MXPA02006375A - Embarcacion de intervencion de pozo submarino. - Google Patents

Abstract

Una embarcacion de intervencion de pozo submarino que comprende un buque cisterna colocable de manera dinamica y equipo de intervencion de pozo directo montado sobre una cubierta del buque cisterna; el equipo de intervencion de pozo directo se puede montar sobre una super estructura por arriba de la cubierta principal del buque cisterna e incluye equipo para perforacion no giratoria hipocompensada y separacion del liquido de hidrocarburo; el equipo de separacion del liquido esta acoplado a tanques de almacenamiento del buque cisterna como para recibir liquidos de hidrocarburos separados para propositos de almacenamiento.

Description

EMBARCACIÓN DE INTERVENCIÓN DE POZO SUBMARINO MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a una embarcación de intervención de pozo submarino. Los pozos de producción de hidrocarburos se establecen utilizando un ensamble de perforación giratorio. Un ensamble de perforación giratorio se impulsa desde la superficie, generalmente en el caso de un pozo submarino desde una torre de perforación montada sobre una plataforma colocada sobre el pozo. La plataforma se puede montar sobre el lecho del mar o puede ser un ensamble semi-sumergible la ubicación del cual se puede mantener en todas excepto las condiciones más extremas. Después de completar la perforación, el pozo se recubre con entubado para permitir que líquidos de hidrocarburos fluyan a través del entubado desde cualquier reserva de hidrocarburo hacia la cual se extiende el entubado. En algunas formaciones, los fluidos de hidrocarburo y agua ocupan la misma reserva, los fluidos de hidrocarburo formando una capa sobre la parte superior del agua. Si el entubado de producción de un pozo penetra la formación ocupada inicialmente por los fluidos de hidrocarburo, conforme el fluido fluye al entubado del pozo puede ocurrir el fenómeno conocido como "formación de cono de agua", esto es la interfaz entre los líquidos de hidrocarburo y agua se vierte hacia arriba hacia el pozo. Este efecto resulta a partir de gradientes de presión establecidos dentro de la formación de la reserva como resultado de flujo de fluido a través de la formación al entubado del pozo. Si la punta de la interfaz en forma de cono alcanza el entubado del pozo, entrarán grandes volúmenes de agua al entubado del pozo, reduciendo la velocidad de producción de líquido de hidrocarburo e incrementando los costos de separar los fluidos de hidrocarburo producidos del agua. En pozos en donde la formación de cono de agua se ha convertido en un problema, se sabe conducir operaciones de perforación adicionales como para evitar o minimizar la generación de cono de agua. Por ejemplo, se puede utilizar un ensamble de perforación de agujero de fondo para perforar conductos laterales hacia la formación que tiene líquido de hidrocarburo. Esto se puede lograr utilizando técnicas de perforación convencionales, pero dichas técnicas demandan el apagado del pozo y con frecuencia requieren la remoción del entubado que cubre al pozo. Esto implica costos y riesgos sustanciales. Además, la formación que tiene líquido de hidrocarburo se puede dañar mediante fluidos de perforación que se requieren para las operaciones de perforación adicionales. Con el fin de evitar la posibilidad de pérdida o daño a un pozo resultante de intervenciones de perforación, se ha desarrollado una tecnología de perforación avanzada que permite lograr perforación técnicamente difícil sin riesgo o daño sustancial a la formación. La técnica es referida como perforación "hipocompensada". Con perforación hipocompensada, el pozo está vivo (presión positiva en la superficie) en todo momento. Esto se puede hd?&»?M?m*,>. ..^,,.... ,».«. . ....... ...^^ ...^...^.^.t.^ lograr utilizando un fluido de perforación de peso ligero o apoyándose en control de elevación de gas utilizando un ensamble de prevención de estallido construido para este propósito. Un fluido de perforación limpio se bombea hacia el pozo, y este se mezcla con los fluidos de formación que se dejan fluir hacia arriba del pozo, y este flujo transporta los cortes de piedra a la superficie. Las cinco faces (gas, aceite, agua de formación, fluido de perforación y sólidos de perforación) se separan entonces. Sobre tierra éste es un procedimiento directo ya que no sobra espacio. Sin embargo el equipo es grande y no se ha pensado adecuado para operaciones en mar abierto. La perforación hipocompensada se puede controlar utilizando perforación giratoria convencional o perforación de entubado en serpentín. En el sector de Inglaterra del Mar del Norte se han perforado cuatro pozos utilizando perforación giratoria hipocompensada pero esto ha sido únicamente posible utilizando plataformas fijas relativamente grandes (soportadas por el lecho marino). En tierra, la perforación de entubado en serpentín se ha utilizado. En estas aplicaciones conocidas, un tubo grande sin costuras que está almacenado sobre un tambor se empuja hacia el pozo mediante un inyector contra la presión del pozo vivo. Un perforador de turbina se monta sobre el extremo de fondo del tubo y se suministra presión hidráulica a la perforación de turbina a través del tubo. Esto impulsa a la turbina y permite que tenga lugar la perforación. El diámetro pequeño del tubo (típicamente de 2.54 a 4.76 cm) hace posible que el tubo pase a través de entubado de cubierta de pozo existente (referido normalmente como completaciones) de -Í.t .*U J.-. U¡<J. „. .„..,.,... ¿*-A •--»- -"•'— ium ul a m ^^^^g^^dh ^^ manera que no es necesario incurrir en los costos y riesgos sustanciales de remover dicho entubado. Embarcaciones de intervención ligeras están disponibles que hacen posible conducir operaciones tales como servicio al pozo, por ejemplo carga de pozo y mantenimiento general. Dichas embarcaciones sin embargo no se pueden considerar plataformas adecuadas para intervenciones que requieren perforación ya que no son suficientemente estables para tales operaciones y además no podrían operar perforación hipocompensada ya que son demasiado pequeñas para manejar los volúmenes de material que resultan de dichas perforaciones. Adicionalmente, las embarcaciones de intervención ligeras requieren grandes inversiones de capital en comparación con los rendimientos que se pueden generar, en particular ya que son muy vulnerables al mal clima de tal manera que los costos de intervención son relativamente altos y el tiempo de utilización es relativamente bajo. Por supuesto sería posible utilizar un semi-sumergible para intervenciones de pozo pero los semi-sumergibles no se pueden utilizar aún para perforación hipocompensada. Incluso dicho método requeriría embarcaciones de soporte para recibir los líquidos y sólidos producidos. De acuerdo con esto no se han hecho intentos para utilizar perforación de entubado en serpentín hipocompensada a partir de unidades flotantes. Es un objeto de la presente invención proveer una embarcación de intervención de pozo submarino capaz de re-entrar a pozos de producción fm 11 1 ií m- tft rrtíiiiaBÉnriiiii 1-M-TTÉ.IÍ liii.^ t'iip nr?rit?tr?trtntiiiti ~.-* *^ .. * **** ?L? existentes en una manera que permite que se realicen intervenciones de pozo sin remover el pozo de su modo de producción y sin contaminar el sistema de producción submarino con efluyente de intervención de pozo, por ejemplo, sólidos de perforación. De acuerdo con la invención, se provee una embarcación de intervención de pozo submarino que comprende un buque cisterna colocable de manera dinámica y equipo de intervención de pozo directo montado sobre la cubierta del buque cisterna, el equipo de intervención de pozo directo incluye equipo para perforación no giratoria hipocompensada y separación de líquido de hidrocarburo acoplado a tanques de almacenamiento del buque cisterna de tal manera que los líquidos de hidrocarburo se pueden almacenar en el buque cisterna. La invención también provee un método para conducir perforación hipocompensada en mar abierto, en el cual un buque cisterna que tiene equipo directo de intervención de pozo montado sobre su cubierta se coloca de manera dinámica sobre un elevador que se extiende desde un pozo submarino, el equipo de intervención de pozo está acoplado al elevador, y la perforación no giratoria hipocompensada se realiza, la mezcla de fases múltiples resultante se separa sobre el buque cisterna y los líquidos de hidrocarburo separados se almacenan en tanques de almacenamiento del buque cisterna. El término "perforación no giratoria" se utiliza en la presente para incluir cualquier perforación en la cual no hay rotación de la cuerda de láÉiitÉf AÉlltiáttÉli-ifííT - -' -*- *-- —*-~ «* --«-^*-»- *-~ -¿« perforación incluyendo pero no limitada a perforación hipocompensada que utiliza una cabeza de perforación giratoria suministrada de energía a través de una cuerda de perforación no giratoria. El equipo de intervención de pozo se puede montar sobre una superestructura por arriba de la cubierta principal de un buque tanque de compuerta convencional. El equipo de entubado en serpentín se puede montar de manera adyacente a la cubierta de deslizamiento la cual se puede desplazar a una posición fuera de borda sobre un elevador de pozo al cual el equipo de entubado en serpentín se va a conectar. Por lo tanto se puede lograr la intervención de pozo colocando de manera dinámica el buque cisterna de compuerta adyacente al elevador de pozo, moviendo la cubierta de deslizamiento a la posición fuera de borda, acoplando el equipo de entubado en serpentín al elevador, y realizando las intervenciones necesarias en el pozo al cual el elevador está conectado, fluidos y sólidos producidos durante el procedimiento de perforación de entubado en serpentín siendo separados mediante equipo montado sobre la superestructura y líquidos de hidrocarburo siendo transferidos desde el equipo de separación a la cubierta de almacenamiento del buque cisterna de compuerta. Como una alternativa a proveer una cubierta de deslizamiento desplazable a una posición fuera de borda, el equipo de perforación se podría montar de manera adyacente a un estanque lunar que se extiende a través de la cubierta del buque cisterna. j^|h¿i^jg ^^^ g Las modalidades de la presente invención se describirán enseguida, a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos que se anexan, en los cuales: La figura 1 es una representación esquemática tomada a partir de un documento disponible que muestra el fenómeno de formación de cono de agua. La figura 2 es una ilustración adicional tomada de un documento publicado que muestra los resultados de perforación de entubado en serpentín en la estructura de la figura 1 como para mejorar la velocidad de producción de líquidos de hidrocarburo. La figura 3 es una vista lateral de un buque cisterna de compuerta del Mar del Norte conocido que incorpora equipo de intervención de pozo directo de acuerdo con la presente invención. La figura 4 es un diagrama de despliegue esquemático del equipo de intervención de pozo directo que se muestra en la vista lateral en la figura 3; y La figura 5 es una ilustración esquemática de un buque cisterna que define estanques lunares a través de los cuales se puede realizar perforación de entubado en serpentín. Con referencia a la figura 1 , esta ilustra una serie de estratos que incorporan un estrato 1 que tiene hidrocarburos que yace sobre un estrato 2 que tiene agua. Un pozo 3 se perfora a través de los estratos 1 y 2. La presión dentro del líquido de hidrocarburo y agua es tal que el flujo se establece al pozo 3. Como resultado de este flujo se define un "cono de agua" 4 alrededor del pozo 3 y como resultado se establece una interfaz cónica 5 entre el líquido de hidrocarburo y agua. Si el pozo 3 está recubierto con entubado de acero hasta la parte superior del estrato 1 , y el cono de agua alcanza a la porción recubierta adyacente del pozo, se producirán grandes volúmenes de agua. Claramente esto es muy desventajoso y por lo tanto se sabe que interviene en pozos que sufren del efecto de formación de cono de agua. La figura 2 ¡lustra los resultados de dicha intervención. Con referencia a la figura 2 se muestra un pozo ramificado 6, como siendo perforado en el estrato 1. La perforación de dicha rama 6 puede mejorar sustancialmente la proporción de líquidos producidos formados de líquido de hidrocarburo. Es bien sabido formar una rama tal como la rama 6 de la figura 2 utilizando técnicas de perforación de entubado en serpentín. Es necesario sin embargo cuando se utilizan dichas técnicas mantener condicbnes hipocompensadas (esto es, que mantienen una presión positiva en la parte superior del pozo 3) con el fin de evitar perforar sólidos que dañan al pozo. Dichas técnicas nunca se han utilizado en mar abierto debido a que el volumen de material generado únicamente se puede manejar en grandes instalaciones. La figura 3 ilustra un buque cisterna de lanzadera que realiza la presente invención. La figura 3 se basa en un dibujo extraído de "First Olsen Tankers" y muestra un buque cisterna de lanzadera del tipo que se utiliza ampliamente en el Mar del Norte. La única modificación hecha al buque Iriiii Hi .itMiim j^ jTÍUM?tíf^-^' cisterna de lanzadera estándar es el montaje de una super estructura 7 por arriba de la cubierta principal del buque cisterna, por ejemplo a una altura de aproximadamente 3 metros como para librar los tubos de cubierta instalados y las ventilaciones. Sobre esta super estructura todo el equipo necesario para intervención de pozo directa está montado, incluyendo una grúa 8. El despliegue detallado del equipo montado sobre la estructura 7 de la figura 3 se muestra en la figura 4. Con referencia a la figura 4, una cubierta de deslizamiento 9 está montada de manera central sobre la super estructura 7 adyacente a la grúa pórtico 10. Un ensamble separador 12 y equipo de soporte de perforación auxiliar en ensamble 13 también están montados sobre la super estructura 7. Todo el equipo extra en el que se apoya para lograr la intervención de pozo directa requerida también está montado sobre la estructura 7. El ensamble separador 12 está acoplado a chimenea para combustión de gases sobrantes colocada de manera adecuada, por ejemplo en la popa de la embarcación (no se muestra) y a los tanques de almacenamiento del buque cisterna como para permitir que los fluidos de hidrocarburo producidos se almacenen para transporte subsecuente. En uso, el buque cisterna está colocado de manera dinámica adyacente a un elevador de pozo submarino. La cubierta de deslizamiento 9 se mueve entonces a una posición fuera de borda (no se muestra) sobre el elevador para permitir que el equipo de entubado en serpentín 11 se acople al elevador. Entonces se pueden hacer las intervenciones adecuadas por medio i? il li liiim - *"* *••" -*>>•-"*>»—*-"-•*'- -*-«— - ----- - - -— -»- - .*- -. clel elevador y en particular el perforado de entubado en serpentín se puede conducir en una manera que produce una mezcla de fases múltiples que se separa de manera subsecuente en sus diferentes fases en el ensamble separador 12. Eí sistema que se describe con referencia a las figuras 3 y 4 representa una innovación en perforación en mar abierto, pruebas, desechos de desperdicios y mantenimiento de pozos. Los contenedores de carga del buque cisterna se pueden utilizar para la recolección de aceite producido durante perforación hipocompensada. El sistema puede dar acceso directo a pozos submarinos de prueba durante duraciones prolongadas. El sistema se puede utilizar para una prueba de inyección de agua prolongada y también permite desechar desperdicio en un pozo submarino. Los sistemas existentes en contraste no puedan realizar perforación de entubado en serpentín y no puedan recolectar el aceite producido, requiriendo un buque cisterna de compuerta por separado en el caso de que el aceite se produzca durante perforación. Adicionalmente las características originales del buque cisterna de compuerta se mantienen y por lo tanto la embarcación aún se puede utilizar en el mercado de alquiler cuando no se utiliza para intervenciones de pozo directas. Como resultado la invención ofrece una solución al problema de lograr intervenciones de pozo directas con perforación de entubado en serpentín si los costos mayores asociados con construir y operar embarcaciones especializadas. 1 * * ififEÜt**1 Un buque cisterna de compuerta específico del Mar del N rté estándar con posicionamiento dinámico se puede convertir fácilmente y equipar con una nueva cubierta por arriba de los tubos y ventanas de cubierta instalados. Sobre esa cubierta se puede instalar equipo adecuado tal como: Una unidad de manejo de elevador retráctil montado de manera deslizable con panel de control submarino; Tocones para el equipo de intervención de pozo submarino; Un guarda tuberías Carretes de entubado en serpentín, unidad de control y equipo de energía; Unidad de cementación y cuchillas. Equipo de prueba de producción incluyendo múltiple de coque, tratador de calor, separadores, puesto de desgasificación y antorcha de gas; Tanques para eliminar lodo; Un sistema de circulación cerrado para manejar lodo de perforación y sólidos perforados durante perforación hipocompensada. Tanques de almacenamiento para desperdicios químicos y sólidos. Equipo de grúas para equipo y suministros submarinos. Vehículos de control remoto para trabajo y tareas de observación. Suministro de agua para servicios de enfriamiento y de extinción de fuego.

Es probablemente el caso de que existen sobre el orden de 2000 completaciones submarinas actualmente operando. Con la presente invención, dichas completaciones se podrían hacer accesibles por el orden de 100,00 dólares americanos por día en contraste con los costos referidos actualmente del orden de 200,000 a 300,000 dólares americanos por día. Por lo tanto la invención afecta de manera impresionante la capacidad técnica de la industria de mar abierto en el contexto de limitantes financieras que enfrenta esa industria. Las soluciones de perforación de entubado en serpentín incluyen un ensamble de fondo efectivo en costos para sistemas de lodo estándar y un ensamble de agujero de fondo a base de líneas de alambre que explota completamente los beneficios de la perforación por medio de entubado, incluyendo el uso de sistemas de espuma y aire. La presente invención permite que tecnología de perforación hipocompensada en mar abierto se transfiera a mar abierto sin requerir desarrollo de equipo prolongado. También permite la producción de volúmenes significantes de hidrocarburos sin requerir embarcaciones de almacenamiento adicionales, reduciendo por lo tanto las demandas sobre flujo de efectivo mientras evita de manera simultánea el daño a un pozo como resultado de operaciones de perforación. Las características de movimiento de un buque cisterna de compuerta relativamente grande están más adecuadas para operaciones de perforación hipocompensada que las embarcaciones alternas relativamente más pequeñas disponibles y más boyantes. Esto extiende la cantidad de tiempo que el clima permite a operación y reduce la tensión de fatiga sobre el entubado en serpentín en donde se alimenta desde el buque cisterna al elevador de pozo submarino. La invención también permite que los pozos se limpien de manera adecuada después de intervenciones, evitando por lo tanto contaminación del sistema de producción que es algunas veces sensible. El desperdicio de perforación se puede manejar de una manera óptima, y todo esto se puede lograr en una seguridad relativa dado el espacio de cubierta grande disponible. Todas estas ventajas están no disponibles si se utiliza una embarcación semi-sumergible convencional o una embarcación convencional de intervención de pozo construido con ese propósito. En la modalidad de la invención que se describe con referencia a las figuras 3 y 4, los componentes necesarios para la operación de la invención están montados sobre una cubierta deslizante que se puede mover a una posición fuera de borda. En una disposición alterna que se ilustra en la figura ^ 5, dichos componentes están montados de manera adyacente a estanques lunares que se extienden a través de la estructura de un buque cisterna de otra manera convencional. Con referencia a la figura 5, dos estanques lunares 13 y 14 se extienden verticalmente a través de la estructura de un buque cisterna de compuerta modificado. Tres grúas 15, 16 y 17 se pueden extender sobre los estanques lunares y áreas que indican múltiples de carga 18, un módulo retraíble 19, y un área de tendido 20. El área 21 aloja unidades de comprensión de gas y de procesamiento, el área 22 una varilla de antorcha, el área 23 una cubierta de tambor de apagado de antorcha, y áreas 24 un área de tendido adicional atendida mediante una grúa 25. Tomando un buque cisterna de compuerta de doble casco estándar, las modificaciones requeridas para producir la embarcación que se 5 ilustra de manera esquemática en la figura 5 que puede funcionar de acuerdo con la presente invención serían una actualización de una capacidad de posicionamiento dinámico, instalación de un primer estanque lunar (8m2) para trabajo de intervención, instalación de un segundo estanque lunar (4m2) para trabajo de vehículo operado de manera remota, montaje de grúas, equipo de 10 procesamiento y áreas de tendido para equipo montado en cubierta, y el montaje de instalaciones de antorchas y accesorios asociados. »

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES 5 1.- Una embarcación de intervención de pozo submarino que comprende un buque cisterna colocable de manera dinámica y equipo de intervención de pozo directo montado sobre una cubierta del buque cisterna, el equipo de intervención de pozo directo incluye equipo para perforación no giratoria hipocompensada y separador de líquido de hidrocarburo acoplado a 10 tanques de almacenamiento del buque cisterna de tal manera que los líquidos de hidrocarburo separados se pueden almacenar en el buque cisterna. 2.- La embarcación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque el equipo de intervención de pozo está montado sobre una super estructura por arriba de la cubierta principal de un buque 15 cisterna de compuerta. # 3.- La embarcación de conformidad con la reivindicación 1 o 2, s caracterizada además porque equipo de perforación de entubado en serpentín está montado de manera adyacente a una cubierta deslizable que se puede desplazar a una posición fuera de borda sobre un elevador de pozo al cual el 20 equipo de perforación de entubado en serpentín se va a conectar. 4.- La embarcación de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada además porque el equipo de perforación de tubo en serpentín se monta de manera adyacente a un estanque lunar localizado sobre un elevador de pozo al cual el equipo de perforación de entubado en serpentín se va a conectar. 5.- Un método para conducir perforación hipocompensada en mar abierto, en el cual un buque cisterna que tiene equipo de intervención de 5 pozo directo montado sobre su cubierta se coloca de manera dinámica sobre un elevador que se extiende desde un pozo submarino, el equipo de intervención de pozo está acoplado al elevador, y se realiza perforación no giratoria hipocompensada, la mezcla de fases múltiples resultantes se separa sobre el buque cisterna y líquidos de hidrocarburos separados se almacenan 10 en tanques de almacenamiento del buque cisterna. 6.- Una embarcación de intervención de pozo submarino sustancialmente como se describe aquí anteriormente con referencia a las figuras 3 y 4 o las figuras 5 de los dibujos que se anexan. 7.- Un método para conducir perforación hipocompensada en 15 mar abierto sustancialmente como se describe aquí anteriormente con referencia a los dibujos a que se anexan. í ?táiiÉ<ÉIÉ?trr-?.Mn- iTit»??frto-A*faia,^^^A^'to"'-" l^jály^^