MXPA06006979A

MXPA06006979A - Control de profundidad en operaciones de tuberia en espiral.

Info

Publication number: MXPA06006979A
Application number: MXPA06006979A
Authority: MX
Inventors: Frank Espinosa; Charles Miller; Michael G Gay; John R Lovell; Ivan Hlestov
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-09-07
Also published as: CA2550480C; MY144711A; US7631698B2; EA200601003A1; US20060289172A1; AR053637A1; EA010763B1; CA2550480A1

Abstract

Un sistema de control de profundidad para mantener una herramienta transportada por una tuberia en una ubicacion deseada en perforacion revestida durante las operaciones de perforacion realizadas con la herramienta incluye un ensamble de hueco de fondo transportado por una tuberia, el ensamble de hueco de fondo incluye una herramienta y un dispositivo de anclaje. Un metodo para mantener una herramienta a una profundidad deseada en un hueco de perforacion revestido, mientras realiza las operaciones de perforacion con la herramienta, incluye los pasos de transporte de la herramienta y un dispositivo de anclaje sobre una tuberia a una profundidad deseada en un hueco de perforacion que tiene un revestimiento, la operacion de la herramienta para realizar una operacion de perforacion y el accionamiento del dispositivo de anclaje para enganchar el revestimiento y mantener la herramienta a la profundidad deseada.

Description

CONTROL DE PROFUNDIDAD EN OPERACIONES DE TUBERÍA EN ESPIRAL CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada en general con la realización de operaciones de tubería en espiral en huecos de perforación y más específicamente para mantener el control de profundidad durante las operaciones.

ANTECEDENTES En un pozo revestido de petróleo o gas, puede tenerse acceso al hidrocarburo en la formación al perforar el revestimiento con una carga de conformación de energía alta o mediante corte por abrasión de orificios o ranuras en el revestimiento con una herramienta de inyección de chorro. En la última aplicación, la suspensión se bombea a una estructura tubular y a través de una boquilla pequeña de inyección de chorro. Esta mezcla abrasiva sale de la herramienta de inyección por chorro a velocidad alta, que choca sobre la pared del revestimiento y esmerilar o cortar huecos en el revestimiento. La abrasión para formar huecos en el revestimiento se realiza por tecnologías tales como la herramienta Abrasijet™ introducida por Schlumberger.

Los ensambles de inyección de chorro convencionales se descienden sobre una línea de perforación. Algunos de los ensambles de inyección de chorro transportados por la tubería de perforación incluyen mecanismos deslizables para limitar la vibración del ensamble de hueco de fondo (BHA, por sus siglas en inglés) en el hueco de perforación, no obstante, estos mecanismos deslizantes no están diseñados para detener el movimiento axial del BHA en la perforación.

Recientemente, las herramientas de inyección de chorro se han unido a tuberías en espiral y esto ha creado nuevos retos. El problema principal que enfrenta la tubería en espiral que despliega la inyección a chorro es el control de la profundidad. Es difícil saber exactamente donde está exactamente el BHA durante un trabajo y el mantenimiento del BHA en una ubicación deseada durante las operaciones. La longitud de la tubería en espiral es susceptible a fuerzas de compresión y tensión axiales, presión interna, caudal de flujo que desciende por la tubería o anillo, temperaturas altas, fricción de la tubería en espiral con la pared de revestimiento, etc. Durante el corte por corro y otras operaciones de hueco de perforación, muchas de las fuerzas mencionadas actúan sobre la tubería y el BHA. El resultado es que cambia la longitud completa de la tubería en espiral y la herramienta se mueve durante la operación. El movimiento de la herramienta de inyección por chorro durante las operaciones de corte resulta en ranuras o corte incompleto del revestimiento. En el peor de los casos, la herramienta de inyección por chorro puede moverse tanto como diez pies (3 m), la cual puede ser suficiente para crear huecos por chorros en la formación equivocada detrás del yacimiento.

Las técnicas convencionales para el mantenimiento del control de la profundidad de la tubería en espiral incluye dispositivos que supervisan cuánta tubería se ha alimentado al hueco de perforación, no obstante, estas técnicas no proporcionan la extensión de pandeo, estiramiento, etc. Las mejoras de estos métodos incluyen el paso del uso de un modelado o conocimiento de avance de las propiedades de la tubería para predecir este pandeo, estiramiento, etc.

El control de la profundidad durante el corte por abrasión ha incluido convencionalmente incluyó el paso de uso de un localizador mecánico de mordaza de revestimiento (CCL) que activa un martillo para "golpear" la tubería en espiral cada vez que el CCL cruce una mordaza de revestimiento. El sonido del martillo al golpear la tubería en espiral puede (algunas veces) escucharse por la tubería en espiral en la superficie.

En consecuencia, existe el deseo de proporcionar métodos y sistemas para controlar la profundidad de una herramienta transportada por la tubería en espiral durante las operaciones de perforación.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, se proporcionan sistemas y métodos de control de profundidad para mantener una herramienta transportada por la tubería a una profundidad deseada en un hueco de perforación revestido durante las operaciones de perforación . Una configuración de un sistema de control de profundidad para mantener una herramienta transportada por la tubería en una ubicación deseada en perforación revestida durante las operaciones de perforación realizadas con la herramienta incluye un ensamble de hueco de fondo transportado por una tubería, el ensamble de hueco de fondo incluye una herramienta y un dispositivo de anclaje.

Una configuración de un método para mantener una herramienta a una profundidad deseada en un hueco de perforación revestido mientras realiza las operaciones de perforación con la herramienta, incluye los pasos de transporte de la herramienta y un dispositivo de anclaje sobre una tubería a una profundidad deseada en un hueco de perforación que tiene un revestimiento, la operación de la herramienta para realizar una operación de perforación y el accionamiento del dispositivo de anclaje para enganchar el revestimiento y mantener la herramienta a la profundidad deseada.

Lo expuesto anteriormente ha esquematizado las características y ventajas técnicas de la presente invención de manera que la descripción detallada de la invención que sigue pueda entenderse mejor. Características y ventajas adicionales de la invención serán descritas posteriormente las cuales forman el tema de las Reivindicaciones de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características y aspectos anteriores y otros de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción detallada de una configuración específica de la invención, cuando se lea en conjunto con los dibujos que le acompañan, en donde: La figura 1 es una vista en perspectiva de una configuración del sistema de control de profundidad de la presente invención; La figura 2A es una vista en perspectiva de un dispositivo de anclaje de la presente invención en una posición retraída; La figura 2B es una vista en perspectiva de un dispositivo de anclaje de la figura 2A en la posición extendida o enganchada; y La figura 3 es una vista en perspectiva de otra configuración de un dispositivo de anclaje de la presente invención; DESCRIPCIÓN DETALLADA Ahora en referencia a los dibujos en donde los elementos representados no necesariamente se muestran a escala y en donde elementos iguales o similares se designan mediante el mismo número de referencia a través de las diferentes vistas.

Como se usa aquí, el término "arriba" y "abajo"; "superior" e "inferior", y otros términos equivalentes que indican posiciones relativas a un punto o elemento dado se utilizan para describir más claramente algunos elementos de las configuraciones de la ¡nvención. Comúnmente, estos términos están relacionados con un punto de referencia como la superficie a partir de la cual las operaciones de perforación se inician tomando el punto más alto y la profundidad total del pozo en el punto más bajo.

La presente invención está relacionada con el control y mantenimiento de la profundidad de una herramienta transportada por la tubería en espiral durante las operaciones de perforación. La presente invención se describe aquí en relación con el corte por chorro y operaciones de estimulación, no obstante, se debe reconocer que los sistemas y métodos de control de profundidad de la presente invención pueden utilizarse en conjunto con otras operaciones de perforación. Además se debe notar que aunque la invención es particularmente adecuada para las operaciones de tubería en espiral, el sistema y método pueden utilizarse con otras estructuras tubulares que incluyen tubería de perforación.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una configuración del sistema de control de profundidad de la presente invención, que se denota en general por el número de referencia 10. El sistema de control de profundidad 10 incluye una herramienta 12 un mecanismo de anclaje 14 transportado por la tubería 16 dentro de una perforación 18 que tiene un revestimiento 20. La herramienta 12 y el mecanismo de anclaje 14 son referidos aquí como el ensamble de hueco de fondo (BHA) y generalmente se designa por el número de referencia 5. El sistema de control de profundidad 10 puede además incluir un sistema de administración de profundidad 22.

Un primer paso en la realización de las operaciones de perforación es posicionar la herramienta 12 a la profundidad deseada en el hueco de perforación 18. En la configuración ¡lustrada, se desea cortar el hueco 24 próximo a la formación 26 y luego estimular la formación 26 para la producción o inyección. El sistema de administración de profundidad 22 se utiliza para transportar con precisión la herramienta 12 por al tubería 16 hasta la profundidad deseada en la formación 26 identificando la ubicación de BHA 5 en el hueco de perforación 18. En una configuración de la presente invención, el sistema de administración de profundidad 22 incluye uno o más sensores 28 transportados por el BHA 5 conectado en forma operativa a una unidad de superficie 30 para mostrar las lecturas de profundidad del BHA 5. El sensor 28 puede conectarse a la unidad de superficie 30 por una cable 32, tal como, pero sin limitarse a, fibras ópticas, monocable o heptacable. El sensor 28 puede conectarse a la unidad de superficie 30 por telemetría inalámbrica. Los sensores 28 además pueden adaptarse para medir y proporcionar datos adicionales, incluyendo presión, temperatura e información de telemetría de BHA 5 tal como datos axiales y de acimut a la unidad de superficie 30. Además se debe hacer notar que la unidad de superficie 30 puede estar en conexión operativa con herramienta 12 y/o mecanismo de anclaje 14 para proporcionar el control electrónico de su operación.

El mecanismo de anclaje 14 está adaptado para enganchar el revestimiento 20 de tal manera que limite o prevenga el movimiento longitudinal de BHA 5 en el hueco de perforación 18 cuando se engancha. Ejemplos de mecanismos de anclaje 14 incluye (i) presión, flujo o mecanismos deslizantes de sujeción activados mecánicamente que enganchan el revestimiento 20 durante la operación de la herramienta 12 o (ii) resorte, presión, flujo o bloques de arrastre mecánicamente activados que utilizan simplemente fricción para fijar la herramienta 12 en sitio durante la operación de herramienta 12.

Ahora en referencia a las figuras 2A y 2B, se ilustra un mecanismo de anclaje 14 como un mecanismo deslizante tipo botón. El mecanismo de anclaje 14 incluye un mecanismo deslizante tipo botón 34 que puede moverse entre la posición retraída mostrada en la figura 2A y una posición extendida o enganchada, mostrada en la figura 2B. El mecanismo de anclaje 14 además puede incluir soportes 36 que se extienden desde los mecanismos deslizantes de botón y un borde acoplable 38 para limitar la extensión del mecanismo deslizante de botón 34.

La operación de los mecanismos deslizantes de botón 14 se describen adicionalmente con referencia a las figuras 1 , 2A y 2B. Cuando se llevan a cabo las operaciones de hueco de perforación, fluido, tal como un fluido abrasivo, es bombeado a través del hueco interno 40 de la tubería en espiral 16, herramienta 12 y mecanismo de anclaje 14. Cuando aumenta la presión en el hueco 40 sobre la presión en el anillo 42 entre el BHA 5 y el revestimiento 20, mecanismo deslizante de botón 34 se extiende hacia fuera del BHA 5 y se engancha del revestimiento 20. Cuando las operaciones de perforación cesa y la presión en el hueco 40 iguala la presión en el anillo 42, el mecanismo deslizante de botón 34 se acciona para retroceder a la posición retraída de la figura 2A.

La figura 3 es una vista en perspectiva de otra configuración de un dispositivo de anclaje 14. En esta configuración, el dispositivo de anclaje 14 incluye un bloque de arrastre 44. El bloque de arrastre 44 se extiende desde el dispositivo de anclaje 14 y se engancha al revestimiento 20. El bloque de arrastre 44 utiliza la fricción para minimizar el movimiento del BHA 5. El bloque de arrastre 44 puede accionarse por presión en el hueco 40 y/o accionando medios tales como, pero no se limitan a, resortes 46.

El control de profundidad de BHA 4 puede además incluir el paso de ajuste o control de la ubicación de herramienta 12 para permitir el ajuste de su ubicación axial o su ubicación de acimut. Como se indicó previamente, el sistema de administración de profundidad 22 puede proporcionar información de telemetría del BHA 5 y el control del operador de operación de herramienta 12. En el caso de ajuste de la ubicación axial de una herramienta de inyección de chorro 12, puede utilizarse un control de inyector. En el caso de ajuste de la ubicación acimutal, un sensor de gravedad, tal como un peso de suspensión 48 puede añadirse al BHA 5 y los inyectores de chorros 50 se orientan con respecto al peso de suspensión 48. Una combinación de estas técnicas pudiera utilizarse para crear espirales, óvalos, etc. en el revestimiento 20.

Los datos de medición de fondo del pozo pueden obtenerse y transmitirse durante la estimulación por el sistema de administración de profundidad 22 utilizando telemetría óptica, telemetría inalámbrica y telemetría a lo largo de un cable. Una configuración preferida es telemetría óptica, en cuyo caso existen dispositivos ópticos para transmitir temperatura y presión. La presión de fondo del pozo también puede utilizarse para derivar el caudal, calidad de espuma y viscosidad o pueden utilizarse sensores dedicados.

En una configuración de la presente invención, la formación 26 se estimula utilizando la fractura hidráulica por la herramienta 12. Los datos medidos, por los sensores 28, es la presión y el método incluye el paso de supervisión de la presión de fondo del pozo para dar una indicación de al menos uno de: pérdida de arena, extensión de fractura radial, extensión de fractura vertical y fricción de perforación. Los datos medidos pueden transmitirse de salida por el cable 32 y crear un gráfico de logaritmo de presión con respecto al logaritmo del tiempo. Si la pendiente de éste se aproxima a uno entonces esto indica una pérdida de arena, en donde la formación no pueden absorber algún apoyo más. En tal caso, la operación de bombeo necesita ser cambiada rápidamente para evitar el relleno de arena de la perforación 18. Teniendo una medición de fondo del pozo se dan muchos minutos de advertencia de avance. Otras pendientes sobre el gráfico log/log indican el crecimiento radial o verticalmente de la fractura.

Durante las operaciones de perforación tales como inyección de chorro, pueden transmitirse datos de medición de fondo del pozo para optimizar el procedimiento, por ejemplo, el ajuste del caudal para mantener una caída de presión constante a través de los chorros 50 en operaciones de corte. Cuando el material de corte abrasivo pasa a través de los chorros 50, los chorros reducen la presión de impacto sobre el revestimiento 20. Al supervisar esto, el causal puede aumentarse con la finalidad de mantener una presión constante sobre la superficie de revestimiento, lo que resulta en un hueco de corte más limpio y mejor apoyado 24.

La presente ¡nvención cubre tanto el bombeo a una estructura tubular como hacia el anillo 42 entre la estructura tubular 16 y el revestimiento 20. Por ejemplo, la tubería en espiral 16 puede introducirse dentro del hueco de perforación 18 y el fluido de estimulación se bombea al anillo 42.

Alternativamente, el fluido de estimulación puede bombearse a la tubería en espiral 16. En los pozos más viejos el fluido de estimulación es forzado dentro de los huecos de chorro 24 por un aparato de aislamiento de zonas (no mostrado) fresando esos huecos. Típicamente tal aparato incluye copas y rellenos inflables.

Una vez que a los huecos 24 se les ha pasado el chorro y se estimuló la formación del yacimiento 26, el yacimiento puede tener contraflujo, algunas veces se despeja con nitrógeno para iniciar el flujo. En el caso de fractura hidráulica, este inicio puede permitir una cantidad significativa de arena que regresa al hueco de perforación. Esta arena viene a alta velocidad a través de los huecos con chorro entonces ésta por sí misma actuar de cierto modo como chorro abrasivo y puede cortar los huecos en la estructura tubular utilizada para transportar el ensamble de hueco de fondo. En consecuencia, es una característica preferida de este método hacer tracción para sacar la estructura tubular arriba del fluido entrante, de tal manera de evitar la abrasión de esa estructura tubular.

A partir de la descripción detallada anterior de las configuraciones específicas de la invención, debe apreciarse que se han revelado un sistema y un método para controlar y mantener el control de la profundidad de una herramienta transportada por una tubería durante las operaciones de perforación que son novedosos. Aunque se han revelado aquí configuraciones específicas de la invención en algún detalle, éstas se han hecho sólo con la finalidad de describir varias características y aspectos de la invención, y no están destinadas a limitar el alcance de la invención. Se contempla que varias sustituciones, alteraciones y/o modificaciones, que incluyen, pero no se limitan a, aquellas variaciones de implementación las cuales se han sugerido aquí, pueden hacerse a las configuraciones reveladas sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como queda definida por las Reivindicaciones adjuntas a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Se reivindica un sistema de control de profundidad para mantener una herramienta transportada por la tubería a una profundidad deseada en un hueco de perforación revestido durante las operaciones de perforación realizadas con la herramienta, el sistema comprende: un ensamble de hueco de fondo transportado por una tubería, el ensamble de hueco de fondo incluye una herramienta y un dispositivo de anclaje.
2. El sistema de la Reivindicación 1 en donde la herramienta es un cortador por chorro.
3. El sistema de la Reivindicación 1 en donde la tubería es una tubería en espiral.
4. El sistema de Reivindicación 1 , en donde el dispositivo de anclaje incluye mecanismos deslizantes de botón que pueden extenderse desde el ensamble de hueco de fondo para enganchar el revestimiento de hueco de perforación.
5. El sistema de la reivindicación 4, en donde los mecanismos deslizantes de botón se extienden por la presión en fa tubería.
6. El sistema de la Reivindicación 4 en donde la herramienta es un cortador por chorro.
7. El sistema de la Reivindicación 4 en donde la tubería es una tubería en espiral.
8. El sistema de la Reivindicación 6 en donde la tubería es una tubería en espiral.
9. El sistema de Reivindicación 1 , en donde el dispositivo de anclaje incluye un bloque de arrastre que puede engancharse con el revestimiento de hueco de perforación.
10. El sistema de la Reivindicación 9 en donde la herramienta es un cortador por chorro.
11. El sistema de la Reivindicación 9 en donde la tubería es una tubería en espiral.
12. El sistema de la Reivindicación 10 en donde la tubería es una tubería en espiral.
13. El sistema de Reivindicación 1 , en donde el sistema además ¡ncluye un sistema de administración de control de profundidad.
14. El sistema de Reivindicación 8, en donde el sistema además incluye un sistema de administración de control de profundidad.
15. El sistema de Reivindicación 12, en donde el sistema además ¡ncluye un sistema de administración de control de profundidad.
16. Un método para el mantenimiento de una herramienta a una profundidad deseada en un hueco de perforación revestido mientras se realizan las operaciones de perforación con la herramienta, el método comprende el paso de: el transporte de una herramienta y un dispositivo de anclaje sobre una tubería a una profundidad deseada en un hueco de perforación que tiene un revestimiento; operación de la herramienta para realizar una operación de perforación; y accionamiento del dispositivo de anclaje para enganchar el revestimiento y mantener la herramienta a la profundidad deseada.
17. El método de la Reivindicación 16 en donde el dispositivo de anclaje incluye mecanismos deslizantes de botón.
18. El método de la Reivindicación 16 en donde el dispositivo de anclaje incluye un bloque de arrastre.
19. El método de la Reivindicación 16 en donde el dispositivo de anclaje se acciona para enganchar el revestimiento por la operación de la herramienta.
20. Un método para el mantenimiento de una herramienta a una profundidad deseada en un hueco de perforación revestido mientras se realizan las operaciones de perforación con la herramienta, el método comprende los pasos de: el transporte de una herramienta de corte por chorro y un dispositivo de anclaje sobre una tubería en espiral a una profundidad deseada en un hueco de perforación que tiene un revestimiento; operación del corte por chorro para realizar una operación de perforación; y accionamiento del dispositivo de anclaje por la operación de la herramienta de corte por chorro para extender un mecanismo deslizante de botón para enganchar el revestimiento y mantener la herramienta a la profundidad deseada.