ITMI20000007A1 - Metodo migliorato per la perforazione di pozzi petroliferi - Google Patents

Description

Titolo: “ Metodo migliorato per la perforazione di pozzi petroliferi”.

La presente invenzione si riferisce ad un metodo migliorato per la perforazione di pozzi petroliferi che consente la posa di colonne di rivestimento operando con clearance pressoché costante per tutta la profondità del pozzo desiderata e che consiste sostanzialmente nell’ eseguire la perforazione stessa garantendo Γ eliminazione di tortuosità ed irregolarità geometriche del foro, verticale o deviato che sia.

Durante la perforazione di pozzi petroliferi, vengono condotte operazioni di rivestimento del foro (tubaggio) che prevedono la posa di tubazioni apposite (casing) ad intervalli prestabiliti in funzione della profondità raggiunta e delle caratteristiche delle formazioni attraversate.

In generale, per realizzare il tubaggio garantendo un’agevole discesa delle colonne di rivestimento in pozzo, è necessario fare in modo che la differenza tra diametro esterno casing e diametro foro (clearance) si mantenga su valori sufficientemente elevati.

Durante la perforazione tecnologia convenzionale, la clearance tra casing e foro può variare da valori di circa 6-7 pollici (15-16 cm) per le fasi superficiali e/o intermedie, fino a valori prossimi al pollice per le fasi più profonde (ad esempio: foro 26” per conductor pipe 20”, foro 17 1/2” per casing 13 3/8” foro 12 1/4” per casing 95/8”, foro 8 1/2 per casing 7”).

L’esigenza di adottare alti valori di clearance, è legato all’elevata rigidità dei tubi di maggior diametro/spessore ed all’ impossibilità di perforare fori perfettamente verticali e/o a curvatura controllata. Infatti, la scarsa flessibilità dei tubi in concomitanza con un certo grado d’irregolarità del foro (deviazioni, tortuosità e/o restringimenti), può rendere problematica la discesa in pozzo delle colonne soprattutto durante le fasi superficiali e/o intermedie.

La necessità, secondo le tecnologie convenzionali, di effettuare fori di diametro considerevolmente più grande, rispetto a quello del casing per garantirne la discesa a fondo pozzo durante le fasi superficiali e intermedie, provoca la formazione di una considerevole quantità di reflui ed una lunga permanenza dellimpianto sul territorio, con conseguenti lunghi tempi ed alti costi di perforazione.

Il metodo di perforazione secondo la presente invenzione permette, a parità di diametro della colonna di produzione, di ridurre le dimensioni della parte alta di pozzo (colonne superficiali ed intermedie). Questo consente di ridurre in modo consistente il consumo di materiali (fango, cemento ed acciaio) e conseguentemente la produzione di reflui. Questa tecnica evita inoltre di dovere eseguire fori di diametro troppo elevato rispetto al diametro delle colonne da scendere, il che in generale implica la possibilità di eseguire fori di diametro inferiore rispetto alla tecnica convenzionale. Tutto ciò si riflette positivamente sulla velocità d’avanzamento dello scalpello e, quindi, consente di ridurre i tempi di realizzazione dei fori, con conseguente diminuzione dei costi. La tecnica secondo la presente invenzione permette inoltre di conseguire apprezzabili risparmi sui costi di esercizio, in quanto la verticalità e/o la curvatura regolare del pozzo rende più agevoli tutte le operazioni di workover e well intervention.

Tale metodo comprende una tecnica di perforazione e tubaggio che consente la posa di colonne di rivestimento operando con clearance pressoché costante su valori prossimi ad 1,5 pollici (3-4 cm) per tutta la profondità del pozzo (dalla testa al fondo), o, comunque per tutta la profondità del pozzo desiderata. Il fatto di operare con clearance ridotta consente, a parità di numero di colonne e di diametro finale del casing di produzione, di ridurre in modo consistente le dimensioni della parte alta del pozzo.

Questa soluzione si presta principalmente ad applicazioni in pozzi profondi, verticali o deviati, anche in presenza di formazioni a bassa perforabilità e/o difficoltà di controllo della traiettoria. In questi casi l’adozione della tecnica secondo l’invenzione permette di conseguire ragguardevoli risparmi sui tempi e sui costi di perforazione.

Forma pertanto oggetto della presente invenzione un metodo migliorato per la perforazione di pozzi petroliferi e per la contemporanea posa di tubazioni apposite, caratterizzato dal mantenersi pressoché costante della clearance per tutta la profondità del pozzo desiderata, consistente nell’ effettuare la perforazione del tratto di pozzo di interesse mantenendo un elevato grado di regolarità del foro mediante l’impiego di apparecchiature automatiche di controllo della verticalità e/o della curvatura.

In particolare, il metodo secondo la seguente invenzione comprende la realizzazione della fase di perforazione secondo le seguenti procedure:

controllo automatico della verticalità e/o della curvatura del pozzo; utilizzo di scalpelli dotati di alesatori e di roller reamer adeguati, così da garantire regolarità e calibrazione del foro;

impiego di fanghi di perforazione con caratteristiche chimiche e reologiche tali da minimizzare eventuali problemi di instabilità del foro; controllo costante di tutti i parametri di perforazione cosi da mantenere una curvatura /BUR/DO) di 0,7 gradi ogni 30 m, con un’inclinazione massima di 1,5 gradi nei tratti verticali.

Per il controllo automatico della verticalità del pozzo è risultato particolarmente vantaggioso l’uso del dispositivo denominato “Straight Hole Drilling Device (SDD)”, uno strumento di perforazione realizzato dalla Richiedente in collaborazione con Baker Hughes. Tale dispositivo, al contrario dei sistemi convenzionali, realizza una correzione continua della verticalità in maniera automatica, basandosi su un controllo retroazionato che garantisce l’assoluta verticalità dei fori, anche in formazioni che esprimono una forte tendenza a fare deviare la traiettoria dello scalpello dalla verticale.

Per il controllo automatico della curvatura si è mostrato vantaggioso l'utilizzo del dispositivo denominato Autotrak, uno strumento di perforazione realizzato dalla Richiedente sempre in collaborazione con Baker Hughes. Tale dispositivo realizza una correzione continua della curvatura che garantisce la realizzazione di una geometria ottimale nei tratti deviati.

Entrambe le attrezzature realizzate in collaborazione con Baker, sono state presentate in anteprima con paper SPE n° 50379 del Novembre 1998.

Sia per il controllo automatico della verticalità che per il controllo della curvatura, si stanno rendendo disponibili sul mercato diverse alternative quali:

- RDS della Carneo;

- AGS della Cambridge Automation

- Well Director della Well Done

A titolo illustrativo, e non limitativo del metodo secondo la presente invenzione, la procedura di tubaggio viene eseguita secondo quanto segue.

Dopo aver realizzato un foro perfettamente verticale e ben calibrato si può procedere alla discesa della colonna di rivestimento in pozzo. Al fine di agevolare il passaggio delle tubazioni nel foro calibrato con clearance ridotta, è stato necessario portare attenzione alle seguenti precauzioni:

• Utilizzare connessioni filettate di tipo flush o quasi flush. Vantaggiosamente può essere impiegata la connessione integrale denominata “A-SFC” (Agip Semi Flush Connection) descritta nella domanda di brevetto n. 5934 presentata il 19/02/1999 a nome della stessa Richiedente. Tale connessione presenta ingombri limitati (diametro esterno superiore al diametro esterno tubo del 2,5%) ed è caratterizzata da un significativo miglioramento della resistenza/efficienza a compressione e torsione, rispetto alle connessioni esistenti di pari categoria. Il giunto è inoltre dotato di una doppia tenuta metal to metal che lo rende adatto ad applicazioni in pozzi profondi e/o in presenza di alte pressioni.

• Verificare la perfetta rettilineità dei tubi. Le tolleranze ammesse dalla normativa API in termini di deformazioni residui di fabbricazione, non sono accettabili nella realizzazione della tecnica Lean. La rettilineità va quindi accuratemente controllata prima di iniziare le operazioni di tubaggio.

• Limitare l’uso di centralizzatori (se necessario impiegare Integrai Biade Centralizer).

• Durante il tubaggio, limitare la velocità di discesa della colonna per evitare forzamenti e l’instaurarsi di pericolosi pistonamenti legati alle ridotte dimensioni anulari.

• Utilizzare scarpe di cementazione di tipo centralizzato (Stabilizer Shoe) dotata di dispositivo per auto fili up.

• Durante la cementazione vanno utilizzate malte speciali ad alta fluidità ed elevata resistenza meccanica.

Per la realizzazione di eventuali tratti deviati, oltre ai suddetti accorgimenti, occorre progettare la curvatura in relazione alla flessibilità delle tubazioni (casing) da utilizzare.

Operando secondo quanto precede, è stato possibile discendere in pozzo casing con diametro esterno di poco inferiore a quello del foro (circa 1,5 pollici), conducendo ad un profilo di tubaggio più snello (Lean), con i vantaggi prima descritti e senza che venisse penalizzato il diametro della colonna di produzione. La figura 1 mette a confronto il programma di tubaggio convenzionale con quello “Lean”. I dati in tale figura sono stati ottenuti nel pozzo Monte Enoc 9 realizzato nel Campo della Val D’Agri in Basilicata. Risulta evidente come con la soluzione “Lean”, partendo da un diametro delle colonne superficiali ed intermedie minore, si arrivi ad una colonna di produzione che ha lo stesso diametro di quello ottenibile con la soluzione convenzionale.

La figura 2 descrive altri due esempi di tubaggio Lean, che possono costituire una valida alternativa al precedente schema, soprattutto in situazioni di contingency.

La figura 3 rappresenta schematicamente il confronto tra le sezioni di foro.

Claims (2)

1. Rivendicazioni 1. Metodo per la perforazione di pozzi petroliferi e per la posa delle apposite tubazioni consistente nell’ effettuare la perforazione del tratto di pozzo di interesse e, mentre la perforazione viene effettuata, nel mantenere un elevato grado di regolarità del foro mediante l’impiego di apparecchiature automatiche di controllo della verticalità e/o della curvatura.
2. 2. Metodo per la perforazione di pozzi petroliferi e per la posa delle apposite tubazioni secondo la precedente rivendicazione caratterizzato dal fatto che la fase di perforazione viene realizzata osservando le seguenti precauzioni: • controllo automatico della verticalità e/o della curvatura del pozzo • utilizzo di scalpelli dotati di dosatori e di roller reamer adeguati • impiego di fanghi di perforazione con caratteristiche chimiche e reologiche tali da minimizzare eventuali problemi di instabilità del foro • controllo costante di tutti i parametri di perforazione.