BRPI0711475A2 - mÉtodo para perfur um furo de poÇo étil para a recuperaÇço de hidrocarbonetos a partir de um reservatàrio de sub-superfÍcie, e, furo de poÇo perfurado. - Google Patents
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Abstract
METODO PARA PERFURAR UM FURO DE POÇO éTIL PARA A RECUPERAÇçO DE HIDROCARBONETOS A PARTIR DE UM RESERVATàRIO DE SUB-SUPERFÍCIE, E, FURO DE POÇO PERFURADO. Um método para perfurar um furo de poço útil para a recuperação de hidrocarbonetos a partir de um reservatório de subsuperficie penetrado por um ou mais furos de poço injetados anteriormente com vapor, compreende perfurar um furo de poço que tem uma porção produtiva substancialmente horizontal que se situa dentro do reservatório de subsuperficie.
Description
"MÉTODO PARA PERFURAR UM FURO DE POÇO ÚTIL PARA A RECUPERAÇÃO DE HLDROCARBONETOS A PARTIR DE UM RESERVATÓRIO DE SUB-SUPERFÍCIE, E, FURO DE POÇO PERFURADO"
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
O presente Pedido reivindica prioridade sob 35 U.S.C 119 para o Pedido de Patente Provisório U.S. Número 60/801.016 depositado em 16 de maio de 2006, cujo conteúdo completo é aqui com isto incorporado para referência.
FUNDAMENTO
Campo da técnica
É fornecido um método que é relativo à recuperação de hidrocarbonetos em formações de sub-superfície, particularmente recuperação de petróleo pesado a partir de reservatórios nos quais foram conduzidas operações de fraturamento com vapor.
Fundamento da técnica relacionada
Reservas de petróleo pesado não convencionais tais como, por exemplo, diatomita do mioceno (opala A), podem ser recuperadas por meio de "fraturamento com vapor". Fraturamento com vapor tem lugar por meio de um processo cíclico com características que incluem pressões de injeção de aproximadamente 1.000 psi (70 kg/cm2) e temperaturas de ± 500 a 550° Farenheit. (260 a 288°C). As Patentes U.S. de Números 5.085.276 e 5.305.829 consignadas de maneira comum, divulgam processos para injeção cíclica de vapor que são aplicáveis a formações de diatomita. Tal processamento incluem genericamente:
• Injeção de vapor: Injeção tem lugar por dois ou três dias (aproximadamente 1000 a 1500 barris de vapor por dia (BSPD) até que seja alcançado um volume objetivado de vapor (por exemplo 3000-5000 barris de vapor). O vapor é injetado a aproximadamente 1.000 psi (70 kg/cm) que serve tipicamente para exceder o gradiente de fratura da rocha de sub- superfície, fraturar o reservatório de baixa permeabilidade (5 milidarcy ou mD) e criar permeabilidade secundária de fratura.
• Período de embebimento. Depois de injetar vapor no poço, o poço é fechado e embebido por aproximadamente dois dias. A temperatura elevada proporciona a redução de viscosidade necessária para petróleo de 13 0 API e permite que o petróleo escoe mais facilmente. Em adição, um processo conhecido como "embebimento" tem lugar, no qual vapor de vapor d'água condensado é preferivelmente embebido pela rocha de diatomita (hidrofílica) e petróleo é deslocado para fraturas e para o furo de poço.
• Produção. Depois de "embeber' o poço, o poço é feito produzir por aproximadamente vinte ou mais dias. A produção provoca uma queda de pressão que induz "vaporização instantânea" de água quente para vapor, o que fornece energia de levantamento para a coluna de fluido. Como resultado, os poços escoam e não precisam ser levantados artificialmente, desde que os poços sejam em seguida injetados com vapor. Tipicamente, uma configuração de cabeça de poço em escoamento é utilizada para injeção cíclica de vapor em um campo de petróleo pesado. Depois que um poço morre, o poço é preparado para a próxima tarefa com vapor.
SUMÁRIO
Em uma configuração é fornecido um método de perfurar um furo de poço útil para a recuperação de hidrocarbonetos a partir de um reservatório de sub- superfície, o método compreendendo perfurar um furo de poço que tem uma posição produtiva substancialmente horizontal que se situa dentro do reservatório de sub- superfície. O reservatório de sub-superfície é penetrado por um ou mais furos de poço anteriormente injetados com vapor.
Em uma configuração é fornecido um método de perfurar um furo de poço útil para a recuperação de hidrocarbonetos a partir de um reservatório de sub-superfície, o método compreendendo perfurar um furo de poço que tem uma porção produtiva substancialmente horizontal que se situa dentro do reservatório de sub- superfície; perfurar um ou mais furos de poço substancialmente verticais e perfurar um ou mais furos de poço substancialmente verticais de acordo com uma profundidade da porção produtiva substancialmente horizontal do fiiro de poço.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS DOS DESENHOS
Os desenhos anexos ilustram configurações típicas e não devem ser considerados limitativos em escopo.
A figura 1 mostra uma seção transversal do primeiro poço horizontal do Exemplo. O intervalo produtivo (revestimento ranhurado) para o primeiro poço horizontal do Exemplo intercepta intervalos acima das perfurações de topo de poços verticais. Os intervalos acima das perfurações de topo dos poços verticais são interpretados serem aquecidos e altamente fraturados, devido à injeção de vapor dos poços verticais antes do abandono.
A figura 2 mostra uma seção transversal através de um modelo de saturação de petróleo que delineia a seção lateral do primeiro poço horizontal do Exemplo. A vista está olhando para a direção norte e nordeste nos mergulhos profundos da formação, e o esquema indica que drenagem por gravidade poderia ser um componente significativo do mecanismo de produção para o primeiro poço horizontal do exemplo.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Embora reservas de petróleo pesado possam ser recuperadas por meio de processos conhecidos como "fraturamento com vapor", foi descoberto, como indicado pelos dados adquiridos através da utilização inclinômetros de superfície, que durante alguns ciclos de vapor pode ocorrer migração na sobrecarga, isto é, acima do reservatório. A migração de vapor fugitivo acredita-se ser provocada por dano ao revestimento raso ou fraturamento fora de zona e resulta em pressões mais elevadas do que o normal na sobrecarga. As pressões mais elevadas do que o normal são creditadas a provocarem expressões de superfície, aspectos de perfuração, dificuldades de retrabalhos e o levantamento de superfície. Como aqui utilizado, "expressões de superfície" se refere a volumes de pressão elevada de vapor e petróleo que rompem a superfície e resultam em derramamentos que podem ser registrados. Derramamentos que podem ser registrados são não apenas caros de um ponto de vista de HES (saúde- ambiente-segurança) mas podem também conduzir a perdas significativas de produção/receita se injeção de vapor é barrada como resultado. Em particular, expressões de superfície podem conduzir ao abandono de furos de poço danificados ou supostamente danificados.
Uma expressão de superfície pode conduzir a uma moratória em perfuração/injeção de vapor nova substituição em poços de enchimento na área da expressão de superfície, bem como uma moratória em poços remanescentes em operação ao redor da expressão de superfície por meio de dispositivos de injeção cíclica de vapor convencional por temor de agitar a expressão da superfície. Surpreendentemente foi descoberto que tais poços remanescentes quando convertidos para levantamento artificial (bomba de haste (cavalo de pau)) sem injeção de vapor ativo para ajudar a reduzir a dilatação da superfície e continuar a recuperar reservas em proximidade junto à expressão de superfície, produziram em taxas que excederam as expectativas.
Assim, produção elevada de petróleo a partir de poços de levantamento artificial (bomba de haste) sem injeção cíclica direta de vapor conduziu à exploração quanto a se o desempenho de poços com bomba de haste poderia ser duplicado com um poço horizontal. Foi descoberto que um poço horizontal poderia interceptar as fraturas induzidas por vapor cíclico de poços verticais abandonados, e ainda ser produtivo sem injeção de vapor. Sem desejar ser limitado por qualquer teoria, acredita-se que os mecanismos de produção para poços de levantamento artificial no reservatório tem três vertentes. Primeiro, drenagem por gravidade provavelmente auxilia em áreas de leitos que mergulham em inclinação e assim óleo pode migrar dentro de um único padrão. Em segundo lugar, fraturas abertas estabelecidas (ambas, induzidas por vapor e naturais) desempenham um papel principal em fornecer trajetos de migração para o petróleo na rocha matriz de baixa permeabilidade. Em terceiro lugar, o calor remanescente de injeção cíclica de vapor juntamente com injeção de vapor na periferia da área, representam ambos um papel importante no aquecimento e redução de viscosidade do petróleo.
A área próxima à expressão de superfície pode ser caracterizada como uma que tem ao mesmo tempo fraturas induzidas por vapor, bem como fraturas naturais existentes. A freqüência elevada de fraturas naturais pode ser documentada junto a expressões de superfície através de um estudo detalhado FMI/EMI (interferência eletromagnética). Sem desejar ser limitado por qualquer teoria, acredita-se que as fraturas naturais, juntamente com fraturas induzidas por vapor, criam provavelmente uma rede que pode ser suprida com vapor e pode se tornar pressurizada, bem como ainda mais aquecida, o que permite a produção de petróleo por meio de um mecanismo de levantamento artificial, e não necessariamente requerer injeção ativa no furo de poço em produção. Embora não esteja claro quão longe vapor e pressão podem se propagar através de fraturas existentes na área de um campo junto a uma expressão de superfície, a resposta de bomba de haste para a injeção agressiva de vapor sugere que os métodos aqui divulgados são um mecanismo viável para ressurgência continuada em produção.
Como aqui utilizada, a frase "substancialmente vertical" se refere a uma orientação de aproximadamente 30° ou menos a partir da vertical, enquanto a frase "substancialmente horizontal" se refere a uma orientação de aproximadamente 30° ou menos a partir da horizontal.
De um ponto de vista estritamente de subsuperfície existem uns poucos critérios básicos a serem seguidos ao planejar um trajeto de poço de um poço horizontal. Os critérios são utilizados para criar uma linha de melhor ajuste para uma seção lateral do poço. Critérios tomados como exemplo incluem:
1) O trajeto deveria estar dentro de aproximadamente 50 pés (15 m) de poços abandonados objetivados.
2) O trajeto deveria passar pelos poços abandonados em uma elevação não maior do que aproximadamente 160 pés (48 m) acima (em TVDSS) de perfurações de topo dos poços abandonados.
3) O trajeto deveria passar pelos poços abandonados uma elevação TVDSS que não poderia ser mais baixa do que perfurações de fundo para os poços abandonados.
4) As redes de fratura interpretadas a partir dos poços abandonados foram objetivadas com injeção de vapor cumulativa maior do que 150.000 barris (CWE).
Como aqui divulgado, poços horizontais de bomba de haste são opções viáveis para injeção cíclica de vapor em áreas termicamente maduras, tirando vantagem de uma combinação de fraturas induzidas por vapor e naturais e drenagem por gravidade de petróleo quente móvel.
Utilizações tomadas como exemplo incluem:
1) Perfurar poços horizontais para suplementar poços verticais existentes ou substituir poços verticais abandonados quando os poços verticais tenham sido anteriormente injetados com mais do que 50.000 barris cumulativos de vapor (equivalente em água fria ou (CWE) e a seção lateral (produção) do poço horizontal está genericamente entre as profundidades (profundidade vertical total submarina ou TVDSS) de perfurações de topo e de fundo de poços verticais deslocados quando passando pelos poços verticais. Em uma configuração, a faixa de profundidade está dentro de aproximadamente 200 pés (66 m) TVDSS (altura) a partir da perfuração de topo dos poços verticais ou aproximadamente 50 pés (15 m) TVDSS de profundidade abaixo da perfuração de fiindo dos poços verticais.
2) Perfurar poços horizontais em um campo de diatomita térmica de tal modo que uma porção produtiva do poço horizontal se situa dentro de aproximadamente 100 pés (30 m) de todos os poços existentes ou abandonados que foram anteriormente injetados com mais do que 50.000 barris de vapor (CWE) de acordo com os parâmetros anteriormente mencionados para profundidade relativa a perfurações de poços verticais deslocados. Em uma configuração a porção produtiva do poço horizontal pode ser definida como qualquer completação de poço de revestimento (perfurado ou ranhurado) que esteja em um ângulo de 90° ou maior, e seja utilizado para escoamento de entrada de petróleo e água.
3) Perfurar poços horizontais em diatomita térmica seguida por perfuração e completação de poços verticais de acordo com os parâmetros anteriormente mencionados para profundidades de perfurações em relação à porção produtiva do poço horizontal.
Essencialmente, o poço horizontal divulgado aqui emprega uma abordagem de "fratura/calor recuperado" para produção em campos de petróleo pesado tal como, por exemplo, cenários de diatomita térmica.
Exemplo
O exemplo ilustrativo a seguir tem a intenção de não ser limitativo.
Uma expressão de superfície conduziu a uma moratória ou perfuração/injeção de vapor nova de substituição de poços de enchimento dentro de um raio de 500 pés (150 m) da expressão de superfície. O grande número (isto é, vinte e dois) de poços abandonados e a política de injeção restrita de vapor conduziu à perda significativa de produção (da ordem de aproximadamente 1000 barris por dia ou BPD) na área da expressão de superfície.
A despeito do abandono de diversas poços ativos ao redor da expressão de superfície houveram diversos poços que permaneceram. Os diversos poços remanescentes não foram operados por dispositivos de injeção cíclica convencionais por medo de agitação da expressão de superfície. Assim, um poço foi convertido para levantamento artificial (bomba de haste) para aumentar retirada Antelope, ajudar a reduzir dilatação de superfície e continuar a recuperar reservas em proximidade junto à expressão de superfície. Surpreendentemente, sem injeção ativa de vapor o poço produziu em taxas que excederam as expectativas (da ordem de centenas de BPD) até que revestimento danificado conduziu ao abandono do poço convertido. Logo depois da conversão para bomba de haste quatro outros poços produtivos também foram equipados com bombas de haste. Os quatro poços adicionais convertidos também responderam de maneira positiva.
Ao planejar o primeiro poço horizontal, os critérios de planejamento do poço tomado como exemplo, como divulgado aqui, foram focalizados em assegurar que o trajeto do poço deveria ser próximo o suficiente dos poços abandonados, de modo a capitalizar o fraturamento e aquecimento induzido por vapor (ver figura 1). Especificamente, a porção produtiva ou intervalo produtivo ou revestimento ranhurado para o primeiro poço horizontal interceptou intervalos acima das perfurações de topo dos poços verticais. Os intervalos interceptados acima das perfurações de topo foram interpretados para serem aquecidos e altamente fraturados devido à injeção de vapor dos poços verticais antes do abandono.
O trajeto do primeiro poço horizontal objetivo quatro poços abandonados anteriormente na área da expressão de superfície. O primeiro poço horizontal levou um pouco mais de uma semana para perfurar e completar. O poço foi colocado em operação com uma produção inicial que excedia 1000 barris de óleo por dia (BOPD). O primeiro poço horizontal teve produção sustentada excedendo a média de produção de poço no campo por um fator de dez. Antes da perfuração do primeiro poço horizontal o mecanismo tomado como hipótese para a produção foi que o poço horizontal deveria tirar vantagem dos anos de injeção histórica de vapor na área interceptando ambos vapor induzido e fraturas naturais, e também o benefício de drenagem por gravidade no reservatório é furo de poço (mudança de elevação do calcanhar para o dedão sobe 12°). O desempenho do primeiro poço horizontal substancia a hipótese e sugere contribuição da maior parte da seção lateral.
Em adição ao primeiro poço horizontal, duas oportunidades de poços horizontais adicionais foram identificadas e capitalizadas. Os dois poços horizontais adicionais foram planejados e perfurados paralelos ao primeiro poço horizontal com o trajeto dos segundo e terceiro poços horizontais adicionais objetivando seis e cinco poços anteriormente abandonados na área da expressão de superfície, respectivamente.
A figura 2 é uma seção transversal através de um modelo de saturação de petróleo para o campo de petróleo no qual a expressão de superfície ocorreu, que mostra os mergulhos inclinados da formação. Sem desejar ser limitado por qualquer teoria, acredita-se que mergulhos bastante inclinados da formação do campo de petróleo no qual a expressão de superfície ocorreu, juntamente com fraturamento natural e induzido por vapor, permite a probabilidade que a drenagem por gravidade poderia ter sido um componente significativo do problema do mecanismo de produção para alguns poços horizontais no campo de petróleo. Mergulho de leitos podem exceder 45° na parte do campo onde os três poços horizontais foram apertou perfurados, e petróleo móvel quente pode drenar para baixo dos leitos inclinados. Se um mecanismo de drenagem por gravidade estava tendo lugar, então porções laterais dos três poços horizontais estiveram em posição favorável para capturar o petróleo móvel quente.
Cálculos volumétricos anteriores próximo ao furo de poço indicaram que uma porção considerável do petróleo no primeiro trajeto do poço horizontal foi drenado dentro de 25 pés (8 m) do furo de poço abandonado. Contudo, o mesmo estudo também concluiu resultados similares para os produtores de bomba de haste verticais anteriormente mencionados. O desempenho real do primeiro poço horizontal (discutido abaixo) juntamente com a resposta de produção de bomba de haste à a injeção de vapor deslocada, sugere que a produção de petróleo pode ter contribuição desde afastamento de mais do que 25 pés (8 m) (da localização de furo de fundo) o que sugere que existe uma rede de fratura na área madura da expressão de superfície e que a rede de fratura provavelmente permite a migração de vapor e petróleo.
Diversas modificações das configurações tomadas como exemplo discutidas aqui irão facilmente ocorrer àqueles de talento na técnica. A presente divulgação tem a intenção de finalidade apenas de ilustração, e não deveria ser imaginada em um sentido de limitação. Conseqüentemente, a presente divulgação deve ser considerada como incluindo todas as estruturas e métodos que caem dentro do escopo das reivindicações anexas. O termo "compreendendo" dentro das reivindicações tem a intenção de significar "incluindo no mínimo", de tal modo que a listagem descrita de elementos em uma reivindicação é um conjunto aberto ou grupo. De maneira similar, os termos "contendo", "tendo" e "incluindo", são todos projetados para significar um conjunto aberto ou grupo de elementos. "Um", "o" e outras formas no singular têm a intenção de incluir as suas formas no plural, a menos que especificamente excluídas.
Claims (20)
1. Método para perfurar um furo de poço útil para a recuperação de hidrocarbonetos a partir de um reservatório de sub-superfície, caracterizado pelo fato de compreender: perfurar um furo de poço que compreende uma porção produtiva substancialmente horizontal que se situa dentro do reservatório de sub-superfície, no qual o reservatório de sub-superfície é penetrado por um ou mais furos de poço anteriormente injetados com vapor.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender produzir hidrocarbonetos a partir do furo de poço.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ter alcançado uma maturidade térmica linear a partir do vapor anteriormente injetado nele.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ser penetrado por um ou mais furos de poço anteriormente injetados com no mínimo 50.000 barris de vapor cumulativos.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ser penetrado por um ou mais furos de poço anteriormente injetados com no mínimo 150.000 barris de vapor cumulativos.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ser penetrado por um ou mais furos de poço substancialmente verticais anteriormente injetados com vapor.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ainda compreender posicionar a porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço dentro de um alcance lateral de aproximadamente 100 pés (30,48 m) de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais.
8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de ainda compreender posicionar a porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço a uma profundidade definida por perfurações a mais superior e a mais inferior de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais.
9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de ainda compreender posicionar a porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço dentro de um alcance de profundidade definido por um limite de profundidade superior de aproximadamente 200 pés (60,96 m) TVDSS acima de uma perfuração a mais superior de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais e uma profundidade limite inferior de aproximadamente 50 pés (15,24 m) TVDSS abaixo de uma perfuração a mais inferior de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais.
10. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de ainda compreender posicionar a porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço em um alcance de profundidade definido por um limite de profundidade superior de aproximadamente 160 pés (48,77 m) TVDSS acima de uma perfuração a mais superior de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais e um limite de profundidade inferior não mais baixo do que uma perfuração a mais inferior de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais.
11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ser um reservatório de óleo pesado.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ser um reservatório de diatomita.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender planejar um trajeto da porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço para estar dentro de um alcance lateral de aproximadamente 100 pés (30,48 m) de um ou mais dos furos de poço anteriormente injetados com vapor.
14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender planejar um trajeto da porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço para estar dentro de um alcance lateral de aproximadamente 50 pés (15,24 m) de um ou mais dos furos de poço anteriormente injetados com vapor.
15. Furo de poço perfurado, caracterizado pelo fato de compreender: uma porção produtiva substancialmente horizontal que se situa dentro de um reservatório de sub-superfície, no qual o reservatório de sub- superfície é penetrado por um ou mais furos de poço substancialmente verticais, a porção produtiva substancialmente horizontal localizada: dentro de um alcance de profundidade definido por um limite de profundidade superior de aproximadamente 200 pés (60,96 m) TVDSS acima de uma perfuração a mais superior de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais e um limite de profundidade inferior de aproximadamente 50 pés (15,24 m) TVDSS abaixo de uma perfuração a mais inferior de um ou mais dos furos de poço substancialmente verticais; e dentro de um alcance lateral de aproximadamente 100 pés (30,48 m) de um ou mais dos furos de poço anteriormente injetados com vapor.
16. Método para perfurar um furo de poço útil para a recuperação de hidrocarbonetos a partir de um reservatório de sub-superfície, caracterizado pelo fato de compreender: perfurar um furo de poço que compreende uma porção produtiva substancialmente horizontal que se situa dentro do reservatório de sub-superfície, perfurar um ou mais furos de poço substancialmente verticais; e perfurar um ou mais furos de poço substancialmente verticais de acordo com uma profundidade da porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de ainda compreender produzir hidrocarbonetos a partir do furo de poço.
18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato da perfuração a mais superior do um ou mais furos de poço substancialmente verticais ocorrer não mais baixo do que aproximadamente - 200 pés (60,96 m) TVDSS abaixo da porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço e uma perfuração a mais inferior do um ou mais furos de poço substancialmente vertical ocorrer a não mais do que aproximadamente 50 pés (15,24 m) TVDSS acima da porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço.
19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato do reservatório de sub-superfície ser penetrado por um ou mais furos de poço anteriormente injetados com no mínimo 50.000 barris de vapor cumulativos.
20. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de ainda compreender planejar um trajeto da porção produtiva substancialmente horizontal do furo de poço para estar dentro de um alcance lateral de aproximadamente 100 pés (30,48 m) de um ou mais dos furos de poço anteriormente injetados com vapor.
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