Sistema y método para realizar operaciones múltiples en el fondo de un pozo.

Un aparato para perforar y fracturar una estructura subterranea atravesada por un pozo (12),

que comprende:

Un dispositivo de transporte que transporta una pluralidad de cargas huecas (14) al interior del pozo (12);y un generador de gas (32) transportado por dicho dispositivo de transporte, estando dicho generador degas (32) dispuesto para formar un gas de alta presion que cuando se activa incluye, al menos, vapor deagua y en el que dicho generador de gas (32) esta situado internamente dentro del tubo portador (20).

Sistema y método para realizar operaciones múltiples en el fondo de un pozo.

La presente invención se refiere a un aparato y un rnétodo para la perforación de entubado del pozo y/o una estructura subterránea. Más particulannente. la present1e invención se refiere a un aparato y un procedimiento en el que un agente propulsor se transporta en lI'l pozo dentro de una carga hueca.

Los pozos productores de hidrocarburos suelen incluir una secuencia de la cubierta situada dentro de un pozo de perforación que se cruza con un aceite o un depósito ~;ubterráneo de gas. La secuencia de ta cubierta aumenta la integridad de la perforación de pozo y proporciona un camino para la producción de fluidos a la superficie. Convencionatmente, la carcasa se cementa a la cara det agujero del pozo y, posteriormente, se perfora mediante la detonación de cargas huecas explOsivas. (En et documento del estado de la técnica US 4 850 438 se describe lI'l aparato para la detonación cargas huecas) . Estas perforaciones se extienden a través del revestimiento y fortalecen una corta distancia en la estructura. En ciertos casos, es deseable llevar a cabo tales operaciones de perforación con la presión en el pozo desequilibrada con respecto a la presión de la estructura Bajo ciertas condiciones de deseqUilibrio, la presión del pozo excede a la presión a la cual la estructura fracturará, y por lo tanto, la fracturación hidráulica se produce en la proximidad de las perforalciones. Como ejemplo, las perforaciones pueden penetrar varios centlmetros en la estructura, y la red de fracturas pueden extenderse varios metros en la estructura. Por lo tanto, puede crearse lI'l conducto ampliado para el flujo de fluido entre la estructura y el pozo, y se puede incrementar la productividad del pozo de manera significativa al inducir deliberadamente fracturas en las perforaciones.

Las téalicas para perforar y fracturar una estructura que rodea una perforación son conocidas en la técnica. La técnica común de presurizar hidráulicamente la perforación para expandir o propagar las fracturas iniciadas por el proyectil puede ser costosa debido a la preparación requerida para presurizar una porción de una perforación. Tlpicamente, la presión alrededor de una zona de prodlJcción en la perforación se incrementa mediante el bombeo de fluidos en la parte del pozo para obtener las altas presiones necesarias para ampliar la fractura en las zonas de producción. Esta operación es generalmente costosa y larga haciendo estas técnicas poco atractivas, ya sea para pozos en múltiples zonas o pozos con una baja tasa de producción.

Se han utilizado propelentes generadores de gas en lugar de las técnicas de fracturación hidráulica para crear y propagar fracturas en una estructura subterránea. En una disposición convencional, un catión perforador que tiene cargas huecas se equipa con una carga propulsora y Se transporta al pozo. Esta carga de propelente puede estar formada como un manguito que rodea a un tubo de car~ga en el que se fijan las cargas huecas. Como es sabido, el material inflamable o combustible, como los propulsores, requieren un manejo cuidadoso durante todos los aspectos de la fabricación. transporte y utilización. Por lo tanto, se toman medidas de prolección a lo largo de todas estas fases para evitar la detonación no deseada del propelentte.

Así, un objeto de esta invención es proporcionar un métl:>do y un sistema para fracturar un pozo de manera segura y eficiente, en particular en relación con una actividad de perforación. El sistema y el método se definen por las caracterfsticas especificadas en las reivindicaciones l' y 6. Todavla otros objetos se pondrán de manifiesto a continuación.

Sumario de la invención La presente invención proporciona dispositivos y m~itodos para fracturar de manera segura y eficiente una estructura. En un aspecto, estos dispOSitivos y procedimientos están adaptados para perforar y fracturar la estructura en un solo viaje. Un ejemplo de dispositivo para perforar y fracturar una estructura subterránea Incluye cargas huecas y un volumen de un generador de gas (o materful generador de gas) . Cuando se activa, el generador de gas forma un gas a alta presión que incluye vapor de agua. El gas a alta presión se expande hasta el estrés y fracturar la estructura. El generador de gas es activado por una fuente de energra del fondo de pozo. Materiales generadores de gas adecuados incluyen hidratos e hidróxidos. Estos tipos de materiales se pueden activar utilizando la energla térmica liberada por la detonación de cargas huecas. Otros materiales que se pueden emplear con el generador de gas induyen oxidantes y materiales tales como metah~s que aumentan el calor disponible para la activación del generador de gas.

En realizaciones en las que se utiliza el generador de gas en relación con un canon perforador, una o mas partes del cal'lón pueden fonnarse del generador de gas. Por ejemplo, una o más carcasas para las cargas huecas pueden formarse del generador de gas. En situaciones en las que la fractura no se hace en relación con otra actividad, tates como la perforación, un ejemplo de dispositivo que tiene un volumen de un generador de gas puede ser transportado hacia abajo mediante un dispositivo de transporte adecuado.

Los anteriormente citados ejemplos de caracteristicas de la invención se han resumido más bien en términos generales con el fin de que la descripción detallada de la misma que sigue a continuación puede ser entendida mejor, y con el fin de que las contribuciones a la técnica puede ser apreciadas. Hay, por supuesto, caracteristicas Breve descripción de lo. dlbulo.

Para una comprensión detallada de la presente invención, debe hacerse referencia a la siguiente descripdón detallada de la realización preferida, tomada en conjunción con los dibujos que se acompañan, en los que a los elementos se les ha dado números y en los que:

La Figura 1 es una vista en secciOn esquemática de una realización de un aparato según la presente invención tar COmo se coloca dentro de un pozo penetrando LfIa estructura subterránea;

La Figura 2 es una vista en sección esquemática de una parte de la realización de la figura 1; Y

La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra realizad'ones de metodos para perforar y fracturar una estructura de acuerdo con la presente InvenciOn.

DeJcdpclón detallada de l. Invención Como será evidente más abajo, la presente invención proporciona un dispositivo seguro y eficiente para fracturar una estructura subterránea. En aspectos, la presente invención utiliza un material generador de gas que, cuando se activa, produce un gas de aHa presión que tiene un componente de vapor. El vapor de agua puede ser una fracción, O sustancialmente la totalidad, del gas a ana presión generado. Simplemente por conveniencia, nos referiremos a los materiales adecuados que se descomponen para liberar agua como materiales productores de vapor. los materiales ejemplares incluyen hidratos e hidróxidos. Los hidratos s, on compuestos formados por la unión de moléculas de agua con un poco de un material primario. los hidratos comunes incluyen yeso (sulfato de calcio dihidrato) , dihidrato de cloruro de bario, litio percholorate trihidrato y carbonato de magnesio pentahldratado. los hidróxidos son compuestos que contienen 000 o más grupos hidroxilo. Los hidróxidos comunes incluyen hidróxido de magnesio. Como se puede apreciar, tales materiales se puedEm fabricar, transportar y desplegar sin las precauciones normalmente utilizadas para la manipulación de materiales combustibles, tales como propelentes. Las realizaciones que utilizan material productor de vapor para la fracturaclOn se discuten abajo más ampliamente.

Haciendo referencia Inicialmente a la figura 1, en ella se muestra un cañón de perforación 10 dispuesto en un pozo 12. Se insertan en él cargas huecas 14 y se asegLf'an dentro de un tubo de soporte de carga 16. Se acopla operativamente un detonador o cable cebador 18 a las cargas huecas 14 ele lI'\él manera conocida. El tubo ele soporte de carga 16 con las cargas huecas 14 adjuntas se inserta en un tubo portador de carcasas 20. Puede utilizarse cualquier sistema detonante adecuado en conjunción con el canón de perforadOn 10, como será evidente para un experto en la materia. El caMn de peñoración 10 es transportado dentro del pozo 12 con un dispositivo de transporte que está suspendido de una instalación u otnn plataforma (no mostrada) en la superficie. Pueden utilizarse dispositivos de medios de transporte adecuados para transportar el carión de perforación 10 al fondo de pozo, que incluyen tuberia flexible, tubo de perforación, una linea de telefonla fija, pulido u otra cadena de trabajo adecuada, para... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para perforar y fracturar una estructura subterránea atravesada por un pozo (12) , que comprende:

Un dispositivo de transporte que transporta una pluralidad de cargas huecas (14) al interior del pozo (12) : y un generador de gas (32) transportado por dicho dispositivo de transporte, estando dicho generador de gas (32) dispuesto para formar un gas de alta presión que cuando se activa incluye, al menos, vapor de agua y en el que dicho generador de gas (32) está situado internamente dentro del tubo portador (20) .

2. Un aparato según se reivindica en la reivindicació:n 1, en el que dicho generador de gas (32) se activa por el calor generado después de la detonación de la citada pluralidad de cargas huecas (14) .

3. Un aparato según se reivindica en las reivindicaciones 1 o 2, en el que dicho generador de gas (32) incluye un

material seleccionado de un grupo consistente en: (i) un hidrato; y (ii) un hidróxido. I

4. Un aparato según se reivindica en las reivindicaciiones 1 o 2, que comprJnde además un oxidante asociado con dicho generador de gas (32) . !

5. Un aparato según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho generador de gas (32) se utiliza para fonnar, al menos, una porción de uno de: (i) una carcasa para dicha pluralidad de cargas huecas (14) ; y (ii) dicha pluralidad de cargas huecas (14) .

6. Un método de perforar y fractu-ar una estructura subterránea atravesada por un pozo (12) que comprende:

transportar una pluralidad de cargas huecas ( 14) y un material generador de gas (32) en el interior de un tubo portador (20) al interior del pozo (12) , en donde dicho material generador de gas (32) está colocado internamente dentro del tubo portador (20) ;

peñorar la estructura utilizando dicha pluraliljad de cargas huecas (14) posicionadas en el pozo (12) ; y

fracturar la estructura generando en el pozo un gas de alta presión formado, al menos pardalmente, por

vapor.

7. Un método según se reivindica en la reivindicación 6, en el que dicho material generador de gas (32) es seleccionado del grupo fonnado por (i) LWl hidrato; y (ii) un hidróxido.

8. Un método según se reivindica en la reivindicaciones 6 o 7, en el que dicho generador de gas (32) se utiliza para formar, al menos, una porción de uno de: (i) una carcasa para dicha pluralidad de cargas huecas (14) ; y (ii) dicha pluralidad de cargas huecas (14) .

9. Un método según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6. 7 u 8, en el que al menos una parte de dicho material generador de gas (32) está colocado dentlfO de la citada pluralidad de cargas huecas (14) .

10. Un método según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, que además comprende proporcionar un material para aumentar el calor disponible para dicho material generador de gas (32) .