BRPI0410234B1 - método para tratar um poço - Google Patents

Abstract

"método de tratar um poço". um método de prevenir ou tratar perdas de circulação durante a perfuração de um poço, que compreende a adição, numa concentração da ordem das 0,5 a 6 libras por barril, de fibras dispersíveis na água, que tenham um comprimento de cerca de 10 a 25 mm de por exemplo vidro ou fibras polímeras para um fluido de base aquosa, bombeado, que contém partículas só e que tem um diâmetro equivalente a menos de 300<109>. o fluido de base com partículas sólidas pode ser o fluido de perfuração ou um tampão de cimento de pequeno volume, especialmente bombeado para remediar as perdas de circulação.

Description

MÉTODO PARA TRATAR UM POÇO Área da Invenção A presente invenção está relacionada com os métodos de impedir ou de combater os problemas de circulação encontrados durante a perfuração de poços como: poços de petróleo, de gás, geotérmicos, ou outros do gênero.

Fundamento da invenção As perdas de circulação definem—se como a perda total ou parcial dos fluidos de perfuração no cimento, em zonas altamente permeáveis, formações cavernosas e fraturas naturais ou induzidas durante a perfuração ou operações de cimentação. Entre as consequências das perdas da circulação podem incluir-se : - Erupção devido à queda do nivel do fluido no poço (perda na altura de elevação hidrostática); - Tubo de perfuração preso, devido à deficiente remoção de cascalhos oriundos da perfuração;

Mau isolamento de zona devido a cimentação insuficiente; - Custo acrescido, devido a perda de fluidos de perfuração ou cimento, acréscimo no tempo de sondagem e operações remediadoras de cimentação;

Danos na formação, devido a perdas para a zona de produção; e -Perda do poço. A gravidade das perdas da circulação pode variar de mínima (< 10 bbl(l,5m3/h) a grave (perda total de fluidos, incapaz de manter o poço cheio ou obter retorno à superfície).

Um modo de lidar com as perdas de circulação é acrescentar ao fluido materiais ("Materiais de perdas de circulação ou "MPCs") que ligam em ponte ou bloqueiam a infiltração para dentro da formação. Os MPCs geralmente englobam-se em 4 tipos principais: -Granular (por exemplo, conchas de fósseis do solo, plásticos ou calcário); -Lamelar-(por exemplo, celofane lamelar); -Fibroso-(por exemplo, serradura, feno, fibras de vidro);e -Partículas absorventes de fluido encapsulado.

Os MPCs podem variar em tamanho de 200 mesh a H de polegada e são regra geral usados em concentrações de 8-120 lb/bbl, de acordo com a gravidade das perdas.

Os tampões de cimento, que muitas vezes integram MPCs, situados ao nível das perdas de circulação, também têm sido utilizados para lidar com estes problemas durante a perfuração. Os cimentos de baixa densidade, incluindo cimentos-espuma, têm sido considerados como particularmente úteis. Em regra, têm-se considerado que o uso de MPCs em misturas de cimento, só é eficiente para perdas menores ou parciais. Para situações de perda total, o cimento-espuma é a única solução eficiente. OS MPCs mais comuns, usados em misturas de cimento, têm sido: materiais granulosos, tais como o Gilsonite, o carvão esmagado ou conchas de fósseis do solo Tentou-se o material celofane lamelar mas surgiram problemas ao juntar a mistura a cargas mais pesadas. Os materiais fibrosos são raramente utilizados em misturas de cimento devido aos problemas em tamponar o equipamento de cimentação. Um sistema com utilização de fibras que foi proposto está descrito na EP 1284248 e consiste no uso de vidro ou fibras poliméricas numa lama de cimento de baixa densidade, que contém materiais sólidos em bandas discretas, do tamanho de partículas.

Outros sistemas gelificantes ou viscosos que não . contêm cimento Portland, também foram utilizados como tampões. Exemplos destes, são agentes gelificantes como os silicatos, com um ativador adequado. Esses tampões também podem conter materiais de ligação em ponte tais como carbonato de cálcio do solo, com partículas de tamanho entre 8 pm a 254 pm e em concentrações de mais de 10 lb(4,5 kg)/bbl. Outros sistemas gelificantes incluem cimento Sorel (óxido de magnésio, cloreto de magnésio e água).

Foram também propostos certos sistemas de misturas no fundo de poço. Destes fazem parte, tampões de bentonita de óleo diesel em lama (BOD-L) e sistemas gelificantes de polisacaridas encapsuladas em emulsões que são quebradas pelas forças de cisalhamento no fundo do poço {ver EP 0738310). Um desenvolvimento deste sistema posterior combina o sistema gelificante com o cimento (ver WO 00/75481).

Mais pormenores de problemas de perda de circulação e possiveis soluções podem encontrar-se em Baret, Daccord and Yearwood, cimentação de Poços, capitulo 6 "cimento/Interações das formações", 6-1 a 6-17. E objeto da presente invenção disponibilizar técnicas que podem ser utilizadas durante a perfuração, para reduzir problemas associados com as perdas de circulação.

Sintese da Invenção No seu sentido mais lato, a presente invenção engloba o tratamento de um poço com um fluido de base aquosa, a que são acrescidas partículas sólidas com um diâmetro equivalente de menos de 300 pm e fibras dispersáveis na água, com um comprimento entre cerca de 10 e 25 mm, a uma concentração de entre 0,5 e 6 libras por barril de fluido.

Sem querer ficar limitados par uma teoria, parece que as fibras dispersáveis na água favorecem a formação de um aglomerado endurecido, formando uma rede ao longo da parede do poço que, com as pequenas partículas só facilmente funciona coma tampão. O fluido da invenção pode ser a próprio fluido de perfuração e neste caso, as pequenas particulas sólidas são constituídas por exemplo por materiais pesados, adicionados para aumentar o peso do fluido de perfuração, que incluem por exemplo barita(sulfato de bário), hematita(óxido do ferro), ilmenita(óxido do titânio de ferro), siderita(carbonato de ferro), galena( sulfureto de xumbo), tetraóxido do magnésio e ou óxido de zinco. As partículas pesadas tem em media um tamanho na ordem dos 20 aos 200 μιη-isto é, uma ordem do magnitude de cerca de 100 a 1000 vezes menor do que as fibras dispersáveis na água. Regra geral as quantidades de material pesado usadas são na ordem dos 0,2 a 2, mais usualmente 0,25 a 1,5 kg por litro.

De acordo com uma aplicação concreta da invenção as fibras dispersáveis na água, são fibras de vidro que no geral tem 10 a 15 mm de comprimento e 20 microns de diâmetro. De preferência são feitas de fibras resistentes a álcali, cortadas, que sendo produtos prontamente disponíveis como fibras de substituição de asbesto tem um sistema de tamanhos dispersáveis na água. Quanta maior é a comprimento da fibra, melhor é a capacidade de formar uma estrutura tipo teia. No entanto, até o momento provou-se que é impossível bombear as fibras de vidro com mais de 15 mm, com o equipamento de mistura padrão disponível numa plataforma. As concentrações são em média de cerca de 1 a cerca de 3 libras por barril de fluido, embora em casos particularmente graves possam ser necessárias concentrações mais elevadas(neste caso, é mais provável que a fluido seja bombeado como um tampão de cimento de volume relativamente pequeno) .

As fibras são de modo geral adicionadas no equipamento de mistura da superfície, usado para misturar a fluido de perfuração. As concentrações típicas para as fibras são l-51b/bbls. Outros MPCs tais como diferentes materiais fibrosos, cortados em pequenos pedacinhos e partículas do tamanho de grânulos, também podem ser adicionados em concentrações semelhantes.

De acordo com outra aplicação concreta da presente invenção, as fibras são fibras poliméricas, tais como fibras novolóides disponíveis, por exemplo em comprimentos que vão de cerca de 18 a cerca de 22mm e em diâmetros de cerca de 21mm, com um conteúdo de água de 35-45% (ver a patente norte americana 5.782.300 para descrição mais pormenorizada das fibras adequadas).

Como mencionado anteriormente, o fluido de tratamento da presente invenção pode ser o fluido que se usa normalmente para perfurar a poco, ou fluidos especialmente misturados com a finalidade de combater os problemas de perdas de circulação, possivelmente na forma de um pequeno tampão de cimento de volume limitado. Neste Ultimo caso, a fluido ainda conterá sólidos de pequeno tamanho tipicamente semelhantes aos que se encontram normalmente em fluidos de perfuração Numa aplicação concreta o referido pequeno tampão de cimento pode ser um espaçador.

Uma forma particularmente preferida de tampão, inclui fibras e um cimento como o micro-cimento, opcionalmente com adição de um material que faz ligação em ponte, como o carbonato de cá ou as partículas de tamanho granular. Esse pequeno tampão de cimento pode ter 80% de carbonato de cálcio e 20% de microcimento e ainda fibras. Também pode conter polímeros.

Embora esses pequenos tampões de cimento possam ser bombeados continuamente, pode ser preferível misturar e bombear um volume que não volte até a superficie, mas seja apenas suficiente para alcançar a zona de perdas de circulação, evitando assim o tamponamento do equipamento de superficie.

Outra perspectiva da invenção implica o uso de fibras em misturas de cimento. Nesta perspectiva, uma mistura de cimento de baixa densidade com componentes sólidos em bandas discretas do tamanho de partículas e contendo fibras, é preparada e bombeada para dentro do poço juntamente com o ar pressurizado, de modo a formar uma mistura de cimento-espuma de muito baixa densidade, que é colocado junto a zona de perdas de circulação.

Breve descrição dos desenhos A presente invenção vai agora ser descrita por meio de exemplos e com referência a Figura 1 que a acompanha, que mostra uma visão esquemática de um sistema de abastecimento de cimentos-espuma de baixa densidade, com fibras, para os problemas de perdas de circulação.

Descrição pormenorizada A presente invenção é aplicável a vários tipos de fluidos de perfuração tanto à base de água como à base de óleo, conforme se mostra nas tabelas abaixo: OS dois exemplos seguintes ilustram o uso de materiais fibrosos para resolver os problemas de perdas de circulação, de acordo com a invenção.

Exemplo 1 Um poço perfurado a uma profundidade vertical de 2700m encontrou uma zona de graves perdas de circulação. 0 poço estava a ser perfurado com lama de perfuração Gelchem com as seguintes propriedades: Viscosidade: 77 PV/YP: 19/15 Resistência do gel: 6/16 Perda de água: 8,2 pH: 10 Cl: 900 Ca: 35 Densidade 1.100 kg/m3 Viscosidade Plástica: 55-65 cp No inicio do procedimento, de acordo com a invenção ) 13 sacos (~295,1 kg) de fibras de vidro com o diâmetro de 20 micron e o comprimento de 10-14 mm, dispersiveis na água, foram adicionados a lama básica e bombeados para dentro do poço. A estes, seguiram-se mais 8 sacos (~181,6 kg) bombeados dentro da lama, após o que se verificou retorno à superfície {ou seja, a quantidade do lama que voltou à superficie igualou a quantidade bombeada para dentro do poço). No total, 727 kg de fibras foram bombeadas em 110 m3 de lama do perfuração (GelChem) .

Exemplo 2 Um poco perfurado a uma profundidade vertical do 630m encontrou uma zona de graves perdas de circulação. Na perfuração do poco estava a ser usada tubagem enrolada com lama de perfuração GelChem com densidade do 1050kg/m3 e uma viscosidade plástica de 55-65 cP. Inicialmente os tampões de cimento LC de carbonato de cálcio ou serradura foram bombeadas sem efeito. O tratamento foi feito em 5 estágios: 1. Cinco sacos (-113,5kg) de fibras de vidro dipersíveis em água, com o diâmetro de 20 micron e comprimento de 10-14mm, foram adicionadas a 12 m3 da lama e bombeados através da tubagem. 2. Seis sacos (-136,2kg) de fibras foram adicionados a 12m3 da lama e e bombeados através da tubagem. 3. Sete sacos (-158,9kg) de fibras foram misturadas com a lama e bombeados através do espaço anular (circulação reversa) 4. Doze sacos (-272,4kg) de fibras foram misturados com a lama, bombeados através do espaço anular (circulação reversa), após o que foi observado o retorno à superfície, na tubagem. 5. Oito sacos (~181,6kg) de fibras foram misturados com a lama e bombeados através do espaço anular ( circulação reversa) em consequência do que toda a circulação foi observada.

No total foram bombeados 8 63 kg de fibras em 70m3 de lama. A Figura 1 mostra um sistema em que as fibras podem ser usadas com uma mistura de cimento-espuma de baixa densidade, para resolver problemas de perdas de circulação. Os cimentos de baixa densidade adequados, são descritos na WO 01/09056 (CJSSN 10/049.198, incorporada aqui por referência). O modo como essas misturas podem ser espumadas ê descrito na WO 00/50357 {(USSN 09/914.33 1, (aqui incorporada por referência). As misturas de cimento de baixa densidade que contêm fibras estão descritas na WO 03/0 14040 (aqui incorporada por referência).

No sistema mostrado na figura 1, uma mistura a base de cimento é preparada num camião de mistura 10. Para aplicações de misturas batch (a granel), esta mistura é bombeada por meio de um camião de mistura 12, para um misturador a granel, no qual se adicionam também fibras point. O combinado de cimento e lamas, misturados a granel, é então bombeado do misturador 14 por meio de outro camião de bombeamento 16. Para uma mistura continua, a primeira unidade de bombeamento 12 e o misturador a granel 14 não são necessários e as fibras (e quaisquer outros aditivos) são adicionadas diretamente na unidade de bombeamento 16. O produto da unidade de mistura 16 é dirigido para um gerador de espuma 22, por meio de uma váivula de controle 20 com uma fonte estabilizadora de espuma 18 e uma fonte de nitrogênio 24 ligadas a elas. A mistura espumosa é bombeada do gerador 22 para a cabeça do poço 26, descendo o poço normalmente. Como é usual, há também uma linha derivada 28 e meios de obstrução para os fossos de infiltração 30. É de toda a conveniência, que possam fazer-se numerosas variações desde que permaneça dentro do âmbito da invenção. As fibras, por exemplo, podem ser combinadas com outras MPCs e usadas em vários tipos de lamas. Os MPCs podem ser na forma de sistemas gelificantes tais como sistemas que contêm cimento (por exemplo carbonato de cálcio e microcimento ou a mistura espumosa descrita acima.) as fibras podem ser bombeadas como um simples tampão de cimento ou uma série de tampões de cimento ou basicamente de modo continuo, até que a circulação fique restabelecida. As fibras podem ser bombeadas através do tubo de perfuração, brocas de perfuração ou outro equipamento do fundo do poço, ou através de tubagem enrolada via espaço anular. - REIVINDICAÇÕES -

Claims (17)

1. MÉTODO PARA TRATAR UM POÇO, referido método sendo para impedir ou combater problemas de circulação, o método compreendendo um fluido que é um fluido de perfuração & que contém matérias de perda de circulação, o método sendo caracterizado por compreender o bombeamento de um fluido, incluindo uma base aquosa, partículas sólidas que tem ura diâmetro equivalente de menos de 300 pm e fibras dispersiveis na água, que tenham um comprimento entre 10 e 25mm, a uma concentração entre 0,5 e 6 libras por barril de fluido.

2. MÉTODO, de acordo com a rei vindicaçâo 1, caracterizado por as fibras terem um diâmetro de 20 pm, e por as fibras serem fibras de vidro e terem um comprimento de 10 a 15 mm.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as fibras serem adicionadas a uma concentração entre 1 e 3 libras por barril de fluido.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as fibras serem fibras poliraeras que tem um comprimento de 18 a 22 ram e um conteúdo de água de 35-45% .

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por as fibras serem fibras de novolóide.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as referidas partículas sólidas serem selecionadas da lista que consiste em barica, hematita, ilmenita, carbonato de ferro, galena, tet racxido de manganésio, óxido de zinco, cimento e misturas deles.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as referidas partículas sólidas terem um diâmetro de menos de 75 pm,

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por pelo menos 50% das partículas sólidas terem um diâmetro entre 10 e 30 ym.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o fluido ainda compreender materiais adicionais para perdas de circulação.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por os referidos materiais para perdas de circulação são selecionados do grupo formado por materiais fibrosos, partículas lamelares e granulares.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o fluido ser bombeado como um fluido de perfuração e as fibras dispersivei s na água no contacto com o furo do poço, formando uma teia que contribui para a formação de um aglomerado endurecido, o que reduz a perda do fluido para dentro da formação.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o fluido ser bombeado na forma de um tampão de cimento de volume limitado, para remediar os problemas de perdas de circulação.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o fluido do tampão de cimento compreender cimento e um agente de ligação em ponte, como partículas sólidas, que têm um diâmetro· equivalente, de menos de 300 pm.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o referido cimento ser um microcimento e o referido agente de ligação em ponte ser constituído por partículas de carbonato de cálcio.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a proporção do peso do micro cimento em relação às partículas de carbonato de cálcio ser de 8G:2Q.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o referido tampão de cimento ser um espaçador.

17. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por o fluido ser espumoso.