BR112019001850B1

BR112019001850B1 - SPIRALED PIPE ARRANGEMENT AND WELL HOLE UNLOADING METHOD

Info

Publication number: BR112019001850B1
Application number: BR112019001850-6A
Authority: BR
Inventors: Thomas J. Watkins; Silviu Livescu
Original assignee: Baker Hughes, A Ge Company, Llc
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2022-08-23
Also published as: BR112019001850A2; SA519401010B1; EP3494282B1; EP3494282A1; EP3494282A4; WO2018026370A1; MY197513A

Abstract

Uma disposição de descarregamento de furo de poço para remoção de fragmentos e cascalhos de um furo de poço. A disposição de descarregamento inclui uma composição de fundo de descarregamento a qual pode injetar tanto nitrogênio quanto um líquido, assim como extrair fragmentos e cascalhos para um furo de fluxo para transmissão para a superfície. A injeção de nitrogênio permite descarregamento a profundidades maiores.A wellbore unloading arrangement for removing debris and cuttings from a wellbore. The unloading arrangement includes an unloading bottom composition which can inject either nitrogen or a liquid, as well as extract debris and cuttings into a flow hole for transmission to the surface. Nitrogen injection allows for discharging to greater depths.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOFUNDAMENTALS OF THE INVENTION Campo da InvençãoField of Invention

[0001] A invenção se refere geralmente a dispositivos e métodos para descarregar ou limpar furos de poços.[0001] The invention generally relates to devices and methods for unloading or cleaning well holes.

Descrição da Técnica RelacionadaDescription of Related Technique

[0002] No decurso da produção de fluidos de produção de hidrocarbonetos a partir de um furo de poço, é frequentemente necessário descarregar ou limpar o furo de poço removendo sólidos e líquidos do furo de poço. Tipicamente, a remoção de tais sólidos e líquidos é necessária em seguida à estimulação. A Baker Hughes usou um sistema Sand Vac™ e Well Vac™ que apresenta uma bomba de jato de fluido de alta pressão para desalojar detritos acoplados a um vácuo de detritos para transportar sólidos e líquidos de detritos para a superfície.[0002] In the course of producing hydrocarbon production fluids from a wellbore, it is often necessary to discharge or clean the wellbore by removing solids and liquids from the wellbore. Typically, removal of such solids and liquids is necessary following stimulation. Baker Hughes used a Sand Vac™ and Well Vac™ system that features a high pressure fluid jet pump to dislodge debris coupled with a debris vacuum to transport debris solids and liquids to the surface.

SUMARIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[0003] A presente invenção fornece sistemas e métodos para descarregar furos de poços utilizando uma bomba de jato de fluido de alta pressão e vácuo de detritos em conjunto com injeção de nitrogênio. Um arranjo de descarregamento de furo de poço inclui uma coluna de passagem e uma composição de fundo de descarregamento para remoção de detritos na forma de sólidos e líquidos do furo de poço. A coluna de passagem é composta de duas colunas de tubulação espiralada interna que são dispostas dentro de uma coluna de tubulação espiralada externa.[0003] The present invention provides systems and methods for unloading wellbore using a high pressure fluid jet pump and debris vacuum in conjunction with nitrogen injection. A wellbore unloading arrangement includes a through column and an unloading bottom composition for removing debris in the form of solids and liquids from the wellbore. The through column is composed of two columns of internal spiral tubing which are arranged inside an external coiled tubing column.

[0004] A composição de fundo de descarregamento é afixada à coluna de passagem e incorpora uma bomba de jato de fluido e vácuo de detritos, bem como uma ferramenta de injeção de nitrogênio. A injeção de nitrogênio durante a operação da bomba de jato de fluido diminui a densidade de fluidos dentro do furo de poço próximo à composição de fundo, desse modo melhorando a eficácia do vácuo de detritos. Os inventores também determinaram que a combinação de jateamento de fluido, vácuo e injeção de nitrogênio permite que um usuário descarregue os furos de poços a profundidades maiores que com técnicas convencionais. A injeção de nitrogênio neutraliza a pressão hidrostática que poderia, de outro modo, impedir a remoção de detritos.[0004] The unloading bottom composition is affixed to the through column and incorporates a fluid jet pump and debris vacuum, as well as a nitrogen injection tool. The injection of nitrogen during fluid jet pump operation decreases the density of fluids within the wellbore close to the bottom composition, thereby improving the effectiveness of the debris vacuum. The inventors have also determined that the combination of fluid blasting, vacuum and nitrogen injection allows a user to unload wellbore to greater depths than with conventional techniques. The injection of nitrogen counteracts the hydrostatic pressure that could otherwise impede the removal of debris.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0005] Para uma compreensão completa da presente invenção, faz-se referência à seguinte descrição detalhada das modalidades preferidas, tomadas em conjunto com os desenhos anexos, em que numerais de referência semelhantes designam elementos iguais ou semelhantes através das várias figuras dos desenhos e em que:[0005] For a complete understanding of the present invention, reference is made to the following detailed description of preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals designate the same or similar elements throughout the various figures of the drawings and in what:

[0006] A Figura 1 é uma vista lateral em seção transversal de um furo de poço exemplar que contém uma disposição de descarregamento de furo de poço construída de acordo com a presente invenção.[0006] Figure 1 is a cross-sectional side view of an exemplary wellbore that contains a wellbore unloading arrangement constructed in accordance with the present invention.

[0007] A Figura 2 é uma seção transversal axial da coluna de passagem da disposição de descarregamento de furo de poço.[0007] Figure 2 is an axial cross-section of the trough of the wellbore unloading arrangement.

[0008] A Figura 3 é uma vista lateral de uma composição de fundo de descarregamento exemplar de acordo com a presente invenção.[0008] Figure 3 is a side view of an exemplary unloading bottom composition in accordance with the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDASDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED MODALITIES

[0009] A Figura 1 ilustra um furo de poço exemplar 10 que foi perfurado através da terra 12 da superfície 14 até uma formação contendo hidrocarbonetos 16. Os detritos 18 estão localizados dentro do furo de poço 10. Os detritos 18 são tipicamente relativamente finos e podem incluir areia e fragmentos e cascalhos.[0009] Figure 1 illustrates an exemplary wellbore 10 that was drilled through earth 12 from surface 14 to a hydrocarbon containing formation 16. Debris 18 is located within wellbore 10. Debris 18 is typically relatively fine and may include sand and debris and gravel.

[00010] Uma disposição de descarregamento de furo de poço 20 é disposta dentro do furo de poço 10 a partir da superfície 14 através de um injetor de tubulação espiralada (não mostrado). A disposição de descarregamento de furo de poço 20 inclui uma coluna de passagem 22 e uma composição de fundo de descarregamento 24.[00010] A wellbore unloading arrangement 20 is arranged into the wellbore 10 from the surface 14 through a spiral pipe injector (not shown). The wellbore unloading arrangement 20 includes a through column 22 and an unloading bottom composition 24.

[00011] A Figura 2 representa uma seção transversal axial da coluna de passagem 22. Pode ser visto que a coluna de passagem 22 inclui uma tubulação espiralada externa 26 que define um furo de fluxo 28. As primeiras e segundas colunas de tubulação espiralada interna 30, 32 estão localizadas dentro do furo de fluxo 28 da coluna de tubulação espiralada externa 26.[00011] Figure 2 represents an axial cross-section of the through column 22. It can be seen that the through column 22 includes an outer coiled tubing 26 that defines a flow hole 28. The first and second columns of inner coiled tubing 30 , 32 are located within the flow hole 28 of the outer coiled tubing column 26.

[00012] A Figura 3 ilustra uma composição de fundo de descarregamento exemplar 24 em mais detalhes. A composição de fundo de descarregamento 24 inclui um alojamento externo 34 com uma porção de nariz 36 tendo bocais de injeção 38 para injeção de fluidos no furo de poço 10. Os fluidos que podem ser injetados através dos bocais de injeção 38 são proporcionados através das primeiras e segundas colunas de tubulação espiralada 30, 32. Numa modalidade preferida, a extremidade inferior da primeira coluna de tubulação espiralada 30 é bloqueada por um tampão 39 para fazer o fluido fluindo através da primeira coluna de tubulação espiralada 30 sair através de uma abertura lateral 41. Os orifícios de vácuo 40 estão localizadas no alojamento 34 para permitir que fluido e sólidos entrem no furo de fluxo 28 da coluna de tubulção espiralada 26 a partir do furo de poço 10. Os detritos 18 entrarão no furo de fluxo 28 da coluna de tubulação espiralada externa 26 e, então, para a superfície 14. Os detritos maiores 18 podem ser filtrados para não entrarem no furo de fluxo 28 por peneiramento pelos furos de vácuo 40.[00012] Figure 3 illustrates an exemplary unloading background composition 24 in more detail. Discharge bottom composition 24 includes an outer housing 34 with a nose portion 36 having injection nozzles 38 for injecting fluids into wellbore 10. Fluids that can be injected through injection nozzles 38 are provided through the first and second coiled tubing columns 30, 32. In a preferred embodiment, the lower end of the first coiled tubing column 30 is blocked by a plug 39 to cause fluid flowing through the first coiled tubing column 30 to exit through a side opening 41 Vacuum holes 40 are located in housing 34 to allow fluid and solids to enter flow hole 28 of spiral pipe string 26 from well bore 10. Debris 18 will enter flow hole 28 of pipe string outer spiral 26 and then to surface 14. Larger debris 18 can be filtered out of flow hole 28 by sieving through holes vacuum 40.

[00013] Um suprimento de nitrogênio 42 e uma bomba de fluido associada 44 estão localizados na superfície 14 e estão operavelmente associados à disposição de descarregamento de furo de poço 20 para escoar nitrogênio para a primeira coluna de tubulação espiralada interna 30. Um suprimento de líquido 46 e uma bomba de fluido 48 associada estão também localizados na superfície 14 e estão operavelmente associados com a disposição de descarregamento de furo de poço 20 para escoar líquido do suprimento de líquido 46 para a segunda coluna de tubulação espiralada interna 32. O líquido do suprimento de líquido 46 é tipicamente água, mas também pode ser de outros fluidos. Um conjunto de injeção de tubulação espiralada (não mostrado), de um tipo bem conhecido na técnica, também está localizado na superfície 14 e é usado para injetar a disposição de descarregamento de furo de poço 20 no furo de poço 10, bem como removê-la do furo de poço 10.[00013] A nitrogen supply 42 and an associated fluid pump 44 are located on the surface 14 and are operably associated with the wellbore unloading arrangement 20 to flow nitrogen to the first column of internal spiral tubing 30. A supply of liquid 46 and an associated fluid pump 48 are also located on the surface 14 and are operably associated with the wellbore unloading arrangement 20 to drain liquid from the liquid supply 46 to the second column of internal spiral tubing 32. of liquid 46 is typically water, but may also be other fluids. A coiled tubing injection assembly (not shown), of a type well known in the art, is also located on surface 14 and is used to inject wellbore unloading arrangement 20 into wellbore 10 as well as remove it. la from well hole 10.

[00014] Em operação, a disposição de descarregamento de furo de poço 20 é disposta no furo de poço 10 e baixada de modo que a composição de fundo de descarregamento 24 esteja em um local desejado próximo aos detritos 18 a serem removidos. Nitrogênio é bombeado através da primeira coluna de tubulação espiralada interna 30 para a composição de fundo de descarregamento 24. Líquido não nitrogênio é bombeado pela segunda coluna de tubulação espiralada interna 32 para a composição de fundo de descarregamento 24. Durante a operação, uma bomba de jato de fluido 33 comuta entre injeção de líquido da segunda coluna de tubulação espiralada interna 32 através dos bocais 38 e a potência de vácuo para extrair detritos para o furo de fluxo 28 da coluna de tubulação espiralada externa 26 através de orifícios de vácuo 40. O líquido que é injetado através dos bocais de injeção 38 ajudará a desalojar detritos 18 dentro do furo de poço 10. Estes detritos desalojados 18 podem, então, ser extraídos para o furo de fluxo 28 através de orifícios de vácuo 40.[00014] In operation, the wellbore unloading arrangement 20 is arranged in the wellbore 10 and lowered so that the unloading bottom composition 24 is at a desired location close to the debris 18 to be removed. Nitrogen is pumped through the first column of internal spiral tubing 30 to the bottom composition 24. Non-nitrogen liquid is pumped through the second column of internal coiled tubing 32 to the bottom composition 24. During operation, a fluid jet 33 switches between injection of liquid from the second inner coiled tubing column 32 through nozzles 38 and vacuum power to draw debris into the flow hole 28 of the outer coiled tubing column 26 through vacuum holes 40. Liquid that is injected through injection nozzles 38 will help dislodge debris 18 into wellbore 10. This dislodged debris 18 can then be drawn into flow hole 28 through vacuum holes 40.

[00015] Durante a operação para remover os detritos 18, o nitrogênio pode ser escoado da fonte de nitrogênio 42 para os bocais de injeção 38. A injeção de nitrogênio para o furo de poço 10 preferivelmente ocorrerá próximo aos detritos 18 e pode ser feita continuamente à medida que a injeção de líquido e formação de vácuo ocorrem. Além disso, a disposição de descarregamento de furo de poço 20 pode ser movida axialmente dentro do furo de poço 10 durante estas operações para ajudar a desalojar ainda mais os detritos 18 e ajudar na sua remoção.[00015] During operation to remove debris 18, nitrogen may flow from nitrogen source 42 to injection nozzles 38. Nitrogen injection to wellbore 10 will preferably take place near debris 18 and can be done continuously as liquid injection and vacuum formation takes place. In addition, the wellbore unloading arrangement 20 can be moved axially within the wellbore 10 during these operations to help further dislodge the debris 18 and aid in its removal.

[00016] Os inventores acreditam que a injeção de nitrogênio durante a operação da bomba de jato de fluido 33 diminui a densidade de fluidos dentro do furo de poço 10 próximo à composição de fundo de descarregamento 24, desse modo melhorando a eficácia do vácuo de detritos. Além disso, os inventores descobriram que a operação eficaz da injeção de líquido e remoção de detritos é possível a profundidades de furo de poço maiores do que com sistemas convencionais.[00016] The inventors believe that the injection of nitrogen during the operation of the fluid jet pump 33 decreases the density of fluids within the wellbore 10 close to the unloading bottom composition 24, thereby improving the effectiveness of the debris vacuum . In addition, the inventors have found that effective operation of liquid injection and debris removal is possible at greater wellbore depths than with conventional systems.

Claims

1. Disposição de descarregamento de furo de poço (20) para remoção de fragmentos e cascalhos (18) de um furo de poço (10), a disposição de descarregamento de furo de poço sendo caracterizada pelo fato de que compreende: uma coluna de passagem (22) para dispor uma composição de fundo de descarregamento no furo de poço; uma composição de fundo de descarregamento (24) transportada pela coluna de passagem, a composição de fundo de descarregamento sendo configurada para injetar nitrogênio um líquido no furo de poço; e a composição de fundo de descarregamento sendo ainda configurada para extrair fragmentos e cascalhos (18) para a coluna de passagem usando sucção; e uma bomba de jato (33) dentro da composição de fundo (24) que fornece força motriz para injetar líquido e, subsequentemente, a sucção para puxar detritos para o furo de fluxo.1. Wellbore unloading arrangement (20) for removing debris and cuttings (18) from a wellbore (10), the wellbore unloading arrangement being characterized in that it comprises: a through column (22) to arrange an unloading bottom composition in the wellbore; an unloading bottom composition (24) carried by the through column, the unloading bottom composition being configured to inject nitrogen a liquid into the wellbore; and the unloading bottom composition being further configured to extract chips and cuttings (18) into the through column using suction; and a jet pump (33) within the bottom composition (24) which provides motive force to inject liquid and subsequently suction to pull debris into the flow hole.

2. Disposição de descarregamento de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a coluna de passagem compreende ainda: uma coluna de tubulação espiralada (26) definindo um furo de fluxo (28) ao longo de seu comprimento; uma primeira coluna de tubulação espiralada interna (30) dentro do furo de fluxo da coluna de tubulação espiralada externa; e uma segunda coluna de tubulação espiralada interna (32) dentro do furo de fluxo da coluna de tubulação espiralada externa.2. Wellbore unloading arrangement, according to claim 1, characterized in that the passage column further comprises: a spiral pipe column (26) defining a flow hole (28) along its length ; a first inner coiled tubing column (30) within the flow hole of the outer coiled tubing column; and a second inner coiled tubing column (32) within the flow hole of the outer coiled tubing column.

3. Disposição de descarregamento de furo de poço, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que: o nitrogênio é escoado através da primeira coluna de tubulação espiralada interna; e o líquido é escoado através da segunda coluna de tubulação espiralada interna.3. Well hole unloading arrangement, according to claim 2, characterized by the fact that: nitrogen is drained through the first column of internal spiral piping; and the liquid is drained through the second column of internal spiral tubing.

4. Disposição de descarregamento de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o líquido é água.4. Well hole unloading arrangement, according to claim 1, characterized in that the liquid is water.

5. Disposição de descarregamento de furo de poço (20) para remoção de fragmentos e cascalhos (18) de um furo de poço (10), a disposição de descarregamento de furo de poço sendo caracterizada pelo fato de que compreende: uma coluna de passagem (22) para dispor uma composição de fundo de descarregamento no furo de poço, a coluna de passagem tendo uma coluna de tubulação espiralada externa (26) que define um furo de fluxo (28) ao longo de seu comprimento e pelo menos uma coluna de tubulação espiralada interna dentro do furo de fluxo para transmitir nitrogênio através da coluna de passagem para uma composição de fundo de descarregamento; uma composição de fundo de descarregamento (24) transportada pela coluna de passagem, a composição de fundo de descarregamento sendo configurada para injetar nitrogênio e um líquido; e a composição de fundo de descarregamento sendo ainda configurada para extrair fragmentos e cascalhos para a coluna de passagem usando sucção; e uma bomba de jato (33) que fornece força motriz para injetar líquido e, subsequentemente, a sucção para puxar detritos para o furo de fluxo.5. Wellbore unloading arrangement (20) for removing debris and cuttings (18) from a wellbore (10), the wellbore unloading arrangement being characterized in that it comprises: a through column (22) for arranging an unloading bottom composition in the wellbore, the through string having an external coiled tubing string (26) defining a flow hole (28) along its length and at least one internal coiled tubing within the flow hole to transmit nitrogen through the pass-through column to an unloading bottom composition; an unloading bottom composition (24) carried by the through column, the unloading bottom composition being configured to inject nitrogen and a liquid; and the unloading bottom composition being further configured to extract fragments and cuttings into the through column using suction; and a jet pump (33) providing motive power to inject liquid and subsequently suction to pull debris into the flow hole.

6. Disposição de descarregamento de furo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma coluna de tubulação espiralada interna compreende ainda: uma primeira coluna de tubulação espiralada (30) através da qual o nitrogênio é escoado; e uma segunda coluna de tubulação interna espiralada (32) através da qual o líquido é escoado.6. Wellbore unloading arrangement, according to claim 5, characterized in that the at least one internal spiral pipe column further comprises: a first spiral pipe column (30) through which nitrogen is drained ; and a second column of coiled inner tubing (32) through which the liquid flows.

7. Disposição de descarregamento de furo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o líquido é água.7. Well hole unloading arrangement, according to claim 5, characterized in that the liquid is water.

8. Método para descarregar um furo de poço (10) removendo fragmentos e cascalhos (18) do furo de poço, o método sendo caracterizado pelas etapas de: dispor uma disposição de descarregamento de furo de poço (20) no furo de poço, a disposição de descarregamento de furo de poço tendo uma composição de fundo de descarregamento (24); injetar um líquido no furo de poço através da composição de fundo de descarregamento para desalojar os fragmentos e cascalhos (18); remover os fragmentos e cascalhos do furo de poço extraindo os fragmentos e cascalhos para a composição de fundo de descarregamento com sucção; injetar nitrogênio no furo de poço através da composição de fundo de descarregamento próximo aos fragmentos e cascalhos; e fornecer força motriz para injetar líquido e, subsequentemente, fornecer sucção para puxar os detritos para o conjunto de fundo de poço com uma bomba de jato.8. Method for unloading a wellbore (10) by removing debris and cuttings (18) from the wellbore, the method being characterized by the steps of: arranging a wellbore unloading arrangement (20) in the wellbore, the wellbore unloading arrangement having an unloading bottom composition (24); injecting a liquid into the wellbore through the unloading bottom composition to dislodge the fragments and cuttings (18); removing the debris and cuttings from the wellbore by extracting the fragments and cuttings into the discharge bottom composition with suction; inject nitrogen into the wellbore through the unloading bottom composition close to the fragments and cuttings; and provide motive power to inject liquid and subsequently provide suction to pull the debris into the downhole assembly with a jet pump.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de dispor a disposição de descarregamento de furo de poço no furo de poço ainda compreende: dispor uma composição de fundo de descarregamento (24) no furo de poço com uma coluna de passagem (22) que inclui uma coluna de tubulação espiralada externa (26) que define um furo de fluxo (28) e pelo menos uma coluna de tubulação espiralada interna que reside dentro do furo de fluxo.9. Method according to claim 8, characterized in that the step of arranging the wellbore unloading arrangement in the wellbore further comprises: arranging an unloading bottom composition (24) in the wellbore with a run-through column (22) including a column of outer coiled tubing (26) defining a flow hole (28) and at least one column of inner coiled tubing that resides within the flow hole.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado ainda por: injetar o nitrogênio através da pelo menos uma coluna de tubulação espiralada interna; e remover os fragmentos e cascalhos (18) através do furo de fluxo (28).10. Method, according to claim 9, further characterized by: injecting nitrogen through at least one internal spiral pipe column; and removing the debris and cuttings (18) through the flow hole (28).