WO2011039392A1 - Dispositivo y método para tratar una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas - Google Patents

Dispositivo y método para tratar una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas Download PDF

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Pedro Blach Servera
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/003Vibrating earth formations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25Methods for stimulating production
    • E21B43/255Methods for stimulating production including the injection of a gaseous medium as treatment fluid into the formation

Definitions

  • the present invention relates to the field of exploitation of wells, for example oil, gas, aquifer, etc. wells. More specifically it refers to the treatment of a damaged area of stratum adjacent to a drilling area of said well in order to increase the permeability of said damaged area and therefore the productivity of the well.
  • oil is usually trapped in conduits of what is called reservoir rock or sand, which is similar to a large sponge with microscopic channels, and as the oil is extracted the network of rock channels adjacent to the well walls they fill up (damaging), affecting their permeability and further decreasing the productivity of the well.
  • Said device comprises a submersible cylindrical container having a high pressure section for the accumulation of working gaseous agent, a unidirectional high pressure electromagnetic valve dispensing the gaseous agent, a low pressure section in which gamma radiation and solidity detectors and data transmission equipment are located, an intermediate section in which a minimum of two unidirectional nozzles are radially located to inject the working agent in areas to be treated, and technical equipment for control and operation.
  • the device of the international patent application WO 2006/120257 is suitable for fracturing rock-filled areas and thus improving the productivity of a given well, however due to its size its application means releasing the inside of the drill pipe by removing and disassembling the The production pipe and other related components. This operation involves a lot of time and costs and therefore involves considerable economic losses due to the downtime of the process, with the consequent loss of productivity.
  • the present invention relates in a first aspect to a device for treating a clogged ("damaged") area of stratum adjacent to a drilling area of oil or gas wells, by means of high pressure pulses.
  • the device comprises a high pressure section for the accumulation of a gas, located at the far end of the surface when the device is introduced into the well; a high pressure unidirectional gas pressure dispensing valve; a low pressure section located at the opposite end of the device to the high pressure section; a gas dispensing section in which at least one nozzle for the injection of the gas into the area to be treated is radially located; and a container that encloses the previous parts; as well as external means of control of the device.
  • the diameter of the device is such that it allows its introduction through a production pipe.
  • the present invention discloses a method of treating a damaged area of stratum adjacent to a drilling area of oil or gas wells, which comprises the steps of introducing a device according to the first aspect of the present invention into an operating tube of the well and treating with high pressure impulses the area filled with an energy of up to 800 kJ and a duration of the oscillations of the impact wave until its complete damping.
  • Figure 1 is a schematic of a device according to the preferred embodiment of the present invention.
  • a device according to a preferred embodiment of the present invention is shown in Figure 1. It is noted that said device comprises a high pressure section 10 for the accumulation of a gas, located at the far end of the surface when the device is introduced into the well; a high pressure unidirectional solenoid valve 12 gas dispenser; a low pressure section 14 located at the opposite end of the device to the high pressure section; a gas dispensing section 1 6 in which at least one nozzle 18 is radially located for the injection of the gas into the area to be treated; a container 20 that encloses the anterior parts; and external control means 22 of the device.
  • the diameter of the device is such that it allows its introduction through an operating tube of an oil or gas extraction well, for example. By means of the release by the at least one nozzle 18 of the gas accumulated in the high pressure section 10 from inside the operating tube, fracturing of the adjacent clogged area occurs.
  • the device further comprises instrumentation to correlate the depth in the well 24 located in the low pressure zone 14 to determine a damaged area in which said device should be used. .
  • the gas dispensing section 1 6 is located between the high pressure section 10 and the low pressure section 14.
  • the diameter of the device according to the present invention which allows its introduction through an operating tube of an extraction well, is from about 0.05 m to about 0.14 m. More preferably, the diameter of the device according to the present invention is approximately 0.05 m.
  • the gas used at high pressure for fracturing the clogged area is an inert gas. More preferably, said gas is nitrogen.
  • the present invention also relates to a method of treating a damaged area of stratum adjacent to a drilling area of oil or gas wells using a device according to the first aspect of the present invention.
  • the method of the present invention comprises the following steps:
  • pulses with values below 250 kJ are not sufficient to destroy the solid rock skeleton and create a network of additional microscopic cracks that increase the permeability of the drilling zone.
  • the method is carried out without the need to previously release the inside of the well of the production pipe and associated elements that are inside.
  • the stages of extracting and dismantling the production pipe and other related components are thus avoided, thus reducing the operating time and allowing considerable economic savings with respect to the prior art.
  • the method according to the present invention further comprises the step of subsequently treating by generating pulses with an energy of 6-8 kJ and a frequency of 10-15 Hz, which makes it possible to more effectively purify the damaged deposits. and the mechanical impurities of the porous natural space of the rock and the network of microscopic cracks thereof.
  • the method according to the present invention may further comprise the previous steps of:
  • the data recording instruments are part of the device itself. Preferably, they are in the low pressure zone of the device, as described hereinbefore in relation to the preferred embodiment of the device. However, it is evident that in alternative embodiments said data recording instrument may be independent of the device of the present invention.
  • the device of the present invention may lack data recording instrumentation without affecting its operation.
  • Such instruments could be provided for example in a device independent of the present invention.
  • the gas dispensing section is located between the high pressure section and the low pressure section, said gas dispensing section can also be located at the bottom of the section high pressure, at the opposite end of the low pressure section.

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Abstract

La presente invención da a conocer un dispositivo y un método para tratar una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas, mediante impulsos de alta presión. El dispositivo comprende una sección de alta presión para Ia acumulación de un gas, situada en el extremo más alejado de Ia superficie al introducir el dispositivo en el pozo; una válvula electromagnética unidireccional de alta presión dispensadora del gas; una sección de baja presión situada en el extremo opuesto del dispositivo a Ia sección de alta presión; una sección de dispensación de gas en Ia cual está radialmente situada al menos una tobera para Ia inyección del gas a Ia zona a tratar; y un contenedor que encierra las partes anteriores; así como medios exteriores de control del dispositivo. Además, el diámetro del dispositivo permite su introducción a través de una tubería de producción.

Description

DISPOSITIVO Y MÉTODO PARA TRATAR UNA ZONA DAÑADA DE ESTRATO ADYACENTE A UNA ZONA DE PERFORACIÓN DE POZOS DE
PETRÓLEO O GAS
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de la explotación de pozos, por ejemplo pozos de petróleo, de gas, acuíferos, etc. Más específicamente se refiere al tratamiento de una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de dicho pozo con el fin de aumentar la permeabilidad de dicha zona dañada y por tanto la productividad del pozo.
Antecedentes de la invención
Se sabe que la productividad en la extracción de reservas de petróleo y de gas gracias al efecto de la presión natural es de tan sólo el 30-50%, dependiendo del fenómeno que provoque el empuje natural (por ejemplo, gas disuelto, capa de gas sobre el yacimiento, capa de agua bajo el yacimiento, etc.). Por tanto, al disminuir la presión natural y reducirse la productividad del pozo se recurre a métodos para crear presión artificial en los mismos y así aumentar la productividad, tales como inyección de agua o de gas en lugares específicos.
Además, el petróleo suele encontrarse atrapado en conductos de lo que se denomina roca reservorio o arena, que es semejante a una gran esponja con canales microscópicos, y a medida que se extrae el petróleo la red de canales de la roca adyacentes a las paredes del pozo se van colmatando (dañando), afectando su permeabilidad y disminuyendo adicionalmente la productividad del pozo.
Existen diversos métodos actualmente conocidos en la técnica para recuperar la productividad de pozos cuyo rendimiento se ha disminuido debido a estos fenómenos, tales como la fracturación hidráulica, explosión de pólvora, uso de reactivos químicos, uso de sustancias tensioactivas, etc.
La solicitud de patente internacional WO 2006/120257 describe un dispositivo y un método para tratar zonas obstruidas de roca adyacente a un pozo de petróleo y gas, y de ese modo aumentar su productividad. Dicho dispositivo comprende un contenedor cilindrico sumergible que tiene una sección de alta presión para la acumulación de agente gaseoso de trabajo, una válvula electromagnética unidireccional de alta presión dispensadora del agente gaseoso, una sección de baja presión en la que están situados detectores de radiación gamma y de solidez de materia y equipos de transmisión de datos, una sección intermedia en la que están radialmente situadas un mínimo de dos toberas unidireccionales para inyectar el agente de trabajo en zonas que van a tratarse, y los equipos técnicos para el control y la operación.
El dispositivo de la solicitud de patente internacional WO 2006/120257 es adecuado para fracturar zonas colmatadas de roca y así mejorar la productividad de un pozo dado, sin embargo debido a su tamaño su aplicación supone liberar el interior del tubo de perforación extrayendo y desmontando el ta tubería de producción y los demás componentes relacionados. Esta operación conlleva mucho tiempo y costes y por tanto supone considerables pérdidas económicas debido al tiempo de parada del proceso, con la consecuente pérdida de productividad.
Por tanto, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un dispositivo y un método que permitan recuperar y mejorar la productividad de un pozo de extracción, por ejemplo de petróleo o de gas, que resulte sencillo de poner en práctica y no suponga pérdidas de tiempo considerables, reduciendo de ese modo el coste de la operación.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere en un primer aspecto a un dispositivo para tratar una zona colmatada ("dañada") de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas, mediante impulsos de alta presión. El dispositivo comprende una sección de alta presión para la acumulación de un gas, situada en el extremo más alejado de la superficie al introducir el dispositivo en el pozo; una válvula electromagnética unidireccional de alta presión dispensadora del gas; una sección de baja presión situada en el extremo opuesto del dispositivo a la sección de alta presión; una sección de dispensación de gas en la cual está radialmente situada al menos una tobera para la inyección del gas a la zona a tratar; y un contenedor que encierra las partes anteriores; así como medios exteriores de control del dispositivo. De manera característica, el diámetro del dispositivo es tal que permite su introducción a través de una tubería de producción.
En un segundo aspecto la presente invención da a conocer un método de tratamiento de una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas, que comprende las etapas de introducir un dispositivo según el primer aspecto de la presente invención en el interior de un tubo de explotación del pozo y tratar con impulsos de alta presión la zona colmatada con una energía de hasta 800 kJ y una duración de las oscilaciones de la onda de impacto hasta su amortiguamiento completo.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se entenderá mejor con referencia al siguiente dibujo que ilustra una realización preferida de la invención, proporcionada a modo de ejemplo, y que no debe interpretarse como limitativa de la invención de ninguna manera.
La figura 1 es un esquema de un dispositivo según la realización preferida de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
En la figura 1 se muestra un dispositivo según una realización preferida de la presente invención. Se observa que dicho dispositivo comprende una sección de alta presión 10 para la acumulación de un gas, situada en el extremo más alejado de la superficie al introducir el dispositivo en el pozo; una válvula electromagnética unidireccional 12 de alta presión dispensadora del gas; una sección de baja presión 14 situada en el extremo opuesto del dispositivo a la sección de alta presión; una sección de dispensación de gas 1 6 en la cual está radialmente situada al menos una tobera 18 para la inyección del gas a la zona a tratar; un contenedor 20 que encierra las partes anteriores; y medios exteriores de control 22 del dispositivo. De manera característica el diámetro del dispositivo es tal que permite su introducción a través de un tubo de explotación de un pozo de extracción de petróleo o de gas, por ejemplo. Mediante la liberación por la al menos una tobera 18 del gas acumulado en la sección de alta presión 10 desde el interior del tubo de explotación se produce la fracturacion de la zona colmatada adyacente.
Por tanto, el experto en la técnica constatará fácilmente que dicho dispositivo es útil para el tratamiento de una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas, mediante impulsos de alta presión.
Tal como se observa en la figura 1 , según la realización preferida de la presente invención el dispositivo comprende además instrumentación para correlacionar la profundidad en el pozo 24 situados en la zona de baja presión 14 para determinar una zona dañada en la que debe usarse dicho dispositivo.
Tal como se observa igualmente en la figura 1 , según la realización preferida de la presente invención la sección de dispensación de gas 1 6 está situada entre la sección de alta presión 10 y la sección de baja presión 14.
Preferiblemente, el diámetro del dispositivo según la presente invención, que permite su introducción a través de un tubo de explotación de un pozo de extracción, es de aproximadamente 0,05 m a aproximadamente 0,14 m. Más preferiblemente, el diámetro del dispositivo según la presente invención es de aproximadamente 0,05 m.
En una realización preferida, el gas usado a alta presión para la fracturación de la zona colmatada es un gas inerte. Más preferiblemente, dicho gas es nitrógeno.
Tal como se mencionó anteriormente, la presente invención se refiere igualmente a un método de tratamiento de una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas usando un dispositivo según el primer aspecto de la presente invención. El método de la presente invención comprende las siguientes etapas:
- introducir un dispositivo tal como se definió anteriormente según la presente invención por el interior de la tubería de producción del pozo; y
- tratar con impulsos de alta presión y de forma selectiva las distintas partes de la zona dañada con energías de hasta 800 kJ y una duración de las oscilaciones de la onda de impacto hasta su amortiguamiento completo.
En efecto, los impulsos con valores inferiores a 250 kJ no son suficientes para destruir el esqueleto de rocas sólidas y crear una red de grietas microscópicas adicionales que aumenten la permeabilidad de la zona de perforación.
El experto en la técnica apreciará que gracias al diámetro reducido del dispositivo según la presente invención, el método se realiza sin necesidad de liberar previamente el interior del pozo de la tubería de producción y elementos asociados que se encuentran en su interior. Se evitan por tanto las etapas de extraer y desmontar la tubería de producción y los demás componentes relacionados, reduciendo así el tiempo de operación y permitiendo considerables ahorros económicos con respecto a la técnica anterior.
En una realización preferida adicional, el método según la presente invención comprende además la etapa de tratar posteriormente mediante la generación de impulsos con una energía de 6-8 kJ y una frecuencia de 10- 15 Hz, lo que permite purificar más eficazmente los depósitos dañados y las impurezas mecánicas del espacio natural poroso de la roca y de la red de grietas microscópicas de la misma.
Aún en otra realización preferida, el método según la presente invención puede comprender además las etapas previas de:
- determinar una zona dañada mediante un herramientas de registro de las propiedades del pozo; y
- detener el dispositivo junto a la zona dañada detectada.
En una realización preferida, los instrumentos de registro de datos se encuentran formando parte del propio dispositivo. Preferiblemente, se encuentran en la zona de baja presión del dispositivo, tal como se describió anteriormente en el presente documento con relación a la realización preferida del dispositivo. Sin embargo, resulta evidente que en realizaciones alternativas dichos instrumento de registro de datos pueden ser independientes del dispositivo de la presente invención.
Aunque se ha descrito la presente invención en relación a una realización preferida de la misma, resultará evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse diversas modificaciones sin por ello apartarse del espíritu de la invención. Por ejemplo, tal como ya se ha mencionado, el dispositivo de la presente invención puede carecer de instrumentación de registro de datos sin que ello afecte a su funcionamiento. Dichos instrumentos podrían proporcionarse por ejemplo en un dispositivo independiente de la presente invención.
Por otro lado, aunque se ha descrito de manera preferida que la sección de dispensación de gas se encuentra situada entre la sección de alta presión y la sección de baja presión, dicha sección de dispensación de gas también puede situarse en la parte inferior de la sección de alta presión, en el extremo opuesto a la sección de baja presión.

Claims

REIVINDICACIONES
Dispositivo para el tratamiento de una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas, mediante impulsos de alta presión, comprendiendo el dispositivo
- una sección de alta presión para la acumulación de un gas, situada en el extremo más alejado de la superficie al introducir el dispositivo en el pozo;
- una válvula electromagnética unidireccional de alta presión dispensadora del gas;
- una sección de baja presión situada en el extremo opuesto del dispositivo a la sección de alta presión;
- una sección de dispensación de gas en la cual está radialmente situada al menos una tobera para la inyección del gas a la zona a tratar;
- un contenedor que encierra las partes anteriores; y
- medios exteriores de control del dispositivo;
caracterizado porque el diámetro del dispositivo permite su introducción a través de una tubería de producción;
mediante el cual la liberación por la al menos una tobera del gas acumulado en la sección de alta presión desde el interior del tubo de explotación produce la mirco-fracturación de la zona dañada adyacente.
Dispositivo según la reivindicación anterior, caracterizado porque el diámetro es de aproximadamente 0,05 m a aproximadamente 0,14 m.
Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el diámetro es de aproximadamente 0,05 m.
Método de tratamiento de una zona dañada de estrato adyacente a una zona de perforación de pozos de petróleo o gas, caracterizado porque comprende las etapas de:
- introducir un dispositivo tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 a través de la tubería de producción del pozo; y tratar con impulsos de alta presión la zona colmatada con una energía de hasta 800 kJ y una duración de las oscilaciones de la onda de impacto hasta su amortiguamiento completo.
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