammad Ali Taghipour Khadrbeik
Original assignee: Sinvent As
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2019-09-03
Also published as: AU2009288890A1; EP2326786A1; US20110259641A1; EP2326786B1; US9341026B2; CA2736399C; EP2326786A4; ZA201101785B; BRPI0918480A2; CA2736399A1; WO2010027274A1; EA019815B1; EA201170428A1; AU2009288890B2

Abstract

método para produzir um furo de poço para exploração e produção de hidrocarbonets, com fendas helicoidas a presente invenção está correlacionada a um dispositivo (1) para modificar as paredes laterais de um poço. o dispositivo inclui uma carcaça longitudinal (2), adaptada para se encaixar no interior do poço. a carcaça inclui uma primeira porção terminal (11), uma segunda porção terminal (12) e uma porção lateral (13), entre as ditas porções terminais (11, 12), adaptadas para se defrontar com as paredes laterais do poço. além disso, são providos recursos (5) na lateral da carcaça (2) para remover material da dita parede lateral do poço. a carcaça (2) é adaptada para girar com uma velocidade de rotação controlada em relação às ditas paredes laterais do poço, e ser alimentada numa velocidade controlada de movimento longitudinal, em relação ao dito poço. além disso, a invenção se refere a um método para produção de um poço com fendas helicoidais internas.

Description

“MÉTODO PARA PRODUZIR UM FURO DE POÇO PARA EXPLORAÇÃO E

PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETS, COM FENDAS HELICOIDAS

A presente invenção se refere à modificação de paredes laterais de um poço, em particular, em conexão com a perfuração de poços longos. A invenção é particularmente adaptada para um tipo de perfuração, conhecido como Perfuração de Alcance Prolongado (Extended Reach Drilling ERD) de poços, como, por exemplo, de poços de petróleo offshore. Especificamente, a invenção se refere a um dispositivo e método de produção de uma fenda raiada espiralada no interior de um poço. O poço modificado não é um poço circular de diâmetro uniforme ao longo da extensão do furo, mas, ao invés disso, um poço de furo com uma seção transversal não-circular, ou um furo de diâmetro variável ao longo da extensão. O dispositivo da invenção pode ser usado para fresagem de paredes laterais de um poço perfurado já pronto, ou pode fazer parte de uma unidade que proporciona simultânea fresagem e perfuração.

Uma solução para criação de poços não-circulares em rochas, para uso em aplicações de bombeamento térmico geotérmico, e para aumentar o suporte do poço em aplicações, como, por exemplo, perfuração horizontal de petróleo e gás, é mostrada no Pedido de Patente U.S. No. 2008/0093125. O sistema usa um sistema de perfuração sem contato, o qual, em uma modalidade utiliza um sistema de perfuração de jato de chama supersônica, com um bocal móvel que oscila entre pontos de articulação.

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A Patente U.S. No. 4.629.010 mostra um processo e dispositivo para escavação de poços. O dispositivo inclui um par de cabeçotes de escavação rotativos, com eixos horizontais montados em suportes, para movimento desses eixos relativamente entre si e com distanciamento dos mesmos, entre uma posição central próxima ao eixo de um poço e uma posição periférica adjacente à parede do poço que está sendo formado.

Na perfuração de poços de petróleo, por exemplo, a construção do poço é um importante fator de custo no desenvolvimento do campo de petróleo e gás, e a perfuração de alcance prolongado (ERD), é um fundamental desafio. Esses tipos de perfuração incluem o alcance prolongado, bastante distante da infra-estrutura e múltiplos alvos, podendo envolver a perfuração por infiltração de poço fino, através de perfuração rotativa com tubos (TTRD), perfuração com tubos em espiral (CTD) e perfuração com simultâneo revestimento (CWD).

A perfuração de alcance prolongado (ERD) é limitada devido ao atrito na coluna de perfuração, o que provoca um excesso de arraste e torque. Isso, novamente, pode fazer com que a coluna de perfuração apresente encurvamento e torção. Além disso, o aumento de perda de pressão ao longo da coluna de perfuração pode provocar um aumento de pressão, com relação à densidade de circulação equivalente da formação (ECD). Isso pode, novamente, proporcionar instabilidade do poço e perda de circulação, insatisfatória limpeza e obstrução na coluna de perfuração.

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O contato entre a coluna de perfuração e a parede do poço pode também provocar danos à torta de lama. Uma coluna de perfuração rotativa em movimento de rodopio dentro do poço pode provocar danos contínuos à torta de lama, resultando, posteriormente, na perda de filtração da lama e invasão da zona ao redor do poço. Mediante a presente invenção esse contato é reduzido e isso causa menos danos à torta de lama, menos perdas de filtração e menos instabilidade ao poço. O contato pode ser reduzido em um valor de até 75%, enquanto um limite de encurvamento ou cambagem da coluna de perfuração é mantido. O aumento de invasão de lama pode provocar instabilidade no poço, fratura do poço e danos na formação em um reservatório de hidrocarbonetos. A presente invenção pode manter a mesma característica de desobstrução do poço e, assim, a mesma capacidade de encurvamento de uma coluna de perfuração no poço. Uma menor zona de invasão em um reservatório acarreta um reduzido efeito de formação de película, uma melhoria da velocidade de produção e um mais alto fator de recuperação.

A perda de fluido da lama de perfuração é um dos principais fatores que resultam na instabilidade do poço em tipos de formações. A manutenção da torta de lama irá diminuir a velocidade da perda de fluido. A prevenção de danos à torta de lama acarreta um grande impacto na redução do volume de perda de fluido. Portanto, a presente invenção ao reduzir o contato de parede, entre uma parede de poço e, por exemplo, uma coluna de perfuração, irá causar um grande impacto na redução da instabilidade do poço.

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Uma redução na instabilidade do poço acarreta uma redução do tempo de perfuração e um aumento da segurança operacional, que são os principais desafios que se destacam na indústria de perfuração.

Ao se projetar um poço com paredes laterais modificadas de acordo com a invenção, se propõe aumentar o alcance do poço mediante redução do atrito de sua parede, redução do contato com a parede, redução da perda de pressão ao longo da coluna de perfuração (ECD) mediante aumento do espaço anular, aumento da estabilidade do poço mediante redução do contato de parede de, por exemplo, uma coluna de perfuração, redução do espessamento diferencial da coluna de perfuração na seção aberta do poço, melhoria da limpeza do poço devido ao regime de fluxo rotativo no espaço anular e redução do torque superficial através da eliminação do torque reativo da broca de perfuração. Ao reduzir a perda de pressão de circulação em um espaço anular, se reduz a pressão na formação e, dessa forma, o risco de fratura da formação. A pressão total inserida na formação é equivalente à pressão hidrostática da lama de circulação, com a densidade equivalente no espaço anular, ECD, o que se constitui em um dos principais fatores de limitação de poços longos prolongados. Mediante a presente invenção, a ECD pode ser reduzida e, desse modo, a extensão do poço pode ser aumentada.

A redução de contato entre a coluna de perfuração e a parede no poço pode, novamente, ocasionar uma menor perda de filtração de lama e menor instabilidade do poço.

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O tempo é um fator fundamental com relação ao volume da perda de filtração.

O fator de atrito é um parâmetro empírico, afetado por diferentes variáveis:

velocidade de deslizamento, temperatura, vibração, qualidade de superfície, área de contato e grau de contaminação. As leis de atrito para superfícies lubrificadas são consideravelmente diferentes das leis que se aplicam em superfícies secas. Nas superfícies lubrificadas, resistência ao atrito é quase independente da carga específica.

O aumento da área de circulação proporciona menos perda de pressão (ECD) no espaço anular.

A^Panular ⁴⁸Ppt.^L. V^/(dh dnp) ² + 6LT0/dh-dnp

ECD

Pm ⁺ A^Panular ⁺ A^Paceleração ⁺ A^Pfragmentos /gh

Os modelos iniciais de cálculo sugerem um alcance prolongado de 300% e 88% de redução na perda de pressão por extensão unitária. Benefícios adicionais podem incluir menos problemas de perfuração (menos NPDT), alcance de novos alvos e benefícios ambientais. Isso também resulta em economia de custos.

A criação de fendas em espiral ao redor de um poço principal melhora o regime de fluxo, com relação ao transporte dos fragmentos de perfuração em um espaço anular.

O movimento lateral de fluido nas fendas em espiral e o regime de fluxo rotacional irão melhorar o

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6/23 transporte dos fragmentos de perfuração, se comparado a um espaço anular. Além disso, uma maior desobstrução abaixo de uma coluna de perfuração aumenta a velocidade de fluxo em um lado inferior do poço. Uma velocidade de fluxo mais alta nessa seção é um fator fundamental para se aumentar o transporte de fragmentos e se reduzir a deposição de partículas.

Uma simulação típica de fluxo com equivalentes condições mostram que o retorno do regime de fluxo de lama em um espaço anular de poço raiado será diferente, comparado a convencionais espaços anulares e a limpeza do poço em poços de ERD será melhorada.

Uma mais alta velocidade de fluido abaixo do tubo de perfuração na seção horizontal proporciona uma melhoria da limpeza de poço e a menos fragmentos sedimentados. Uma melhor limpeza do poço irá reduzir os fragmentos sedimentados e o excesso de arrasto e torque. Usando tubos de perfuração de maior diâmetro para aumento das propriedades mecânicas, também é uma opção em alguns casos de prolongar o alcance da perfuração.

Um estudo da perda de pressão nos diferentes casos e comparando o sistema de perfuração convencional e modificado, mostra que a limpeza do poço é muito melhor nos poços modificados.

A presente invenção concerne um dispositivo para modificação das paredes laterais de um poço. O dispositivo pode ser uma unidade de fundo de poço, BHA. O poço produzido não será um poço circular com um diâmetro

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7/23 uniforme ao longo da extensão do poço, mas, ao invés disso, um poço com uma seção transversal não-circular, ou um poço com diâmetro variável ao longo da extensão. A seção transversal pode, em uma modalidade, incluir um padrão de poço de múltiplo perfil, onde o perfil terá diversos e diferentes perfis ao longo da extensão do poço ou seção, ou pode em uma adicional modalidade, ser um padrão de poço de múltiplas espirais, tendo diversas fendas ao longo de um poço circular principal. O poço pode em uma adicional modalidade apresentar diversos diâmetros ou um perfil elíptico.

Além disso, a presente invenção concerne um método para perfuração do poço acima mencionado. Tipicamente, o poço terá um recesso interno, modelado na forma helicoidal ou de espiral, em que a seção transversal varia ao longo da extensão do poço, se a seção transversal for fixada a um eixo de referência, ao longo da extensão do poço, isto é, não é girada ao longo do recesso helicoidal.

Conforme explicado acima, as seções transversais do poço podem apresentar pelo menos um dentre um padrão de poço de múltiplos perfis, com diversos e diferentes recessos, um padrão de poço de múltiplas espirais, tendo diversos recessos ou fendas ao longo de um poço circular principal, um poço de múltiplos diâmetros ou uma combinação dos diversos formatos de poços mencionados acima.

Em um adicional aspecto, a invenção proporciona um poço tendo uma seção transversal elíptica. A seção

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8/23 transversal elíptica pode sofrer uma torção ao longo da extensão do poço.

O dispositivo da invenção inclui uma carcaça longitudinal adaptada para se encaixar no interior do poço. A carcaça inclui uma primeira porção terminal, uma segunda porção terminal e uma porção lateral entre as ditas porções terminais, adaptada para se defrontar com as paredes laterais do poço. Além disso, o dispositivo inclui recursos na lateral da carcaça, para remoção de material da dita parede lateral do poço. O dispositivo pode ser girado e movimentado numa direção longitudinal, por exemplo, sobre uma coluna de perfuração ou pode incluir recursos separados para girar a carcaça com uma velocidade de rotação controlada, em relação às ditas paredes laterais do poço. O dispositivo pode incluir meios ou recursos, para alimentar a carcaça com uma velocidade controlada de movimento longitudinal em relação ao dito poço.

Os meios para remoção de material podem incluir bocais de jateamento de partículas, mas, esse método pode ser menos favorável e não pode realmente ser comparado com um método de fresagem.

A carcaça pode incluir meios de transmissão energizados, tais como, motores de lama e outros elementos de transmissão bem conhecidos no segmento da técnica, tipicamente, acionado pela lama de perfuração, ou eletricamente com motores elétricos. Os meios para remoção de material da dita parede de poço na lateral da dita

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9/23 carcaça podem incluir, pelo menos, uma fresa, acionada de rotação pelos ditos meios de transmissão.

fresa ou pua pode, tipicamente, apresentar um cabeçote no formato de cúpula, com pontas sinterizadas ou de algum tipo de material de confronto duro, para proporcionar uma ação de fresagem.

Entretanto, outros formatos,

Diamantes da fresa.

como, pontudo ou quadrado, sintéticos serão tipicamente

Os ditos meios para girar velocidade girar uma traseira podem ser usados sobra usados.

face a carcaça com uma de rotação controlada podem incluir coluna de perfuração, fixada a uma da dita carcaça. Tipicamente, a proporcionada por meios comuns de giro meios para extremidade rotação perfuração.

A dita material pode para prover da carcaça fresagem de parte, e como, por material um no ser de uma coluna de pelo menos uma fresa inclinada em relação para remoção de à parede do poço, movimento para frente e movimento de rotação poço, ao mesmo tempo em que se promove a uma raia helicoidal.

carcaça pode incluir pelo menos a primeira exemplo, da parte perfuração do poço.

deslizante à incluir meios uma broca de frontal do uma primeira e uma segunda parte pode perfuração dito poço, incluir meios, para remoção de para posterior

A segunda parte pode ser fixada de modo primeira parte.

para prender o

As partes podem depois ser

Uma ou ambas dispositivo na acionadas de as partes podem parede do poço.

um lado para o

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10/23 outro, mediante um adequado acionador, para proporcionar um mecanismo para prover um simultâneo giro e movimento para frente, que resulta em um movimento espiralado. Os meios para fixação do dispositivo à parede do poço devem, então, prender ou liberar a parede do poço em seqüência, de modo a proporcionar o movimento de torção espiralada. A carcaça deve, além disso, incluir meios para remoção do material da parede do poço, conforme já explicado.

A	carcaça pode ainda	incluir uma broca	de
perfuração	na extremidade da carcaça,	se defrontando	na
direção do	poço, para perfuração	do	poço. A broca	de
perfuração	pode ser uma broca	de	perfuração comum,

conhecida no segmento da técnica, podendo ser, tipicamente, acionada por meio de um motor de acionamento de lama.

A carcaça pode incluir diversas fresas na sua parte lateral. Por exemplo, podem ser usadas quatro fresas.

Quando um poço principal é perfurado, adicionais fendas ao longo do eixo do poço podem introduzir uma área de seção transversal mais efetiva, com diâmetro efetivo constante, e com manutenção da capacidade de encurvamento ou cambagem da coluna de perfuração. O número de fendas pode ser variado de 1 a 4 ou mesmo mais. O número, formato e tamanho podem variar, conforme o modelo da ferramenta. A quantidade de redução do contato de parede é também dependente do número e tamanho das fresas ou cortadores laterais e pode ser maior do que 95%. O furo de poço modificado da invenção pode ser aplicado para todos os furos ou tamanhos de poço. Em geral, cada formato não

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11/23 circular e de seção transversal diferente que tenha sido girada ao longo do eixo do furo do poço irá criar fendas cantos e formas espiraladas (formas de poço raiadas), proporcionando o benefício de manter, por exemplo, uma coluna de perfuração no interior do poço principal.

O dispositivo pode incluir ainda sensores para monitoramento do movimento de rotação e movimento para frente, com relação ao poço. A saída dos sensores pode ser alimentada em tempo real à superfície para controle do movimento dianteiro e de rotação do dispositivo ou pode ser

alimentada	a um	sistema	de controle	disposto no
dispositivo.	Os	sensores	podem também	proporcionar
informação	para meios de	armazenamento	legíveis por
computador	a bordo, para	posterior leitura por um
computador,	após o	dispositivo ter sido recuperado para a
superfície.
A	carcaça	pode inc	luir pelo menos	um acionador

para acionar a referida pelo menos uma fresa, entre uma posição de operação estendida e uma posição retraída, em particular, para ser possível retrair a fresa ou fresas durante o processamento ou durante a recuperação. A carcaça pode também incluir fresas redundantes para operação, caso algumas apresentem defeito.

Além disso, a invenção se refere a um poço para exploração e produção de hidrocarbonetos, com um furo de poço de seção transversal substancialmente circular e uma raia helicoidal envolvendo o furo. O formato da raia helicoidal, tipicamente, irá se conformar com o formato da

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12/23 fresa usada na confecção da raia, proporcionando uma seção, tipicamente, curva ou pontuda. Se for usado o método menos favorável de jateamento abrasivo, o perfil ou seção será menos previsível e dependerá, em maior grau, do material existente no poço. O formato, entretanto, é de menor importância, na medida em que a raia helicoidal ou espiralada proporcione o efeito desejado. A invenção pode

também incluir	uma articulação,	para	permitir ao
dispositivo	girar	livremente ou para	prover uma rotação
independente	do	dispositivo em relação	à coluna de
perfuração.
A	invenção pode incluir	também	um elemento

alargador. Além disso, podem ser também proporcionados meios para centralização do dispositivo no poço.

Em um aspecto adicional, a invenção proporciona um dispositivo para perfuração de um poço, tendo uma seção transversal variável ao longo de sua extensão, em relação a um eixo fixo paralelo ao furo do poço. As ditas seções transversais de poços podem apresentar pelo menos um dentre um padrão de múltiplos perfis, um padrão elíptico tendo fendas espiraladas ao longo de um eixo de poço principal e

um padrão de poço	de múltiplos diâmetros.
Em outro aspecto, a invenção proporciona	um poço
tendo uma seção	transversal de múltiplos perfis	ou	uma
seção transversal	elíptica, formada mediante uso	de	uma
unidade de fundo	de poço compreendendo um processo	de

fresagem.

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Em um adicional aspecto, a invenção proporciona uma tubulação para transportar líquidos, com uma seção transversal substancialmente não-circular, a qual é torcida ao longo da extensão axial e resulta em fendas no formato de raias dispostas na tubulação.

produção

Além disso, de um poço método compreende as conforme poço. A segunda a invenção com fendas etapas de definido acima, com carcaça inclui uma porção terminal, e se refere internas instalar a um método de helicoidais. O um dispositivo uma carcaça longitudinal em um primeira porção terminal, uma uma porção lateral entre as ditas porções terminais. Os recursos ou fresas sobre a dita porção lateral para modificar a parede do furo do poço são então operados para remover o material.

A carcaça é girada e alimentada em uma velocidade controlada de movimento longitudinal, e com uma velocidade de rotação controlada em relação às ditas paredes do poço.

O dispositivo da invenção pode girar sem qualquer movimento dianteiro para produzir áreas de diferentes diâmetros.

As fresas podem depois ser retraídas, o dispositivo levado para frente, pelo que pode então começar a fresagem de uma área de diferente diâmetro, através de rotação do dispositivo sem movimento dianteiro. A largura da área de diferente diâmetro pode ser controlada pelo movimento de rotação e movimento dianteiro.

Em outro aspecto, a invenção proporciona um método para perfuração de um poço, tendo uma seção transversal variável ao longo da extensão do poço, de

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14/23 acordo com uma das modalidades de seção transversal de poço proporcionada acima.

Breve Descrição dos Desenhos

As modalidades exemplificativas da invenção serão agora descritas, fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 é um exemplo da presente invenção usado para o tipo de perfuração conhecida como Perfuração de Alcance Prolongado (ERD);

- a figura 2 mostra uma seção transversal de um poço, com um formato raiado de múltiplas espirais, de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura representa uma ilustração lateral do poço de formato raiado de múltiplas espirais, conforme mostrado na figura 2;

a figura 4 representa uma ilustração lateral de um poço de múltiplos diâmetros, de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 5 representa uma ilustração lateral de um poço de múltiplos diâmetros, de acordo com uma modalidade da invenção, com uma coluna de perfuração no furo;

a figura 6 mostra uma seção transversal de um poço de formato elíptico;

a figura 7 representa uma ilustração lateral do poço de formato raiado elíptico, conforme mostrado na figura 6;

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- a figura 8 mostra uma seção transversal de um poço, com uma coluna de perfuração, antes e depois da modificação das paredes laterais do poço;

- a figura 9 representa uma ilustração lateral de um poço de formato raiado de múltiplas espirais, de acordo com uma modalidade da invenção, com uma coluna de perfuração no furo, mostrando pontos de contato entre o poço e a coluna de perfuração;

- a figura	10	mostra	uma	vista	tomada	lateralmente,	de	uma
primeira modalidade	de	um dispositivo de acordo	com a
invenção;
- a figura	11	mostra	uma	vista	tomada	lateralmente,	de	uma
segunda modalidade	de	um dispositivo de acordo	com a
invenção;
- a figura	12	mostra	uma	vista	tomada	lateralmente,	de	uma

terceira	modalidade de	um	dispositivo	de	acordo com a
invenção;	e
- a figura 13 mostra	um	dispositivo	de	acordo com a
invenção	colocado em um	poço.
	A seguir, a	invenção será	melhor explicada

fazendo-se referência aos desenhos anexos.

A figura 1 mostra um dispositivo (1), de acordo com a presente invenção, para Perfuração de Alcance Prolongado (ERD) de uma instalação submarina, em um poço (20). O dispositivo é fixado a uma coluna de perfuração (6).

A figura 2 mostra um exemplo de seção transversal de um poço (2), de acordo com a invenção, perfurado com um

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16/23 dispositivo que será posteriormente descrito. O poço inclui raias ou fendas (21) que se estendem de modo longitudinal, as quais, tipicamente, irão formar um padrão de rotação em torno do furo de poço (20). O formato das raias pode ser arredondado, conforme mostrado na figura.

A figura 3 é uma vista lateral do poço (20) mostrado na figura 2, onde as fendas ou raias helicoidais (21) são mostradas como tiras, para melhor ilustrar o formato do poço.

A figura 4 é uma ilustração lateral de um poço de múltiplos diâmetros (20), de acordo com uma modalidade da invenção. A figura mostra como um poço pode ser feito com diversos diâmetros, indicado com áreas pretas e brancas, as áreas pretas indicando um furo modificado com aumento de diâmetro.

A figura 5 é uma ilustração lateral de um poço de múltiplos diâmetros (20), conforme mostrado na figura 4, com uma coluna de perfuração (6) colocada no furo. A figura mostra como a área de contato entre a coluna de perfuração

(6) e	a	parede do	furo	(20) é reduzida, se comparado a	um
poço	ou	furo com	diâmetro substancialmente uniforme	ao
longo	da	extensão.
		A figura	6	representa uma ilustração de	uma

diferente modalidade da invenção, vista lateralmente, com um poço de formato raiado elíptico. O formato elíptico pode ser girado ao longo da extensão do poço (20), conforme ilustrado na figura 7.

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A figura 7 mostra a espiral elíptica com diferente sombreamento.

A figura 8 mostra uma seção transversal de um poço, com uma coluna de perfuração, antes e depois de modificação das paredes laterais do poço, em que a coluna de perfuração é mostrada disposta em um poço comum (20), na posição à esquerda, e em um poço (20) com raias de acordo com a invenção na posição à direita. A ilustração mostra como a área de contato entre a coluna de perfuração e o poço é reduzida, e como a seção transversal efetiva para o transporte de fluidos é aumentada. Além disso, o problema correlacionado ao espessamento diferencial é reduzido. A rotação da posição das fendas ao longo do eixo do furo de poço e a introdução de fendas espiraladas contribui para manter uma desobstrução mecânica entre a coluna de perfuração e o poço.

A figura 9 é uma ilustração lateral de um poço (20) de formato raiado de múltiplas espirais, de acordo com uma modalidade da invenção, com uma coluna de perfuração (6) disposta no poço (20), mostrando pontos de contato entre o poço e a coluna de perfuração (6). As raias são mostradas como áreas pretas.

A figura 10 mostra em vista lateral uma primeira modalidade de um dispositivo (1), para modificação de paredes laterais de um poço, de acordo com a invenção. A modificação nesse contexto é pretendida para cobrir a remoção de materiais das paredes laterais, de modo a proporcionar fendas, raias, recessos, diferentes diâmetros,

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18/23 etc. O dispositivo (1) inclui uma carcaça longitudinal (2), adaptada para se encaixar no interior do poço. A carcaça (2) é tipicamente cilíndrica ou tubular e inclui uma primeira porção terminal (11) e uma segunda porção terminal (12). Uma porção lateral (13) se estende entre as porções terminais (11) e (12). A porção lateral (13) é adaptada para se defrontar com as paredes laterais do poço. A figura 10 mostra três dispositivos ou recursos (5) sobre o lado da carcaça (2) para remoção de material da parede do poço. Um quarto dispositivo ou recurso (5) não é mostrado na figura, em virtude de estar escondido por trás da carcaça (2). Uma broca de perfuração (14) está localizada na primeira porção terminal (11) da carcaça (2). A broca de perfuração (14) será, tipicamente, acionada em rápida rotação por meio de um motor de acionamento de lama ou qualquer outro motor adequado, especificamente, no interior da carcaça (2). Se o dispositivo (1) da invenção for usado em um poço pronto já perfurado, então, a broca de perfuração (14) poderá ser omitida. Um elemento tipo articulação (15) controla a rotação da carcaça (2) em relação a uma coluna de perfuração (6). O elemento de articulação (15) é fixado à carcaça (2) na segunda porção terminal (12). O elemento de articulação (15) pode permitir uma rotação livre da coluna de perfuração em relação à carcaça.

A carcaça (2) pode ser girada em relação ao poço mediante uma velocidade de rotação controlada com relação às paredes laterais do poço, podendo incluir meios de fixação separados (não mostrados) e um acionador no

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19/23 elemento de articulação (15) ou na carcaça (2), para proporcionar a sua rotação. Alternativamente, os meios ou recursos para remoção de material (5) podem incluir fresas rotativas, as quais podem ser fixadas de modo inclinado em relação à carcaça (2), para proporcionar uma ação de rotação na carcaça (2). A broca de perfuração (14) irá também resultar em um torque aplicado sobre a carcaça que, novamente, pode ser usado para girar a carcaça (2) em relação ao poço. Essa modalidade proporciona uma oportunidade para uma rotação lenta da coluna de perfuração e um reduzido desgaste nos poços tipo ERD. Conforme já mencionado, o dispositivo pode ser automaticamente girado pelo torque imposto pela broca de perfuração (14), e o espaçamento das raias ou fendas helicoidais é criado automaticamente. As ferramentas podem ser localizadas na parte superior de uma unidade de fundo de poço (BHA), por trás da broca principal de perfuração e das ferramentas LWD e MWD. As puas ou fresas (5) do dispositivo (1) podem girar e penetrar na parede do poço, de modo perpendicular ao eixo do poço e à broca principal de perfuração (14). As puas de perfuração laterais são rotativas e possuem a capacidade de se movimentar para fora do corpo e se retrair após o término da operação. A fim de produzir as fendas espiraladas, o dispositivo pode girar lentamente durante a penetração axial do poço principal. A broca principal de perfuração e as puas laterais são giradas de modo rápido, mas, o corpo do dispositivo pode ser girado lentamente para criar o espaçamento espiralado. O espaçamento das espirais

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20/23 depende da velocidade de penetração da broca principal e da velocidade de rotação do dispositivo. Esse processo pode ser projetado de modo manual ou de modo automático.

De acordo com diferentes projetos do dispositivo (1), a broca principal de perfuração (14) na frente da coluna de perfuração (6) e as puas laterais de perfuração (5) podem girar mediante uso de motores internos de acionamento de lama. Nesse caso, o espaçamento das espirais é controlado pela lenta rotação da coluna de perfuração.

O dispositivo pode ser projetado para funcionar em uma coluna de perfuração rotativa e, nesse caso, a broca principal de perfuração (14) e as puas laterais (5) irão girar através da rotação da coluna de perfuração. O torque reativo da broca principal de perfuração irá provocar a lenta rotação do dispositivo e criar as fendas espiraladas.

O espaçamento das espirais será criado automaticamente e será conforme o projeto da ferramenta. A liberação da BHA, incluída no dispositivo, da coluna de perfuração e a disposição de uma coluna de perfuração de rotação livre deverá ser benéfico para reduzir o desgaste do revestimento em um poço tipo ERD.

A figura 11 mostra, em vista lateral, uma segunda modalidade de um dispositivo de acordo com a invenção. Nessa modalidade, o elemento de articulação (15) mostrado 25 na figura 10 é omitido. Nessa modalidade, a coluna de perfuração (6) é girada ao longo da carcaça (2), de modo a girar as fresas (5) em relação ao poço. Uma broca de perfuração (14) é fixada à carcaça (2). A coluna de

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21/23 perfuração (6) pode também deslizar e a ação de deslizamento e giro da coluna de perfuração irá controlar o espaçamento das raias no poço. O espaçamento pode ser controlado, tipicamente, a partir da superfície. O elemento de articulação (15) pode ser girado através de um motor de deslocamento positivo (PDM). Alternativamente, com uma coluna de perfuração rotativa (6), o espaçamento das raias é criado automaticamente. A broca (14) pode ser girada pela coluna de perfuração.

A figura 12 mostra ainda outra modalidade de um dispositivo de acordo com a invenção. Nessa modalidade, a ferramenta é feita como uma parte recuperável de uma unidade de fundo de poço (BHA), podendo ser usada depois como uma ferramenta ou tubo de alargamento e perfuração de coluna auxiliar de revestimento. O dispositivo pode depois ser fixado a uma coluna auxiliar de revestimento (16), e a lenta rotação da coluna auxiliar de revestimento e do dispositivo (1) com a carcaça (2), por exemplo, uma rotação de 10 rpm, pode alargar o poço, promovendo a sua expansão. Nessa configuração, se exige menos torque para girar o dispositivo, para alargamento do poço. A rotação das puas laterais no dispositivo pode ocasionar um processo de corte mais efetivo, se comparado aos elementos cortadores passivos dispostos nos tradicionais dispositivos alargadores/escareadores. A formação de fendas de acordo com a invenção pode, também, melhorar as condições mecânicas durante a perfuração da coluna auxiliar de revestimento e do tubo de revestimento.

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No dispositivo de acordo com a invenção, as fresas (5) podem ser estendidas ou retraídas da carcaça (2) por meio de adequados dispositivos acionadores ou podem ser dispostas de modo fixo.

Diversos motores ou acionadores podem ser usados para acionamento das fresas e da broca de perfuração. Os motores podem, tipicamente, incluir motores de acionamento de lama ou motores elétricos. Um cabo ou cordão umbilical que proporciona sinais e energia para o dispositivo pode, tipicamente, ser usado no lugar de uma coluna de perfuração, tubo de revestimento ou coluna auxiliar de revestimento.

A figura 13 mostra um dispositivo (1) de acordo com a invenção em um poço (20). As espirais pretas e brancas indicam as fendas de formato espiralado no poço.

A Tabela 1 (apresentada ao final da descrição) mostra cálculos e parâmetros típicos para uma tubulação em um poço.

A presente invenção é particularmente desenvolvida para uso em conexão com furos de poços de perfuração para exploração de hidrocarbonetos, mas, também, pode ser usada, por exemplo, em conexão com a instalação de tubulações para transporte de fluidos, tais como, água, petróleo ou gás. A invenção pode ainda ser usada em qualquer furo de poço onde seja vantajoso se reduzir o atrito entre uma parede no furo e um objeto longitudinal a ser impulsionado ou puxado através do furo. A invenção pode também ser usada para produzir um determinado padrão de fluxo numa circulação de fluido através de um poço.

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Tabela 1

Densidade da Lama	1650	Kg/m³	1650	1650	1650	1650	1650
Vazão	0,03	m³/S	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
Viscosidade pl	0,015	Pa.s	0,015	0,015	0,015	0,015	0,015
Rendimento	2	Pa	2	2	2	2	2
Flutuação	0,79		0,79	0,79	0,79	0,79	0,79
WOB	50000	N	50000	50000	50000	50000	50000
Fator de atrito	0,3		0,3	0,3	0,3	0,3	0,15
Ponto do Kick	2979	m	2979	2979	2979	2979	2979
MD	4000,00	m	3981,66	4448,57	4298,42	4448,57	5979,00

Diâmetro da Tubulação (pol) =	3,5	4	Novos Perfis
Diâmetro do Poço	0,149225	m	0,1492	0,1492	D Virtual=	0,1560	D Virtual=	0,1558	D Virtual=	0,1700
ID (Diametro Interno) do Tubing	0,157	m	0,157	0,157		0,157		0,157		0,157
ID Scsssv	0,149225	m	0,15	0,15		0,15		0,15		0,15
OD (Diametro Extero) do BHA	4,75	pol	0,1207	0,1207		0,1207		0,1207		0,1207
L (Extensão) do BHA	53	m	53,00	53,00		53,00		53,00		53,00
OD do Tubo (S-135)	3,5	pol	0,0889	0,1016		0,1016		0,1016		0,1016
Peso	15,5	lb/pes	226,76	241,39		241,39		241,39		241,39
ID do Tubo	2,6	pol	0,0680	0,0848		0,0846		0,0848		0,0848
Área Livre do Poço	174,80	cm²

Desvio	90	graus	90,00	90,00		90,00		90,00		90,00
K (Matriz de Rigidez)	2,82		2,82	2,82		2,82		2,82		2,82
Modulo de Elasticidade	2,10E+11	N/m²	2,10E+11	2,10E+11		2,10E+11		2,10E+11		2,10E+11
I		m⁴	2,13E-06	2,69E-06		2,69E-06		2,69E-06		2,69E-06
A1 = Anular do Tubo / Tubing		m²	0,01315	0,01125		0,01125		0,01125		0,01125
A2 = Anular do Tubo / Poço Aberto		m²	0,01128	0,00938		0,01099		0,01096		0,01460
A3 = Anular do BHA / Poço Aberto		2 m	0,00605	0,00605		0,00767		0,00763		0,01127
Velocidade de Fluxo A1		m/s	2.28216	2.66755		2.66755		2.68755		2.66756
Velocidade de Fluxo A2		m/s	2.66041	3.19923		2.72945		2.73802		2.05541
Velocidade de Fluxo A3		m/s	4.95567	4.95567		3.91254		3.93018		2.86145

Pr Perda de Tubing	(Fluxo Laminar de Bingham)	Bar	15,80	25,09		25,09		25,09		25,09
Pr Perda OH / Tubulação	(Fluxo Laminar de Bingham)	Bar	6,74	17,96		11,22		12,63		14,48
Pr Perda OH / BHA	(Fluxo Laminar de Bingham)	Bar	2,54	2,54		1,38		1,39		0,54

Flanbagem

Alcance

Perda de Pressão no Espaço Anular_____

Vel. de H / Perda de Pres. no Esp. Anular

N	1,03EE+05	1,34E+05
m	982,68	1469,57
Bar	25,09	45,59
Bar/m	0,0094	0,0139

1,25E+05

1319,42

37,89

0,0095

Desvio = 0,0001

Área X = 0,0016

1,34E+05

1469,57

39,12 0,0095

Desvio = 0,0001

Área X = 0,0016

1,34E+05 3000,00

40,12 0,0050

Desvio = 0,0044 Área X = 0,0052

Claims

REIVINDICAÇÃO

1. Método para produzir um furo de poço para exploração e produção de hidrocarbonetos, com fendas helicoidais internas, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:

- instalar um dispositivo (1) com uma carcaça longitudinal (2) adaptada para se encaixar no interior de um furo de poço, dita carcaça (2) incluindo uma primeira porção terminal (11), uma segunda porção terminal (12) e uma porção lateral (13) entre as ditas porções terminais;

- girar um dispositivo de fresa ou broca, de formato de cúpula, pontudo ou quadrado, na porção lateral (13) da carcaça (2) por pelo menos um atuador, para remover material da dita parede de furo de poço;

- girar a carcaça (2) com uma velocidade de rotação controlada em relação às ditas paredes laterais do furo de poço; e

- alimentar a carcaça (2) com uma velocidade controlada de movimento longitudinal, em relação ao dito furo de poço.