BRPI0810422B1

BRPI0810422B1 - Método e aparelho para prever uma ocorrência de um avanço da água em um poço e meio legível pelo computador

Info

Publication number: BRPI0810422B1
Application number: BRPI0810422-0A
Authority: BR
Inventors: L. Thigpen Brian; M. Chok Chee; Sann Clark; P. Vachon Guy; Yeriazarian Garabed; Lee Jaedong; Liu Xin
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2018-04-17
Also published as: GB2463381A; NO20093168A; GB0918120D0; US20080262735A1; US7805248B2; AU2008242750B2; NO345567B1; MY154395A; AU2008242750A1; CA2683994A1; BRPI0810422A2; CA2683994C; GB2463381B; NO20093168L; WO2008131210A2; WO2008131210A3

Description

(54) Título: MÉTODO E APARELHO PARA PREVER UMA OCORRÊNCIA DE UM AVANÇO DA ÁGUA EM UM POÇO E MEIO LEGÍVEL PELO COMPUTADOR (51) Int.CI.: E21B 47/10; E21B 43/32 (30) Prioridade Unionista: 19/04/2007 US 11/737,478 (73) Titular(es): BAKER HUGHES INCORPORATED (72) Inventor(es): BRIAN L. THIGPEN; CHEE M. CHOK; CLARK SANN; GUY P. VACHON; GARABED YERIAZARIAN; JAEDONG LEE; ΧΙΝ LIU

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO E APARELHO PARA PREVER UMA OCORRÊNCIA DE UM AVANÇO DA ÁGUA EM UM POÇO E MEIO LEGÍVEL PELO COMPUTADOR.

1. Campo do Relatório

A presente invenção refere-se, de modo geral, a poços de produção e à detecção e predição de avanço da água em tais poços.

2. Antecedentes da Técnica

Os furos de poços são perfurados em formações subsuperficiais para a produção de hidrocarbonetos (petróleo e gás). Após a perfuração de um poço, o poço é completado tipicamente, guarnecendo-se o furo de poço com um invólucro que é perfurado perto de cada formação de sustentação de petróleo e gás (também referida como a zona de produção ou reservatório) para extrair o fluido de tais reservatórios (referido aqui como o fluido da formação), que, tipicamente, inclui água, petróleo e/ou gás. Em múltiplos poços da zona de produção, são usados obturadores para isolar as diferentes zonas de produção. O fluido de cada zona de produção é canalizado através de uma ou mais tubulações no poço para canalizar os fluidos produzidos até a superfície. Tipicamente, peneiras de areia são colocadas adjacentes a perfurações para inibir o influxo de sólidos oriundos da formação para dentro do poço. Válvulas e estranguladores são instalados no poço para controlar o fluxo dos fluidos de formação para dentro do poço, do poço para dentro das tubulações no poço e através das tubulações até a superfície. Unidades de tratamento superficiais separam os hidrocarbonetos do fluido produzido e os hidrocarbonetos separados são então transportados para processamento via uma grande tubulação ou uma unidade de transporte móvel.

Tipicamente, durante as fases iniciais de produção de uma zona de produção, o fluido de formação flui para a superfície porque a pressão da formação é suficientemente maior do que a pressão exercida pela coluna de fluido no poço. Este diferencial de pressão eleva os fluidos produzidos até a superfície. Conforme o reservatório é esvaziado, a pressão da formação, às vezes, não é adequada para elevar o fluido de formação produzido para a

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2/19 superfície. Em tais casos, é usado, com frequência, um mecanismo de elevação artificial para elevar o fluido produzido desde o poço até a superfície. Uma bomba submersível elétrica é instalada no poço, com frequência, para elevar o fluido de formação até a superfície. Às vezes, água ou vapor é injetado em um ou mais poços angulares para direcionar os fluidos de formação na direção do poço de modo a melhorar a produção do fluido de formação a partir do reservatório. A maioria dos poços produz, tipicamente, hidrocarbonetos e uma certa quantidade de água que está presente, naturalmente, no reservatório. No entanto, sob diversas condições, como quando o reservatório foi esvaziado até certo ponto, quantidades substanciais de água presente em formações adjacentes podem penetrar no reservatório e migrarpara dentro do poço. Quantidades substanciais de água também podem entrar no poço devido a outras razões, como a presença de falhas na formação que contém o reservatório, particularmente em formações com alta porosidade e alta mobilidade. Falhas nas ligações do cimento entre o invólucro e a formação, orifícios desenvolvidos no invólucro devido à corrosão, etc., também podem ser a fonte de água que entra no poço. Influxo excessivo de água dentro do poço (também referido como avanço da água) em um poço de produção pode: ser prejudicial à operação do poço; fazer com que quantidades excessivas de areia fluam para dentro do poço; danificar dispositivo para o fundo do poço; contaminar as instalações de tratamento na superfície, etc. Logo, é desejável ter um sistema, bem como métodos, que sejam úteis para detectar e predizer a ocorrência de um avanço da água, determinar ações que possam ser executadas para salvaguardar o poço e equipamento do poço contra dano potencial e executar ações corretivas (manual ou automaticamente) para reduzir ou eliminar dano potencial ao poço, o que pode acontecer devido à ocorrência de um avanço da água no poço.

Sumário da Descrição

É descrito um método de predição de uma ocorrência de um avanço da água em um poço que está produzindo fluido oriundo de uma ou mais zonas de produção. Em um aspecto, o método inclui utilizar uma ou mais medições referentes à presença ou uma quantidade de água no fluido

3/19 produzido por uma zona de produção para predizer a ocorrência de um avanço da água. Em um outro aspecto, o método pode predizer um tempo ou período de tempo estimado da ocorrência do avanço da água e pode enviar certas mensagens ou sinais de aviso para um ou mais locais, proporcionar ações recomendadas que são tomadas para reduzir o risco de danos ao poço e pode iniciar automaticamente ou tomar uma ou mais ações para mitigar um efeito do avanço da água no poço.

Em um outro aspecto, é proporcionada uma mídia legível por computador que é acessível a um processador para executar instruções contidas em um programa de computador embutido na mídia legível pelo computador, em que o programa de computador inclui instruções para utilizar, ao menos periodicamente, uma medida de água no fluido produzido por pelo menos uma zona de produção e um ou mais modelos para predizer a ocorrência de um avanço da água no fluido produzido por pelo menos uma zona de produção e um ou mais modelos para predizer a ocorrência de um avanço da água.

Em um outro aspecto, é descrito um sistema para estimar um avanço da água que inclui uma unidade de controle que tenha um processador, uma memória para armazenar um programa e um banco de dados, em que o processador que usa o programa de computador e as medições de teor de água no tempo proporciona uma estimativa ou predição de avanço da água. O processador pode enviar mensagens e recomendar que sejam executadas ações em um ou mais locais referentes ao avanço da água e pode iniciar, automaticamente, ou executar uma ou mais das ações recomendadas.

Exemplos das características mais importantes do sistema e método para detecção e intervenção em um avanço da água em um poço de produção foram resumidos amplamente para que sua descrição detalhada, a seguir, possa ser melhor compreendida e para que as contribuições à técnica possam ser apreciadas. Obviamente, existem características adicionais que serão descritas adiante e que formarão o sujeito das reivindicações. Breve Descrição dos Desenhos

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Para uma compreensão detalhada do sistema e dos métodos para detecção e intervenção em avanço da água de poços descritos e reivindicados aqui, será feita referência aos desenhos em anexo e à seguinte descrição detalhada dos desenhos, onde elementos similares receberam, geralmente, numerais similares e, em que:

As figuras 1A e 1B mostram, coletivamente, um diagrama esquemático de um sistema de poço de produção para produzir fluido a partir de múltiplas zonas de produção, de acordo com uma possível modalidade; e

A figura 2 é um diagrama funcional exemplificativo de um sistema de controle que pode ser utilizado para um sistema de poço, incluindo o sistema mostrado nas figuras 1A e 1B, para tomar diversas medidas referentes ao poço, prever o avanço da água, determinar ações desejadas que possam ser executadas para mitigar os efeitos de tal avanço da água no poço e executar uma ou mais tais ações.

Descrição Detalhada dos Desenhos

As figuras 1A e 1B mostram coletivamente um diagrama esquemático de um sistema de poço de produção 10 que inclui diversos dispositivos e sensores de controle de fluxo no poço 50 e na superfície 112 e inclui, ainda, controladores, programas de computador e algoritmos que podem ser usados coletivamente para implementar os métodos e conceitos descritos aqui. A figura 1A mostra um poço de produção 50 que foi configurado usando equipamento exemplificativo, dispositivos e sensores que podem ser utilizados para implementar os conceitos e métodos descritos aqui. A figura 1B mostra equipamento de superfície exemplificativo, dispositivos, sensores, controladores, programas de computador e algoritmos que podem ser utilizados para: detectar e/ou predizer uma ocorrência de uma condição de irrupção no poço; enviar mensagens e alarmes adequados para um operador; determinar que sejam feitos ajustes ou que sejam realizadas ações referentes às diversas operações do poço 50 para mitigar ou eliminar efeitos negativos da ocorrência potencial ou real do avanço da água; controlar automaticamente qualquer um ou mais dos dispositivos ou equipamento no sistema 10; e estabelecer uma comunicação em duas vias com um ou mais locais

5/19 remotos e/ou controladores, via ligações adequadas, incluindo a Internet, ligações cabeadas ou sem fio.

A figura 1A mostra um poço 50 formado em uma formação 55 que está produzindo fluido de formação 56a e 56b a partir de duas zonas de produção exemplificativas 52a (zona de produção superior) e 52b (zona de produção inferior) respectivamente. O poço 50 é mostrado revestido por um invólucro 57 que tem perfurações 54a adjacentes à zona de produção superior 52a e perfurações 54b adjacentes à zona de produção inferior 52b. Um obturador 64, que pode ser um obturador recuperável, posicionado acima ou nas partes superiores do poço das perfurações da zona de produção inferior 54a, isola a zona de produção inferior 52b da zona de produção superior 52a. Uma peneira 59b, adjacente às perfurações 54b ao poço 50, pode ser instalada para impedir ou inibir sólidos, como areia, de entrarem no furo do poço, vindos da zona de produção inferior 54b. De modo similar, uma peneira 59a pode ser usada adjacente às perfurações da zona de produção superior 59a para impedir ou inibir que os sólidos entrem no poço 50, vindos da zona de produção superior 52a.

O fluido de formação 56b da zona de produção inferior 52b entra no anel 51a do poço 50 através das perfurações 54a e dentro de uma tubulação 53 via uma válvula de controle de fluxo 67. A válvula de controle de fluxo 67 pode ser uma válvula de camisa deslizante controlada remotamente ou qualquer outra válvula ou estrangulador adequado que possa regular o fluxo do fluido desde o anel 51a até a tubulação de produção 53. Um estrangulador ajustável 40 na tubulação 53 pode ser usado para regular o fluxo de fluido oriundo da zona de produção inferior 52b até a superfície 112. O fluido de formação 56a, oriundo da zona de produção superior 52a, entra no anel 51b (a parte de anel acima do obturador 64a) via perfurações 54a. O fluido de formação 56a entra na tubulação ou linha de produção 45 via entradas 42. Uma válvula ou um estrangulador ajustável 44, associado à linha 45 regula o fluxo de fluido para dentro da linha 45 e pode ser usado para ajustar o fluxo até a superfície 112. Cada válvula, estrangulador e outro tal dispositivo no poço podem ser operados eletricamente, hidraulicamente, mecanicamen6/19 te e/ou pneumaticamente, a partir da superfície. O fluido oriundo da zona de produção superior 52a e a zona de produção inferior 52b entram na linha 46.

Em casos onde a pressão de formação não é suficiente para empurrar o fluido 56a e/ou o fluido 56b até a superfície, um mecanismo de elevação artificial, como uma bomba elétrica submersível (ESP, um sistema de elevação a gás, uma bomba de extração por balanceiro, uma bomba de jato, uma bomba hidráulica ou uma bomba de cavidade progressiva), pode ser utilizado para bombear os fluidos desde o poço até a superfície 112. No sistema 10, um ESP 30 em uma câmara tubular 31 recebe os fluidos de formação 56a e 56b e bombeia tais fluidos via tubulação 47 até a superfície 112. Um cabo 34 fornece energia a ESP 30 a partir de uma fonte de alimentação de superfície 132 (figura 1B) que é controlada por uma unidade de controle de ESP 130. O cabo 134 também pode incluir ligações de comunicação de dados de duas vias 134a e 134b, que podem incluir um ou mais condutores elétricos ou ligações de fibra óptica para fornecer sinais e ligações de dados em duas vias entre ESP 30, sensores de ESP Se e unidade de controle de ESP 130. A unidade de controle de ESP 130, em um aspecto, controla a operação de ESP 30. A unidade de controle de ESP 130 pode ser um sistema baseado em computador que pode incluir um processador, como um microprocessador, memória e programas úteis para analisar e controlar as operações do ESP 30. Em um aspecto, o controlador 130 recebe sinais dos sensores Se (figura 1A) referentes à frequência real da bomba, taxa de fluxo através de ESP, pressão do fluido e temperatura associada à ESP 30 e pode receber medições ou informações referentes a certas propriedades químicas, como corrosão, descamação, asfaltenos, etc., e em resposta a isso ou a outras determinações, controla a operação de ESP 30. Em um aspecto, a unidade de controle de ESP 130 pode ser configurada para alterar a velocidade da bomba ESP ao enviar sinais de controle 134a em resposta aos dados recebidos via ligação 134b ou instruções recebidas de um outro controlador. A unidade de controle de ESP 130 também pode interromper o fornecimento de energia para ESP via linha de energia 134. Em um outro aspecto, a unidade de controle de ESP 130 pode fornecer os dados e infor7/19 mações referentes a ESP (frequência, temperatura, pressão, informação do sensor químico, etc.) ao controlador central 150, que, por sua vez, pode fornecer controle ou sinais de comando à unidade de controle ESP 130 para efetuar operações selecionadas de ESP 30.

Uma série de linhas hidráulicas, elétricas e de comunicação de dados (coletivamente designadas pelo numeral 20 (figura 1A)), correm dentro do poço 50 para operarem os diversos dispositivos no poço 50 e para obter medições e outros dados dos diversos sensores no poço 50. Como um exemplo, uma tubulação 21 pode fornecer ou injetar um produto químico particular desde a superfície até o fluido 56b via um mandril 36. De modo similar, uma tubulação 22 pode fornecer ou injetar um produto químico particular no fluido 56a na tubulação de produção via um mandril 37. As linhas 23 e 24 podem operar os estranguladores 40 e 42 e podem ser usadas para operar qualquer outro dispositivo, como a válvula 67. A linha 25 pode fornecer energia elétrica a certos dispositivos ou descendentemente ao longo do orifício a partir de uma fonte de alimentação adequada na superfície.

Em um aspecto, uma série de outros sensores é colocada em locais adequados no poço 50 para fornecer medições ou informações referentes a um número de parâmetros de interesse do buraco. Em um aspecto, um ou mais portadores de sensor ou de calibrador, como um portador 15, podem ser colocados na tubulação de produção para alojar qualquer número de sensores adequados. O portador 15 pode incluir um ou mais sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de medição de fluxo, sensores de resistividade, sensores que fornecem informações sobre densidade, viscosidade, teor de água ou corte de água, e sensores químicos que fornecem informações sobre descamação, corrosão, asfaltenos, hidratos, etc. Os sensores de densidade podem ser medições de densidade de fluido para o fluido de cada zona de produção e do fluido combinado de duas ou mais zonas de produção. O sensor de resistividade ou um outro sensor adequado pode fornecer medições referentes ao teor de água ou ao corte de água da mistura de fluido recebida de cada zona de produção. Outros sensores podem ser usados para estimar a razão entre óleo e água e a razão entre gás e óleo

8/19 para cada zona de produção e para o fluido combinado. Os sensores de temperatura, pressão e fluxo fornecem medições para a pressão, temperatura e taxa de fluxo do fluido na linha 53. Portadores adicionais de calibradores podem ser usados para obter medições de pressão, temperatura e fluxo, teor de água referente ao fluido de formação recebido da zona de produção superior 52a. Podem ser usados sensores adicionais em outros locais desejados para fornecer medições referentes a características químicas do fluido, como parafinas, hidratos, sulfetos, descamação, asfalteno, emulsão, etc. Adicionalmente, sensores si-s_m podem ser instalados permanentemente no furo do poço 50 para fornecer medições acústicas ou sísmicas, medições de pressão de formação e de temperatura, medições de resistividade e medições referentes às propriedades do invólucro 51 e formação 55. Tais sensores podem ser instalados no invólucro 57 ou entre o invólucro 57 e a formação 55. Adicionalmente, a peneira 59a e/ou a peneira 59b podem ser revestidas de rastreadores que são liberados devido à presença de água, rastreadores estes que podem ser detectados na superfície ou no fundo do poço, para determinar ou predizer a ocorrência de avanço da água. Também podem ser proporcionados sensores na superfície, como um sensor para medir o teor de água no fluido recebido, taxa de fluxo total para o fluido recebido, pressão do fluido na cabeça do poço, temperatura, etc.

Em geral, sensores suficientes podem ser colocados adequadamente no poço 50 para obter medições referentes a cada parâmetro de interesse desejado. Tais sensores podem incluir, mas não estão limitados a, sensores para a medição de pressões correspondentes a cada zona de produção, pressão ao longo do furo do poço, pressão dentro das tubulações que carregam o fluido de formação, pressão no anel, temperaturas em lugares selecionados ao longo do furo do poço, taxas de fluxo de fluido correspondentes a cada uma das zonas de produção, taxa de fluxo total, fluxo através de ESP, temperatura e pressão de ESP, sensores químicos, sensores acústicos ou sísmicos, sensores ópticos, etc. Os sensores podem ser de qualquer tipo adequado, inclusive sensores elétricos, sensores mecânicos, sensores piezoelétricos, sensores de fibra óptica, sensores ópticos, etc. Os

9/19 sinais vindos dos sensores no fundo do poço podem ser parcial ou totalmente processados no fundo do poço (como através de um microprocessador e conjunto de circuitos eletrônicos associado, que está em comunicação de sinal ou de dados com os sensores e dispositivos no fundo do poço) e então, podem ser comunicados ao controlador de superfície 150 via uma ligação de sinal/dados, como a ligação 101. Os sinais dos sensores no buraco podem ser enviados diretamente para o controlador 150, conforme descrito aqui com mais detalhes.

Novamente com referência à figura 1B, o sistema 10 é adicionaimente mostrado incluindo uma unidade de injeção química 120 na superfície para fornecer aditivos 113a para o poço 50 e aditivos 113b para a unidade de tratamento de fluido na superfície 170. Os aditivos desejados 113a oriundos de uma fonte 116a (como um tanque de armazenamento) podem ser injetados no furo do poço 50 via linhas de injeção 21 e 22, por uma bomba adequada 118, como uma bomba de deslocamento positivo. Os aditivos 113a fluem através das linhas 21 e 22 e são descarregados nas câmaras tubulares 30 e 37. As mesmas linhas de injeção ou linhas de injeção diferentes podem ser usadas para fornecer aditivos a diferentes zonas de produção. Linhas de injeção separadas, como as linhas 21 e 22, permitem a injeção independente de aditivos diferentes em diferentes profundidades de poço. Em tal caso, diferentes fontes de aditivos e bombas são empregadas para armazenar e para bombear os aditivos desejados. Os aditivos também podem ser injetados em uma tubulação superficial, como a linha 176 ou na instalação de tratamento e processamento superficial, como a unidade 170.

Um medidor de fluxo adequado 120, que pode ser um medidor de fluxo de alta precisão, de baixo fluxo (como um medidor do tipo engrenagem ou um medidor de nutação), mede a taxa de fluxo através das linhas 21 e 22 e fornece sinais representativos das taxas de fluxo correspondentes. A bomba 118 é operada por um dispositivo adequado 122, como um motor ou um dispositivo com ar comprimido. O curso da bomba e/ou a velocidade da bomba podem ser controlados pelo controlador 80 via um circuito de acionamento 92 e linha de controle 122a. O controlador 80 pode controlar a

10/19 bomba 118 ao utilizar programas armazenados em uma memória 91 associada ao controlador 80 e/ou instruções fornecidas ao controlador 80 pelo controlador central ou processador 150 ou um controlador remoto 185. O controlador central 150 se comunica com o controlador 80 via uma ligação adequada de duas vias 85. O controlador 80 pode incluir um processador 92, memória residente 91, para armazenar programas, tabelas, dados e modelos. O processador 92, que utiliza sinais do dispositivo de medição de fluxo recebidos via linha 121 e programas armazenados na memória 91, determina a taxa de fluxo de cada um dos aditivos e exibe tais taxas de fluxo no visor 81. Um sensor 94 pode fornecer informações sobre um ou mais parâmetros da bomba, como velocidade da bomba, comprimento do curso, etc. A velocidade ou curso da bomba, conforme for o caso, é aumentado quando a quantidade medida do aditivo injetado for menor do que a quantidade desejada e é diminuído quando a quantidade injetada for maior do que a quantidade desejada. O controlador 80 também incluir circuitos e programas, geralmente designados pelo numeral 92 para proporcionar uma interface com o visor 81 e realizar outras funções desejadas. Um sensor de nível 94a fornece informações sobre o conteúdo remanescente dá fonte 116. Alternativamente, o controlador central 150 pode enviar comandos para o controlador 80 referentes à injeção de aditivo ou pode realizar as funções do controlador 80. Embora as figuras 1A e 1B ilustrem um poço de produção, deve-se entender que um campo de petróleo pode incluir uma pluralidade de poços de produção e também variedade de poços, como poços angulares, poços de injeção, poços de teste, etc. As ferramentas e dispositivos mostrados nas figuras podem ser utilizados em qualquer número de tais poços e podem ser configurados para funcionarem em cooperação ou independentemente.

A figura 2 mostra um diagrama funcional de um sistema de poço de produção 200 que pode ser utilizado para implementar as diversas funções e métodos referentes à detecção e predição de avanço da água, determinar ações que podem ser realizadas para mitigar os efeitos de uma ocorrência de uma condição de avanço da água, para tomar certas medidas em resposta a isso e para executar outras funções descritas aqui para um

11/19 sistema de poço de poço de produção, incluindo o sistema de poço 10 das figuras 1A e 1B. A operação do sistema de poço 10 é descrita aqui em referência às figuras 1 A, 1B e 2.

Com referência à figura 2, o sistema 200 inclui uma unidade de controle central ou controlador 150 que inclui um processador 152, memória 154 e conjunto de circuitos associado 156, que pode ser utilizado para realizar diversas funções e métodos descritos aqui. O sistema 200 inclui um banco de dados 230 que é acessível aos processadores 152, banco de dados este que pode incluir dados e informações de completamento do poço, como: tipos e localizações de sensores no poço; parâmetros do sensor; tipos de dispositivos e seus parâmetros, como tamanhos de estranguladores, posições de estranguladores, tamanhos de válvula, posições de válvula, etc; parâmetros de formação, como tipo de rocha para diversas camadas de formação, porosidade, permeabilidade, mobilidade, profundidade de cada camada e cada zona de produção; parâmetros de peneira de areia; informações do rastreador; parâmetros de ESP, como cavalo-força, faixa de frequência, pressão de operação e intervalos de temperatura; dados históricos de desempenho do poço, incluindo taxas de produção no tempo para cada zona de produção, valores de temperatura e de pressão no tempo para cada zona de produção; ajustes de corrente e estrangulador e válvula; informações de funcionamento; teor de água correspondente a cada zona de produção no tempo; dados sísmicos iniciais e dados sísmicos atualizados (quatro dados sísmicos D), dados de monitoramento de terra à margem d'água, etc.

Durante a vida de um poço, um ou mais testes, coletivamente designados pelo numeral 224, são tipicamente realizados para estimar a saúde de diversos elementos do poço e diversos parâmetros das formações que circundam o poço, incluindo as zonas de produção. Tais testes podem incluir, mas não estão limitados a: testes de inspeção de invólucro usando registros elétricos ou acústicos; testes de confinamento do poço, que podem incluir desenvolvimento de pressão, testes de temperatura e de fluxo; testes sísmicos que podem usar uma fonte na superfície e sensores sísmicos no poço para determinar condições de água e de fronteira do leito; testes de

12/19 monitoramento de frente de fluido; testes de recuperação secundários; etc. Todos os dados destes testes 224 podem ser armazenados em uma memória e ser fornecidos ao processador 152 para estimar um ou mais aspectos referentes ao avanço da água. Adicionalmente, o processador 152 do sistema 200 pode ter acesso periódico ou contínuo aos dados de medição de sensor no buraco 222 e dados de medição em superfície 226 e qualquer outra informação desejada ou medições 228. Os dados de medição do sensor no buraco 222 incluem, mas não estão limitados a, informações referentes ao teor de água, resistividade, densidade, teor de areia, taxas de fluxo, pressão, temperatura, características ou composições químicas, densidade, gravidade, inclinação, medições elétricas e eletromagnéticas e posições de estrangulador e de válvula. As medições de superfície 226 incluem, mas não estão limitadas a, taxas de fluxo, pressão, posições do estrangulador e da válvula, parâmetros ESP, cálculos de teor de água, taxas de injeção de produtos químicos e locais, informação de detecção de rastreador, etc.

O sistema 200 também inclui programas, modelos e algoritmos 232 embutidos em uma ou mais mídias legíveis por computador, que são acessíveis ao processador 152 para executar instruções contidas nos programas para realizar os métodos e funções descritas aqui. O processador 152 pode utilizar um ou mais programas, modelos e algoritmos para realizar as diversas funções e métodos descritos aqui. Em um aspecto, os programas/modelos/algoritmos 232 podem incluir um analisador de desempenho de poço 260 que utiliza análise nodal, rede neural ou outro algoritmo para detectar e/ou predizer avanço da água, estimar a fonte ou as fontes da avanço da água, como a localização de zonas e formações acima e/ou abaixo da zona de produção, trincas nas ligações de cimento ou no invólucro, etc., a extensão ou a severidade do avanço da água e um tempo ou período de tempo esperado em que pode ocorrer um avanço de água.

Em operação, o controlador central 150 recebe medições e/ou informações do fundo do poço referentes a medições no fundo do poço (coletivamente designadas pelo numeral 222). O controlador central 150 pode ser programado para receber algumas ou todas as informações, em uma

13/19 base periódica ou contínua. Em um aspecto, o controlador central 150 pode estimar uma medida de água (como teor de água, corte de água, etc) referente ao fluido de formação (para cada zona e/ou do fluxo combinado) em um período de tempo e estimar ou predizer uma ocorrência do avanço da água usando estimativas de medição de água. O controlador 150 pode utilizar uma tendência associada às medições de água em um período de tempo ou utilizar estimativas em tempo real ou quase em tempo real das medições de água para detectar e/ou predizer a ocorrência de avanço da água. A medição de água no fluido de formação pode ser fornecida por um analisador na superfície que determina o teor de água ou corte de água no fluido produzido 224. Uma medição de água pode incluir, mas não está limitada a, uma quantidade, uma porcentagem de corte de água, um valor limite, uma grande de mudança em valores, etc. A medida de água ou teor de água no fluido de formação também pode ser estimado a partir: dos sensores no buraco (como sensores de resistividade ou de densidade); análise de traços presentes no fluido produzido no buraco ou na superfície; medições de densidade; ou de qualquer outra medição de sensor adequada. O teor de água também pode ser calculado em todo ou em parte do fundo do poço por meio de um processador adequado e pode ser transmitido para o controlador central 150 via uma ligação adequada ou método de telemetria sem fio, incluindo métodos de telemetria acústicos e eletromagnéticos. O controlador central 150, em um aspecto, pode utilizar um ou mais programas, modelos e/ou algoritmos para estimar o avanço da água que já tenha ocorrido ou quando o avanço da água pode ocorrer, isto é, predizer a ocorrência de um avanço da água. Os modelos/algoritmos podem usar informações referentes aos parâmetros de formação 230; dados de completamento do poço 230; dados de teste 224 no poço; e outras informações para predizer a ocorrência de avanço da água e/ou a fonte de talavanço. Por exemplo, o processador pode predizer uma ocorrência de avanço da água usando quatro mapas sísmicos dimensionais em vista da posição da frente de água com relação a uma zona de produção particular ou a partir de fraturas de formação associadas à zona de produção. Quatro mapas sísmicos dimensionais podem, por exem14/19 plo, ilustrar visualmente as mudanças nas formações subsuperficiais em um período de tempo selecionado. O processador 152 também pode predizer a localização do avanço da água em vista de tais dados. Em um outro aspecto, o processador podem predizer avanço da água devido à deterioração do invólucro, informação oriunda dos dados de inspeção de invólucro, ou da deterioração nas ligações do cimento. Em qualquer caso, o processador pode utilizar as informações atuais e anteriores.

Uma vez que o controlador central 150, que usa o analisador de desempenho de poço, determine um avanço da água real ou potencial, ele determina as medidas a serem tomadas para mitigar ou eliminar os efeitos do avanço da água e pode enviar mensagens, condições de alarme, parâmetros de avanço da água, as ações para o operador realizar, as ações que são realizadas automaticamente pelo controlador 150, etc., conforme é mostrado em 260, mensagens essas que são exibidas em um visor adequado 262 localizado em um ou mais locais, inclusive no sítio do poço e/ou uma unidade de controle remoto 185. A informação pode ser transmitida por meio de qualquer ligação de dados adequada, inclusive uma conexão de Ethernet e a Internet 272. A informação enviada pelo controlador central pode ser exibida em qualquer mídia adequada, como um monitor. Os locais remotos podem incluir locais clientes ou pessoal gerenciando o poço de um escritório remoto. O controlador central 150, que utiliza dados como posições atuais do estrangulador, frequência de ESP, posições do estrangulador e de válvula no fundo do poço, produtos químicos, operação de unidade de injeção e qualquer outra informação 226, pode determinar que seja feito um ou mais ajustes ou ações (coletivamente referidos como operação(ões)) referentes à operação do poço, operações estas que, quando implementadas, espera-se que mitiguem ou eliminem certos efeitos negativos do avanço da água real ou potencial no poço 50. O controlador central 150 pode recomendar fechar uma zona de produção particular ao fechar uma válvula ou estrangulador; fechar todas as zonas; fechar um estrangulador na superfície; reduzir produção de fluido de uma zona particular; alterar frequência de ESP ou de parada de ESP; alterar injeção de produtos químicos em uma zona; etc. O con15/19 trolador central 150 envia estas recomendações para um operador. O analisador de desempenho do poço, em um aspecto, pode usar um modelo de olhar à frente, que pode usar uma análise nodal, rede neural ou um outro algoritmo para estimar ou verificar os efeitos das ações sugeridas e para realizar uma análise econômica, como uma análise de valor presente líquido baseada na eficácia estimada das ações. O analisador de desempenho do poço também pode estimar o custo de iniciar qualquer uma ou mais das ações e pode realizar uma análise comparativa de ações diferentes ou alternativas. O analisador de desempenho do poço também pode usar um processo iterativo para chegar em um conjunto ótimo de ações a serem realizadas pelo operador e/ou controlador 150. O controlador central pode monitorar continuamente o desempenho do poço e os efeitos das ações 264 e enviar os resultados para o operador e locais remotos.

Em um aspecto, o controlador central 150 pode ser configurado para esperar um período de tempo para que o operador realize as ações sugeridas (ajustes manuais 265) e, em resposta aos ajustes feitos pelo operador, computa novamente a informação de avanço da água, qualquer ação desejada adicional e continua a operar da maneira descrita acima.

Em outro aspecto, o controlador central pode ser configurado para iniciar automaticamente uma ou mais das ações recomendadas, por exemplo, ao enviar sinais de comando para os controladores do dispositivo selecionado, como para o controlador ESP, para ajustar a operação de ESP 242; unidades de controle ou atuadores (160, figura 1A e elemento 240) que controlam os estranguladores no fundo do poço 244; válvulas no fundo do poço 246; estranguladores de superfície 249; unidade de controle de injeção de produtos químicos 250; outros dispositivos 254; etc. Tais ações podem ser empreendidas em tempo real ou quase em tempo real. O controlador central 150 continua a monitorar os efeitos das ações empreendidas 264. Em outro aspecto, o controlador central 150 ou o controlador remoto 185 pode ser configurado para atualizar um ou mais modelos/algoritmos/programas 234 para uso adicional no monitoramento do poço. Assim, o sistema 200 pode operar em forma de laço fechado para monitorar continuamente o

16/19 desempenho do poço, detectar e/ou predizer avanço da água, determinar ações que irão mitigar os efeitos negativos do avanço da água, determinar os efeitos de qualquer ação empreendida pelo operador, automaticamente iniciar ações, realizar análise econômica de modo a melhorar ou otimizar a produção de uma ou mais zonas.

Ainda com referência às figuras 1A, 1B e 2, em geral, métodos para detectar e/ou predizer um avanço da água em um poço de produção são descritos. Um método inclui estimar uma medida de água no fluido produzido por pelo menos uma zona de produção, ao menos periodicamente, e predizer a ocorrência do avanço da água, utilizando, ao menos em parte, uma tendência das medições estimadas da água. As medições estimadas podem ser obtidas de qualquer um ou mais dentre: (i) uma medição de teor de água ou corte de água do fluido recebido na superfície; (ii) uma medição obtida de um sensor no poço; (iii) uma densidade do fluido produzido; (iv) uma medição de resistividade do fluido produzido; (v) medições de um parâmetro de interesse feitas em uma série de locais no poço; (vi) uma medição referente à liberação de um rastreador colocado no poço; (vii) uma medição de sensor óptico no poço; e (vii) medições acústicas no poço. Estimar a ocorrência do avanço da água pode incluir comparar a tendência com uma tendência antecipada predeterminada. O método pode incluir ainda a determinação de uma condição física de um ou mais dentre: (i) um invólucro no poço; (ii) uma ligação de cimento entre o invólucro e uma formação; (iii) condições de limite de formação; e utilizar uma ou mais das condições físicas determinadas para estimar um local de penetrando em pelo menos uma das zonas de produção.

Em outro aspecto, um método pode predizer a ocorrência do avanço da água a partir de dados de teste, como dados sísmicos, dados de frente de fluido, dados de registro de invólucro ou ligação de cimento, etc. Tal método pode não necessariamente se fiar em uma análise de um fluido produzido. Em vez disso, em aspectos, o método pode predizer uma ocorrência do avanço da água com base em fatores como proximidade de uma frente de água de um poço, uma taxa de movimento de uma frente de água,

17/19 mudanças na pressão, etc. com base em medições indicativas de tais fatores, o método pode predizer ou estimar a ocorrência do avanço da água. Em um outro aspecto, o método pode atualizar qualquer um ou mais dentre programas, modelos e algoritmos, com base na informação de avanço da água e/ou nas ações empreendidas em resposta a isso.

O método pode incluir ainda a predição de um tempo ou período de tempo da ocorrência do avanço da água. O método pode incluir ainda realizar uma ou mais operações referentes ao poço em resposta à estimativa da ocorrência do avanço da água. As operações podem ser uma ou mais dentre: (i) fechar um estrangulador; (ii) mudar a operação de uma bomba elétrica submersível instalada no poço; (iii) operar uma válvula no poço; (iv) mudar uma quantidade de um aditivo fornecido ao poço; (v) fechar o fluxo de fluido de uma zona de produção selecionada; (vi) isolar fluxo de fluido de uma zona de produção; (vii) realizar uma operação secundária para reduzir a probabilidade da ocorrência estimada do avanço da água; (viii) enviar uma mensagem para um operador informando sobre a ocorrência estimada do avanço da água; e (ix) enviar uma operação sugerida a ser realizada por um operador. A estimativa da ocorrência do avanço da água pode ser feita substancialmente em tempo real.

Em outro aspecto, um ou mais programas de computador podem ser proporcionados em uma mídia legível pelo computador que é acessada por um processador para executar instruções contidas em um ou mais programas de computador para realizar os métodos e funções descritas aqui. Em um aspecto, o programa de computador pode incluir (a) instruções para computar, ao menos periodicamente, uma medida de água no fluido produzido por ao menos uma zona de produção; e (b) instruções para predizer uma ocorrência de avanço da água utilizando, ao menos em parte, uma tendência das medições de água. O programa de computador pode incluir ainda instruções para estimar a ocorrência do avanço da água usando pelo menos um dentre: (i) a quantidade de água no fluido produzido recebido na superfície; (ii) uma medição obtida de um sensor no poço; (iii) uma densidade do fluido produzido; (iv) uma medição de resistividade do fluido produzido; (v)

18/19 medições de um parâmetro de interesse feitas em uma pluralidade de locais no poço; (vi) uma liberação de um rastreador colocado no poço; (vii) uma medição de sensor óptico no poço; e (viii) medições acústicas no poço. As instruções para estimar a ocorrência do avanço da água podem incluir ainda instruções para comparar a tendência com uma tendência predeterminada e fornecer a estimativa da ocorrência do avanço da água quando a diferença entre a tendência e a tendência predeterminada cruzar um limite. O programa de computador pode incluir ainda instruções para enviar um sinal para realizar uma operação que é selecionada a partir de um grupo que consiste em: (i) fechar um estrangulador; (ii) mudar a operação de uma bomba submersível elétrica instalada no poço; (iii) operar uma válvula no poço; (iv) mudar uma quantidade de um aditivo fornecido ao poço; (v) fechar o fluxo de fluido de uma zona de produção selecionada; (vi) isolar o fluxo de fluido de uma zona de produção; (vii) realizar uma operação secundária para reduzir a probabilidade de uma ocorrência do avanço da água; (viii) enviar uma mensagem para um operador informando sobre a ocorrência estimada do avanço da água; e (ix) enviar uma operação sugerida a ser realizada por um operador.

Em outro aspecto, é descrito um sistema que detecta a ocorrência do avanço da água em um poço que está produzindo fluido de formação a partir de uma ou mais zonas de produção. O sistema inclui um poço que tem um ou mais dispositivos de controle de fluxo que controlam o fluxo do fluido de formação para dentro do poço. O sistema também pode incluir um ou mais sensores para fornecer medições que são indicativas de uma medida de água nos fluidos de formação. Um controlador na superfície, que utiliza informação dos sensores e/ou outras informações e/ou dados de teste, estima a ocorrência do avanço da água. Em um aspecto, um processador associado ao controlador: (i) estima uma quantidade de água no fluido produzido por pelo menos uma zona de produção ao menos periodicamente; e (ii) estima a ocorrência de avanço da água utilizando ao menos em parte, uma tendência das quantidades estimadas de água. O processador também pode determinar uma ou mais ações que podem ser empreendidas para mi19/19 tigar um efeito do avanço da água e pode iniciar uma ou mais tais ações ao ajustar ao menos um dispositivo de controle de fluxo no sistema.

Embora a descrição anterior seja direcionada às modalidades preferidas da invenção, diversas modificações ficarão aparentes àqueles que são versados na técnica. Pretende-se que todas as variações dentro do escopo das reivindicações anexas, sejam abrangidas pela descrição anterior. Além disso, o resumo é fornecido para atender a certos requisitos estatutários e não deve ser considerado, de qualquer modo, como um limite ao escopo desta descrição ou reivindicações.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para prever uma ocorrência de um avanço da água em um poço que está produzindo um fluido a partir de pelo menos uma zona de produção, compreendendo:

produzir um fluido de formação(56a, 56b) a partir de uma ou mais zonas de produção (52a, 52b) medir, usando ou mais sensores de, o teor de água ou o corte de água no fluido produzido (56a, 56b) recebido por uma ou mais zonas de produção (52a, 52b), periodicamente;

determinar uma tendência do teor de água ou do corte de água a partir do teor de água ou medidas de corte de água ao longo de um período de tempo;

prover porosidade e permeabilidade da zona de produção (52a,

52b);

prover um parâmetro do poço (50); e prover um modelo de simulação (232);

caracterizado por:

prover, usando um processador (152), o avanço da água utilizando o modelo de simulação (232), o parâmetro do poço (50), a tendência do teor de água ou o corte de água e uma da porosidade e permeabilidade de uma ou mais zonas de produção (52a, 52b).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a medida do teor de água ou do corte de água compreende usar ao menos um dentre: (i) uma medição de teor de água no fluido recebido na superfície (112); (ii) uma medição obtida de um sensor no poço; (iii) uma densidade do fluido produzido; (iv) uma medição de resistividade do fluido produzido; (v) medições de um parâmetro de interesse feitas em uma pluralidade de locais no poço; (vi) uma liberação de um rastreador colocado no poço; (vii) uma medição de sensor óptico no poço; e (viii) medições acústicas no poço.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a predição da ocorrência do avanço da água compreende com17/01/2018, pág. 7/17

2/6 parar a tendência com uma tendência antecipada predeterminada.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a determinação de uma condição física de um dentre: (i) um revestimento (57) no poço, e (ii) uma ligação de
5 cimento entre o revestimento (57) e uma formação, e a correlação da condição física determinada com uma condição física predeterminada para estimar um local do avanço da água prevista.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o uso de uma medição acústica no

10 poço para confirmar a estimativa da ocorrência do avanço da água.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente prever um momento da ocorrência do avanço da água.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo 15 fato de que compreende adicionalmente realizar ao menos uma operação referente ao poço em resposta à predição do momento da ocorrência do avanço da água.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ao menos uma operação é selecionada a partir de um grupo

20 que consiste em (i) fechar um estrangulador; (ii) mudar a operação de uma bomba elétrica submersível instalada no poço; (iii) operar uma válvula no poço; (iv) mudar uma quantidade de um aditivo fornecido ao poço; (v) fechar o fluxo de fluido de uma zona de produção selecionada; (vi) isolar o fluxo de fluido de uma zona de produção; (vii) realizar uma operação secundária para

25 reduzir a probabilidade da ocorrência estimada do avanço da água; (viii) enviar uma mensagem para um operador informando sobre a ocorrência estimada do avanço da água; e (ix) enviar uma operação sugerida a ser realizada por um operador.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e

30 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a previsão do avanço da água é realizada em tempo real.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado

Petição 870180004106, de 17/01/2018, pág. 8/17

3/6 pelo fato de que compreende adicionalmente a perfilagem do poço para estimar um local do avanço da água.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a perfilagem do poço é uma dentre: (i) perfilar para determinar uma condição de uma ligação de cimento entre um revestimento (57) no poço e uma formação que circunda o poço; e (ii) perfilar para determinar um ou mais defeitos no revestimento (57) no poço.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 5 a 8, caracterizado pelo fato de que uma ou mais zonas de produção (52a, 52b) inclui uma pluralidade de zonas de produção e em que o método compreende ainda prever o avanço da água que corresponde a uma zona particular na pluralidade de zonas de produção.
13. Meio legível pelo computador acessível a um processador (152) para executar instruções contidas em um programa de computador embutido na mídia legível pelo computador, sendo que o programa de computador compreende:

instruções para computar, ao menos periodicamente, uma medida de teor de água ou corte de água no fluido (56a, 56b) produzido por uma ou mais zonas de produção (52a, 52b) do poço; e instruções para definir um modelo (232) que utiliza pelo menos um parâmetro do poço (50) e pelo menos uma dentre permeabilidade e porosidade do poço; e instruções para determinar uma tendência da medida da água a partir da medida periodicamente calculada de teor de água ou corte de água;

o meio legível por computador caracterizado por:

instruções para prever em tempo real um avanço da água utilizando, ao menos em parte, uma tendência da medida de água e o modelo (232).
14. Meio legível pelo computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o programa de computador compreende adicionalmente instruções para estimar a ocorrência de avanço da água usando ao menos um dentre: (i) um medida de água no fluido produzido recebido na superfície (112); (ii) uma medição obtida de um sensor em um po17/01/2018, pág. 9/17

4/6 ço; (iii) uma densidade do fluido produzido; (iv) uma medição de resistividade do fluido produzido; (v) medições de um parâmetro de interesse feitas em uma pluralidade de locais no poço; (vi) uma liberação de um rastreador colocado no poço; (vii) uma medição de sensor óptico no poço; e (viii) medições acústicas no poço.
15. Meio legível pelo computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as instruções para prever a ocorrência de avanço da água compreendem adicionalmente instruções para comparar a tendência com uma tendência predeterminada e fornecer a previsão da ocorrência do avanço da água quando a diferença entre a tendência e a tendência predeterminada cruzar um limite.
16. Meio legível pelo computador, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o programa de computador compreende ainda instruções para enviar um sinal para realizar uma operação que é selecionada de um grupo que consiste em: (i) fechar um estrangulador; (ii) mudar a operação de uma bomba elétrica submersível instalada no poço; (iii) operar uma válvula no poço; (iv) mudar uma quantidade de um aditivo fornecido ao poço; (v) fechar o fluxo de fluido de uma zona de produção selecionada; (vi) isolar fluxo de fluido de uma zona de produção; (vii) realizar uma operação secundária para reduzir a probabilidade da ocorrência estimada do avanço da água; (viii) enviar uma mensagem para um operador informando sobre a ocorrência estimada do avanço da água; e (ix) enviar uma operação sugerida a ser realizada por um operador.
17. Aparelho para prever a ocorrência de um avanço da água em um poço que está produzindo fluido a partir de uma ou mais zonas de produção (52a, 52b), compreendendo:

um processador (152) programado para:

medir o teor de água ou o corte de água no fluido produzido (56a, 56b) recebido de uma ou mais zonas de produção (52a, 52b) pelo menos periodicamente;

determinar uma tendência do teor de água ou do corte de água a partir do teor de água ou medidas de corte de água ao longo de um período

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5/6 de tempo;

prover porosidade e permeabilidade da zona de produção (52a,

52b);

prover um parâmetro do poço (50); e prover um modelo de simulação (232);

caracterizado por:

o processador (152) programado para prever o avanço da água utilizando o modelo de simulação (232), o parâmetro do poço (50), a tendência do teor de água ou o corte de água e uma dentre a porosidade e a permeabilidade de uma ou mais zonas de produção (52a, 52b).
18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o processador (152) é ainda configurado para controlar ao menos um dispositivo no poço para controlar um efeito da ocorrência estimada do avanço da água, dispositivo este que é selecionado a partir do grupo que consiste em: (i) um estrangulador; (ii) uma bomba elétrica submersível instalada no poço; (iii) uma válvula no poço; (iv) um dispositivo de injeção que fornece um aditivo ao poço; (v) um dispositivo de controle de fluxo que fecha o fluxo de fluido de uma zona de produção selecionada; (vi) um dispositivo de isolamento de fluxo que isola o fluxo de fluido de uma ocorrência do avanço da água; (vii) uma ferramenta configurada para reduzir uma probabilidade de uma ocorrência do avanço da água; e (viii) um transmissor que envia uma mensagem para um operador referente à execução de uma operação relacionada ao poço.
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um controlador remoto em comunicação de dados com o processador (152), onde o processador (152) é ainda configurado para enviar informações referentes à ocorrência de avanço da água para o controlador remoto e o controlador remoto é configurado para enviar comandos para o processador (152) para controlar ao menos um dispositivo no poço.
20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o processador (152) é ainda configurado para comparar a

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6/6 tendência com uma tendência predeterminada para prever a ocorrência do avanço da água.
21. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o processador (152) é ainda configurado para executar

5 instruções contidas em um programa de computador contendo um algoritmo para prever um momento da ocorrência do avanço da água.

Petição 870180004106, de 17/01/2018, pág. 12/17

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