ES2309732T3 - Sistema y metodo para acceder a multiples pozos desde una ubicacion de superficie comun. - Google Patents
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Abstract
Método para acceder a una zona (24) subterránea, que comprende: formar un pozo (12) de entrada desde la superficie (22); formar uno o más pozos (14) de drenaje desde el pozo (12) de entrada hasta una zona (24) subterránea; formar uno o más pozos (16) articulados desde el pozo (12) de entrada hasta la zona (24) subterránea, intersecando al menos un pozo (16) articulado al menos un pozo (14) de drenaje en una unión próxima a la zona (24) subterránea; y formar un orificio (150, 152, 154) de drenaje acoplado a la unión y que puede hacerse funcionar para conducir fluido desde la zona (24) subterránea hasta la unión.
Description
Sistema y método para acceder a múltiples pozos
desde una ubicación de superficie común.
La presente invención se refiere en general al
campo de exploración y perforación subterráneas y, más en
particular, a un sistema y un método para acceder a múltiples pozos
desde una ubicación de superficie común.
Los depósitos subterráneos de carbón contienen
cantidades sustanciales de gas metano arrastrado. Durante muchos
años se ha producido una producción limitada en el uso de gas metano
de los depósitos de carbón. Sin embargo, obstáculos sustanciales
han frustrado un desarrollo más extenso en el uso de depósitos de
gas metano en capas de carbón. El problema más importante al
producir gas metano a partir de capas de carbón es que aunque las
capas de carbón pueden extenderse sobre grandes áreas de hasta
varios miles de acres, las capas de carbón son bastante poco
profundas, variando desde unas pocas pulgadas hasta varios metros.
Por tanto, aunque las capas de carbón están a menudo relativamente
cerca de la superficie, la perforación de pozos verticales en los
depósitos de carbón para obtener gas metano sólo puede drenar un
radio bastante pequeño alrededor de los depósitos de carbón.
Además, los depósitos de carbón no son aptos para fractura por
presión y otros métodos utilizados a menudo para aumentar la
producción de gas metano a partir de formaciones de roca. Como
resultado, una vez que se produce el gas drenado fácilmente desde
un orificio de pozo vertical en una capa de carbón, la producción
adicional está limitada en volumen. Adicionalmente, las capas de
carbón están asociadas a menudo con agua subterránea, que debe
drenarse de la capa de carbón para producir el metano.
Se han probado redes de perforación horizontal
para extender la cantidad de capas de carbón expuestas a un
orificio de perforación para la extracción de gas. Sin embargo,
tales técnicas de perforación horizontal requieren el uso de un
orificio de pozo redondeado que presenta dificultades al extraer el
agua arrastrada desde las capas de carbón. El método más eficaz
para bombear agua desde un pozo subterráneo, una bomba de varilla
aspirante, no funcionar bien en orificios redondeados u
horizontales.
El documento WO 03/038233 da a conocer un
sistema para acceder desde la superficie a una zona subterránea que
incluye un orificio de pozo de entrada que se extiende hacia abajo
desde la superficie. Una pluralidad de orificios de pozo inclinado
se extienden desde el orificio de pozo de entrada hasta la zona
subterránea. Las redes de drenaje se extienden desde los orificios
de pozo inclinado hacia la zona subterránea.
La presente invención proporciona un método
según la reivindicación 1 y un sistema según la reivindicación 14.
Utilizar múltiples pozos de drenaje y articulados desde un pozo de
superficie común elimina, reduce o minimiza sustancialmente las
desventajas y problemas asociados con sistemas y métodos anteriores.
En particular, ciertas realizaciones de la presente invención
proporcionan un sistema y un método que utiliza múltiples pozos de
drenaje y articulados desde un único pozo de superficie para
producir y extraer de manera eficaz agua y gas metano arrastrados
desde una capa de carbón sin requerir que se perforen múltiples
pozos desde la superficie.
La ventaja técnica de la presente invención
incluye proporcionar un método y un sistema para utilizar múltiples
pozos de drenaje y articulados desde un pozo de superficie común. En
particular, una ventaja técnica puede incluir la formación de un
pozo de entrada, una pluralidad de pozos de drenaje, una pluralidad
de pozos articulados, y redes de drenaje desde una única ubicación
de superficie para minimizar el número de pozos de superficie
necesarios para acceder a una zona subterránea para el drenaje de
recursos líquidos o de gas. Esto permite una perforación y
producción más eficaces y reduce en gran medida los costes y
problemas asociados con otros sistemas y métodos.
Otras ventajas técnicas de la presente invención
serán fácilmente evidentes para un experto en la técnica a partir
de las siguientes figuras, descripción y reivindicaciones.
Para una comprensión más completa de la presente
invención y sus ventanas, se hace referencia hora a la siguiente
descripción tomada conjuntamente con los dibujos adjuntos, en la que
números de referencia similares representan partes similares, en
los que:
la figura 1 es un diagrama en sección
transversal que ilustra un sistema para acceder a una zona
subterránea a través de múltiples pozos perforados desde un pozo de
superficie común;
la figura 2 es un diagrama en sección
transversal que ilustra la producción de fluidos desde una zona
subterránea a través de un sistema de orificios de pozo según una
realización de la presente invención;
la figura 3 ilustra una realización de redes de
drenaje subterráneas para el sistema de pozos de la figura 2;
la figura 4 ilustra un método de ejemplo para
producir fluidos desde una zona subterránea utilizando el sistema
de orificios de pozo de la figura 1;
la figura 5A ilustra la construcción de un fardo
de tubos guía para su inserción en el pozo de entrada de la figura
1; y
la figura 5B ilustra un pozo de entrada de
ejemplo con un fardo de tubos guía instalado.
La figura 1 es un diagrama que ilustra un
sistema 10 para acceder a una zona subterránea utilizando múltiples
pozos de drenaje y articulados desde un pozo de superficie común
según una realización de la presente invención. En realizaciones
particulares, la zona subterránea es una capa de carbón. Sin
embargo, debería entenderse que puede accederse de manera similar a
otras zonas subterráneas utilizando el sistema 10 de la presente
invención para extraer y/o producir agua, hidrocarburos y otros
fluidos desde la zona, para tratar minerales en la zona antes de
las operaciones de minería, o para inyectar, introducir o almacenar
un fluido u otra sustancia en la zona.
En referencia a la figura 1, el sistema 10
incluye un pozo 12 de entrada, pozos 14 de drenaje, pozos 16
articulados, cavidades 18, y sumideros 20. El pozo 12 de entrada se
extiende desde la superficie 22 hacia la zona 24 subterránea. Los
pozos 14 de drenaje se extienden desde el final del pozo 12 de
entrada hasta la zona 24 subterránea, aunque los pozos 14 de
drenaje pueden extenderse como alternativa desde cualquier otra
parte adecuada del pozo 12 de entrada. Los pozos 16 articulados
también pueden extenderse desde el final del pozo 12 de entrada
hasta la zona 24 subterránea y cada uno puede intersecar un pozo 14
de drenaje correspondiente. La cavidad 18 y el sumidero 20 pueden
situarse en la intersección de un pozo 16 articulado y un pozo 14 de
drenaje correspondiente.
El pozo 12 de entrada se ilustra como que es
sustancialmente vertical; sin embargo, debería entenderse que el
pozo 12 de entrada puede formarse en cualquier ángulo adecuado con
respecto a la superficie 22 para adecuarse, por ejemplo, a
posiciones y geometrías de superficie y/o a la posición o
configuración geométrica de un recurso subterráneo. En la
realización ilustrada, los pozos 14 de drenaje están formados como
pozos inclinados que se alejan en ángulo del pozo 12 de entrada en
un ángulo designado por \alpha. El ángulo \alpha depende, en
parte, de la profundidad de la zona 24 subterránea. Se entenderá que
los pozos 14 de drenaje pueden formarse en otros ángulos para
adecuarse a topologías de superficie y otros factores similares a
los que afectan al pozo 12 de entrada. Además, aunque los pozos 14
de drenaje se ilustran como que tienen el mismo ángulo de
inclinación a lo largo de toda su longitud (por debajo del pozo 12
de entrada), los pozos 14 de drenaje pueden tener dos o más partes
por debajo del pozo 12 de entrada que estén en ángulos diferentes.
Por ejemplo, la parte de los pozos 14 de drenaje desde la que se
forma la cavidad 18 y/o que se interseca por el pozo 16 articulado
correspondiente puede ser sustancialmente vertical. En la
realización ilustrada, los pozos 14 de drenaje están formados en
relación unos con otros con una separación angular de \beta
grados. En una realización, el ángulo \beta es igual a dos veces
el ángulo \alpha. Se entenderá que los pozos 14 de drenaje pueden
estar separados con otros ángulos dependiendo asimismo de la
topología y geografía del área y la ubicación de la zona 24
subterránea.
En realizaciones particulares, puede formarse
una cavidad 18 ampliada desde cada pozo 14 de drenaje en el nivel
de la zona 24 subterránea. Tal como se describe con más detalle
posteriormente, la cavidad 18 proporciona una unión para la
intersección del pozo 14 de drenaje por un pozo 16 articulado
correspondiente utilizada para formar una red de orificios de
drenaje subterránea en la zona 24 subterránea. La cavidad 18 también
proporciona un punto de recogida para fluidos drenados desde la
zona 24 subterránea durante las operaciones de producción. En una
realización, la cavidad 18 tiene un radio de aproximadamente 24 m
(ocho pies); sin embargo, puede utilizarse cualquier cavidad de
diámetro apropiado. La cavidad 18 puede formarse utilizando técnicas
y equipos de ensanchamiento por trépano adecuados. Una parte del
pozo 14 de drenaje puede continuar por debajo de la cavidad 18 para
formar un sumidero 20 para la cavidad 18. Aunque se ilustran
cavidades 18 y sumideros 20, debería entenderse que realizaciones
particulares no incluyen una cavidad y/o un sumidero.
Cada pozo 16 articulado se extiende desde el
final del pozo 12 de entrada hasta la cavidad 18 de un pozo 14 de
drenaje correspondiente (o hasta el pozo 14 de drenaje si no se
forma ninguna cavidad). Cada pozo 16 articulado incluye una primera
parte 34, una segunda parte 38, y una parte 36 curvada o redondeada
que interconecta las partes 34 y 38. En la figura 1, la parte 34 se
ilustra sustancialmente vertical; sin embargo, debería entenderse
que la parte 34 puede formarse en cualquier ángulo adecuado con
respecto a la superficie 22 para alojar características y
posiciones geométricas de la superficie 22 y/o la posición o
configuración geométrica de la zona 24 subterránea. La parte 38 se
encuentra sustancialmente en el plano de la zona 24 subterránea e
interseca la cavidad 18 de gran diámetro de un pozo 14 de drenaje
correspondiente. En la figura 1, el plano de la zona 24 subterránea
se ilustra sustancialmente horizontal, dando como resultado de ese
modo una parte 38 sustancialmente horizontal; sin embargo, debería
entenderse que la parte 38 puede formarse en cualquier ángulo
adecuado con respecto a la superficie 22, para alojar las
características geométricas de la zona 24 subterránea. Cada pozo 16
articulado puede perforarse utilizando una sarta 26 de perforación
articulada, que incluye un motor de fondo de pozo adecuado y una
barrena 28 de perforación. Puede incluirse un dispositivo 30 de
medición durante la perforación (MWD, Measurement While Drilling)
en la sarta 26 de perforación articulada para controlar la
orientación, y dirección de un orificio de pozo perforado mediante
el motor y la barrena 28. Cualquier parte de pozo 16 articulado
adecuada puede revestirse con una tubería de revestimiento
adecuada.
En la realización ilustrada, el pozo 14 de
drenaje está suficientemente alejado en ángulo de un pozo 16
articulado correspondiente para permitir que se perforen la gran
parte 36 curvada redondeada y cualquier parte 38 deseada antes de
intersecar la cavidad 18. En realizaciones particulares, la parte 36
curvada puede tener un radio de 30 m a 46 m (cien a ciento
cincuenta pies); sin embargo, puede utilizarse cualquier radio
adecuado. Este ángulo \alpha puede elegirse para minimizar el
ángulo de la parte 36 curvada para reducir la fricción en el pozo
16 articulado durante las operaciones de perforación. Como
resultado, se maximiza la longitud del pozo 16 articulado.
Después de que la cavidad 18 se ha intersecado
satisfactoriamente por el pozo 16 articulado, se continua la
perforación a través de la cavidad 18 utilizando la sarta 26 del
pozo articulado para proporcionar una red 32 de orificios de
drenaje en la zona 24 subterránea. En la figura 1, la red 32 de
orificios de drenaje se ilustra sustancialmente horizontal
correspondiente a una zona 24 subterránea ilustrada sustancialmente
de manera horizontal; sin embargo, debería entenderse que la red 32
de orificios de drenaje puede formarse en cualquier ángulo adecuado
correspondiente a las características geométricas de la zona 24
subterránea. Durante esta operación, pueden emplearse dispositivos
MWD convencionales y herramientas de perfilaje de rayos gamma para
controlar y dirigir la orientación de la barrena 28 de perforación
para mantener la red 32 de orificios de drenaje dentro de los
límites de la zona 24 subterránea y para proporcionar una cobertura
sustancialmente uniforme de un área deseada dentro de la zona 24
subterránea. La red 32 de orificios de drenaje puede comprender un
único orificio de drenaje que se extiende hacia la zona 24
subterránea o puede comprender una pluralidad de orificios de
drenaje. Posteriormente se describe con más detalle información
adicional en relación a una red 32 de orificios de drenaje de
ejemplo. Además, aunque la red 32 se ilustra como que se extiende
desde la cavidad 18, la parte 38 de los pozos 16 articulados puede
extenderse de manera apropiada de tal modo que la parte 38 sirva
para la función de drenar fluidos desde la zona 24 subterránea.
Durante el proceso de perforación la red 32 de
orificios de drenaje en una capa de carbón u otras formaciones
apropiadas, el fluido de perforación o "lodo" puede bombearse
hacia abajo de la sarta 26 de perforación articulada y hacerse
circular fuera de la sarta 26 de perforación en la proximidad de una
barrena 28, donde se utiliza para socavar la formación y extraer
cortes de la formación. Los cortes se arrastran entonces en el
fluido de perforación que circula hacia arriba a través del anillo
entre la sarta 26 de perforación y las paredes del pozo 16
articulado hasta que alcanza la superficie 22, en la que los cortes
se extraen del fluido de perforación y entonces el fluido se hace
recircular. Esta operación de perforación convencional produce una
columna estándar de fluido de perforación que tiene una altura
vertical igual a la profundidad del pozo 16 articulado y produce
una presión hidrostática sobre el orificio de pozo correspondiente a
la profundidad de orificio de pozo. Debido a que las capas de
carbón tienden a ser porosas y estar fracturadas, puede que no
puedan soportar tal presión hidrostática, incluso si también está
presente agua de formación en la zona 24 subterránea. En
consecuencia, si se permite que actúe toda la presión hidrostática
sobre la zona 24 subterránea, el resultado puede ser la pérdida del
fluido de perforación en cortes arrastrados hacia la formación. Se
hace referencia a tal circunstancia como una operación de
perforación "desequilibrada" en la que el fluido hidrostático
sometido a presión en el orificio de pozo supera la capacidad de la
formación para aguantar la presión. La pérdida de cortes y fluidos
de perforación hacia la formación no sólo es cara en cuanto a los
fluidos de perforación perdidos, lo que debe arreglarse, sino que
también tiende a tapar los poros en la zona 24 subterránea, que son
necesarios para drenar la capa de carbón de gas y agua.
Para evitar las condiciones de perforación
desequilibrada durante la formación de la red 32 de orificios de
drenaje, pueden proporcionarse compresores de aire u otras bombas
adecuadas para hacer circular aire comprimido u otros fluidos
adecuados hacia abajo de pozos 14 de drenaje y de nuevo hacia arriba
a través de pozos 16 articulados correspondientes. El aire que se
hace circular u otro fluido se mezclará con el fluido de perforación
en el anillo alrededor de la sarta 26 de perforación articulada y
creará burbujas a través de la columna de fluido de perforación.
Esto tiene la ventaja de apretar la presión hidrostática del fluido
de perforación y reducir la presión de fondo de pozo
significativamente de modo que las condiciones de perforación no se
conviertan en desequilibradas. La aireación del fluido de
perforación reduce la presión de fondo de pozo a aproximadamente
1x10^{6}- 1,4x10^{6}Pa (150 a 200 libras por pulgada cuadrada
(psi)). En consecuencia, las capas de carbón de baja presión y
otras zonas subterráneas pueden perforarse sin pérdida sustancial de
fluido de perforación y contaminación de la zona por el fluido de
perforación. Como alternativa, puede insertarse un sistema de
tubería en el pozo 14 de drenaje de tal manera que el aire bombeado
hacia abajo a través de las fuerzas del sistema de tuberías fuerce
al fluido de nuevo a través del anillo entre el sistema de tuberías
y el pozo 14 de drenaje.
En otra realización más, puede instalarse un
sistema 40 de bombeo en la cavidad 18, tal como se ilustra en la
figura 1, para bombear el fluido de perforación y los cortes hasta
la superficie 22 a través del pozo 14 de drenaje. Esto elimina la
fricción de aire y fluido que vuelven a través del pozo 16
articulado y puede reducir la presión de fondo de pozo a casi
cero.
También puede hacerse circular espuma, que puede
ser aire comprimido mezclado con agua, hacia abajo a través de la
sarta 26 de perforación articulada junto con el lodo de perforación
para airear el fluido de perforación en el anillo cuando está
perforándose el pozo 16 articulado y, si se desea, cuando está
perforándose la red 32 de orificios de drenaje. La perforación de
la red 32 de orificios de drenaje con el uso de una barrena de
martillo neumático o un motor de fondo de pozo impulsado por aire
también suministrará aire comprimido o espuma al fluido de
perforación. En este caso, el aire comprimido o espuma que se
utiliza para impulsar el motor de fondo de pozo y la barrena 28
sale de la sarta 26 de perforación articulada en la proximidad de
la barrena 28 de perforación. Sin embargo, el mayor volumen de aire
que puede hacerse circular hacia debajo de los pozos 14 de drenaje
permite una mayor aireación del fluido de perforación que la que es
posible generalmente mediante aire suministrado a través de la
sarta 26 de perforación articulada.
La figura 2 ilustra la producción de fluidos
desde la red 32a y 32b de orificios de drenaje en la zona 24
subterránea según una realización de la presente invención. En esta
realización, después de que se han perforado los pozos 14 y 16,
respectivamente, así como las redes 32 de orificios de drenaje
deseadas, se extrae la sarta 26 de perforación articulada de los
pozos 16 articulados. En realizaciones particulares, los pozos
articulados pueden taparse adecuadamente para evitar que fluya gas
a través de los pozos 16 articulados hasta la superficie 22.
En referencia a la figura 2, las entradas para
bombas 40 de fondo de pozo y otros mecanismos de bombeo adecuados
están dispuestas en los pozos 14 de drenaje en sus respectivas
cavidades 18. Cada cavidad 18 proporciona un depósito para fluidos
acumulados que permite el bombeo intermitente sin efectos adversos
de una altura hidrostática provocada por fluidos acumulados en el
orificio de pozo. Cada cavidad 18 proporciona también una cámara
para la separación de gas/agua para fluidos acumulados desde las
redes 32 de orificios de drenaje.
Cada bomba 40 de fondo de pozo está conectada a
la superficie 22 a través de una sarta 42 de entubación respectiva
y puede impulsarse mediante varillas aspirantes que se extienden
hacia abajo a través de los pozos 14 de las sartas 42 de
entubación. Las varillas aspirantes se hacen mover con un movimiento
alterativo mediante un aparato montado en la superficie adecuado,
tal como un balancín 46 de perforación impulsado para hacer
funcionar cada bomba 40 de fondo de pozo. Cada bomba 40 de fondo de
pozo se utiliza para extraer agua y hallazgos de carbón arrastrados
desde la zona 24 subterránea a través de las redes 32 de orificios
de drenaje. En el caso de una capa de carbón, una vez que se extrae
el agua hasta la superficie, puede tratarse para la separación de
metano que puede estar disuelto en el agua y para la extracción de
hallazgos arrastrados. Después de que se ha extraído suficiente
agua de la zona 24 subterránea, puede que se permita que fluya un
gas de capa de carbón puro hasta la superficie 22 a través del
anillo de los pozos 14 alrededor de las sartas 42 de entubación y
extraerse a través de tuberías unidas a un aparato de boca de pozo.
En la superficie 22, se trata, comprime y bombea el metano a través
de un conducto para su uso como combustible de una manera
convencional. Cada bomba 40 de fondo de pozo puede hacerse
funcionar continuamente o según sea necesario para extraer agua
drenada desde la zona 24 subterránea hacia las cavidades 18.
La figura 3 ilustra una realización de las redes
32a y 32b subterráneas para acceder a la zona 24 subterránea u otra
zona subterránea. Las redes 32a y 32b pueden utilizarse para extraer
o inyectar agua, gas u otros fluidos. Las redes 32a y 32b
subterráneas comprenden cada una una red multilateral que tiene un
orificio principal con laterales separados de manera apropiada y
dispuestos simétricamente en general que se extienden desde cada
lado del orificio principal. Tal como se utiliza en el presente
documento, el término cada significa cada uno de al menos un
subconjunto de los elementos identificados. Se entenderá que pueden
utilizarse otras ramificaciones múltiples u otras redes adecuadas
que incluyen o estén conectadas a un orificio de producción de
superficie. Por ejemplo, las redes 32a y 32b pueden comprender cada
una un único orifico principal. En referencia a la figura 3, las
redes 32a y 32b incluyen cada una un orificio 150 principal que se
extiende desde una cavidad 18a o 18b correspondiente,
respectivamente, o pozos 14 ó 16 intersecantes a lo largo de un
centro de un área de cobertura hasta un extremo distal del área de
cobertura. El orificio 150 principal incluye uno o más orificios
152 laterales primarios que se extienden desde el orificio 150
principal hasta al menos aproximadamente la periferia del área de
cobertura. Los orificios 152 laterales primarios pueden extenderse
desde lados opuestos del orificio 150 principal. Los orificios 152
laterales primarios pueden ser especulares entre sí en lados
opuestos del orificio 150 principal o pueden estar desfasados entre
sí a lo largo del orificio 150 principal. Cada uno de los orificios
152 laterales primarios puede incluir una parte curva redondeada
que se extiende desde el orificio 150 principal y una parte recta
formada después de que la parte curvada haya alcanzado una
orientación deseada. Para una cobertura uniforme, los orificios 152
laterales primarios pueden estar separados de manera
sustancialmente uniforme en cada lado del orificio 150 principal y
extenderse desde el orificio 150 principal en un ángulo de
aproximadamente cuarenta y cinco grados. Los orificios 152
laterales primarios pueden acortarse en longitud basándose en la
evolución alejándose de la cavidad 18a o 18b correspondiente. En
consecuencia, la distancia entre la cavidad o el orificio de pozo
intersecante y el extremo distal de cada orificio 152 lateral
primario a través de la red puede ser sustancialmente igual para
cada lateral 152 primario.
Pueden formarse uno o más orificios 152
laterales secundarios desfasados de uno o más de los orificios 152
laterales primarios. En una realización particular, puede formarse
un conjunto de laterales 154 secundarios desplazados de los
orificios 152 laterales primarios de cada red 32a y 32b más próxima
a la cavidad 18a y 18b correspondiente. Los laterales 154
secundarios pueden proporcionar cobertura en el área entre los
orificios 152 laterales primarios de las redes 32a y 32b. En una
realización particular, un primer lateral 154 primario puede
incluir una sección de radio invertido para proporcionar una
cobertura más uniforme de la zona 24 subterránea.
Las redes 32a y 32b subterráneas con su orificio
central y orificios auxiliares separados de manera apropiada y
dispuestos simétricamente en general en cada lado pueden
proporcionar una red sustancialmente uniforme para drenar fluidos
desde la zona 24 subterránea u otra zona subterránea. El número y
separación de los orificios laterales puede ajustarse dependiente
de la permeabilidad absoluta, relativa y/o efectiva de la capa de
carbón y el tamaño del área cubierta por la red. El área cubierta
por la red puede ser el área drenada por la red, el área de una
unidad de separación que la red está diseñada para drenar, el área
dentro de los puntos distales o periferia de la red y/o el área
dentro de la periferia de la red así como el área circundante
exterior a una periferia intermedia a redes adyacentes o vecinos.
El área de cobertura también puede incluir la profundidad, o
espesor de la capa de carbón o, para capas de carbón gruesas, una
parte del espesor de la capa. Por tanto, la red puede incluir ramas
que se extienden hacia arriba o hacia abajo además de ramas 10
horizontales. El área de cobertura puede ser un cuadrado, otro
cuadrilátero, u otro polígono, círculo, óvalo u otro elipsoide o
área de rejilla y puede estar anidado con otras redes del mismo tipo
o similar. Se entenderá que pueden utilizarse otras redes de
orificios de drenaje adecuadas.
Tal como se describió previamente, el orificio
150 de pozo y los orificios 152 y 154 laterales de las redes 32a y
32b están formados mediante perforación a través de la cavidad 18a o
18b correspondiente utilizando la sarta 26 de perforación en
aparatos de perforación adecuados. Durante esta operación, pueden
emplearse herramientas de perfilaje de rayos gamma y tecnologías
MWD convencionales para controlar la dirección y orientación de la
barrena 28 de perforación para mantener la red de orificios de
drenaje dentro de los límites de la zona 24 subterránea y para
mantener la separación y orientación apropiadas de los pozos 150 y
152. En una realización particular, el orificio 150 de pozo
principal de cada red 32a y 32b se perfora con una inclinación en
cada uno de la pluralidad de puntos 156 de rama laterales. Después
de completar el orificio 150 de pozo principal, la sarta 26 de
perforación se da marcha atrás hasta cada punto 156 lateral sucesivo
desde el que se perfora un orificio 152 lateral primario en cada
lado del orificio 150 de pozo. Los laterales 154 secundarios pueden
formarse de manera similar. Se entenderá que las redes 32a y 32b
subterráneas pueden formarse de otro modo de manera adecuada.
Además, tal como se describió anteriormente, una red (tal como se
ilustra en la figura 3) o de otra manera puede formarse desfasada
de la parte 38 del pozo 16 articulado (que funcionaría como el
orificio 150 de pozo) de tal manera que las cavidades 18 están
ubicadas en el extremo de la parte 38/orificio 150 de pozo.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra
un método para preparar la zona 24 subterránea para operaciones de
minería según realizaciones particulares de la presente invención.
El método de ejemplo comienza en la etapa 400 en la que se perfora
el pozo 12 de entrada de manera sustancialmente vertical desde la
superficie. En la etapa 402, una tubería de revestimiento con tubos
guía se instala en el pozo 12 de entrada. En la etapa 404, se
cementa la tubería de revestimiento en su sitio dentro del pozo 12
de entrada.
En la etapa 406, la sarta 26 de perforación se
inserta a través del pozo 12 de entrada y uno de los tubos guía en
el fardo de tubos guía. En la etapa 408, la sarta 26 de perforación
se utiliza para perforar aproximadamente 15 m (cincuenta pies)
pasada la tubería de revestimiento. En la etapa 410, se orienta la
perforación al ángulo deseado del pozo 14 de drenaje y, en la etapa
412, el orificio de pozo 14 de drenaje se perfora hacia abajo hacia
y a través de la zona 24 subterránea objetivo.
En la etapa 414, puede utilizarse un equipo de
perfilaje de fondo de pozo para identificar la ubicación de la zona
24 subterránea. En la etapa 416, se forma la cavidad 18a en el
primer pozo 14 de drenaje en la ubicación de la zona 24
subterránea. Tal como se comentó anteriormente, la cavidad 18 puede
formarse mediante ensanchamiento por trépano y otras técnicas
convencionales. En la etapa 418 de decisión, si han de perforarse
pozos de drenaje adicionales, el método vuelve a la etapa 406. Si
no han de perforarse pozos 14 de drenaje adicionales, entonces el
método avanza hasta la etapa 420.
En la etapa 420, el pozo 16 articulado se
perfora para intersecar la cavidad 18. En la etapa 422, la red 32
de orificios de drenaje se perfora hacia la zona 24 subterránea. En
la etapa 424, el equipo de producción se instala en los pozos 14 de
drenaje y en la etapa 426 el proceso finaliza con la producción de
fluidos (tales como agua y gas) desde la zona 24 subterránea.
Aunque las etapas se han descrito en un cierto
orden, se entenderá que pueden realizarse en cualquier otro orden
apropiado. Además, pueden omitirse una o más etapas, o realizarse
etapas adicionales, según sea apropiado.
La figura 5A ilustra la formación de una tubería
de revestimiento con un fardo de tubos guía asociado tal como se
describe en la etapa 402 de la figura 4. Se muestran tres tubos 48
guía en vista lateral y en vista de extremo. Los tubos 48 guía
están dispuestos de tal modo que son paralelos entre sí. En la
realización ilustrada, los tubos 48 guía son piezas fundidas de
junta de 24 cm (9 5/8''). Se entenderá que pueden emplearse otros
materiales adecuados. Como ejemplo, los tubos 48a y 48b guía sirven
como los tubos a través de los cuales se perforan los pozos 14a y
14b de drenaje, respectivamente. En este ejemplo, el tubo 48c guía
sirve como el tubo a través del cual se perforan ambos pozos 16a y
16b articulados. Se entenderá que pueden emplearse otras
disposiciones adecuadas. En otra realización, los tubos 48 guía
pueden unirse a un collar de tubería de revestimiento de tal manera
que los tubos 48 guía y el collar de tubería de revestimiento forman
el fardo de tubos guía.
La figura 5B ilustra el pozo 12 de entrada con
tubos 48 guía y un collar 50 de tubería de revestimiento cementado
en un pozo 12 de entrada. El pozo 12 de entrada está formado desde
la superficie 22 hasta una profundidad objetivo en realizaciones
particulares, aproximadamente 91 m (trescientos pies). En una
realización particular, el pozo 12 de entrada tiene un diámetro de
aproximadamente 61 cm (veinticuatro pulgadas). La formación del
pozo 12 de entrada corresponde con la etapa 400 de la figura 4. Se
muestran tubos 48 guía unidos a un collar 50 de tubería de
revestimiento. El collar 50 de tubería de revestimiento puede ser
cualquier tubería de revestimiento adecuada para su uso en
operaciones de fondo de pozo. La inserción del collar 50 de tubería
de revestimiento y los tubos 48 guía en el pozo 12 de entrada
corresponde con la etapa 402 de la figura 4.
Correspondiente con la etapa 404 de la figura 4,
se vierte un retenedor 52 de cemento o se instala de otro modo
alrededor de la tubería de revestimiento dentro del pozo 12 de
entrada. La tubería de revestimiento de cemento puede ser cualquier
mezcla o sustancia adecuada de otro modo para mantener la tubería 50
de revestimiento en la posición deseada con respecto al pozo 12 de
entrada.
En funcionamiento, la sarta 26 de perforación se
coloca para introducirse en uno de los tubos 48 guía. Para mantener
la sarta 26 de perforación relativamente centrada en la tubería 50
de revestimiento, puede emplearse un estabilizador 54. El
estabilizador 54 puede ser un estabilizador de tipo corona y aleta o
cualquier otro estabilizador adecuado para mantener la sarta 26 de
perforación relativamente centrada. Para mantener el estabilizador
54 a una profundidad deseada en el orificio 12 de pozo, puede
emplearse una corona 56 de tope. La corona 56 de tope puede
construirse de caucho o metal o cualquier otro material extraño al
entorno de fondo de pozo adecuado. La sarta 26 de perforación puede
insertarse aleatoriamente en cualquiera de una pluralidad de tubos
48 guía, o la sarta 26 de perforación puede dirigirse hacia un tubo
48a guía seleccionado. Esto corresponde a la etapa 406 de la figura
4.
Aunque la presente invención se ha descrito con
varias realizaciones, pueden sugerirse diversos cambios y
modificaciones a un experto en la técnica. Se pretende que la
presente invención englobe tales cambios y modificaciones cuando
caigan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (23)
1. Método para acceder a una zona (24)
subterránea, que comprende:
formar un pozo (12) de entrada desde la
superficie (22);
formar uno o más pozos (14) de drenaje desde el
pozo (12) de entrada hasta una zona (24) subterránea;
formar uno o más pozos (16) articulados desde el
pozo (12) de entrada hasta la zona (24) subterránea, intersecando
al menos un pozo (16) articulado al menos un pozo (14) de drenaje en
una unión próxima a la zona (24) subterránea; y
formar un orificio (150, 152, 154) de drenaje
acoplado a la unión y que puede hacerse funcionar para conducir
fluido desde la zona (24) subterránea hasta la unión.
2. Método según la reivindicación 1, que
comprende además formar una cavidad (18) ampliada en cada pozo (14)
de drenaje próxima a la zona (24) subterránea.
3. Método según la reivindicación 1, en el que
el pozo (1, 2) de entrada tiene una parte sustancialmente vertical;
y
comprendiendo cada pozo (14) de drenaje al menos
una parte inclinada.
4. Método según la reivindicación 1, que
comprende además formar una red (32, 32a, 32b) de drenaje acoplada
a la unión y que puede hacerse funcionar para conducir fluido desde
la zona (24) subterránea hasta la unión.
5. Método según la reivindicación 1, que
comprende además insertar un fardo de tubos guía en el pozo (12) de
entrada y formar y el uno o más pozos (14) de drenaje y pozos (16)
articulados utilizando el fardo de tubos guía.
6. Método según la reivindicación 1, en el que
el uno o más pozos (14) de drenaje están separados radialmente
aproximadamente de manera equidistante alrededor del pozo (12) de
entrada.
7. Método según la reivindicación 1, en el que
el uno o más pozos (16) articulados están separados radialmente
aproximadamente de manera equidistante alrededor del pozo (12) de
entrada.
8. Método según la reivindicación 1, en el que
se forman dos pozos (16) articulados y dos pozos (14) de
drenaje.
9. Método según la reivindicación 1, en el que
se forman tres pozos (16) articulados y tres pozos (14) de
drenaje.
10. Método según la reivindicación 1, en el que
cada pozo (16) articulado interseca un pozo (14) de drenaje
distinto.
11. Método según la reivindicación 3, en el que
formar la red (32, 32a, 32b) de drenaje comprende formar un
orificio (150) de pozo principal y una pluralidad de orificios (152)
de pozo laterales que se extienden desde el orificio (150) de pozo
principal.
12. Método según la reivindicación 11, en el que
los orificios de pozo laterales están configurados para drenar un
área de la zona (24) subterránea de al menos 640 acres.
13. Método según la reivindicación 1, que
comprende además extraer recursos desde la zona (24) subterránea a
través de la red (32, 32a, 32b) de drenaje hasta la superficie
(22).
14. Sistema para acceder a una zona (24)
subterránea desde un pozo (12) de entrada, que comprende:
un pozo (12) de entrada que se extiende desde la
superficie (22), teniendo el pozo (12) de entrada una parte
sustancialmente vertical;
uno o más pozos (14) de drenaje que se extienden
desde el pozo (12) de entrada hasta un zona (24) subterránea,
comprendiendo cada pozo (14) de drenaje al menos una parte
inclinada;
uno o más pozos (16) articulados que se
extienden desde el pozo (12) de entrada hasta la zona (24)
subterránea, intersecando al menos un pozo (16) articulado al menos
un pozo (14) de drenaje en una unión próxima a la zona (24)
subterránea; y
una red (32, 32a, 32b) de drenaje acoplada a la
unión y que puede hacerse funcionar para conducir fluido desde la
zona (24) subterránea hasta la unión.
15. Sistema según la reivindicación 14, que
comprende además una cavidad (18) ampliada formada en cada pozo
(14) de drenaje próxima a la zona (24) subterránea.
16. Sistema según la reivindicación 14, que
comprende además un fardo de tubos guía insertado en el pozo (12)
de entrada para formar el uno o más pozos (14) de drenaje y pozos
(16) articulados.
17. Sistema según la reivindicación 14, en el
que el uno o más pozos (14) de drenaje están separados radialmente
aproximadamente de manera equidistante alrededor del pozo (12) de
entrada.
18. Sistema según la reivindicación 14, en el
que el uno o más pozos (16) articulados están separados radialmente
aproximadamente de manera equidistante alrededor del pozo (12) de
entrada.
19. Sistema según la reivindicación 14, en el
que están formados dos pozos (16) articulados y dos pozos (14) de
drenaje.
20. Sistema según la reivindicación 14, en el
que están formados tres pozos (16) articulados y tres pozos (14) de
drenaje.
21. Sistema según la reivindicación 14, en el
que cada pozo articulado interseca un pozo (14) de drenaje
distinto.
22. Sistema según la reivindicación 14, en el
que la red (32, 32a, 32b) de drenaje comprende un orificio (150) de
pozo principal y una pluralidad de orificios (152) de pozo laterales
que se extienden desde el orificio (150) de pozo principal.
23. Sistema según la reivindicación 22, en el
que los pozos laterales están configurados para drenar un área de
la zona (24) subterránea de al menos 640 acres.
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