Método de cimentação de revestimentos em um poço multilateral

  • Número do pedido da patente:
  • PI 0605669-5 A2
  • Data do depósito:
  • 29/12/2006
  • Data da publicação:
  • 19/08/2008
Inventores:
  • Classificação:
  • E21B 33/13
    Veda??o ou obtura??o de furos de sondagem ou de po?os; / no furo de sondagem; / M?todos ou dispositivos para cimenta??o, para tamponamento de furos, fendas ou similares;
    ;

“MÉTODO DE CIMENTAÇÃO DE REVESTIMENTOS EM UM POÇO MULTILATERAL”. É descrito um método de cimentação de revestimentos em um poço multilateral que contempla uma solução para que os melhores intervalos produtores em uma perna lateral de um poço multilateral produzam, de modo a maximizar a produção de óleo e/ou gás e minimizar a produção de água. O referido método compreende basicamente as seguintes etapas: 1) posicionamento de um conjunto de equipamentos em um poço aberto (4); 2) análise e confirmação de circulação de fluido de perfuração em um espaço anular entre o poço aberto (4) e “liner” (5); 3) assentamento de um ECP (8), de modo a vedar o espaço anular entre um poço aberto (4) e “liner” (5); 4) cimentação do poço lateral (2); e 5) remoção do excesso de pasta de cimento.

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Documento

MÉTODO DE CIMENTAÇÃO DE REVESTIMENTOS EM UM POÇO

MULTILATERAL

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os métodos de cimentação de revestimentos em um poço multilateral. Preferencialmente, dentre os métodos de cimentação de revestimentos em uma pema lateral de um poço multilateral produtor de óleo, gás e/ou injetorde água.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

A formação de fluidos em reservatórios subterrâneos é produto de um lento e gradual processo geológico. No caso específico do petróleo, são necessários alguns milhões de anos para a formação de jazidas.

Apesar das inúmeras evoluções tecnológicas, a única forma de se obter e produzir petróleo é por intermédio da perfuração de poços até que se atinja o reservatório. De uma forma geral, uma pluralidade de poços são perfurados e revestidos com tubos cilíndricos metálicos de variados diâmetros. Os referidos tubos, conhecidos no estado da técnica como “revestimentos”, são posteriormente cimentados de modo a prover uma construção de poço estável e com produção otimizada.

Daqui por diante, as medidas adotadas estão em polegadas e assinaladas após a grandeza pelo símbolo usual aspas.

Basicamente, inicia-se um poço por intermédio do posicionamento de um revestimento de 30”. Antigamente, era comum a perfuração de um poço aberto de 36” e a cimentação do espaço anular entre o referido poço aberto e o revestimento de 30”. Atualmente, para economizar tempo e custos, o revestimento de 30” é cravado no solo a partir da cabeça do poço até que atinja a profundidade de interesse, em um processo conhecido no estado da técnica como jateamento.

A seguir, um poço aberto de 26”, substancialmente concêntrico ao revestimento de 30”, é perfurado até uma profundidade determinada e um

revestimento de 20” é posicionado no referido poço aberto de 26". O revestimento é então fixado por intermédio do posicionamento de uma pasta de cimentação no espaço anular entre o poço aberto de 26” e o revestimento de 20”.

5    Repetem-se os procedimentos de perfuração substancialmente

concêntrica e cimentação do espaço anular para: um revestimento de 13%” em um poço aberto de 1714” ou de 16” e um revestimento de 9%” em um poço aberto de 12%”. Até aqui, todos os revestimentos são posicionados a partir da cabeça do poço, localizada na superfície terrestre (ou no fundo do mar para 10 poços “offshore”).

A última fase de perfuração é a mais importante, pois, de uma forma geral, é a que alcança a profundidade do reservatório subterrâneo de interesse. Nesta fase, perfura-se um poço aberto substancialmente concêntrico de 814” e posiciona-se um revestimento suspenso de 7”, 15 conhecido no estado da técnica como “liner”. O “liner” é sustentado pelo revestimento de diâmetro imediatamente superior por intermédio de ferramentas conhecidas como “liner packers”. Cumpre salientar que o “liner” não se estende da cabeça do poço até uma profundidade determinada, ocupando apenas uma parcela da extensão total do poço.

20    Em alguns casos, pode-se suprimir a perfuração, posicionamento e

cimentação dos revestimentos de 20” e/ou de 13%”, em um processo conhecido no estado da técnica como “slender drilling”.

As técnicas de perfuração e revestimento foram evoluindo conforme as necessidades. Inicialmente, a grande maioria dos poços era vertical. Alguns 25 desses poços antigos estão produzindo petróleo até os dias de hoje, ainda que em quantidade bem menor do que no início da produção.

Entretanto, notou-se que se o poço tivesse uma maior metragem de contato com o reservatório subterrâneo, ele produziría mais e melhor. De fato, os poços verticais têm uma metragem de contato com o reservatório 30 subterrâneo limitada à profundidade inferior do referido reservatório

subterrâneo. Assim surgiu a idéia de se perfurar poços com uma fase inclinada. A evolução natural dos poços inclinados foram os poços com uma fase horizontal, de modo a otimizar a produção.

Ainda assim, essas soluções atendem aos objetivos quando há apenas 5 um reservatório subterrâneo de interesse. Entretanto, caso haja uma pluralidade de reservatórios de interesse em diferentes profundidades, as soluções apresentadas até aqui permitem que apenas um reservatório seja explorado por vez. Desta forma, o procedimento conhecido é começar os trabalhos pelo reservatório mais profundo, aguardar a exaustão da produção 10 (em um processo que pode demorar muitos anos), providenciar o abandono do reservatório subterrâneo exaurido e iniciar a exploração do reservatório subterrâneo de profundidade imediatamente inferior.

É evidente que o não-aproveitamento simultâneo dos reservatórios subterrâneos faz com que os poços produzam bem abaixo do seu real 15 potencial. Além disso, o método supracitado promove um perfil de produção inconstante, com picos de volume de produção e épocas de baixa.

Para solucionar o problema, a construção de poços multilaterais passou a ser empregada. Em um poço multilateral, uma pluralidade de reservatórios subterrâneos é aproveitada simultaneamente por intermédio da construção de 20 uma pluralidade de fases inclinadas ou horizontais. Um poço principal é perfurado e construído para o reservatório subterrâneo mais profundo. A seguir, é feita uma perfuração no poço revestido alguns metros acima da profundidade do poço principal. Esta perfuração é conhecida no estado da técnica como “janela”. A partir da janela, um poço lateral é perfurado e 25 construído, de modo a favorecer o aproveitamento de um reservatório subterrâneo em uma profundidade inferior a do reservatório mais profundo.

Atualmente, a produção do poço lateral é feita por intermédio de uma técnica conhecida como “linerdiversivo”. Basicamente, esta técnica consiste no posicionamento em um poço aberto de 81A” de um de um “liner” de 7” que 30 possui alguns tubos dotados de ranhuras ou orifícios. Assim, o fluido a ser

produzido escoa através das referidas ranhuras ou orifícios. Fica clara a impossibilidade de cimentação deste revestimento, bem como a total ausência de seletividade desta técnica, uma vez que quaisquer fluidos presentes no reservatório escoarão através das ranhuras ou orifícios. Assim, esta técnica 5 não permite a otimização dos intervalos de reservatório para produção, sendo grande a possibilidade de produção de subprodutos indesejáveis. Em se tratando de poços de petróleo, a água é um subproduto indesejável, e a produção precoce da mesma só contribui para diminuir a produção de petróleo.

10    Desta forma, o estado da técnica caminha para uma solução que

contemple a seleção dos melhores intervalos produtores em um poço lateral, de modo a maximizar a produção de petróleo e minimizar a produção de água SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O método de cimentação de revestimentos em um poço multilateral, 15 objeto da presente invenção, contempla uma solução para que os melhores intervalos produtores em uma perna lateral de um poço multilateral produzam, de modo a maximizar a produção de petróleo e minimizar a produção de água. O referido método compreende basicamente as seguintes etapas:

1)    posicionamento de um conjunto de equipamentos em um poço

20    aberto;

2)    análise e confirmação de circulação de um fluido de perfuração em

um espaço anular entre o poço aberto e um revestimento;

3)    assentamento de um “packer” externo de revestimento (externai

casing packer - ECP), de modo a vedar o espaço anular entre o poço

25    aberto e um revestimento;

4)    cimentação do revestimento;

5)    remoção do excesso de pasta de cimento;

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

O método de cimentação de revestimentos em um poço multilateral, 30 objeto da presente invenção, será mais bem percebido a partir da descrição

detalhada que se fará a seguir, a mero título de exemplo, associada aos desenhos abaixo referenciados, os quais são partes integrantes do presente relatório.

A Figura 1 mostra esquematicamente um conjunto de equipamentos 5 posicionados em um poço lateral de acordo com a etapa 1 do método objeto da presente invenção.

A Figura 2 mostra esquematicamente a circulação de fluido de perfuração em um espaço anular entre um poço aberto e o revestimento em um poço lateral, de acordo com a etapa 2 do método objeto da presente 10    invenção.

A Figura 3 mostra esquematicamente um conjunto de equipamentos com um ECP assentado em um poço lateral, de acordo com a etapa 3 do método objeto da presente invenção.

A Figura 4 mostra esquematicamente o posicionamento de uma pasta 15 de cimentação em um espaço anular entre um poço aberto diâmetro e o revestimento, de acordo com a etapa 4 do método objeto da presente invenção.

A Figura 5 mostra esquematicamente a remoção do excesso de pasta de cimentação, de acordo com a etapa 5 do método objeto da presente 20 invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A descrição de um método de cimentação de revestimentos em um poço multilateral, objeto da presente invenção, será feita de acordo com a identificação das devidas etapas e com base nos desenhos acima descritos. 25    Basicamente, entende-se por poço multilateral aquele utilizado para o

aproveitamento de uma pluralidade de reservatórios de petróleo a diferentes profundidades, por intermédio da perfuração e construção de um poço para exploração do reservatório mais profundo (a partir deste momento, para facilitar o entendimento do método objeto da presente invenção, este poço 30 será referenciado como “poço principal”). A seguir, faz-se uma abertura no

revestimento de diâmetro imediatamente superior, e perfura-se lateralmente uma fase de poço aberto para a cimentação de um “liner”. Para facilitar o entendimento do método objeto da presente invenção, este poço será referenciado como “poço lateral”.

5    Da mesma forma, com o intuito exclusivo de facilitar o entendimento do

método objeto da presente invenção, será considerada como uma última fase de perfuração um poço aberto de 81A” e um “liner” de 7”. Além disso, um revestimento de 95/sn será considerado como um revestimento de diâmetro imediatamente superior. Os diâmetros de poço aberto e dos revestimentos 10    utilizados são meramente exemplificativos e não-limitantes para aplicação do

método objeto da presente invenção.

É importante salientar que o referido método, objeto da presente invenção, é aplicado a poços multilaterais onde a última fase de poço aberto de um poço lateral encontra-se devidamente perfurada.

15    O referido método compreende as seguintes etapas:

1) posicionamento de um conjunto de equipamentos em um poço aberto (4) de 81/4”, de acordo com a Figura 1. O referido conjunto de equipamentos passa por um trecho do poço principal (1) e penetra no poço lateral (2) através da abertura (3). Os equipamentos 20    compreendem:

-    um “liner” (5) de 7” de diâmetro externo, composto por uma pluralidade de tubos cilíndricos ocos, metálicos e de 7” de diâmetro externo;

-    um “packer”, montado em um dos tubos que formam um

25    “liner” (5) de 7”, conhecido no estado da técnica como “liner

packer” (6), que fixa o “liner” (5) de 7” em um revestimento (7) de 9%”. O referido “liner packer” (6) veda o espaço anular entre o “liner” (5) de 7” e o revestimento (7) de 95/s”;

-    pelo menos um “packer” externo de revestimento, montado em um dos tubos que formam um “liner” (5) de 7”, conhecido no

estado da técnica pelo acrônimo correspondente em inglês ECP (8) (externai casing packer), para isolar o espaço anular entre o poço aberto (4) de 81A “e o “liner” (5) de 7“, de modo que o fluxo de pasta de cimentação (PC) passe pelo interior do “liner” (5) de 5    7” através dos tubos de “liner” perfurados (9);

-tubos de “liner” perfurados (9), cilíndricos ocos, metálicos e com ranhuras na superfície externa que permitem a passagem de um fluxo de pasta de cimentação (PC) de um espaço anular entre o poço aberto (4) de 8V2” e o “liner” (5) de 7”, para 0 interior do

10    referido “liner” (5) de 7”; e

-    um retentor de pasta de cimento, conhecido no estado da técnica pelo nome em inglês “cement retainer” (10), montado em uma das extremidades de um “liner” (5) de 7”, que provê condições de encaixe para uma coluna de operação (11), por

15    onde passam os fluidos que são bombeados a partir de uma

plataforma ou de uma sonda de superfície, e permite a circulação de fluidos exclusivamente do interior da coluna de operação (11) ou do “liner” (5) de 7” para 0 espaço anular entre 0 poço aberto (4) de 8V2” e 0 “liner (5) de 7”;

20    2) análise e confirmação de circulação de um fluido de perfuração, de

acordo com a Figura 2. Esta etapa compreende:

-    posicionamento de uma coluna de operação (11), com um “packer’ de operação (11a) montado em um tubo da coluna de operação (11), 0 referido “packer’ de operação (11a)

25    posicionado imediatamente abaixo de um ECP (8);

-    encaixe da coluna de operação (11) em um “cement retainer’ (10). O “packer’ de operação (11a), a princípio, encontra-se em modo desassentado; e

-    bombeio para circulação de um fluido de perfuração através de uma coluna de operação (11), de um “cement retainer’ (10), do

espaço anular entre o poço aberto (4) de 8%” e o “liner” (5) de 7”, dos tubos de “liner” perfurados (9) e do espaço anular entre a coluna de operação (11) e o “liner” (5) de 7”;

A direção do fluxo de circulação de um fluido de perfuração está 5    indicada pelas setas (12). A circulação do fluido de perfuração é feita

por intermédio das bombas da sonda de perfuração. Caso não seja possível a circulação de fluido de perfuração, o conjunto de equipamentos posicionado na primeira etapa deve ser retirado para que o poço aberto (4) de 814” seja retrabalhado;

10    3) assentamento de um ou mais ECPs (8), acima do topo de um

reservatório subterrâneo de interesse, de modo a vedar o espaço anular entre o poço aberto (4) de 8V2 e 0 “liner” (5) de 7”, de acordo com a Figura 3. A referida etapa compreende:

-    assentamento de um “packer” de operação (11a), posicionado

15    logo abaixo do ECP (8), de modo a não permitir a livre circulação

de fluido de perfuração no espaço anular entre o “liner” (5) de 7” e a coluna de operação (11). Desta forma, cria-se uma câmara estanque de fluido;

-    aplicação de pressão em um espaço anular entre o “liner” (5) de

20    7” e a coluna de operação (11), de modo que se consiga assentar

0 ECP (8) com o próprio fluido de perfuração que está no poço lateral (2). Quando é aplicada pressão no espaço anular entre “liner” (5) de 7” e a coluna de operação (11), uma válvula de admissão de fluido é aberta para que o próprio fluido infle 0 ECP 25    (8). Uma vez que o ECP (8) esteja completamente inflado, a

válvula de admissão de fluido fecha-se automaticamente. Assim, consegue-se assentar o ECP (8) com 0 próprio fluido de perfuração que está no poço lateral (2). Altemativamente, pode-se montar uma pluralidade de ECPs (8) em um “liner” (5) de 7” e assentá-los no espaço anular entre o poço aberto (4) de 8V2” e o

“liner” (5) de 7”, como medida de segurança em caso de falha. Os ECPs (8) podem ser posicionados a uma distância equivalente a um tubo de “liner” (5) de 7” entre eles; e - retirada do “packer” de operação (11a) e da coluna de 5    operação (11). Esta etapa compreende: