BRPI0614731A2 - sistema para injetar um fluido de injeção em um furo de poço - Google Patents

Abstract

SISTEMA PARA INJETAR UM FLUIDO DE INJEçãO EM UM FURO DE POçO Um sistema é provido para injetar um fluido de injeção em uma formação terrestre através de um furo de poço formado na formação terrestre e para produção de fluido de hidrocarboneto a partir da formação terrestre através do furo de poço. O sistema compreende um conduto de injeção que se estende para dentro do furo de poço e que está em comunicação fluida com uma pluralidade de aberturas de saída para fluido de injeção, e um conduto de produção que se estende para dentro do furo de poço e que está em comunicação fluida com pelo menos uma seção de entrada para fluido de hidrocarboneto. O conduto de injeção é arranjado para prevenir comunicação fluida entre o conduto de injeção e cada seção de entrada.

Description

SISTEMA PARA INJETAR UM FLUIDO DE INJEÇÃO EM UM FURODE POÇO"

A presente invenção refere-se a um sistema para injetar umfluido de injeção em uma formação terrestre através de um furo de poçoformado na formação terrestre e para produção de fluido de hidrocarboneto apartir da formação terrestre através do furo de poço. O fluido de injeção podeser, por exemplo, vapor que é injetado na formação a altas temperatura epressão para abaixar a viscosidade de óleo pesado presente na formação demodo a melhorar o fluxo do óleo através dos poros da formação durante a fasede produção. Em uma tal aplicação, vapor é injetado através de um ou maispoços de injetor perfurados na vizinhança de um ou mais poços de produção,e óleo é produzido a partir dos poços de produção.

Em lugar de usar poços separados para injeção de vapor eprodução de óleo, um único poço pode ser usado para a injeção de vapor e aprodução de óleo. Em tal operação, a injeção de vapor e a produção de óleoocorrerão em um modo cíclico geralmente referido como processo deSimulação de Vapor Cíclico (CSS). No processo de CSS, o poço é desviadopara dentro e vapor é injetado através do poço na formação que abertura óleopara abaixar a viscosidade do óleo. Durante um próximo estágio, óleo éproduzido a partir da formação através do mesmo poço. Para que o vapor sejainjetado substancialmente uniformemente ao longo da porção do poço quepenetra na zona de reservatório, isto é, sem uma concentração de vaporinjetado em um local ao custo de um outro local, o vapor é geralmentebombeado através de aberturas de saída espaçadas tendo um diâmetrorelativamente pequeno, geralmente referidas como Perfurações de EntradaLimitada (LEP). Isto é feito para assegurar que o vapor saia pelas aberturas desaída e a uma velocidade que se aproxima da velocidade sônica e é, porconseguinte, tamponado ou estrangulado. O tamanho das aberturas de saídatipicamente é da ordem de 1,27 - 2,54 cm (0,2 - 1 polegada).A patente US 6.158.510 revela uma camisa de furo de poçopara CSS incluindo um tubo de base provido com uma pluralidade deaberturas de LEP espaçadas em direção longitudinal e direção circunferencialda camisa. A camisa é provida com várias peneiras de areia espaçadas aolongo da camisa, cada peneira de areia estendendo-se ao redor do tubo de basea curta distância radial a partir do mesmo. Durante cada ciclo de injeção devapor, o poço é desviado para dentro e vapor é injetado na formação rochosaatravés das aberturas de LEP. O vapor flui através das aberturas de LEP emvelocidade sub-crítica, de modo que a taxa de fluxo de vapor nas aberturas deLEP é independente de variações de pressão a jusante das aberturas,assegurando assim um fluxo de saída uniforme do vapor ao longo da camisa.Depois de um período de injeção de vapor, um ciclo de produção é iniciadopelo qual óleo a partir da formação rochosa circundante flui através dasaberturas de LEP para dentro da camisa e dali para um equipamento deprodução na superfície.

É uma desvantagem do sistema conhecido que, durante o ciclode produção, a taxa de fluxo volumétrica de óleo através das aberturas de LEPé relativamente baixa. A quantidade de óleo produzido a partir do poço emum dado período de tempo é, por conseguinte, também baixa. O sistema de acordo com o preâmbulo de acordo com areivindicação é conhecido da patente US 5.865.249. O sistema conhecido éconfigurado para jorrar detritos do fundo de um furo de poço por meio deinjeção de água através de um conduto de injeção de água para dentro da zonatamponada e induzindo com que os detritos fluam para cima através do furode poço através do conduto de produção.

É um objetivo da invenção prover um sistema aperfeiçoadopara injetar um fluido de injeção dentro de uma formação terrestre através deum furo de poço formado na formação terrestre e para produção de fluido dehidrocarboneto a partir da formação terrestre através do furo de poço, o qualelimina as desvantagens da arte anterior.

De acordo com a invenção é provido um sistema para injetarum fluido de injeção em uma formação terrestre através de um furo de poçoformado na formação terrestre e para produção de fluido de hidrocarboneto apartir da formação terrestre através do furo de poço, o sistemacompreendendo um conduto de injeção que se estende para dentro do furo depoço e que está em comunicação fluida com uma pluralidade de aberturas desaída para fluido de injeção, o sistema ainda compreendendo um conduto deprodução que se estende para dentro do furo de poço e que está emcomunicação fluida com pelo menos uma seção de entrada para fluido dehidrocarboneto, em que o conduto de injeção é arranjado para prevenircomunicação fluida entre o conduto de injeção e cada dita seção de entrada,caracterizado pelo fato de que o fluido de injeção é um fluido aquecido que éinjetado na formação a fim de reduzir a viscosidade de fluidos dehidrocarboneto dentro da formação.

Em virtude da característica que o conduto de injeção éarranjado para prevenir comunicação fluida entre o conduto de injeção e cadaseção de entrada, é atingido que o fluido de injeção pode ser injetado atravésde aberturas de LEP de pequeno tamanho, enquanto que óleo pode serproduzido através de cada seção de entrada de um tamanho muito maior.Apropriadamente, o conduto de injeção e o conduto de produção são condutosseparados.

Além disto, é preferido que as aberturas de saída sejamcompostas em uma pluralidade de séries de aberturas de saída, em que osistema compreende uma pluralidade de ditas seções de entrada, e em queditas seções de entrada e ditas séries de aberturas de saída são arranjadas emordem alternativa na direção longitudinal do furo de poço. Desta maneira, éatingido que fluido de injeção seja injetado em locais ao longo da camisaentre as seções de entrada, assegurando assim aquecimento substancialmenteuniforme da formação rochosa ao longo do comprimento da camisa.

A invenção será descrita doravante em maior detalhe, a títulode exemplo, com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais:

a figura 1 mostra esquematicamente um furo de poço para aprodução de fluido de hidrocarboneto a partir de uma formação terrestre,provida com uma forma de concretização do sistema da invenção;

a figura 2 mostra esquematicamente uma porção de umacamisa usada no sistema da figura 1;

a figura 3 mostra esquematicamente a vista lateral 3-3 dafigura 2; e

a figura 4 mostra esquematicamente uma porção superior dacamisa usada no sistema da figura 1.

Nas figuras, os mesmos números de referência se referem aosmesmos componentes.

Com referência à figura 1, é mostrado um furo de poço 1 paraa produção de óleo de hidrocarboneto e gás a partir de uma formação terrestre2. O furo de poço 1 tem uma seção superior 3 que se estendesubstancialmente na vertical e uma seção inferior 4 que se estendesubstancialmente na horizontal. Um cabeçote de poço 5 é arranjado nasuperfície terrestre 5A acima do poço 1. A seção de furo de poço inferior 4penetra em uma zona de reservatório 2A da formação terrestre 2. Umrevestimento convencional 6 se estende da superfície para dentro da seção defuro de poço vertical 3, e uma camisa de produção 8 se estende daextremidade inferior do revestimento 6 para dentro da seção de furo de poçohorizontal 4. Um obturador 10 veda a superfície externa da camisa 8 emdireção à superfície interna do revestimento 6. A camisa 8 compreende umapluralidade de seções de entrada na forma de peneiras de areia tubulares 12para reduzir o fluxo de entrada de partículas sólidas, e uma pluralidade decorpos tubulares 14. Como é mostrado na figura 1, as peneiras 12 e os corpostubulares são arranjados em ordem alternativa na seção de furo de poçohorizontal 4. Cada corpo tubular 14 é provido com uma série de aberturas desaída 16 de diâmetro re`lativamente pequeno para injeção de fluido na zona dereservatório 2A da formação terrestre 2. Como discutido acima, as aberturasde saída deste tipo são referidas como Perfurações de Entrada Limitada (LEP)que limitam a taxa de fluxo de fluido de injeção ao interior de uma zona emuma dada pressão de injeção em virtude do fato de que a velocidade de fluidode injeção que sai das aberturas de saída se aproxima da velocidade sônica.As aberturas de saída 16 de uma série são regularmente espaçadas na direçãocircunferencial do corpo tubular 14.

As peneiras de areia 12 são de tipo convencional, incluindo umtubo de base perfurado (não mostrado) e uma camada de filtro tubular 13 quese estende ao redor do tubo de base perfurado. O tubo de base de cada peneirade areia 12 é conectado com os respectivos corpos tubulares 14, adjacentes aotubo de base, por meio de conectores de parafuso convencionais (nãomostrados) ou por quaisquer outros meios apropriados, por exemplo por meiode soldagem.

O furo de poço 1 é ainda provido com um conduto deprodução 18 para o transporte de fluido de hidrocarboneto produzido atravésdo furo de poço 1 para a superfície, o conduto 18 tendo uma abertura deentrada 19 próxima à extremidade superior da camisa 8, e um conduto deinjeção na forma de uma tubulação bobinada 20 para a injeção de fluido aointerior da zona de reservatório 2A da formação terrestre 2.

Referência é ainda feita à figura 2, na qual um dos corpostubulares 14 é mostrado em seção longitudinal. O corpo tubular 14 é providocom uma passagem transpassante central 22 que se estende na direçãolongitudinal, a passagem transpassante 22 tendo uma porção central dediâmetro alargado formando uma câmara 24 que está em comunicação efluido com o exterior do corpo tubular 14 por meio das aberturas de saída 16.A tubulação bobinada 20 se estende através da passagem transpassante 22 etem um diâmetro externo ligeiramente menor que o diâmetro da passagemtranspassante 22 de modo a permitir que a tubulação bobinada deslize atravésda passagem transpassante 22. A tubulação bobinada 20 tem uma ou maisaberturas de saída 26 que se abrem na câmara 24 do corpo tubular 14.Vedações anulares 28, 30 são providas em qualquer lado da câmara 24 paravedar a tubulação bobinada 20 em relação à passagem 22.

Assim, a tubulação bobinada passa através da camisa 8, comas aberturas 26 sendo posicionadas nas respectivas câmaras 24 dos corpostubulares 14. Um tampão (não mostrado) fecha a extremidade inferior datubulação bobinada 20 em um local abaixo da câmara 24 do corpo tubularmais inferior 24.

Com referência mais detalhadamente à figura 3, é mostradauma vista lateral do corpo tubular 14, o qual é provido com uma série deorifícios transpassantes na forma de aberturas de produção 32 que conectamfluidicamente as extremidades respectivas 34, 36 (figura 2) do corpo tubular14. Como mostrado, as aberturas de produção 32 são regularmente espaçadasem direção circunferencial do corpo tubular 14. As aberturas de saída 16 parafluido de injeção (indicado em linhas tracejadas na figura 3) não interceptamas aberturas de produção 32.

Na figura 4 é mostrada a extremidade superior da camisa 8 quese estende para dentro do revestimento 6, com o obturador 10 vedando aextremidade superior da camisa 8 em relação ao revestimento 6. Comomostrado, a abertura de entrada 19 do conduto de produção 18 é posicionadana parte de extremidade inferior do revestimento 6.

Durante um primeiro estágio de operação normal, o poço 1 édesviado para dentro e um fluido de injeção, tal como vapor a altatemperatura, é bombeado na superfície para dentro da tubulação bobinada 20por meio de um equipamento de injeção apropriado (não mostrado). O vaporflui para baixo através da tubulação bobinada 20, e através das aberturas desaída 26 para dentro das respectivas câmaras 24 dos corpos tubulares 14.Vazamento de vapor ao longo das passagens transpassantes 22 dos corpostubulares 14 é prevenido por meio das vedações anulares 28. A partir dascâmaras 24, o vapor flui através das aberturas de saída 16 e para dentro dofuro de poço 1. A partir dali, o vapor flui para dentro da zona de reservatório2A da formação terrestre circundante 2. Como discutido anteriormente, asaberturas de saída 16 são Perfurações de Entrada Limitada (LEP) que têm umdiâmetro relativamente pequeno de forma a limitar a taxa de fluxo de vaporatravés das aberturas de saída 16. A pressão na qual o vapor é injetado natubulação bobinada 20 é suficientemente alta para assegurar que a taxa defluxo de vapor nas aberturas de saída 16 se aproxime da velocidade sônica, demodo que as taxas de fluxo são independentes de diferenças de pressão ajusante das aberturas de saída 16. E assim atingido que o vapor sejasubstancialmente uniformemente distribuído sobre as várias aberturas de saída16, e que fluxo aumentado através de uma abertura 16 a custo de uma outraabertura 16 seja prevenido. O vapor aquece a zona de reservatório 2A, peloque a viscosidade do óleo na zona de reservatório 2A é abaixada.

Durante um segundo estágio de operação normal, depois deum período de injeção de vapor continuada ao interior da zona de reservatório2A, a injeção de vapor é paralisada. A tubulação bobinada 20 é entãorecuperada do furo de poço 1 ou, alternativamente, pode permanecer no furode poço 1 para o próximo ciclo de injeção de vapor. O poço 1 é então abertopara iniciar a produção de óleo a partir da zona de reservatório 2A, pelo que o óleo flui para dentro das peneiras de areia 12 e, a partir dali, através dasaberturas de perfuração 32 dos respectivos corpos tubulares 14, para oconduto de produção 18. O óleo entra no conduto de produção 18 em suaabertura de entrada 19, e flui para a superfície para um equipamento deprodução apropriado (não mostrado). Será entendido que vapor injetadoinicialmente flui de volta para dentro do poço 1 antes de óleo começar a fluirpara dentro do poço 1.

Assim, por meio do arranjo separado de conduto de produção18 e do conduto de injeção 20, é atingido que a produção de óleo não sejalimitada ao fluxo de entrada do óleo através das pequenas aberturas de saída16 para fluido de injeção. Em lugar disto, óleo é produzido a taxas de fluxocomparáveis com a produção de óleo a partir de poços que não requereminjeção de vapor ao interior da formação.

Após um período de produção continuada de óleo a partir dopoço 1, um próximo ciclo de injeção de vapor é iniciado. A tubulaçãobobinada 20 deve ser reinstalada no poço 1 no caso em que ela foi recuperadaa partir do poço 1 depois do prévio ciclo de injeção e vapor. Os acimamencionados primeiro e segundo estágios de operação são então repetidos emordem cíclica.

Claims (13)

1. Sistema para injetar um fluido de injeção em um furo depoço formado na formação terrestre e para produção de fluido dehidrocarboneto a partir da formação terrestre através do furo de poço,compreendendo um conduto de injeção que se estende para dentro do furo depoço e que está em comunicação fluida com uma pluralidade de aberturas desaída para fluido de injeção, o sistema ainda compreendendo um conduto deprodução que se estende para dentro do furo de poço e que está emcomunicação fluida com pelo menos uma seção de entrada para fluido dehidrocarboneto, em que o conduto de injeção é arranjado para prevenircomunicação fluida entre o conduto de injeção e cada dita seção de entrada,caracterizado pelo fato de que o fluido de injeção é um fluido aquecido que éinjetado na formação a fim de reduzir a viscosidade de fluidos dehidrocarboneto dentro da formação.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o conduto de injeção e o conduto de produção são condutosseparados.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que ditas aberturas de saída são compostas em uma pluralidadede séries de aberturas de saída, em que o sistema compreende uma pluralidadede ditas seções de entrada, e em que ditas seções de entrada e ditas séries deaberturas de saída são arranjadas em ordem alternativa na direção longitudinaldo furo de poço.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que ainda compreende, para cada par de seções de entrada adjacentes,um respectivo corpo tubular estendendo-se entre as seções de entrada do par,cada corpo tubular sendo provido com uma dita série de aberturas de saída.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que o conduto de injeção se estende através de uma passagemlongitudinal formada no corpo tubular, cada abertura de saída da série deaberturas de saída que está em comunicação fluida com o conduto de injeçãoatravés de dita passagem longitudinal.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que cada abertura de saída da série de aberturas de saída está emcomunicação fluida com o conduto de injeção através de uma porção dediâmetro alargado de dita passagem longitudinal.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o conduto de injeção tem uma abertura de saída que se abre emdita porção de diâmetro alargado.

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o conduto de injeção é capaz de deslizar emdireção axial através da passagem longitudinal.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8,caracterizado pelo fato de que o corpo tubular é provido com pelo menosuma abertura de produção passando na direção longitudinal através do corpotubular, cada abertura de produção provendo comunicação fluida entre oconduto de produção e pelo menos uma de ditas seções de entrada.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o corpo tubular é provido com uma pluralidade de ditasaberturas de produção mutuamente espaçadas em direção circunferencial doelemento tubular.

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 4a 10, caracterizado pelo fato de que as seções de entrada do par de seções deentrada adjacentes são conectadas com o corpo tubular.

12. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1ali, caracterizado pelo fato de que cada seção de entrada compreende umapeneira para prevenir ou reduzir fluxo de entrada de partículas sólidas noconduto de produção.

13. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 12, caracterizado pelo fato de que ditas aberturas de saída e cada seção deentrada são incorporadas em uma camisa que se estende para dentro do furode poço.