Método y material de obturación para reducir la migración de fluido de formación en pozos.

Método para obturar y abandonar un pozo en relación con la explotación de hidrocarburos impidiendo la migración de fluidos de formación en dicho pozo,

comprendiendo el método las etapas de:

colocar en el pozo una masa de material particulado no hinchable que se produce de manera natural y/o producido sintéticamente, del tamaño de grava, arena, limo o arcilla, según se define por la escala de tamaño de partícula de Udden-Wentworth, o una mezcla de los mismos;

constituyendo dicha masa de material particulado el material principal para obturar el pozo y con una composición de tamaños de partícula tal y una longitud tal en el pozo que el tiempo para que el fluido migre a través de la masa resulta aceptablemente prolongado para fines de obturación y abandono; y permaneciendo la masa, una vez colocada y en su forma final, en una estado maleable.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NO2000/000310.

Solicitante: Sandaband AS.

Nacionalidad solicitante: Noruega.

Dirección: Hammaren 15 4056 Tananger NORUEGA.

Inventor/es: SVINDLAND,Alf.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • E21B33/02 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E21 PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA.E21B PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación minera o de canteras E21C; excavación de pozos, galerías o túneles E21D ); EXTRACCION DE PETROLEO, GAS, AGUA O MATERIALES SOLUBLES O FUNDIBLES O DE UNA SUSPENSION DE MATERIAS MINERALES A PARTIR DE POZOS. › E21B 33/00 Cierre hermético o tapado de orificios de perforación o pozos. › Taponamiento u obturación en la superficie.
  • E21B33/10 E21B 33/00 […] › en el orificio de perforación.
  • E21B33/13 E21B 33/00 […] › Procedimientos o dispositivos de cimentación, de taponamiento de los agujeros, fisuras o análogos (cucharas de descarga E21B 27/02; composiciones químicas al efecto C09K 8/00).

PDF original: ES-2384040_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método y material de obturación para reducir la migración de fluido de formación en pozos.

Objeto de la invención La invención se refiere al uso de una mezcla de material particulado para impedir/reducir la migración de fluidos de formación en pozos, en relación con la obturación y abandono de pozos en relación con la explotación de hidrocarburos. Los fluidos de formación abarcan tanto líquidos como gases en el subsuelo.

Técnica anterior La obturación y el abandono de pozos se lleva a cabo en su mayor parte retirando la tubería de producción, la parte superior de los entubados del pozo y otros equipos superfluos del pozo en la medida en que sea posible y necesario. Simultáneamente a o antes de la obturación y abandono, se colocan uno o varios tapones mecánicos en el pozo, combinados opcionalmente con uno o varios tapones de cemento.

Los tapones se colocan habitualmente cada algunos intervalos en el pozo, que representan únicamente una pequeña fracción del volumen total en el pozo. De manera similar, por ejemplo en relación con la producción, puede requerirse realizar aislamiento de zonas en el pozo mediante obturación. La obturación se lleva a cabo para impedir que posibles fluidos en las formaciones, incluyendo hidrocarburos, se filtren hacia la superficie o posiblemente a otra formación en el pozo, de modo que tales filtraciones darían lugar a situaciones no deseadas y posiblemente peligrosas.

Desventajas de la técnica anterior La técnica convencional para la obturación y abandono de pozos habitualmente requiere mucho trabajo y tiempo y es por tanto bastante cara, especialmente para pozos mar adentro. La mayor parte del trabajo se refiere a preparaciones antes de la operación de obturación, tal como corte y retirada de entubados en el fondo del pozo y tuberías de producción. La calidad de estos trabajos preparatorios tiene una gran influencia en la eficacia con la que se colocan los tapones mecánicos y/o de cemento en pozos, y en qué medida los tapones se mantienen herméticos con posterioridad. Tras la colocación en el pozo, el metal en los tapones mecánicos y en los entubados que quedan en el pozo está sujeto a corrosión. Esto reducirá, en el futuro previsible, el grosor del metal mediante corrosión. Finalmente, el metal se agrietará por las cargas físicas reinantes y se producirán filtraciones. Posibles desplazamientos en la corteza terrestre también pueden dañar los tapones mecánicos y los tapones de cemento y hacer que se deformen y finalmente se fracturen. Estos tapones carecen de la capacidad de adaptarse a cambios en sus entornos y por tanto no mantendrán su función de impedir el flujo de fluido.

Un artículo en la revista del Instituto Noruego del Petróleo (Norwegian Petroleum Directorate, NPD) "Sokkelspeilet", n.º 2.1999, págs. 12-13, habla del riesgo de filtraciones en pozos como resultado de desplazamientos en la corteza terrestre, tal como se menciona anteriormente, y en el que la preocupación del NPD es plantear un método de obturación de pozos que tenga una duración suficiente que, en principio, tenga una perspectiva para siempre. Aunque el NPD en principio desea una perspectiva para siempre para la duración de la obturación de pozos, en la práctica es razonable suponer que los tapones para pozos nunca son absolutamente herméticos todo el tiempo. Otra cuestión práctica tiene que ver con lo que puede considerarse como una obturación de pozo suficiente.

El documento US-5657822 da a conocer un método de obturación de un pozo colocando bentonita, que es un mineral de arcilla que se expande mucho en presencia de agua, en el pozo. La arcilla bentonita está intercalada opcionalmente con capas de arena con el fin de controlar el contenido en agua de la bentonita. Esto se debe a que la bentonita se hinchará dando lugar a un lodo si está presente demasiada agua y se secará y agrietará si está presente demasiada poca agua. En ambas situaciones, el tapón de bentonita se vuelve incapaz de sellar el pozo. Las principales desventajas de este método son (a) la dificultad con la que se coloca la bentonita de tamaño arcilla en el pozo y (b) el problema de controlar el contenido en agua de la bentonita tras la colocación en el pozo.

El documento US-5417285 describe un método para sellar temporalmente una primera región de pozo frente al flujo de fluido hacia o desde una segunda región de pozo en el contexto de operaciones de tratamiento de pozos, por ejemplo operaciones de fractura y similares. Una masa de material particulado compactada se usa en combinación con una obstrucción mecánica, por ejemplo un obturador inflable o tapón puente, para sellar temporalmente la primera región de pozo con respecto a la segunda región de pozo. La masa particulada compactada sirve para transferir la fuerza axial, que es resultado de un fluido a presión situado encima, alejándola de la obstrucción mecánica situada debajo y hacia la pared de pozo circundante con el fin de aliviar la fuerza de presión ejercida sobre la obstrucción mecánica situada debajo. De este modo puede emplearse una obstrucción mecánica mucho más débil y menos cara, por ejemplo un obturador inflable, junto con la masa de material particulado compactada con el fin de sellar la primera región de pozo con respecto a la segunda región de pozo. Al suministrar agua a la masa compactada, la masa puede desintegrarse y convertirse en un lodo cargado con partículas que puede retirarse fácilmente, por ejemplo succionarse del pozo. Este método puede usarse en el pozo en el contexto de operaciones de tratamiento de pozos, pero no es aplicable para la obturación de un pozo frente a la descarga de fluidos de formación desde el pozo.

Objetivo de la invención El objetivo de la presente invención es proporcionar un método sencillo y menos caro de obturación y abandono de pozos en relación con la explotación de hidrocarburos impidiendo/reduciendo una migración no deseada de fluidos de formación desde los pozos. La invención también pretende proporcionar un tapón más flexible y duradero para obturar y abandonar tales pozos.

Modo de llevar a cabo el objetivo El objetivo se lleva a cabo preferiblemente aplicando una masa mal clasificada de producto que se produce de manera natural y/o sintéticamente de material granulado, y posiblemente un material similar, suspendido en una fluido portador adecuado, para su adecuada colocación en el pozo, posiblemente también alrededor del resto de entubados en el pozo, tuberías de producción, posiblemente otro equipamiento que queda en el pozo, en el pozo.

El principio que subyace al método se conoce de los procesos sedimentológicos naturales, y el principio se aplica, por ejemplo, en actividades de construcción, para construir el núcleo de presas y diques. La novedad es que este principio se desarrolla en forma de un nuevo método mediante el cual una masa de material particulado definida constituye el material principal preferido para la obturación y abandono de pozos. La aplicación del método requiere la aceptación de que el material particulado compacto con baja permeabilidad puede formar un tapón de pozo suficientemente impermeable.

La masa puede consistir, por ejemplo, en una mezcla mal clasificada de gránulos, arena, limo y arcilla. La clasificación es, entre otras cosas, una medida del grado de variabilidad, o amplitud de variación de los diferentes tamaños de partícula en la masa de árido. La noción de clasificación también expresa la distribución de estos tamaños de partícula en el árido, que da lugar a una descripción estadística por medio de una función de distribución acumulativa.

Un material particulado mal clasificado consiste en partículas que incluyen diversos tamaños de partícula. En cambio, una masa moderadamente clasificada consiste en un pequeño número de categorías de tamaños de partícula, por ejemplo arena media y arena fina, mientras que una masa bien clasificada incluye una categoría de tamaños de partícula, por ejemplo limo grueso. Otros ejemplos de categorías de tamaño de partícula son arena muy gruesa (diámetro de partícula 1-2 mm) , arena gruesa (diámetro de partícula 0, 5-1 mm) , arena muy fina (diámetro de partícula0, 0625-0, 125 mm) , limo fino (diámetro de partícula 0, 008-0, 016 mm) , etc. Éstos son ejemplos de la denominada escala de tamaños de partícula de Udden-Wentworth.

En términos estadísticos, cada categoría de tamaño de partícula suele expresarse mediante una amplitud de variación que viene dada como valores = -log2 d____ (d = diámetro de partícula promedio) .

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Reivindicaciones:

1. Método para obturar y abandonar un pozo en relación con la explotación de hidrocarburos impidiendo la migración de fluidos de formación en dicho pozo, comprendiendo el método las etapas de:

colocar en el pozo una masa de material particulado no hinchable que se produce de manera natural y/o producido sintéticamente, del tamaño de grava, arena, limo o arcilla, según se define por la escala de tamaño de partícula de Udden-Wentworth, o una mezcla de los mismos;

constituyendo dicha masa de material particulado el material principal para obturar el pozo y con una composición de tamaños de partícula tal y una longitud tal en el pozo que el tiempo para que el fluido migre a través de la masa resulta aceptablemente prolongado para fines de obturación y abandono; y permaneciendo la masa, una vez colocada y en su forma final, en una estado maleable.

2. Método según la reivindicación 1, en el que la masa de material particulado forma un tapón (52) continuo que tiene una permeabilidad y una longitud (L) que puede dar lugar a un tiempo de migración de fluido teórico a través del tapón (52) de al menos 1.000 años basándose en la ley de Darcy que dice que:

v

P

) / ( LL ) ;

entrada salida siendo: v - la velocidad de migración del fluido a través del tapón (52) , en cm/s; k - la permeabilidad efectiva respecto al fluido en el tapón (52) , en Darcy; Pentrada - la presión de entrada del fluido en el tapón (52) , en atmósferas; Psalida - la presión de salida del fluido desde el tapón (52) , en atmósferas;

- la viscosidad cinemática del fluido que fluye en el tapón (52) , en centiPoise; L - la longitud del tapón (52) en el pozo, en cm.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la masa de material particulado comprende una mezcla de partículas mal clasificada, según se define en valores de Krumbein.

4. Método según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la masa de material particulado comprende material particulado homogéneo y con tamaño de limo, según se define por la escala de tamaño de partícula de Udden-Wentworth.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la etapa de colocar la masa de material particulado en el pozo comprende variar la composición de la masa de material particulado a lo largo de su longitud.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la masa de material particulado comprende partículas de forma irregular.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende una etapa de mezclar la masa de material particulado con un fluido para formar un lodo bombeable, y después colocar dicha masa en el pozo bombeando el lodo al interior del pozo.

8. Tapón (52) para obturar y abandonar un pozo en relación con la explotación de hidrocarburos impidiendo la migración de fluidos de formación en dicho pozo,

- estando formado el tapón (52) a partir de una masa de material particulado no hinchable que se produce de manera natural y/o producido sintéticamente, del tamaño de grava, arena, limo o arcilla, según se define por la escala de tamaño de partícula de Udden-Wentworth, o una mezcla de los mismos;

- en el que dicha masa de material particulado constituye el material principal que obtura el pozo y tiene una composición de tamaños de partícula tal y una longitud tal en el pozo que el tiempo para que el fluido migre a través de la masa resulta aceptablemente prolongado para fines de obturación y abandono; y

- en el que la masa, una vez colocada y en su forma final, permanece en un estado maleable en el pozo.

9. Tapón (52) según la reivindicación 8, teniendo el tapón (52) permeabilidad y un longitud (L) que puede dar lugar a un tiempo de migración de fluido teórico a través del tapón (52) de al menos 1.000 años basándose en la ley de Darcy que dice que:

v

P

) / ( LL ) ;

entrada salida siendo: v - la velocidad de migración del fluido a través del tapón (52) , en cm/s; k - la permeabilidad efectiva respecto al fluido en el tapón (52) , en Darcy; Pentrada - la presión de entrada del fluido en el tapón (52) , en atmósferas; Psalida - la presión de salida del fluido desde el tapón (52) , en atmósferas;

- la viscosidad cinemática del fluido que fluye en el tapón (52) , en centiPoise; L - la longitud del tapón (52) en el pozo, en cm.

10. Tapón (52) según la reivindicación 8 ó 9, en el que la masa de material particulado comprende una mezcla de partículas mal clasificada, según se define en valores de Krumbein.

11. Tapón (52) según la reivindicación 8, 9 ó 10, en el que la masa de material particulado está formada a

partir de un material particulado homogéneo y con tamaño de limo, según se define por la escala de tamaño de partícula de Udden-Wentworth.

12. Tapón (52) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que la composición de la masa de material particulado varía a lo largo de la longitud del tapón (52) .

13. Tapón (52) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que la masa de material 20 particulado comprende partículas de forma irregular.

14. Tapón (52) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que los poros de la masa de material particulado se rellenan con un líquido.


 

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