BRPI1000894A2 - equipamento, e método para realizar testes em uma formação subterránea - Google Patents

Abstract

EQUIPAMENTO, E MéTODO PARA REALIZAR TESTES EM UMA FORMAçãO SUBTERRáNEA. Um equipamento para realizar testes em uma formação subterrânea penetrada por um poço, compreendendo uma ferramenta possuindo uma linha para fluxo da amostragem, uma entrada disposta com a ferramenta e configurada para estabelecer comunicação fluida entre a formação e a linha para fluxo da amostragem para extrair uma amostra de fluido para dentro da linha para fluxo da amostragem, e um filtro ativo posicionado na linha para fluxo da amostragem e que proporciona uma rota do fluxo de filtragem e uma rota de "bypass" de fluxo na linha para fluxo da amostragem.

Description

EQUIPAMENTO, E MÉTODO PARA REALIZAR TESTES EM UMA FORMAÇÃOSUBTERRÂNEA

Fundamentos da Invenção

Poços são geralmente perfurados no solo ou no leito marinho para recuperar depósitos naturais de petróleo egás, bem como outros materiais desejáveis que estejamenredados nas formações geológicas na crosta terrestre. Umpoço é tipicamente perfurado utilizando uma broca fixada àextremidade inferior de uma seqüência de colunas deperfuração. Fluido de perfuração, ou "lama" é tipicamentebombeada para baixo através da seqüência de colunas deperfuração até a broca de perfuração. O fluido deperfuração lubrifica e resfria a broca de perfuração, ecarreia os cortes de perfuração para a superfície no anularentre a seqüência de colunas de perfuração e as paredes dopoço.

Para o sucesso da exploração de petróleo e gás, énecessário ' ter informação acerca das formações da sub-superfície que são penetradas por um poço. Por exemplo, umaspecto da avaliação padrão da formação está relacionada àsmedições da pressão da formação e da permeabilidade daformação. Essas medições são essenciais para predizer acapacidade de produção e a vida útil da produção de umaformação de sub-superfície.

Uma técnica para medir as propriedades da formaçãoe do fluido do reservatório inclui baixar uma ferramentasuspensa em um cabo ao interior do poço para medir aspropriedades da formação. Uma ferramenta suspensa por cabosé uma ferramenta de medição que é suspensa a partir de umcabo em comunicação elétrica com um sistema de controledisposto na superfície. A ferramenta é baixada ao interiordo poço de modo tal a poder medir as propriedades daformação nas profundidades desejadas. Uma típica ferramentasuspensa por cabos pode incluir uma sonda que pode serpressionada contra as paredes do poço para estabelecercomunicação fluida com a formação. Esse tipo de ferramentasuspensa por cabos é freqüentemente chamada de um testadorda formação. Com a utilização da sonda, um testador daformação mede a pressão dos fluidos da formação, que éusado para determinar a permeabilidade da formação. Otestador da formação também tipicamente extrai uma amostrado fluido da formação que em seguida ou é transportado paraa superfície para análise ou analisado no interior do poço.

A fim de que seja utilizada qualquer ferramentasuspensa por cabos, seja a ferramenta para testes deresistividade, porosidade ou uma ferramenta de realizaçãode testes da formação, a seqüência de ferramentas deperfuração precisa ser removida do poço de modo tal que aferramenta possa ser baixada ao interior do poço. Isso échamado de manobra de subida. Além disso, as ferramentassuspensas por cabos precisa ser baixada até a zona deinteresse, comumente na ou nas proximidades do fundo dopoço. Uma combinação de remoção da seqüência de ferramentasde perfuração e baixamento da ferramenta suspensa porcabos ao interior do poço são medições demoradas e quepodem levar várias horas, dependendo da profundidade dopoço. Devido ao alto custo e tempo de plataforma requeridospara "manobrar" o tubo de per e baixar as ferramentassuspensas por cabos ao interior do poço, as ferramentassuspensas por cabos são geralmente usadas apenas quando ainformação é absolutamente necessária ou quando a seqüênciade ferramentas de perfuração é manobrada por um outromotivo, tal como a troca da broca de perfuração. Exemplosde testadores da formação suspensos por cabos sãodescritos, por exemplo, nas Patentes norte americanas U.S.Nos. 3.934.468; 4.860.581; 4.893.505; 4.936.139; e5.622.223.

Para evitar ou minimizar o tempo ocioso associadocom as manobras da seqüência de ferramentas de perfuração,uma outra técnica para medir as propriedades da formaçãofoi desenvolvida em que as ferramentas e dispositivos sãoposicionados próximos da broca de perfuração em um sistemade perfuração. Desse modo, as medições da formação sãofeitas durante o processo de perfuração e a terminologiautilizada de modo geral na arte é conhecida como "MW D"(medição durante perfuração) e "LWD" (perfilagem duranteperfuração).MWD tipicamente se refere a medir a trajetória dabroca de perfuração vem como a temperatura e pressão dopoço, enquanto que LWD se refere a medir os parâmetros ouas propriedades da formação, tais como resistividade,porosidade, permeabilidade, e velocidade sônica, entreoutras. Os dados em tempo real, tais como pressão daformação, facilitam a tomada de decisões acerca do peso ecomposição da lama de perfuração, bem como decisões acercada velocidade de perfuração e de peso sobre a broca,durante o processo de perfuração. Embora LWD e MWD tenhamsignificados diferentes por aqueles usualmente versados natécnica, essa diferenciação não é relevante para essarevelação, e portanto, essa revelação não diferencia entreesses dois termos.

A avaliação da formação, seja durante uma operaçãosuspensa por cabos ou durante a perfuração, exigefreqüentemente que o fluido proveniente da formação sejaextraído ao interior de uma ferramenta contida no poço paraa realização de testes e/ou de amostragem. Diversosdispositivos de amostragem, tipicamente referido comosondas, são estendidos a partir da ferramenta de poço paraestabelecer comunicação fluida com a formação que circundao poço e para extrair fluido para dentro da ferramenta depoço. Uma típica sonda é um elemento circular estendido apartir da ferramenta de poço e posicionada contra asparedes laterais do poço. Um obturador de borracha naextremidade da sonda é usado para criar um selo com asparedes laterais do poço. Um outro dispositivo utilizadopara formar um selo com as paredes laterais do poço éreferido como um obturador dual. Com um obturador dual,dois anéis elastoméricos se expandem radialmente em tornoda ferramenta para isolar uma parte do poço existente entreeles. 0 anel forma um selo com as paredes do poço e permiteque o fluido seja extraído para dentro de uma parte isoladado poço e para dentro de uma entrada na ferramenta de poço.

0 reboco que reveste internamente o poço é muitasvezes útil em auxiliar a sonda e/ou os obturadores duais emfazer a vedação com as paredes do poço. Uma vez a vedaçãoseja feita, o fluido proveniente da formação é extraídopara dentro da ferramenta de poço através de uma entradamediante reduzir a pressão na ferramenta de poço. Exemplosof sondas e/ou obturadores utilizados nas ferramentas depoços são descritos nas Patentes norte americanas U.S. Nos.6.301.959; 4.860.581; 4.936.139; 6.585.045; 6.609.568, e6.964.301.

A avaliação do reservatório pode ser realizada nosfluidos extraídos para dentro da ferramenta de poçoenquanto a ferramenta permanece no interior do poço.Existem atualmente técnicas para a realização das diversasmedições, exames prévios e/ou coleta de amostra dos fluidosque adentram na ferramenta de poço. Todavia, foi descobertoque quando o fluido da formação passa para dentro daferramenta de poço, diversos contaminantes, tais como osfluidos do poço e/ou a lama de perfuração primordialmentena forma de filtrado lamoso proveniente da "zona invadida"da formação, podem adentrar na ferramenta com os fluidosdas formações. A zona invadida é a parte da formaçãoradialmente além da camada do reboco que revesteinternamente o poço onde o filtrado lamoso penetrou naformação deixando atrás a camada de reboco. Essescontaminados de filtrado lamoso pode influenciar aqualidade das medições e/ou amostras dos fluidos daformação. Todavia, a contaminação pode provocar atrasoscustosos nas operações do poço pelo fato de exigir tempoadicional para a obtenção dos resultados de teste e/ou dasamostras representativas do fluido da formação.Adicionalmente, tais problemas podem produzir falsosresultados que são errôneos e/ou inúteis. Isto é, édesejável que o fluido da formação adentre na ferramenta depoço seja suficientemente "limpo" ou "virgem" para validar arealização dos testes. Em outras palavras, o fluido daformação deverá ter pouca ou nenhuma contaminação.

Têm sido feitas tentativas para eliminar oscontaminantes de adentrarem na ferramenta de poço com ofluido da formação. Por exemplo, como descrito na Patentenorte americana U.S. No. 4.951.749, o filtros sãoposicionados nas sondas para bloquear os contaminantes deadentrarem na ferramenta de poço com o fluido da formação.Como mostrado na Patente norte americana U.S. No.6.301.959, uma sonda é provida com um anel de proteção paraseparar os fluidos contaminados do fluido limpo à medidaque ele adentra na sonda. Mais recentemente, a Patentenorte americana U.S. No. 7.178.591 revela uma sonda centralde amostragem com uma "proteção" anular se estendendo emtorno de uma periferia externa da sonda de amostragem, emum esforço para desviar da sonda de amostragem os fluidoscontaminados.

As técnicas tradicionais não lidam eficientementeou eficazmente com a contaminação quanto aos diversos tiposde formação subterrânea. Uma técnica comum para lidar com aalta contaminação, por exemplo, areia dentro da linha defluxo na ferramenta é a de fornecer um botijão sacrificialde amostragem. Por exemplo, um botijão de amostragem quepreferivelmente poderia ser utilizado para armazenar umaamostra fluida é adaptado para filtrar a amostra de fluidoà media que ela percorre através da ferramenta. Em algumastécnicas, o botijão sacrificial de amostragem pode incluiruma tela ou outro meio e/ou técnicas de separação parareduzir a contaminação na amostra de fluido. Uma dasdesvantage ns desses sistemas é a perda do valioso espaço naferramenta bem como também que a técnica sacrificialmeramente consome algum tempo para uso da ferramenta dentrodo poço. Por exemplo, a câmara sacrificial de amostragempoderá eventualmente entupir, eliminando a utilização daferramenta.

A despeito da existência de técnicas para realizara avaliação da formação e para tentar lidar com acontaminação, permanece uma necessidade para manipular ofluxo de fluidos através da ferramenta de poço para reduzira contaminação à medida que a amostra de fluido passaatravés da ferramenta de poço. É desejável que taistécnicas sejam capazes de desviar os contaminantes dosdispositivos sensíveis aos contaminantes, tais como, e semlimitação, sensores e bombas. É também desejável que taistécnicas sejam disponíveis em uma ou mais posições em umalinha de fluxo de uma ferramenta de amostragem.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente revelação é mais bem compreendida apartir da descrição detalhada apresentada adiante, quandolida com as Figuras que acompanham. É enfatizado que, deacordo com a prática padrão na indústria, diversascaracterísticas não estão desenhadas em escala. De fato, asdimensões das diversas características podem estararbitrariamente ampliadas ou reduzidas para melhor clarezada discussão.

A Figura 1 ilustra uma modalidade of a ferramentade amostragem de fluido da presente invenção utilizada numaseqüência de ferramentas de perfuração.

A Figura 2 é uma vista esquemática de umaferramenta de amostragem de fluido implementada em um cabode acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 3 é uma vista em seção transversal de umaparte de uma ferramenta de amostragem que ilustra umsistema de filtragem de acordo com uma modalidade dapresente invenção.

As Figuras 4A-4D são vistas seccionais de umsistema de filtragem ilustrado em diversas posiçõesoperacionais de acordo com uma modalidade da presenteinvenção.

As Figuras 5A e 5B são vistas seccionais de umsistema de filtragem ilustrado em posições operacionais deacordo com uma outra modalidade da presente invenção.

Descrição Detalhada

É para ser entendido que a invenção apresentada5 adiante proporciona muitas diferentes modalidades, ouexemplos para a implementação das diferentescaracterísticas das diversas modalidades. Exemplosespecifi cos dos componentes e arranjos são descritosadiante para simplificar a presente invenção. Estes são,0 naturalmente, exemplos meramente representativos e não sãopretendidos a serem limitantes. Adicionalmente, a presenteinvenção pode repetir referências numerais e/ou letras nosdiversos exemplos. Essa repetição é para o propósito desimplicidade e clareza e não significa propriamente uma5 relação entre as diversas modalidades e/ou configuraçõesdiscutidas. Além disso, a formação de uma primeiracaracterística no transcurso ou sobre uma segundacaracterística na descrição que é apresentada adiante podeincluir modalidades em que a primeira e segundacaracterísticas são formadas em contato direto, e podetambém incluir modalidades em que característicasadicionais podem ser formadas interpondo a primeira esegunda características, tais que a primeira e segundacaracterísticas possam não estar em contato direto.

A Figura 1 ilustra um sistema de poço no qual apresente invenção pode ser empregada. 0 poço pode ser emterra ou costeiro. Nesse sistema representativo, um furo depoço nu ou poço revestido 2 é formado numa formação de sub-superfície, geralmente denotado como F, por meio de umaferramenta giratória de perfuração em um modo que é bemconhecido. Modalidades da invenção podem também utilizarperfuração direcional, como será descrito daqui em diante.

Uma seqüência de ferramentas de perfuração 4 estásuspensa dentro do poço 2 e possui uma montagem no fundo dopoço 6 que inclui uma broca de perfuração 11 em suaextremidade inferior. 0 sistema na superfície inclui umamontagem de implantação 6, tal como uma plataforma, umguindaste, um equipamento de sonda, e semelhante,posicionados sobre o poço 2. Na modalidade da Figura 1, amontagem 6 inclui uma mesa rotativa 7, um "kelly" 8, umgancho 9, e uma cabeça injetora 5. A seqüência deferramentas de perfuração 4 é girada pela mesa rotativa 7,energizada por meios não mostrados, os quais engajam o"kelly" 8 na extremidade superior da seqüência deferramentas de perfuração. A seqüência de ferramentas deperfuração 4 é suspensa pelo gancho 9, fixado a uma catrina(não mostrado) através do "kelly" 8 e cabeçote de injeção 5que permite a rotação da seqüência de ferramentas deperfuração relativamente ao gancho. Como é bem conhecido,um sistema de acionamento de topo pode ser alternativamenteutilizado.

No exemplo dessa modalidade, o sistema desuperfície pode adicionalmente incluir um fluido deperfuração ou lama 12 armazenado em uma fossa 13 ou tambémno sítio de localização do poço. Uma bomba 14 transfere ofluido de perfuração 12 ao interior da seqüência deferramentas de perfuração 4 por meio de uma porta nocabeçote de injeção 5, induzindo o fluido de perfuração afluir para baixo ao longo da extensão da seqüência deferramentas de perfuração 4 como indicado pela setadirecional la. O fluido de perfuração deixa a seqüência deO ferramentas de perfuração 4 por meio de portas na broca deperfuração 11, e em seguida circula para cima através daregião anular entre a parte exterior da seqüência deferramentas de perfuração e as paredes do poço, comoindicado pelas setas direcionais lb. Nesse modo bemd conhecido, o fluido de perfuração lubrifica a broca deperfuração 11 e transporta os cascalhos da formação paracima até a superfície à media que ele é retornado para afossa 13 para recirculação.

A montagem no fundo do poço ("BHA") 10 damodalidade ilustrada inclui um módulo de perfilagem duranteperfuração 15 ("LWD"), um módulo de medição duranteperfuração 16 ("MWD"), um sistema roto-direcionável e motor17, e uma broca de perfuração 11. O módulo LWD 15 estáalojado em um tipo especial de colar de perfuração, como éconhecido na arte, e pode conter um ou uma pluralidade detipos conhecidos de ferramentas de perfilagem. Será tambémentendido que mais que um módulo LWD e/ou MWD podem serempregados, por exemplo, como representados de modo geralem 15A. Referências mais adiante, a um módulo na posição de15 pode alternativamente significar um módulo na posição de15A também. O módulo LWD inclui capacitações para medir,processar, e armazenar informação, bem como paracomunicação com o equipamento de superfície.

O módulo de MWD 16 é também alojado em um tipoespecial de colar de perfuração, como é conhecido na arte,e pode conter um ou mais dispositivos para medir ascaracterísticas de uma seqüência de ferramentas deperfuração e broca de perfuração. A BHA 10 podeadicionalmente incluir um equipamento (não mostrado) paragerar energia elétrica ao sistema situado no fundo do poço.Este pode tipicamente incluir um gerador de turbina de lamaenergizado por um fluxo do fluido de perfuração, sendoentendido que outros sistemas de energia e/ou bateria podemser empregados. Na presente modalidade, o módulo de MWDinclui um ou mais dos seguintes tipos de dispositivos demedição: um dispositivo de medição do peso sobre a broca,um dispositivo de medição do torque, um dispositivo demedição de vibrações, um dispositivo de medição do entraveao deslizamento, um dispositivo de medição dodirecionamento, e um dispositivo de medição da inclinação.

Nessa modalidade, a BHA 10 inclui um módulo oupacote de comunicações de sub-superficie/local geralmentedenotado como 18. 0 módulo de comunicações 18 pode proverum enlace de comunicações entre um controlador 19, aferramenta de poços, sensores e semelhantes. Na modalidadeilustrada, o controlador 19 é um dispositivo eletrônico epacote de processamento que pode estar disposto nasuperfície. Os pacotes de dispositivos eletrônicos eprocessadores para armazenar, receber, enviar, e/ouanalisar dados e sinais podem ser providos em um ou maisdos módulos também.

0 controlador 19 pode ser um sistema de base porcomputador que possui uma unidade central de processamento("CPU"). A CPU é uma CPU de base em microprocessadoroperativamente acoplada a uma memória, bem como a umdispositivo de entrada de dados e um dispositivo de saídade dados. 0 dispositivo de entrada de dados podecompreender uma variedade de dispositivos, tais como umteclado, mouse, unidade de reconhecimento de voz, tela detoque, outros dispositivos de entrada de dados oucombinações de tais dispositivos. 0 dispositivo de saida dedados pode compreender um dispositivo de saida de dadosvisual e/ou de áudio, tal como um monitor possuindo umainterface gráfica de usuário. Adicionalmente, oprocessamento pode ser feito em um único dispositivo oumúltiplos dispositivos. 0 controlador 19 podeadicionalmente incluir capacitações para transmissão erecepção para receber ou emitir sinais. Os dispositivoseletrônicos de comunicações podem ser providos entrediversos pontos e dispositivos através de diversos meios emétodos que incluem, sem limitação, cabos, fibras óticas,telemetria de pulso de lama, e tubulações cabeadas.

Um uso particularmente vantajoso do sistema aquiapresentado pode ser em conjunto com direcionamentocontrolado ou "perfuração direcional". Nessa modalidade, umsub-sistema roto-direcionável 17 (Figura 1) é provido. Aperfuração direcional é o desvio intencional do poço apartir de uma trajetória que seria naturalmente tomada. Emoutras palavras, a perfuração direcional é a possibilidadede guiar a seqüência de ferramentas de perfuração de talmodo a ela transitar numa direção desejada.

Na modalidade ilustrada na Figura 1, BHA 10adicionalmente inclui uma ferramenta ou módulo deamostragem, 20 da presente invenção, que será descrito emmais detalhes adiante. Embora a ferramenta de amostragem 20possa ser considerada um dispositivo ou módulo de LWD emalgumas modalidades, ele é identificado separadamente aquipara os propósitos de descrição. A ferramenta de amostragem20 pode ser referida por diversos nomes (por exemplo, umaferramenta ou dispositivo, ferramenta de perfilagem,testador da formação, testador dinâmico da formação,ferramenta de avaliação da formação, etc.) sem limitar afuncionalidade da ferramenta 20.

A Figura 2 ilustra uma modalidade representativa daferramenta de amostragem 20 como implementada em um poçocomo uma ferramenta suspensa por cabos. Serviçoscomercialmente disponíveis que utilizam, por exemplo, umtestador modular da dinâmica da formação, (vvMDT" - umamarca registrada da Schlumberger), pode fornecer diversasmedições e amostras, na medida em que a ferramenta émodularizada e pode ser configurada em um número de modos.Em algumas modalidades, a ferramenta de amostragem 20 é umtestador modular da dinâmica da formação possuindo umfiltro, ou módulo filtrante, como mais adiante descrito.

Na modalidade da figura 2, a ferramenta 20 éimplementada no poço 2 em um dispositivo transportador 22,ilustrado como um cabo multicondutor, que é enrolado nasuperfície do terreno. Na superfície, o dispositivotransportador 22 pode ser acoplado de modo comunicativo adispositivos eletrônicos e sistema de processamento 19. Aferramenta 20 compreende um corpo alongado 24 que inclui aparte dentro do poço do dispositivo, controles, câmaras deamostragem, meios de medição, etc. Diversos sistemas efuncionalidades serão aqui referidos como módulos.

A ferramenta 20 pode ser configurada para vedar ouisolar uma ou mais partes de uma parede do poço 2 paraacoplar de modo fluido à formação adjacente F e/ou paraextrair amostras de fluido 30. Na modalidade ilustrada, aferramenta 20 inclui um ou mais módulos de sondagem 26 quepode incluir uma entrada 28, ilustrada como uma sonda nessamodalidade, para extrair uma amostra de fluido tal como umfluido da formação 30 para dentro da ferramenta 20. Aferramenta de amostragem 20 pode incluir diversos outroscomponentes tais como um módulo de energia hidráulica 32para fornecer energia hidráulica aos diversos módulos comoo necessário; recipientes de amostra do fluido 34, 36, quepodem estar conectados diretamente à entrada de amostragem26 ou por meio de uma linha para fluxo da amostragem 44; eum módulo de vazão de saida da bomba 38 que pode serutilizado para purgar o fluido indesejado e/ou paratransportar o fluido através da ferramenta 20. Exemplos dealguns componentes e configurações são descritas na Patentenorte americana U.S. No. 7.155.967, que é aqui incorporadapor referência. No exemplo ilustrado, o controlador 19 e/ouos dispositivos eletrônicos de fundo do poço 18 sãoconfigurados para controlar as operações da ferramenta deamostragem 20 e/ou da extração da amostra de fluidoproveniente da formação F.

A fe rramenta de amostragem 20 inclui um sistema defiltragem 40 ilustrado como um módulo na modalidaderepresentativa da figura 2. O sistema de filtragem 40 estáem comunicação fluida com a linha para fluxo da amostragem44 que se estende desde a entrada de amostragem 36 dosmeios de sonda através da ferramenta 20. Nessa modalidade,sistema de filtragem 40 proporciona um serviço de filtragemativo, no interior do poço, para a ferramenta de amostragem20 para proteger os dispositivos sensíveis a contaminantes,por exemplo, um módulo de vazão de saída da bomba 38. Osistema de filtragem 40 pode também facilitar aprimoradaprecisão da análise do fluido no fundo do poço, porexemplo, análise ótica do fluido, e proteger dispositivossensíveis a contaminantes, tais como bombas. "Ativo" éutilizado aqui para indicar que o meio filtrante pode serlimpo, por exemplo, descarregado ao poço, ao longo dotempo. Em algumas modalidades, o sistema de filtragem 40pode ser "bypassado" permitindo que a amostra de fluidopossa fluir através da ferramenta de amostragem 20 no modotradicional; Como será mais adiante descrito, a ferramenta20 pode incluir um ou mais sistemas de filtragem 40. Emalgumas modalidades, o sistema de filtragem 40 é providocomo um modulo conectável dentro da ferramenta 20 numa oumais posições na linha para fluxo da amostragem 44 paralidar com as questões de contaminação apresentadas e/oupara proporcionar proteção aos diversos módulos daferramenta 20. Como será notado adiante, o sistema defiltragem 40 pode adicionalmente incluir um ou maissensores para medir as características da amostra de fluidoque possam estar associadas com a amostra de fluido, porexemplo, por meio de portas in situ.

Um ou mais aspectos da presente invenção estãodirecionados no sentido a filtração ser realizada no fundodo poço. O sistema de filtragem 40 pode também estarcolocado em locais dentro da ferramenta 20 outros que noposicionamento apresentado na modalidade representativadescrita na Figura 2. A ferramenta 20 pode tambémcompreender mais que um sistema de filtragem 20, incluindoonde tais sistemas de filtragem são adjacentes entre si ouseparados por outros componentes da ferramenta 20. Porexemplo, uma modalidade representativa pode compreender umsistema de filtragem 20 adjacente ou próximo de cada módulode vazão de saída da bomba. A ferramenta 20 pode tambémcompreender um primeiro sistema de filtragem 20 para usocom uma sonda de proteção e um segundo sistema de filtragem20 para uso com uma sonda de amostragem, incluindo onde asonda de proteção e de amostragem são integrais a um únicodispositivo de sondagem.

Referindo à Figura 3, é provida uma vista em seçãotransversal da ferramenta 20 que ilustra uma modalidaderepresentativa do sistema de filtragem 40. O sistema defiltragem 40 compreende um filtro ativo 42. O filtro ativoestá conectado em comunicação fluida com uma linha parafluxo da amostragem 44 da ferramenta 20. A linha para fluxoda amostragem, ou conduto, 44 como é conhecido na arte estáem comunicação fluida com diversos componentes e móduloscontidos na ferramenta 20. É notado que o filtro ativo 42pode estar conectado, como desejado, em diversas posiçõesdentro da linha para fluxo da amostragem 44. Por exemplo,pode ser desejado posicionar o filtro ativo 42 a montantedo he módulo de vazão de saida da bomba 38 (Figura 2); amontante ou a jusante de uma câmara de amostragem; e/ou amontante ou a jusante de um ou mais analisadores de fluido.Como é conhecido na arte, o fluxo da amostra de fluido aolongo da ferramenta de amostragem pode ser provido por meiodo módulo de vazão de saida da bomba, uma bomba ou módulode vazão de saida da bomba adicional, recipientes depressão, e/ou pressão do poço.

O filtro ativo 42 também inclui uma ou maisválvulas, ilustrado nessa modalidade como válvulas de"bypass" 46a, 46b e válvulas de purga 48a, 48b, emcomunicação fluida com linha para fluxo da amostragem 44.As válvulas facilitam o roteamento da amostra de fluidoatravés do filtro 50 por meio da rota de fluxo do filtro 52u uma rota de "bypass" de fluxo 54.

Em algumas modalidades, tal como ilustrado naFigura 3, o filtro 50 é conectado de modo possível de serremovido dentro do corpo 24 em um modo que proporcionaacesso imediato ao filtro 50. Por exemplo, como ilustradona Figura 3, o corpo 24 proporciona uma janela aberta 62 na qual o filtro 50 fica posicionado e conectado de formafluida à linha de fluxo 44. A janela 62 está aberta aoexterior proporcionando acesso fácil se for desejadoremover ou trocar o filtro 50, por exemplo na área dealocação do poço antes da introdução no poço. Como será descrito mais adiante, o módulo filtrante ativo 42 pode serusado numa ferramenta de amostragem sem se ter um filtro 50no lugar. Além disso, em certas circunstâncias, pode serdesejado substituir o filtro 50 com um outro dispositivo. Ofiltro 50 pode ser trocado na superfície por um novo ou um diferente. A troca do filtro 50 por um diferente pode serrealizada, por exemplo, para a mudança do tamanho e/ouforma do elemento filtrante (por exemplo, fendas menores,orifícios diferentes, janelas maiores, etc.) dependendo dotipo de formação utilizada. O filtro 50 pode ser tambémalterado ou reconfigurado para se tornar um grande filtropassivo, ou para se tornar um separador em poços de gás.Outros propósitos e procedimentos, todavia, também existeminseridos no escopo da presente invenção.

Os dispositivos eletrônicos 18 no interior do poço podem fornecer o sequenciamento ativo realizado por meio desoftware e/ou sinais comunicados. É reconhecido que osdispositivos eletrônicos 18 no interior do poço podem sercompreendidos em um módulo portador para a ferramenta oucompreender um sistema dedicado ao sistema de filtragem 40.

Na modalidade ilustrada na Figura 3, os dispositivoseletrônicos 18 no interior do poço podem hidraulicamentesequenciar as válvulas 46, 48 por meio de solenóides 56. Aenergia hidráulica pode ser o módulo de energia hidráulica32 (Figura 2).

Como será descrito mais adiante, o filtro ativo 42contribui para a limpeza do filtro 50. Em algumasmodalidades, a limpeza pode ser provida em parte por umdispositivo de acionamento hidráulico 58, por exemplo, umpistão. Em algumas modalidades, a operação do dispositivo58 pode ser fornecida por uma fonte de energia hidráulica32 (Figura 2) por meio de solenóides 56 e portas 66a, 66b.

Sensores podem ser provido em comunicação fluidacom uma ou mais linhas de fluxos. No exemplo ilustrado, aporta in situ 60 é ilustrada para fornecer comunicação comum ou mais sensores e a linha para fluxo da amostragem 44.

Os sensores podem facilitar medir e/ou identificar, porexemplo e sem limitação, sulfeto de hidrogênio, dióxido decarbono, densidade, viscosidade e resistividade. Ossensores podem compreender qualquer combinação de sensoresconvencionais e/ou futuramente desenvolvidos que se insiramno escopo da presente invenção.

Uma modalidade representativa de um método deoperação do filtro ativo 42 é provido com referênciaespecifica às Figuras 4A-4D que ilustram uma modalidade dofiltro ativo 42 nos diversos estágios operacionais.

Referindo primeiramente à Figura 4A, o filtro ativo42 é mostrado na posição de filtração. 0 filtro 50 estáposicionado na janela 62 do corpo 24 e em comunicaçãofluida com linha para fluxo da amostragem 44. O filtro 50inclui um meio filtrante 64 e pistão 58 para limpar o meio64 e/ou descarregar material do filtro 50. Na modalidadeilustrada das Figuras 4A e 4B, o pistão 58 é um pistão deação dupla operado por meio de energia hidráulica por meiodas portas 66a, 66b.

O fluxo de fluido 30 é provido da linha para fluxoda amostragem 4 4 através de um ou outro do "bypass" da rotade fluxo 54 (por exemplo, um conduto) ou trajetória defiltragem 52 da linha para fluxo da amostragem 44. Embora ofluxo de fluido seja ilustrado em uma direção, a direção dofluxo de fluido pode ser revertido e/ou alternado emdiversas modalidades. Por exemplo, as Figuras 4A-4Dilustram um fluxo de bombeio descendente mas pode seroperado em um fluxo de bombeio ascendente e/ou de bombeiodescendente.

Na Figura 4A, o filtro ativo 42 está ilustrado naposição de filtragem. As válvulas de purga 48a e 48b estãona posição fechada bloqueando o fluxo de fluido provenienteda trajetória de filtragem 52 para o exterior do corpo 24para dentro do poço. Em algumas modalidades, as válvulas depurga 48 estão, por definição, na posição fechada. Asválvulas de "bypass" 46a, 46b estão cada uma na posiçãoaberta permitindo à amostra de fluido 30 fluir através darota do fluxo de filtragem 52, passando através do meiofiltrante 64, como mostrado pelas setas.

A Figura 4B ilustra o filtro ativo 42 na posição de"bypass". Na posição de "bypass", a válvula de "bypass"46a, e na modalidade ilustrada a válvula de "bypass" 46b,estão movidas para a posição fechada bloqueando o fluxo defluido da amostragem que flui através da trajetória defiltragem 52. "Fechado" é utilizado aqui com referência àsválvulas de "bypass" 46 para significar que o fluxo estábloqueado para fluir através do filtro 50. Por exemplo, em algumas modalidades a válvula 46 pode ser uma válvula detrês vias, ou semelhante, que fornece uma ou mais posições.As válvulas de purga 48a e 48b são também mostradas naposição fechada, isolando ainda mais o filtro 50 da linhapara fluxo da amostragem 44 e do poço. 0 filtro ativo 42 pode ser operado para a posição de "bypass" para permitir àferramenta de amostragem ser introduzida no poço sem ofiltro 50 se desejado. A atuação para o modo de "bypass"pode ser também realizada, por exemplo, quando meiofiltrante 64 está entupido, sujo e/ou a trajetória defiltragem 52 esteja bloqueada.

As Figuras 4C e 4D ilustram uma modalidaderepresentativa da operação do filtro ativo 42 em um modo depurga ou de limpeza. Na modalidade ilustrada, as válvulasde "bypass" 4 6a, 4 6b estão cada uma na posição fechada.Todavia, é notado que em diversas modalidades uma ou aoutra válvula de "bypass" pode estar na posição aberta oufechada. Na modalidade ilustrada, o pistão 58 é de atuaçãodual possuindo um primeiro cabeçote 58a e um segundocabeçote 58b cada um dos quais pode prover uma ação deraspagem ao longo do meio filtrante 64.

Na Figura 4C, o pistão 58 é mostrado numa primeiraposição situada na direção do lado direito do filtro 50. Aválvula de purga 48a é operada para a posição abertaproporcionando comunicação fluida entre filtro 50 (por meioda trajetória de filtragem 52) e o exterior do corpo 24(por exemplo, o poço). Na modalidade ilustrada, a válvulade purga 48a está na posição fechada. A amostra de fluido30 pode "bypassar" o filtro 50 e fluir através da rota de"bypass" de fluxo 54.

Na Figura 4D, o pistão 58 é operado para semovimentar no sentido da válvula de purga aberta 48a,conduzindo a amostra de fluido e fragmentos contidos nofiltro 50 ao longo da válvula de purga 48a para dentro dopoço como ilustrado pela seta 68. Nessa modalidade, opistão 58 é operado mediante fornecer um fluido sob pressão(por exemplo, fluido hidráulico, pneumático, etc.)proveniente da fonte de energia hidráulica 32 (Figura 2)através da porta 66a. 0 pistão 58 pode ser movimentado devolta na direção da primeira posição mediante abrir a portade purga 48b e rotear a energia hidráulica através da porta 66b.

Referindo agora às Figuras 5A e 5B em que uma outramodalidade do filtro ativo 42 é ilustrada. Nessamodalidade, o pistão 58 não é acionado a partir de umafonte hidráulica externa. Desse modo, embora as portas 66a,66b estejam ilustradas nas Figuras 5A e 5B elas podem estarinativas ou não operacionalmente conectadas ao filtro 50. 0filtro 50 inclui o pistão 58 e um mecanismo indutor 70,mostrado como uma mola, em conexão operacional com o pistão 58.

O filtro ativo 42 é mostrado na posição defiltragem na Figura 5A e descrito com o fluido 30 sendobombeado da esquerda para a direita. As válvulas de"bypass" 46a, 46b estão abertas permitindo ao fluido 30fluir ao longo da trajetória de filtragem 52. À medida queo fluido 30 flui ao longo da trajetória de filtragem 52 edo meio filtrante 64, por exemplo, ele confere pressãohidráulica sobre o pistão 58. A pressão hidráulica que atuasobre o pistão 58 o impele na direção do fluxo de fluido ecomprime o mecanismo indutor 70 (por exemplo, na posição defiltragem).

Um exemplo e purga e/ou de limpeza do filtro 50 éagora descrito com referência à Figura 5B. Continuando apartir da posição de filtragem da figura 5A, válvula de"bypass" 46a está movida para a posição fechada e a válvulade purga 48a está aberta. 0 mecanismo indutor 70 entãoimpele o pistão de volta para a sua posição padrão derepouso; raspando o meio filtrante 64 e/ou descarregando ofluido para fora da válvula de purga aberta 48a para dentrodo poço como ilustrado pelo numerai 68.

Em vista do exposto acima e das Figuras, aguelesusualmente versados na técnica irão facilmente reconhecerque a presente invenção introduz um equipamento para arealização de testes numa formação subterrânea penetradapor um poço, compreendendo uma ferramenta possuindo um meiode sondagem da linha para fluxo da amostragem disposto coma ferramenta para o estabelecimento de comunicação fluidaentre a formação e a linha para fluxo da amostragem paraextrair uma amostra de fluxo para dentro da linha parafluxo da amostragem, e um filtro ativo posicionado na linhapara fluxo da amostragem, o filtro ativo provendo uma rotado fluxo de filtragem e uma rota de "bypass" de fluxo nalinha para fluxo da amostragem.

A presente invenção também introduz um móduloconectável dentro de uma ferramenta de realização de testesda formação que tem uma linha para fluxo da amostragem seestendendo desde uma entrada de amostragem do fluido paraextrair uma amostra de fluido de um poço e/ou formaçãosubterrânea para dentro da linha para fluxo da amostragem,o módulo compreendendo: um corpo que forma uma rota dofluxo de filtragem e a rota de "bypass" de fluxo na linhapara fluxo da amostragem quando conectado dentro daferramenta; um filtro conectado dentro da rota do fluxo defiltragem; a válvula de "bypass" em conexão fluida com arota do fluxo de filtragem e a rota de "bypass" de fluxo,em que a válvula de "bypass" é operável entre uma posiçãofiltrante que guia a amostra de fluido através da rota dofluxo de filtragem e uma posição de "bypass" que guia aamostra de fluido ao longo da rota de "bypass" de fluxo;uma válvula de purga em conexão fluida com a rota do fluxode filtragem, a válvula de purga operável entre uma posiçãoaberta que proporciona comunicação fluida entre a rota dofluxo de filtragem e exterior do corpo e uma posiçãofechada que bloqueia a comunicação fluida; e um dispositivomovediço disposto com o filtro, o dispositivo expelindo aamostra de fluido proveniente do filtro quando movido nosentido da válvula de purga na posição aberta.

A presente invenção também introduz um método paratestar uma formação subterrânea, o método compreendendo:prover uma ferramenta possuindo uma linha para fluxo daamostragem; prover um módulo de filtragem na ferramenta, omódulo de filtragem possuindo a rota do fluxo de filtrageme a rota de "bypass" de fluxo em comunicação fluida com alinha para fluxo da amostragem, a rota do fluxo defiltragem incluindo um filtro; implementar uma ferramentano poço; extrair uma amostra de fluido para dentro da linhapara fluxo da amostragem; filtragem da amostra de fluidomediante rotear a amostra de fluido ao longo da rota dofluxo de filtragem; "bypassar" o filtro mediante rotear aamostra de fluido ao longo da rota de "bypass" de fluxo; epurgar o filtro para o poço.

As características apresentadas até o momento dasdiversas modalidades é para que aqueles usualmente versadosna arte possam mais apropriadamente compreender os aspectosda presente invenção. Aqueles usualmente versados na artedeverão notar que eles podem facilmente utilizar a presenteinvenção como uma base para projetar ou para modificaroutros processos e estruturas para realizar os mesmospropósitos e/ou conseguir as mesmas vantagens dasmodalidades aqui introduzidas. Aqueles usualmente versadosna arte deverão ainda perceber que tais construçõesequivalentes não se afastam do espírito 'e escopo dapresente invenção, e que eles podem produzir diversasalterações, substituições e mudanças aqui sem se afastar doespírito e escopo da presente invenção.

Claims (26)

1. EQUIPAMENTO, caracterizado por compreender:uma ferramenta de poço configurada para atuar comoum dispositivo transportador dentro de um poço que penetrauma formação subterrânea, em que a ferramenta de poçocompreende:uma linha para fluxo da amostragem;uma entrada disposta configurada paraestabelecer comunicação fluida entre a formação e a linhapara fluxo da amostragem para extrair uma amostra de fluidoda formação para dentro da linha para fluxo da amostragem;eum filtro ativo posicionado na linha para fluxoda amostragem e fornecendo uma rota do fluxo de filtragem euma rota de "bypass" de fluxo na linha para fluxo daamostragem.

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o filtro ativo compreender:um filtro conectado com a rota do fluxo defiltragem e compreendendo um meio filtrante; eum dispositivo operacionalmente conectado com omeio filtrante e configurado para remover contaminação dofiltro.

3. Equipamento, de acordo, com a reivindicação 2,caracterizado por o dispositivo estar conectado a uma fontehidráulica posicionada na ferramenta, o dispositivo sendohidraulicamente movediço dentro do filtro para expelirfluido do filtro.

4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por o dispositivo estar conectado a uma fontehidráulica posicionada na ferramenta, o dispositivo sendohidraulicamente movediço dentro do filtro para raspar omeio filtrante.

5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por adicionalmente compreender um mecanismoindutor conectado ao dispositivo e configurado paramovimentar o dispositivo desde uma posição de filtragem atéuma posição de repouso.

6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado por o dispositivo ser mantido na posição defiltragem por meio de pressão hidráulica aplicada aodispositivo proveniente do fluxo da amostra de fluido aolongo da rota do fluxo de filtragem.

7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado por o dispositivo estar configurado pararaspar um meio filtrante à medida que ele se move daposição de filtragem para a posição de repouso.

8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a ferramenta de poço adicionalmentecompreender:um botijão de amostra conectado dentro da linhapara fluxo da amostragem; euma bomba em conexão fluida com a linha parafluxo da amostragem;em que o filtro ativo está posicionado na linhapara fluxo da amostragem a montante da bomba.

9. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por o equipamento estar configurado paraatuar como dispositivo transportador dentro do poço pormeio de pelo menos um de uma linha cabeada e uma seqüênciade ferramentas de perfuração.

10. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por a ferramenta de poço compreender ummódul o conectável dentro de uma ferramenta de realização detestes da formação, em que o módulo compreende a linha parafluxo da amostragem, a entrada, e o filtro ativo, e onde omódulo adicionalmente compreende:um corpo formando a rota do fluxo de filtrageme a rota de "bypass" de fluxo na linha para fluxo daamostragem quando conectado dentro da ferramenta derealização de testes da formação;um filtro conectado dentro da rota do fluxo defiltragem;uma válvula de "bypass" em conexão fluida com arota do fluxo de filtragem e a rota de "bypass" de fluxo,em que a válvula de "bypass" é operável entre uma posiçãofiltrante que guia a amostra de fluido ao longo da rota dofluxo de filtragem e uma posição de "bypass" que guia aamostra de fluido ao longo da rota de "bypass" de fluxo;uma válvula de purga em conexão fluida com arota do fluxo de filtragem, a válvula de purga operávelentre uma posição aberta que proporciona comunicação fluidaentre a rota do fluxo de filtragem e a parte exterior docorpo e uma posição fechada que bloqueia a comunicaçãofluida; eum dispositivo disposto de forma movediçadentro do filtro, o dispositivo estando configurado paraexpelir uma amostra de fluido do filtro quando movido nosentido da válvula de purga na posição aberta.

11. Equipamento, de acordo com a reivindicação 10 ,caracterizado por adicionalmente compreender um elementoindutor configurado para impelir o dispositivo no sentidoda válvula de purga.

12. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado por o dispositivo ser impelido em afastamentoda válvula de purga quando a amostra de fluido está a fluirao longo da rota do fluxo de filtragem.

13. Equipamento, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por o corpo formar uma janela aberta e ofiltro se posicionar na janela quando conectado dentro darota do fluxo de filtragem.

14. Equipamento, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado por o corpo adicionalmente compreender portasem conexão operacional com a linha para fluxo da amostragempara conectar um sensor de caracterização de fluido.

15. MÉTODO PARA REALIZAR TESTES EM UMA FORMAÇÃOSUBTERRÂNEA, caracterizado por compreender:implementar uma ferramenta em um poço que seestende para dentro da formação subterrânea, em que aferramenta compreende uma linha para fluxo da amostragem eum módulo de filtragem, onde o módulo de filtragemcompreende uma rota do fluxo de filtragem e uma rota de"bypass" de fluxo em comunicação fluida com a linha parafluxo da amostragem, e onde a rota do fluxo de filtragemcompreende um filtro;extrair uma amostra de fluido para dentro dalinha para fluxo da amostragem;filtrar a amostra de fluido mediante rotear aamostra de fluido ao longo da rota do fluxo de filtragem;"bypassar" o filtro mediante rotear a amostrade fluido ao longo da rota de "bypass" de fluxo; epurgar o filtro para o poço.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado por a ferramenta implantada em pelo menos umde uma linha cabeada e uma seqüência de ferramentas deperfuração.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado por purgar o filtro para o poço compreender:abrir uma válvula de purga para proporcionarcomunicação fluida entre a rota do fluxo de filtragem e opoço; emovimentar um pistão disposto no filtro nosentido da válvula de purga aberta.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado por o pistão ser movimentado no sentido daválvula de purga aberta por meio de uma pressão hidráulica.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado por o pistão ser movimentado no sentido daválvula de purga aberta por meio de um elemento indutor.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado por purgar o filtro para o poço compreender:bloquear o fluxo da amostra de fluido ao longoda rota do fluxo de filtragem;abrir a válvula de purga; emovimentar um pistão disposto no filtro nosentido da válvula de purga aberta.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado por o pistão ser movimentado mediante aplicaruma pressão hidráulica contra o pistão.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado por o pistão ser movimentado por uma mola.

23. Método, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado por o módulo adicionalmente compreender umcorpo definindo uma janela aberta, onde o filtro ficaposicionado dentro da janela quando conectado na rota dofluxo de filtragem.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado por purgar o filtro para o poço compreender:bloquear o fluxo da amostra de fluido ao longoda rota do fluxo de filtragem;abrir a válvula de purga; emovimentar um pistão disposto no filtro nosentido da válvula de purga aberta.

25. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado por o pistão ser movimentado no sentido daválvula de purga aberta por meio de um elemento indutor.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25,caracterizado por o pistão ser movimentado para se afastarda válvula de purga pelo fluxo da amostra de fluido aolongo da rota do fluxo de filtragem.