MXPA02007728A - Metodo y aparato para la estimulacion de intervalos de formacion multiples. - Google Patents
Metodo y aparato para la estimulacion de intervalos de formacion multiples.Info
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Abstract
La invencion proporciona un metodo y aparato para perforar y tratar multiples intervalos de una o mas formaciones subterraneas (86) intersectadas por un barreno, mediante el despliegue de un montaje del fondo del pozo que tiene un dispositivo de perforacion (134) y por lo menos un mecanismo de sellado (120) dentro del barreno. El dispositivo de perforacion (34) es utilizado para perforar el primer intervalo a ser tratado. Luego, el montaje del fondo del pzo es posicionado dentro del barreno, de tal manera que el mecanismo de sellado (120), cuando es accionado, establece un sello hidraulico en el barreno para forzar, positivamente el fluido a entrar a las perforaciones (230, 231) correspondientes al primer intervalo a ser tratado. Luego un fluido de tratamiento es bombeado al barreno y a las perforaciones (230, 231) creadas en el intervalo perforado. El mecanismo de sellado (120) es liberado y luego las etapas son repetidas por tantos intervalos como se desee, sin retirar el montaje del fondo del pozo del barreno.
Description
J MÉTODO Y APARATO PARA LA ESTIMULACIÓN DE INTERVALOS DE
FORMACIÓN MÚLTIPLES
CAMPO DE LA INVENCION Esta invención es concerniente en general con el camp de la perforación y tratamiento de formaciones subterránea para incrementar la producción de petróleo y gas de la mismas. Más específicamente, la invención proporciona u aparato y un método para perforar y tratar múltiple intervalos sin la necesidad de retirar equipo del barren entre gradas o etapas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION cuando una formación de depósito subterránea portador de hidrocarburos no tiene suficiente permeabilidad capacidad de flujo para que los hidrocarburos fluyan a l superficie en cantidades económicas o a velocidades óptimas frecuentemente se usa fracturación hidráulica o estimulació química (usualmente ácido) para incrementar la capacidad d flujo. Un barreno que penetra a una formación subterráne consiste comúnmente de un tubo de metal (ademe) cementado a agujero de perforación original. Los agujeros (perforaciones) son colocados para penetrar a través del ademe y envolvent de cemento que rodea el ademe para permitir que e hidrocarburo fluya al barreno y si es necesario, permitir qu fluidos de tratamiento fluyan del barreno a la formación.
La fracturación hidráulica consiste de inyectar fluido (usualmente geles o emulsiones viscosos de adelgazamiento d corte, no Newtonianos) a una formación a tales alta presiones y velocidades que la roca del depósito -falla forma una fractura plana, normalmente vertical, (o red d fractura) muy semejante a la fractura que se extiende través de un tronco de madera a medida que una cuña e impulsada al mismo. Material de soporte granular, tal com arena, perlas de cerámica u otros materiales, es inyectado e general con la última porción del fluido de fractura par mantener la(s) fractura (s) abierta (s) después que la presió es liberada. La capacidad de flujo incrementada del depósit resulta de la trayectoria de flujo más fácil dejada entr granos del material propelente dentro de la(s) fractura (s) En tratamientos de simulación química, la capacidad de fluj es mejorada al disolver materiales en la formación o de otr manera, cambiando las propiedades de formación. La aplicación de facturación hidráulica como se describ anteriormente es una parte de rutina de las operaciones d industria del petróleo, como son aplicadas a zonas objetiv individuales de hasta 60 metros (200 pies) de espeso vertical gruesa de formación subterránea. Cuando ha múltiples depósitos o depósitos estratificados a se fracturados hidráulicamente o una formación portadora d hidrocarburo muy gruesa (más de aproximadamente 60 metros) entonces se requieren técnicas de tratamiento alternativa par obtener el tratamiento de toda la zona. Los métodos par mejorar la cobertura del tratamiento son conocidos comúnment como métodos de "desviación" en la terminología de industri petrolera. Cuando múltiples zonas portadoras de hidrocarburos so estimuladas mediante fracturación, hidráulica o tratamiento de estimulación química, se realizan ganancias económicas técnicas al inyectar múltiples etapas de tratamiento qu pueden ser desviadas (o separadas) mediante varios medios, e los que se incluyen dispositivos mecánicos tales como tapone de puente, obturadores, válvulas del fondo del pozo manguitos deslizantes y combinaciones de deflector/tapón selladoras de bolas; materiales en partículas tales com arena, material de cerámica, agente de soporte, sal, ceras resinas u otros compuestos o mediante sistemas de fluid alternativos, tales como fluidos viscosos, fluido gelificados, espumas u otros fluidos formulados químicament o al utilizar métodos de entrada limitada. Todos estos otros métodos y dispositivos para bloquear temporalmente e flujo de fluidos hacia adentro o hacia afuera de un conjunt de perforaciones dado serán denominados en la presente com "agentes de desviación". En la desviación de tapón de puente mecánica, po ejemplo, el intervalo más profundo es perforado primero y l fractura estimulada, luego el intervalo es aislado mediant un conjunto de tapón de puente alámbrico y el proceso e repetido en el siguiente intervalo hacia arriba. Suponiend diez intervalos de perforación objetivo, el tratamiento d 200 metros (1,000 pies) de formación de esta maner r requeriría comúnmente diez jornadas en un intervalo de tiemp de diez días a dos semanas no solamente con múltiple tratamientos de fractura, sino también múltiples operacione de corrida de tapón de puente y perforación. Al final de proceso de tratamiento, se requeriría una limpieza de barreno para retirar los tapones de puente y poner el pozo e producción. La ventaja principal de utilizar tapones d puente u otros agentes de desviación mecánicos es alt confianza con la que toda la zona objetivo es tratada. La desventajas principales son el alto costo de tratamient resultante de múltiples viajes hacia adentro y hacia afuer del barreno y riesgo de complicaciones resultantes de tanta operaciones en el pozo. Por ejemplo, un tapón de puente s puede pegar en el ademe y necesita ser perforado a un gast mayor. , Una desventaja adicional es que la operación d limpieza del barreno requerida puede dañar algunos de lo intervalos tratados exitosamente. Una alternativa de usar tapones de puente es llenar l porción del barreno asociada con el intervalo recié fracturado con arena de fracturación, denominada comúnment como la técnica de la Isla de Pino. La columna de arena en e barreno tapona esencialmente el intervalo ya fracturado permite que el siguiente intervalo sea perforado y fracturad independientemente. La ventaja principal es la eliminación d los problemas y riesgos asociados con los tapones de puente Las desventajas son que el tapón de arena no proporciona u sello hidráulico perfecto y puede ser difícil retirar de barreno al final de todas las simulaciones de fractura. A n ser que la producción de fluido del pozo sea l suficientemente fuerte para transportar la arena del barreno el pozo puede todavía necesitar ser limpiado con un plataforma de reacondicionamiento o unidad de tuberí enrollada. Como antes, las operaciones del barren adicionales incrementan los costos, riesgos mecánicos riegos de daños a los intervalos fracturados. Otro método de desviación involucra el uso de materiale en partículas, sólidos granulares que son colocados en e fluido de tratamiento y ayudan en la desviación. A medida qu el fluido es bombeado y las partículas entran a la perforaciones, se forma un bloque temporal en la zona qu acepta el fluido, si se despliega una concentració suficientemente alta de partículas en la corriente de flujo Luego, la restricción del flujo desvía el fluido a las otra zonas. Después del tratamiento, las partículas son retirada mediante los fluidos de formación producidos o mediant fluido de lavado inyectado, ya sea mediante transporte d fluido o mediante disolución. Materiales de desviación e partículas disponibles comúnmente incluyen ácido benzoico naftaleno, sal de roca (cloruro de sodio) , materiales d resina, ceras y polímeros. Alternativamente, arena, agente d soporte y materiales cerámicos, podrían ser usados com desviadores en partículas. Otras partículas de especialida pueden ser diseñadas para precipitar y formar durante e tratamiento. Otro método de desviación involucra usar fluido viscosos, geles viscosos o espumas como agentes d desviación. Este método involucra bombear el fluido d desviación a través y/o al intervalo perforado. Esto sistemas de fluido son formulados para obstruir temporalment el flujo a las perforaciones debido, a la viscosidad formación en relación a medida que la permeabilidad disminuy y también están diseñados de tal manera que al tiemp deseado, el sistema de fluido se rompe, degrada o disuelv (con o sin adición de químicos u otros aditivos para dispara tal rompimiento o disolución) de tal manera que el fluj pueda ser restaurado a o desde las perforaciones. Esto sistemas de fluido pueden ser usados para la desviación d
- tratamientos de estimulación química de matriz y tratamiento de fractura. Agentes desviadores en partículas y/o selladore de bola son incorporados algunas veces a estos sistemas d fluidos, en esfuerzos por mejorar la desviación. Otro proceso posible es la desviación de entrad limitada, en el cual toda la zona objetivo de la formación ser tratada es perforada con un número muy pequeño d perforaciones, en general de diámetro pequeño, de tal maner que la pérdida de presión a través de estas perforacione durante el bombeo promueve una alta presión interna de barreno. La presión interna del barreno está diseñada par ser lo suficientemente alta para provocar que todos lo intervalos perforados se fracturen simultáneamente. Si l presión fuera demasiado baja, solamente las porciones má débiles de la formación se fracturarían. La ventaja primari de la desviación de entrada limitada es que no ha obstrucciones al interior del ademe como tapones de puente arena que provoquen problemas posteriormente. La ventaja e que la fracturación de entrada limitada frecuentemente n funciona bien para intervalos gruesos debido a que l fractura resultante es frecuentemente demasiado estrecha (e agente de soporte no puede ser bombeado a la fractur estrecha y permanece en el barreno) y la alta presión inicia del barreno puede no durar. A medida que el material de aren es bombeado, los diámetros de la perforación so frecuentemente erosionados de manera rápida a tamaños má grandes que reducen la presión interna del barreno. E resultado neto puede ser que no toda la zona objetivo e estimulada. Una preocupación adicional es el potencial par la capacidad de flujo al barreno está limitado por el númer pequeño de perforaciones. Algunos de los problemas que resultan de las fallas par estimular toda la zona objetivo o utilizar métodos mecánico que requieren múltiples operaciones del barreno y entrada del barreno que poseen mayor riesgo y costo como se describe anteriormente pueden ser aliviados al utilizar intervalo perforados limitados concentrados desviados por selladores d bola. La zona a ser tratada podría ser dividida en subzona con perforaciones en aproximadamente el centro de cada una d aquellas subzonas o subzonas que podrían ser seleccionadas e base al análisis de la formación a sitios de fractur objetivo deseados. Luego, las etapas de fractura sería bombeados con desviación mediante selladores de bola al fina de cada etapa. Específicamente, 300 metros (1,000 pies) d formación gruesa serían divididos en diez subzonas d aproximadamente 30 metros (aproximadamente 100 pies) cad una. En el centro de cada subzona de 30 metros (100 pies), diez perforaciones podrían ser disparadas a una densidad d tres tiros por metro (un tiro por pie) de ademe. Luego un etapa de fractura sería bombeada con fluido cargado co agente de soporte, seguido por diez o más selladores de bola, por lo menos uno para cada perforación abierta en conjunto intervalo de una sola perforación. El proceso sería repetid hasta que todos los conjuntos de perforaciones estuviera fracturados. Tal sistema es descrito en más detalle en l patente norteamericana No. 5,890,536, expedida el 6 de abri de 1999_ Históricamente, todas las zonas a ser tratadas en un tarea particular que utiliza selladores de bola como e agente de desviación han sido perforadas antes del bombeo d fluidos de tratamiento y se han empleado selladores de bol para desviar los fluidos de tratamiento de las zonas ya rota o de otra manera llevando el flujo mayor de fluido a otra zonas que llevan menos o no fluido antes de la liberación d los selladores de bola. El tratamiento y sellado teóricament proceden de zona por zona, dependiendo de las presiones permeabilidades de rompimiento relativas, pero frecuentement se encontraban problemas con bolas que se asienta prematuramente en una o más de las perforaciones abiertas a exterior del intervalo objetivo y con dos o más zonas siend tratadas simultáneamente. Además, esta técnica supone qu cada intervalo de perforación o subzona se rompería fracturaría a una presión suficientemente diferente, de ta manera que cada etapa de tratamiento entraría solamente a u conjunto de perforaciones. Las ventajas primarias de la desviación por sellador d bolas son el bajo costo y bajo riesgo de problemas mecánicos. Los costos son bajos debido a que el proceso puede se consumado comúnmente en una operación continua, usualment durante solo unas pocas horas de un solo dia. Solamente lo selladores de bola son dejados en el barreno, ya sea par fluir hacia afuera con los hidrocarburos producidos o par caer al fondo del pozo en un área conocida como el agujero d rata_ (o junco). La desventaja principal es la incapacidad d tener la seguridad de que solamente un conjunto d perforaciones se fracturarán a la vez, de tal manera que e número correcto de selladores de bola se dejen caer al fina de cada etapa de tratamiento. En efecto, el beneficio óptim del proceso depende de una etapa de fractura que entra a l formación a través de solo un conjunto de perforaciones todas las otras perforaciones abiertas permanece sustancialmente sin ser afectadas durante aquella etapa d tratamiento. Desventajas adicionales son la carencia d certidumbre de que todos los intervalos perforados será tratados y del orden en el cual estos intervalos son tratado en tanto que el trabajo está en avance. Cuando el orden d tratamiento de zona no es conocido o controlado, no es posible asegurar que cada zona individual será tratada o qu tal etapa de tratamiento de estimulación individual ha sid diseñada óptimamente para la zona objetivo. En algunas instancias, puede no ser posible controlar el tratamiento, d tal manera que las zonas individuales son tratadas con etapas de tratamiento individuales.
Para superar algunas de las desventajas que puede ocurrir durante los tratamientos de estimulación, cuand múltiples zonas son perforadas antes del bombeo de fluidos d tratamiento, se ha desarrollado un método de desviació mecánico alternativo que involucra el uso de un sistema d estimulación de tubería helicoidal para estimula secuencialmente múltiples intervalos con tratamient separado. Como con la desviación de sellador de bolas convencional, todos los intervalos a ser tratados so perforados antes del bombeo del tratamiento de estimulación. Luego la tubería helicoidal se hace correr al barreno con un herramienta de desviación mecánica "semejante a obturador d silla de montar" anexa al extremo. Esta herramienta d desviación, cuando es colocada apropiadamente y accionada a través de las perforaciones, permite que se obtenga aislamiento hidráulico por encima y debajo de la herramienta de desviación. Después que la herramienta de desviación es colocada y accionada para aislar el conjunto más profundo de perforaciones, el fluido de estimulación es bombeado al interior de la tubería helicoidal y sale por los orificios de salida colocados en la herramienta de desviación entre los elementos de sellado superior e inferior. Después de la consumación de la primera etapa de tratamiento, los elementos de sellado contenidos en la herramienta de desviación son desactivados o separados y la tubería helicoidal es jalada hacia arriba para colocar la herramienta de desviación través del segundo conjunto más profundo de perforaciones el proceso es proseguido hasta que todos los intervalo objetivo han sido estimulados o el proceso es cancelad debido a alteraciones del proceso. Este tipo de método y aparato de estimulación de tuberí helicoidal han sido utilizados para fracturar hidráulicament múltiples zonas en pozos con profundidades de hasta 243 metros (8,000 pies). Sin embargo, varios obstáculos técnicos, en los que se incluyen pérdidas de presión por fricción, daños a elementos de sellado, control de profundidad, velocidad de operación y erosión potencial de tuberí helicoidal, limitan actualmente su despliegue en pozos má profundos . Una presión en exceso es generada cuando se bombea fluidos de estimulación, particularmente fluidos cargados co agente de soporte y/o fluidos de alta viscosidad, a alta velocidades a través de longitudes más largas de tuberí helicoidal. Dependiendo de la longitud y el diámetro de l tubería helicoidal, la viscosidad del fluido y las presione máximas permisibles del herramental de la superficie, la velocidades de bombeo podrían estar limitadas a solo uno
• pocos barriles por minuto que, dependiendo de la características de una formación subterránea específica, pueden no permitir la colocación efectiva del agente d soporte durante tratamientos de fractura hidráulica disolución efectiva de los materiales de la formación durant tratamientos de estimulación con ácido. La erosión de la tubería helicoidal también podría se un problema, a medida que el fluido cargado con agente d soporte es bombeado al interior de la tubería helicoidal alta velocidad, en la que se incluye la porción de la tuberí helicoidal que sigue estando enrollada en el carrete de l superficie. Las preocupaciones de corrosión son exacerbadas medida que el fluido cargado con agente de soporte choc sobre la "flexión continua" asociada con la porción de l tubería helicoidal colocada en el carrete de la superficie. La mayoría de los elementos de sellado (por ejemplo, tecnología de sello de "copa") utilizados actualmente en las operaciones de estimulación de tubería helicoidal descritas anteriormente podrían experimentar problemas de sellado falla -de sellos en los pozos más profundos, a medida que los sellos se hacen funcionar a más allá de un número grande de perforaciones a las temperaturas del pozo más altas asociadas con los pozos más profundos. Puesto que los sellos corren en contacto con o a una separación mínima de la pared del tubo, las superficies ásperas del interior del tubo y/o rebabas de
" la perforación pueden dañar los elementos de sellado. Los sellos actualmente disponibles en herramientas de desviación semejantes a obturador de silla de montar también son construidos de . elastómeros que pueden ser incapaces d soportar las temperaturas más altas frecuentemente asociada con los pozos más profundos. La velocidad de operación de los sistemas existentes co copas de sellado es en general del orden de 4.6 a 9 metro por minuto (15 a 30 pies por minuto) que corren al fondo de pozo a 9 a 18 metros por minuto (30 a 60 pies por minuto) procedentes desde arriba del pozo. Por ejemplo, a l velocidad de operación menor, se requerirían aproximadament 13 horas para llegar a una profundidad de 3657 metros (12,00 pies) antes de comenzar la estimulación. Dadas las cuestione de seguridad que rodean las operaciones nocturnas, est velocidad de operación lenta podría dar como resultado que s requieran varios días para consumar una tarea d estimulación. Si se encuentran cualesquier problemas durant la tarea, el desplazamiento hacia adentro y hacia fuera de agujero podría ser muy costoso debido a los tiempos d operación totales asociados con las lentas velocidades d operación. El control de la profundidad del sistema de tuberí helicoidal y el herramental de desviación semejante obturador de silla de montar también se vuelve más difícil a
" medida que la profundidad se incrementa, de tal manera que la colocación del herramental a la profundidad correcta para ejecutar la operación de estimulación puede ser difícil. Est problema es complicado al disparar las operaciones antes de hacer correr el sistema de tubería helicoidal en el agujero. La operación de perforación utiliza un dispositivo de medición de profundidad diferente (usualmente un sistema de colocador de collarín de ademe) que es en general usado en el sistema de tubería helicoidal. Además, el método de tubería helicoidal descrito anteriormente requiere que todas las perforaciones sean colocadas en el barreno en una operación de perforación separada antes del bombeo de la tarea de estimulación. La presencia de múltiples conjuntos de perforación abiertos por encima de la herramienta de desviación puede provocar dificultades operacionales . Por ejemplo, si la fractura del agente de soporte desde la zona actual creciera verticalmente y/o una calidad deficiente del cemento esté presente detrás del tubo, la fractura se podría intersectar con los conjuntos de perforación por encima de la herramienta de desviación, de tal manera que el agente de soporte se podría "sumir" al barreno encima de la herramienta de desviación e impedir el movimiento adicional de la herramienta. También, podría ser difícil ejecutar operaciones de circulación si múltiples conjuntos de perforación están abiertos por encima de la
" herramienta de desviación. Por ejemplo, si las presiones de circulación exceden las presiones de rompimiento asociadas con las perforaciones abiertas por encima de la herramienta de desviación, la circulación puede no ser obtenida con e fluido de circulación perdido de manera no intencional a l formación. Un tipo similar de operación de estimulación se pued también efectuar usando tubería articulada y una plataform de reacondicionamiento en lugar de un sistema de tubería helicoidal. Al utilizar una herramienta de desviació desplegada sobre tubería articulada puede permitir un tubería de diámetro más grande para reducir las pérdidas po presión de fricción y permitir velocidades de bombe incrementadas. También, las preocupaciones con respecto a la erosión e integridad de la tubería pueden ser reducidas cuando se comparan con la tubería helicoidal, debido a que se puede usar un tubo de tubería articulada de espesor de pared más grueso y la tubería articulada no estarla expuesta a deformación plástica cuando se hace correr en el barreno. Sin embargo, al usar este procedimiento, se incrementaría probablemente el tiempo y costo asociado con las operaciones, debido a las velocidades más lentas para hacer correr el tubo que aquellas que son posibles con la tubería helicoidal. Para superar algunas de las limitaciones asociadas co la consumación de operaciones que requieren múltiples viajes
• del herramental hacia adentro y hacia fuera del barreno para perforar y estimular formaciones subterráneas, se han propuesto métodos para el despliegue en "un solo viaje" de una serie de herramentales en el fondo del pozo para permitir la estimulación por fractura de zonas en conjunción con la perforación. Específicamente, estos métodos proponen operaciones que pueden minimizar el número de operaciones de barreno requeridas y tiempo requerido para consumar estas operaciones, reduciendo mediante esto el costo del tratamiento de estimulación. Estas propuestas incluyen: (1) tener una pasta aguada o suspensión de arena en el barreno en tanto que se perfora con presión sobreequilibrada, (2) vaciar arena de un achicador simultáneamente en un contenedor liberado explosivamente, separado. Todas estas propuestas permiten solamente una penetración de fractura mínima circundante al barreno y no son aplicables a las necesidades de la fractura hidráulica de múltiples etapas como se describe anteriormente. Así, hay necesidad de un método y aparato mejorados para tratar, individualmente cada uno de múltiples intervalos de una formación subterránea penetrada por un barreno, en tanto que se mantienen los beneficios económicos del tratamiento de múltiples etapas. También hay necesidad por un método y aparato que pueda reducir económicamente los riesgos inherentes en las opciones de tratamiento de estimulación
- disponibles actualmente para formaciones portadoras de hidrocarburos con múltiples depósitos o depósitos en capas o con espesores de más de aproximadamente 60 metros (200 pies) , en tanto que aseguren que se lleve a cabo la colocación óptima del tratamiento con un agente de desviación mecánico que dirige positivamente las etapas de tratamiento al sitio deseado .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION Esta invención proporciona un método y aparato para perforar y tratar múltiples intervalos de una o más formaciones subterráneas intersectadas por un barreno. El aparato consiste de un medio de despliegue (por ejemplo, tubería helicoidal, tubería articulada, línea eléctrica, línea de alambre, tractor del fondo del pozo, etc.) con un conjunto o montaje del fondo del pozo ("BHA") que consiste de por lo menos un dispositivo de perforación y un mecanismo de sellado reajustable mecánico que puede ser accionado independientemente vía uno o" más medios de señalización (por ejemplo, señales electrónicas transmitidas vía alambre; señales hidráulicas transmitidas via tubería, anulo, umbilicales, cargas de tensión o compresión; radiotransmisión; transmisión de fibra óptica; sistemas de computadora de BHA a bordo, etc.). El método incluye las etapas de desplegar el BHA en el
- barreno utilizando medios de despliegue, en donde los medios de despliegue pueden consistir de una serie de tuberías, cable o tractor del fondo del pozo. El dispositivo de perforación es colocado adyacente al intervalo a ser perforado y es utilizado para perforar el intervalo, el BHA es posicionado dentro del barreno utilizando los medios de despliegue y el mecanismo de sellado es accionado para establecer un sello hidráulico que dirige positivamente el fluido bombeado al barreno para que entre al intervalo perforado. El mecanismo de sellado es liberado. Luego, el proceso puede ser repetido, sin retirar el BHA del barreno, por al menos un intervalo adicional de la una o más formaciones subterráneas. Los medios de despliegue pueden consistir de una cadena de tubos, en los que se incluyen una tubería helicoidal o tubería articulada estándar, una linea de alambre, una linea de arena negra o un cable. En lugar del despliegue de tubería o cable, los medios de despliegue también podrían ser un sistema de tractor anexado al BHA. El sistema de tractor puede consistir de sistemas de señalización autopropulsados, controlados por computadora y portados a bordo, de tal manera que no es necesario anexar cable o tubería para controlar y accionar el sistema de BHA y/o sistema de tractor.
Alternativamente, el sistema de tractor podría ser controlado y energizado mediante cables o umbilicales de tubería, de tal
- manera que el sistema de tractor y BHA son controlados y accionados vía señales transmitidas al fondo del pozo utilizando los umbilicales. Pueden existir muchas modalidades diferentes de la invención, dependiendo de los medios de suspensión y componentes específicos del BHA. En la primera modalidad de la invención, cuando los medios de despliegue consisten de una cadena de tubos. Una vez que un intervalo ha sido perforado, el BHA puede ser movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico debajo del intervalo perforado. Luego, el fluido de tratamiento puede ser bombeado al anulo entre la cadena de tubos y el barreno y al intervalo perforado. Después un segundo fluido de tratamiento, tal como nitrógeno, podría ser bombeado a la cadena de tubos al mismo tiempo uqe el primer fluido de tratamiento es bombeado al anulo entre la cadena de tubos y el barreno. En la segunda modalidad, cuando los medios de suspensión consisten de una cadena de tubos, una vez que se ha perforado un intervalo, el BHA puede ser movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico por encima del intervalo perforado. Luego, el fluido de tratamiento puede ser bombeado a la cadena de tubos y al intervalo perforado. En la tercera modalidad, cuando los medios de despliegue consisten de una cadena de tubos, el BHA puede ser movido y
• el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico por encima y debajo del intervalo perforado (en donde el mecanismo de sellado consiste de dos elementos de sellado espaciados por una distancia suficiente para estar a ambos lados del intervalo perforado) . En esta tercera modalidad, el fluido de tratamiento puede ser bombeado a la cadena de tubos misma, a través de un orificio de flujo colocado intermedio a los dos elementos de sellado del mecanismo de sellado y al intervalo perforado. En una cuarta modalidad de la invención, cuando el BHA es desplegado en el barreno utilizando una línea de alambre, una línea de arena o cable, el BHA sería movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico por debajo del intervalo perforado a ser tratado y el fluido de tratamiento sería bombeado al anulo entre la línea de alambre, línea de arena o cable y el barreno. En una quinta modalidad de la invención, un "umbilical" es desplegado como medios adicionales para accionar un componente de BHA. En el sentido más general, el umbilical podría tomar la forma de un tubo de diámetro pequeño o múltiples tubos para proporcionar comunicación hidráulica con los componentes del BHA y/o el umbilical podría tomar la forma de un cable o múltiples cables para proporcionar comunicación eléctrica o electroóptica con los componentes del BHA. En una sexta modalidad de la invención, cuando los medios de despliegue consisten de un sistema de tractor anexado al BHA, el BHA puede ser movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico debajo del intervalo perforado. El fluido de tratamiento puede ser bombeado al barreno y al intervalo perforado. En una séptima modalidad de la invención, se -utiliza tecnología de corte de fluido a chorro abrasivo para perforar y el BHA es suspendido por la tubería, de tal manera qu el BHA puede ser movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico debajo del intervalo perforado. Luego, el fluido de tratamiento seria bombeado al anulo entre la tubería y el barreno. Una de las ventajas principales de este método y aparato es que el BHA, que incluye el mecanismo de sellado y el dispositivo de perforación, no necesita ser retirado del barreno antes del tratamiento con el fluido de tratamiento y entre el tratamiento de múltiples zonas de formación o intervalos. Otra ventaja primaria de este método y aparato es que cada etapa de tratamiento es desviada utilizando un agente de desviación mecánico, de tal manera que el control preciso del proceso de desviación del tratamiento es obtenido y cada zona puede ser estimulada óptimamente. Como resultado, hay ahorros de costo significativos asociados con la reducción en el tiempo requerido para perforar y tratar
- múltiples intervalos dentro de un barreno. Además, hay mejoras de producción asociadas con el uso de un agente de desviación mecánico para proporcionar desviación del tratamiento controlada de manera precisa cuando se estimulan múltiples intervalos de formación dentro de un barreno. Como tal, el método y aparato de la invención proporcionan ventajas económicas significativas con respecto a los métodos y equipo existente, puesto que el -método y aparato de la invención permiten perforar y estimular múltiples zonas con una sola entrada del barreno y subsecuente retiro de un montaje o conjunto del fondo del pozo que proporciona doble funcionalidad, tanto como agente de desviación mecánico y como dispositivo de perforación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención y sus ventajas se comprenderán mejor al referirse a la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos en los cuales: La figura 1 ilustra una configuración de barreno representativo posible con equipo posible que podría ser utilizado para soportar el conjunto o montaje del fondo del pozo utilizado en la presente invención. La figura 1 también ilustra barrenos de almacenamiento del montaje del fondo del pozo representativos, con elementos de deslizamiento superficiales que pueden ser usados para el almacenamiento de montajes del fondo del pozo de repuesto o de contingencia. La figura 2A ilustra la primera modalidad del conjunto o montaje del fondo del pozo que utiliza tubería helicoidal en un barreno sin perforar y posicionado en el sito de profundidad a ser perforado por el primer conjunto de cargas de perforación disparadas selectivamente. La figura 2A ilustra además que el conjunto del fondo del pozo consiste de un dispositivo de perforación, un obturador inflable, reajustable, un dispositivo de deslizamiento axial reajustable y componentes auxiliares. La figura 2B representa el conjunto o montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 2a después que el primer conjunto de cargas de perforación disparadas selectivamente son disparadas, dando como resultado agujeros de perforación a través del ademe de producción y envolvente de cemento y a la primera zona de formación, de tal manera que se establece comunicación hidráulica entre el barreno y la primera zona de formación. La figura 2C representa el conjunto o montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 2B, después que el conjunto del fondo del pozo ha sido reposicionado y la primera zona de formación estimulada con la primera etapa del tratamiento de fractura con agente de soporte, de múltiples etapas, hidráulico, en donde la primera etapa del tratamiento de fractura fue bombeada al fondo del
- pozo en el anulo del barreno existente entre la tubería helicoidal y el ademe de producción. En la figura 2C, el mecanismo de sellado es mostrado en una posición desactivada puesto que, por propósitos de ilustración solamente, se supone que no están presentes otras perforaciones además de aquellas asociadas con la primera zona y como tal, el aislamiento no es necesario para el tratamiento de la primera zona. La figura 3A representa el montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 2C, después que el montaje del fondo del pozo ha sido reposicionado y el segundo conjunto de cargas de perforación disparadas selectivamente han sido disparadas, dando como resultado agujeros de perforación a través del ademe de producción y envolvente de cemento y a la segunda zona de formación, de tal manera que se establece comunicación hidráulica entre el barreno y la segunda zona de formación. La figura 3B representa el conjunto o montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 3A, después que el montaje del fondo del pozo ha sido reposicionado una distancia suficiente por debajo de la perforación más profunda del segundo conjunto de perforación para permitir un ligero movimiento hacia arriba del BHA para ajustar el dispositivo de deslizamiento axial reajustable, en tanto que se mantiene la ubicación del orificio de
- circulación debajo de la perforación inferior del segundo conjunto de perforación. La figura 3C representa el montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 3B, después que el dispositivo de deslizamiento mecánico reajustable ha sido accionado para proporcionar resistencia al movimiento axial hacia abajo que asegura que el obturador reajustable inflable y dispositivo de deslizamiento mecánico reajustable sean colocados entre las perforaciones de la primera zona y la segunda zona. La figura 3D representa el montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 3C, después que el obturador reajustable inflable ha sido accionado para proporcionar una barrera al flujo entre la porción del barreno directamente por encima del obturador reajustable inflable y la porción del barreno directamente por debajo del obturador reajustable inflable. La figura 3E representa el montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 3D, después que la segunda zona de formación ha sido estimulada con la segunda etapa del tratamiento por fractura del agente de soporte hidráulico de múltiples etapas, en donde la segunda etapa del tratamiento de fractura fue bombeado al fondo del pozo en el anulo del barreno existente entre la tubería helicoidal y el ademe de producción. La figura 3F representa el montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 3E después que el obturador reajustable inflable ha sido activado, restableciendo mediante esto la comunicación de presión entr la porción del barreno directamente por encima del obturado reajustable inflable y la porción del barreno directament por debajo del obturador reajustable inflable. El dispositiv 'de deslizamiento mecánico reajustable está todavía energizad y sigue impidiendo el movimiento de la tubería helicoidal el conjunto del fondo del pozo al barreno. La figura 4A representa un montaje del fondo del poz modificado, similar al montaje del fondo del pozo descrito e las figuras 2A a 2C y las figuras 3A a 3F, pero con lo adición de un tapón mecánico, ajustable con un sistema d ajuste de carga de disparo selectivo, localizado debajo de l cadena de herramientas de perforación. La figura 4A tambié representa la tubería helicoidal y el barreno de la figura 3 después que se ha efectuado una tercera operación d perforación y estimulación por fractura adicional. En l figura 4A, se notará que solamente la segunda y tercer fracturas y conjuntos de perforación son mostrados. En l figura 4A, el montaje del fondo del pozo modificado es mostrado suspendido mediante tubería helicoidal, de ta manera que la ubicación del tapón de puente está localizad por encima del último intervalo perforado y debajo del siguiente intervalo a ser perforado. La figura 4B representa el montaje del fondo del pozo, tubería helicoidal y barreno de la figura 4A, después que el • tapón mecánico ha sido ajustado con carga disparada selectivamente en el pozo y después que el montaje del fondo del pozo ha sido reposicionado y el primer conjunto de cargas de perforación disparadas selectivamente ha sido disparado y dado como resultado agujeros de perforación a través del ademe de producción y envolvente de cemento y a la cuarta zona de formación, de tal manera que se establece comunicación hidráulica entre el barreno y la cuarta zona de formación. La figura 5 representa una segunda modalidad de la invención. En esta modalidad, los medios de suspensión consisten de una cadena de tubos y una vez que un intervalo ha sido perforado, el BHA puede ser movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico por encima del intervalo perforado. Luego, el fluido de tratamiento puede ser bombeado a la cadena de tubos y al intervalo perforado. La figura 6 representa una tercera modalidad de la invención. Los medios de suspensión consisten de una cadena de tubos y el BHA puede ser movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico por encima y por debajo del intervalo perforado (en donde el mecanismo de
- sellado consiste de dos elementos de sellado espaciados una distancia separada suficiente para estar a ambos lados del intervalo perforado) . En esta tercera modalidad, el fluido de tratamiento puede ser bombeado a la cadena de tubos misma, a través de un orificio de flujo colocado intermedio a los dos elementos de sellado del mecanismo de sellado y al intervalo perforado. La figura 7 representa una cuarta modalidad de la invención. El BHA es suspendido en el barreno utilizando una línea de alambre (una línea de arena o cable) . El BHA sería movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico debajo del intervalo perforado a ser tratado y el fluido de tratamiento sería bombeado al anulo entre la línea de alambre, línea de arena o cable y el barreno. Las figuras 8A y 8B representan una quinta modalidad de la invención que utiliza una tubería umbilical, desplegada al interior de la tubería utilizada como los medios de despliegue, para el accionamiento del mecanismo de sellado reajustable. La figura 9 representa una sexta modalidad de la invención que utiliza un sistema de tractor anexado al BHA, de tal manera que el BHA puede ser movido y el mecanismo de sellado accionado para establecer un sello hidráulico debajo del intervalo perforado. El fluido de tratamiento puede ser bombeado al barreno y al intervalo perforado. La figura 10 representa una séptima modalidada de la invención que utiliza tecnología de corte de fluido a chorro abrasiva o erosiva por el dispositivo de perforación. El BHA es suspendido en el barreno utilizando tubería articulada y consiste de un obturador reajustable, ajustado por compresión, mecánico, un dispositivo de perforación de fluido a chorro abrasivo o erosivo, un colocador de ademe - collarín, mecánico y componentes auxiliares. En esta modalidad, las perforaciones son creadas al bombear un fluido abrasivo a la tubería articulada y hacia afuera de una herramienta a chorro localizada sobre el BHA, de tal manera que un chorro de fluido abrasivo o erosivo de alta velocidad, a alta presión, es creado y utilizado para penetrar al ademe de producción y envolvente de cemento circundante para establecer comunicación hidráulica con el intervalo de formación deseado. Después de ajustar el obturador reajustable debajo de la zona a ser estimulada, el tratamiento de estimulación puede ser bombeado al anulo localizado entre la cadena de tubos y la cadena de ademes de producción.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención será descrita en relación con sus modalidades preferidas. Sin embargo, a la extensión que la siguiente descripción es específica para una modalidad
- particular o un uso particular de la invención, se propone que sea ilustrativa solamente y no se interpretará como limitante del alcance de la invención. Por el contrario, la descripción se propone cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes que están incluidos en el espíritu y alcance de la invención, como se define por las reivindicaciones adjuntas. La presente invención proporciona un nuevo método, nuevo sistema y nuevo aparato para perforar y estimular múltiples intervalos de formación, que permite que cada zona individual sea tratada con una etapa de tratamiento individual, en tanto que elimina o minimiza los problemas que están asociados con los métodos de estimulación de tubería helicoidal o tubería articulada existentes y de aquí proporciona beneficios económicos y técnicos significativos con respecto a los métodos existentes. Específicamente, la invención involucra suspender un montaje del fondo del pozo en el barreno para perforar individual y secuencialmente y tratar cada una de las múltiples zonas deseadas, en tanto que se bombean las múltiples etapas del tratamiento de estimulación y para desplegar un mecanismo de sellado mecánico reajustable para proporcionar una desviación controlada de cada etapa de tratamiento individual. Para los propósitos de esta solicitud, se comprenderá que "barreno" incluye componentes
- de sellado del pozo debajo del suelo y también todo equipo sellado por encima del nivel del suelo, tales como la cabeza del pozo, piezas de carretes, preventores de soplado y lubricador . El nuevo aparato consiste de medios de despliegue (por ejemplo tubería helicoidal, tubería articulada, línea eléctrica, línea de alambre, sistema de tractor, etc.) -con un montaje del fondo del pozo que consiste de por lo menos un dispositivo de perforación y un mecanismo de sellado mecánico reajustable que puede ser accionado independientemente desde la superficie vía uno o más medios de señalización (por ejemplo, señales electrónicas transmitidas vía línea de alambre; señales hidráulicas transmitidas vía tubería, anulo, dispositivos umbilicales; cargas de tensión o compresión; radiotransmisión; transmisión de fibra óptica; etc. ) y diseñados para el ambiente del barreno y condiciones de carga anticipados . En el sentido más general, el término "conjunto o montaje del fondo del pozo" es utilizado para denotar una cadena, de componentes que consisten de por lo menos un dispositivo de perforación y un mecanismo de sellado reajustable. Componentes adicionales en los que se incluyen, pero no limitados a, cuellos de mordaza, auxiliares de corte, herramientas de lavado, auxiliares del orificio de circulación, auxiliares del orificio de flujo, auxiliares del
- orificio de compensación, medidores de temperatura, manómetros, auxiliares de conexión de la línea de alambre, elementos de deslizamiento mecánicos reajustables, colocadores del collarín de ademe, auxiliares del centralizador y/o auxiliares de conectador pueden también ser colocados sobre el montaje del fondo del pozo para facilitar otras operaciones y mediciones auxiliares anticipadas que pueden ser deseables durante el tratamiento de estimulación.
En el sentido más general, el mecanismo de sellado mecánico reajustable lleva a cabo la función de proporcionar un "sello hidráulico", en donde sello hidráulico es definido como una restricción de flujo suficiente o bloqueo, de tal manera que el fluido es forzado a ser dirigido a un sitio diferente que el sitio que de otra manera sería dirigido si la restricción de flujo no estuviera presente. Específicamente, esta definición amplia de "sello hidráulico" se propone incluir un "sello hidráulico perfecto", de tal manera que todo el flujo es dirigido a un sitio diferente del sitio al que el flujo sería dirigido si la restricción de flujo . no estuviera presente y un "sello hidráulico imperfecto", de tal manera que una porción apreciable del flujo es dirigido a un sitio diferente al sitio que -el flujo sería dirigido si la restricción de flujo no estuviera presente. Aunque sería en general preferible utilizar un sellado mecánico reajustable que proporciona un sello
- hidráulico efectivo para obtener una estimulación óptima; un mecanismo de sellado que proporciona un sello hidráulico imperfecto podría ser usado y se podría obtener un tratamiento económico aunque el tratamiento de estimulación puede no ser desviado perfectamente. En la primera modalidad de la invención, se utiliza tubería helicoidal como los medios de despliegue y el nuevo método involucra perforación secuencial y luego estimular las zonas individuales de abajo hacia arriba del intervalo de consumación, con el fluido de estimulación bombeado por el espacio anular entre el ademe de producción y la tubería helicoidal. Como se discute posteriormente en la presente, esta modalidad del nuevo método y aparato ofrece mejoras sustanciales con respecto a la tecnología de estimulación de tubería helicoidal y tubería articulada existentes y son aplicables a un amplio intervalo de arquitecturas de barrenos y diseños de tratamiento de estimulación. Específicamente, la primera modalidad preferida del nuevo método y aparato involucra el sistema de despliegue, medios de señalización, montaje del fondo del pozo y operaciones ,como se describen en detalle posteriormente en la pre_áehfce,J eri donde los varios componentes, su operación y etapas"' opéracíonales son escogidos, por propósitos des "c-r 'xipt .i pvo"s solamente, para corresponder a los componentes y operaciones ' que podrían ser usados para acomodar la
• estimulación "por fractura del agente de soporte hidráulico de múltiplesT intervalos . En la primera modalidad preferida para un tratamiento de estimulación por fractura de agente de soporte hidráulico, el aparato consistiría del BHA desplegado en el barreno mediante tubería helicoidal. El BHA incluiría un dispositivo de perforación; mecanismo de sellado mecánico reajustable; colocador de ademe - collarín; orificios de circulación y otros componentes auxiliares (como se describe en detalle a continuación) . Además, en esta primera modalidad preferida, el dispositivo de perforación consistiría de un sistema de pistola de perforación de disparo seleccionado (que utiliza cargas de perforación de carga formada) y el -mecanismo de sellado mecánico reajustable consistiría de un obturador inflable, resellable; un dispositivo de deslizamiento mecánico reajustable para impedir el movimiento axial hacia abajo del montaje del fondo del pozo cuando es ajustado y orificios de compensación de presión localizados por encima y debajo del obturador inflable" reajustable. Además, en esta primera modalidad preferida, una línea de alambre sería colocada al interior de la tubería helicoidal y utilizada para proporcionar medios de señalización para el accionamiento de las cargas de perforación de disparo seleccionado y para la transmisión de
- señales eléctricas asociadas con el ademe - collarín colocador utilizado para la medición e la profundidad del BHA.
Con referencia ahora a la figura 1, un ejemplo del tipo de equipo de superficie que podría ser utilizado en la primera modalidad preferida sería una plataforma que utiliza un lubricador muy largo 2 con la cabeza 4 del inyector de tubería helicoidal suspendida en lo alto del aire mediante el brazo de grúa 6 anexo a la base de grúa 8. El barreno comprendería comúnmente una longitud de un ademe de superficie 78 parcial o totalmente dentro de una envolvente de cemento 80 y un ademe de producción 82 parcial o completamente dentro de una envolvente de cemento 84, en donde la pared interior del barreno está compuesta del ademe de producción 82. La profundidad del barreno se extendería de preferencia alguna distancia debajo del intervalo más inferior a ser estimulado para acomodar la longitud del montaje del fondo del pozo que seria anexada al extremo de la tubería helicoidal 106. La tubería helicoidal 106 es insertada al barreno utilizando la cabeza de inyección 4 de la tubería helicoidal y el lubricador 2. También instalados al lubricador 2 se encuentran preventores de soplado 10 que podrían ser accionados a distancia en el caso de alteraciones operacionales . La base 8 de grúa, el brazo 6 de grúa, la cabeza de inyección 4 de tubería helicoidal, lubricador 2,
-preventores de soplado 10 (y sus componentes de control y/o accionamiento auxiliares asociados) son componentes de equipo estándar bien conocidos para aquellos experimentados en la técnica, que acomodarán los métodos y procedimientos para instalar de manera segura un montaje del fondo del pozo de tubería helicoidal en un pozo bajo presión y subsecuentemente retirar el montaje del fondo del pozo de tubería helicoidal desde un pozo bajo presión. Con el equipo existente disponible fácilmente, la altura a lo alto de la cabeza de inyección 4 de tubería helicoidal podria estar a aproximadamente 27 metros (90 pies) desde el nivel del suelo con el "cuello de ganso" 12 (en donde el serpentín es doblado para ir verticalmente hacia abajo al pozo) llegando a aproximadamente 32 metros (105 pies) por encima del suelo. El brazo 6 de grúa y base 8 de grúa soportarían la carga de la cabeza de inyector 4, la tubería helicoidal 106 y cualesquier requerimientos de carga anticipados para operaciones de captura potenciales (sacudimiento y tracción) . En general, el lubricador 2 debe ser de longitud mayor a la longitud del montaje de fondo del pozo para permitir que el montaje del fondo del pozo sea desplegado de manera segura en un barreno bajo presión. Dependiendo de los requerimientos de longitud globales y como se determina prudente en base a los cálculos de diseño de ingeniería para una aplicación
- específica, para proporcionar estabilidad de la cabeza de inyección 4 de la tubería helicoidal y lubricador 2, se podrían anexar alambres tensores 14 en varios sitios en la cabeza de inyección 4 de tubería helicoidal y lubricador 2. Los alambres tensores 14 serían asegurados firmemente al suelo para impedir el movimiento indebido de la cabeza de inyección 4 de tubería helicoidal y lubricador 2, de tal manera que la integridad de los componentes de la superficie para mantener la presión no sería comprometida. Dependiendo de los requerimientos de longitud global, también se podrían utilizar sistemas de suspensión de la cabeza de inyección/sistema de lubricador alternativos (plataformas de tubería helicoidal o plataformas de consumación/reacondicionamiento adaptadas al propósito) .. Como se muestra en la figura 1, hay varias piezas de carrete de la cabeza del pozo que pueden ser usadas para el control del flujo y aislamiento hidráulico durante las operaciones de levantamiento de plataforma, operaciones de estimulación y operaciones en el fondo de la plataforma. La válvula de corona 16 proporciona un dispositivo para aislar la porción del barreno por encima de la válvula de corona 16 de la porción del barreno por debajo de la válvula de corona 16. La válvula de fractura principal superior 18 y la válvula de fractura principal inferior 20 también proporcionan sistemas de válvula para el aislamiento de presiones de
- barreno por encima y debajo de sus sitios respectivos.
Dependiendo de las prácticas y diseño del trabajo de estimulación específicos, es posible que no todas estas válvulas tipo aislamiento puedan realmente ser requeridas usadas. __ Las válvulas 22 de inyección del lado de salida 2 mostradas en la figura 1 proporcionan un sitio para l inyección de fluidos de estimulación al barreno. La tuberí desde las bombas y tanques de la superficie usados para l inyección de los fluidos de estimulación serían anexados ví accesorios y/o acoplamientos apropiados a las válvulas d inyección del lado de salida 22. Luego, los fluidos d estimulación serían bombeados al barreno vía esta trayectori de flujo. Con la instalación de otro equipo de control d flujo apropiado, el fluido puede también ser producido desd el barreno utilizando las válvulas de inyección del lado d salida 22. Se notará que el interior de la tubería helicoidal 106 también puede ser usado como un conducto de flujo para la inyección del fluido al barreno. Los barrenos 24 de almacenamiento del montaje del fond del pozo mostrados en la figura 1 proporcionan un sitio para el almacenamiento de montajes del fondo del pozo 27 de repuesto o de contingencia o para el almacenamiento de montajes del fondo del pozo que han sido utilizados durant operaciones previas. Los barrenos de almacenamiento 24 del montaje del fondo del pozo pueden ser perforados a un poco profundidad, de tal manera que un montaje del fondo del pozo que puede contener cargas de perforación puede ser mantenido de manera segura en su lugar con elementos de deslizamiento 26 de la superficie, de tal manera que las cargas de perforación estén localizadas debajo del nivel del suelo hasta que el montaje del fondo del pozo está preparado para ser anexado a la tubería helicoidal 106. Los barrenos de almacenamiento 24 del montaje del fondo del pozo pueden ser perforados para acomodar la colocación ya sea de una cadena de ademes cementada o sin cementar o pueden dejarse completamente sin ademes. El número real de barrenos 24 de almacenamiento del montaje del fondo del pozo requeridos para una operación particular dependería de los requerimientos globales de la tarea. Los barrenos 24 de almacenamiento del montaje del fondo del pozo podrían estar localizados en el alcance del brazo de grúa 6 para acomodar el cambio rápido de los montajes de fondo del pozo durante el curso de la operación de estimulación, sin la necesidad de reubicar físicamente la base de grúa 8 a otro sitio. Con referencia a la figura 2A, la tubería helicoidal 106 está equipada con una conexión de tubería helicoidal 110 que puede ser conectada a un auxiliar de combinación de corte - liberación/cuello de mordaza 112 que contiene tanto un mecanismo de corte - liberación como un cuello de mordaza
- para el paso de fluidos presurizados y la línea de alambre
102. El auxiliar de combinación de corte - liberación/cuello de mordaza 112 puede ser conectado a un auxiliar que contiene un auxiliar del orificio de circulación 114 que puede proporcionar una trayectoria de flujo para lavar desechos desde arriba del obturador inflable resellable 120 o proporcionar una trayectoria de flujo para inyectar fluido al fondo del pozo utilizando la tubería helicoidal 106. El auxiliar de orificio de circulación 114 contiene un montaje de válvula que acciona el orificio de circulación 114 y el orificio de compensación superior 116. El orificio de compensación superior 116 puede ser conectado a un orificio de compensación inferior 122 vía tubería por medio del obturador inflable resellable 120. Tanto el orificio de circulación 114 como el orificio de compensación superior 116 estarían de preferencia abiertos en la "posición de corrida", permitiendo mediante esto una comunicación de presión entre la presión de la tubería helicoidal interna y la tubería interna mediante la presión del anulo del' ademe. En este documento, "posición de corrida" se refiere a la situación en donde todos los componentes en el montaje del fondo del pozo poseen una configuración que permite el movimiento axial no impedido hacia arriba y hacia abajo del pozo. El orificio de compensación inferior 122 localizado, debajo del obturador inflable reajustable 120 está siempre abierto y el flujo a
- través de los orificios de compensación es controlado mediante el orificio de compensación superior 116. Los orificios de circulación y compensación pueden ser cerrados simultáneamente al colocar una ligera carga de compresión sobre el BHA. Para impedir el contraflujo potencial a la tubería helicoidal cuando el orificio de circulación 114 está abierto en la posición de corrida, se puede aplicar una presión superficial a la tubería helicoidal 106, de tal manera que la presión al interior del orificio de circulación 114 excede la presión del barreno directamente al exterior del orificio de circulación 114. El obturador inflable reajustable 120 está aislado hidráulicamente de la presión interna de la tubería helicoidal en la posición de corrida. El obturador inflable reajustable 120 puede ganar comunicación de presión vía válvulas internas con la presión de la tubería helicoidal interna al colocar una ligera carga de compresión sobre el BHA. Dispositivos de fijación o bloqueo de la posición axial, reajustables, accionados mecánicamente o "elementos de deslizamiento" 124, pueden ser colocados debajo del obturador inflable reajustable 120 para resistir el movimiento por el barreno. Los elementos de deslizamiento mecánicos 124 pueden ser accionados por medio de un mecanismo de "J continua" al efectuar ciclos de la carga axial entre compresión y tensión. Un auxiliar de conexión de línea de alambre 126 está localizado por encima del colocador de collarín de ademe 128 y sistema de pistola de perforación de disparo selectivo. Un auxiliar de conexión de pistola 130 conecta el colocador del collarín de ademe 128 a la cabeza de disparo seleccionado 152. El sistema de pistola de perforación puede estar diseñado en base al conocimiento del número, ubicación y espesor de las arenas portadoras de hidrocarburo dentro de las zonas objetivo. El sistema de pistola estará compuesto de un montaje de pistola (por ejemplo 134) para cada zona a ser tratada. El primer montaje (inferior) de pistola consistirá de una cabeza de disparo seleccionada 132 y una envolvente de pistola 134 que será cargada con cargas de perforación 136 y un sistema detonador de disparo seleccionado. Específicamente, una modalidad preferida del nuevo método involucra las siguientes etapas, en donde la tarea de estimulación es escogida, por propósitos de descripción, para ser una estimulación por fractura de agente de soporte hidráulico, de múltiples etapas. 1. El pozo es perforado y el ademe es cementado a través del intervalo a ser consumado y si se desea, uno o más barrenos de almacenamiento del montaje del fondo del pozo son perforados y consumados . 2. Las zonas objetivo dentro del intervalo de consumación son identificadas (normalmente mediante una combinación de troncos de agujero abierto y agujero con • ademe) . 3. Los montajes del fondo del pozo (BHA) y montajes de pistola de perforación son desplegados en cada BHA anticipados a ser usados durante la operación de estimulación, son diseñados en base al conocimiento del número, ubicación y espesor de las arenas portadoras de hidrocarburos dentro de las zonas objetivo. 4. Un carrete de tubería helicoidal es compuesto con una modalidad preferida de BHA descrita anteriormente. El carrete de tubería helicoidal también debe estar compuesto para contener la línea de alambre que es utilizada para proporcionar medios de señalización para el accionamiento de pistolas de perforación. De preferencia, la cantidad deseada de BHA de repuesto o de contingencia configurados apropiadamente también sería compuesta y almacenada en el
(los) barreno (s) de almacenamiento del montaje del fondo del pozo. La tubería helicoidal puede ser precargada con fluido, ya sea antes o después de anexar " el BHA a la tubería helicoidal. 5. Como se muestra en la figura 1, la tubería helicoidal 106 con BHA se hace correr al pozo vía un lubricador 2 y la cabeza de inyección 4 de tubería helicoidal es suspendida mediante el brazo 6 de grúa. 6. La tubería helicoidal/BHA se hace correr al pozo en tanto que se correlaciona la profundidad del BHA con el
- colocador del collarín de ademe 128 (figura 2A) . 7. La tubería helicoidal/BHA se hace correr debajo de la zona objetivo más al fondo para asegurar que haya suficiente profundidad del barreno debajo de las perforaciones más del fondo para colocar el BHA debajo del primer conjunto de perforaciones durante operaciones de fractura. Como se muestra en la figura 2A, el obturador inflable reajustable 120 y elementos de deslizamiento reajustables mecánicamente 124 se hacen correr en la posición de corrida.
8. Como se muestra en la figura 2B, luego la tubería helicoidal/BHA es elevada a un sitio dentro del barreno, de tal manera que el primer conjunto (más bajo) de cargas de perforación 136 contenidas en el primer montaje de pistola 134 del sistema de pistola de perforación de disparo seleccionado estén colocadas directamente a través de la zona objetivo más del fondo, en donde se puede establecer un control de profundidad preciso en base a las lecturas del colocador de ademe - collarín 128 y sistemas de odómetro de tubería helicoidal (no mostrados) . La acción del movimiento del BHA al sitio del primer intervalo perforado efectuará el ciclo del mecanismo de "J continua" de deslizamiento mecánico (no mostrado) a la posición de pre-bloqueo, en donde el movimiento hacia abajo subsecuente forzará el elemento de deslizamiento mecánico reajustable 124 a la posición bloqueada, impidiendo mediante esto el movimiento hacia
- abajo. Se notará que los ciclos adicionales de la carga axial de la tubería helicoidal de la compresión a tensión y regreso devolverán los elementos de deslizamiento mecánicos reajustables a la posición de corrida. De esta manera, el mecanismo de J continua de deslizamiento mecánico acoplado con el uso de cargas de compresión y tensión transmitidas via los medios de suspensión (tubería helicoidal) son utilizados para proporcionar accionamiento y desactivación en el fondo del pozo de los elementos de deslizamiento mecánicos. 9. El primer conjunto de cargas de perforación 136 son disparadas selectivamente mediante accionamiento a distancia vía la comunicación de línea de alambre 102 con la primera cabeza de disparo seleccionado 132 para penetrar el ademe 82 y envolvente de cemento 84 y establecer comunicación hidráulica con la formación 86 a través de las perforaciones resultantes 230-231. Se comprenderá que cualquier conjunto dado de perforaciones pueden, si se desea, ser un conjunto de una, aunque en general múltiples perforaciones proporcionarían resultados de tratamiento mejorados. También se comprenderá que más de un segmento del montaje de pistola puede ser disparado si se desea para obtener el número objetivo de perforaciones, ya sea para remediar un mal disparo real o percibido o simplemente para incrementar el número de perforaciones. También se comprenderá que un intervalo no está necesariamente limitado a un solo depósito
• de arena. Múltiples intervalos de arena podrían ser perforados y tratados como una sola etapa utilizando otros agentes de desviación para el despliegue simultáneo con esta invención dentro de una etapa de tratamiento dada. 10. Como se muestra en la figura 2C, la tubería helicoidal puede ser movida para posicionar el orificio de circulación 114 directamente debajo de la perforación más profunda 231 de esta primera zona objetivo para minimizar el potencial de que el agente de soporte se llene por encima del obturador inflable reajustable 120 y minimizar el flujo del agente de soporte a alta velocidad más allá del BHA. 11. La primera etapa del tratamiento de estimulación de fractura es iniciada por la circulación de un pequeño volumen de fluido a la tubería helicoidal 106 a través del orificio de circulación 114 (vía una bomba de desplazamiento positivo) . Esto es seguido por el inicio del bombeo del fluido de estimulación al anulo entre la tubería helicoidal 106 y el ademe de producción 82 a velocidades de estimulación de fractura. El volumen pequeño de fluido que fluye por la tubería helicoidal 106 sirve para mantener una presión positiva al interior de la tubería helicoidal 106 para resistir el contraflujo del fluido cargado de agente de soporte a la tubería helicoidal 106 y para resistir la carga de aplastamiento de la tubería helicoidal durante operaciones de fracturación. Se notará que como medios alternativo para
- resistir el aplastamiento de la tubería helicoidal, se puede usar un mecanismo de válvula interno para mantener el orificio de circulación 114 en la posición cerradaa y con presión positiva aplicada luego a la tubería de circulación 106 utilizando una bomba de superficie. Como un ejemplo ilustrativo del diseño de tratamiento de fractura para la estimulación de una lente de arena del tamaño de 15 acres que contiene gas de hidrocarburo, la primera etapa de fractura podría consistir de "sub-etapas" como sigue: (a) 18,925 litros (5,000 galones) de KCl agua al 2%; (b) 7,570 litros (2,000 galones) de gel reticulado que contiene 0.454 Kg (1 libra) /3.785 litros (1 galón) de agente de soporte; (c) 11,355 litros (3,000 galones) de gel reticulado que contiene 0.91 Kg (2 libras) /3.785 litros (1 galón) de agente de soporte; (d) 18,925 litros (5,000 galones) de gel reticulado que contiene 1.36 Kg (3 libras) /3.785 litros (1 galón) de agente de soporte y (e) 11,355 litros (3,000 galones) de gel reticulado que contiene 1.8 Kg (4 libras) /3.785 litros (1 galón) de agente de soporte, de tal manera que 15,876 Kg (35,000 libras) de agente de soporte son colocados a la primera zona. 12. Como se muestra en la figura 2C, todas las subetapas de la primera operación de fractura son consumadas con la creación de la primera fractura 232 del agente de soporte. 13. Al final de la primera etapa del tratamiento de • simulación, si el agente de soporte en el barreno impidiera que la tubería helicoidal/BHA tuviera un movimiento inmediato; el fluido se puede hacer circular a través del orificio de circulación 114 para lavar y limpiar el agente de soporte, para liberar la tubería helicoidal/BHA y permitir el movimiento . 14. Como se muestra en la figura 3A, luego, la tubería helicoidal/BHA es jalada hacia arriba del pozo hasta ligeramente por encima de la segunda zona objetivo más profunda, de tal manera que el segundo conjunto de cargas de perforación 146 contenidas en el sistema de pistola 114 de perforación de disparo selectivo esté localizado ligeramente por encima de la segunda zona objetivo más profunda en donde otra vez se establece el control de profundidad en base a lecturas del colocador de ademe - collarín 128 y sistemas de odómetro de tubería helicoidal. La acción del movimiento del BHA hacia arriba (ligeramente por encima del segundo intervalo a ser perforado) pondrá en ciclo el mecanismo de "J continua" de deslizamiento mecánico reajustable a la posición de prefijación. El ciclado adicional de las cargas de compresión/tensión se llevan a cabo para colocar el mecanismo de J continua de deslizamiento mecánico de regreso a la posición de corrida. Luego, la tubería helicoidal/BHA es movida hacia abajo para colocar las cargas de perforación 146 contenidas en el sistema de pistola de perforación de disparo
- seleccionado 144 directamente a través de la segunda zona objetivo más profunda en donde otra vez se establece el control de profundidad preciso en base a lecturas del colocador de ademe - collarín 128 y los sistemas de odómetro de la tubería helicoidal. 15. El segundo conjunto de cargas de perforación 146 son disparadas selectivamente mediante accionamiento a distancia vía la segunda cabeza de disparo seleccionado 142 para penetrar el ademe 82 y la envolvente de cemento 84 y establecer comunicación hidráulica con la formación 86 por medio de las perforaciones resultantes 240 - 241. 16. Como se muestra en la figura 3B, la tubería helicoidal pueden ser movida al barreno para posicionar el
BHA varios pies debajo de la perforación más profunda 241 de la segunda zona objetivo. El movimiento subsecuente del BHA hacia arriba del barreno para posicionar el orificio de circulación 114 directamente debajo de la perforación más profunda 241 de esta segunda zona objetivo pondrá en ciclos los elementos de deslizamiento mecánicos reajustables 124 a la posición de prefijación, en donde el movimiento hacia abajo subsecuente forzará los elementos de deslizamiento mecánicos reajustables 124 a la posición bloqueada, impidiendo mediante esto un movimiento hacia abajo adicional.
17. Como se muestra en la figura 3C, el movimiento hacia abajo acopla los elementos de deslizamiento mecánicos
• reajustables 124 con la pared del ademe 82, impidiendo mediante esto un movimiento hacia abajo adicional del BHA. Una carga de compresión sobre la tubería helicoidal es luego aplicada y esta carga cierra el orificio de circulación 114 y orificio de compensación superior 116 y crea comunicación de presión entre el obturador inflable reajustable 120 y la presión interna de la tubería helicoidal. La carga de compresión también fija el orificio de circulación 114 a una posición directamente por debajo de la perforación más profunda 241 de esta segunda zona objetivo (para minimizar el potencial de que el agente de soporte se llene por encima del obturador inflable reajustable 120 y minimizar el flujo del agente de soporte de alta velocidad más allá del BHA) y con el obturador inflable reajustable 120 colocado entre los primeros y segundos intervalos perforados. 18. Una carga de compresión es ajustada a la tubería helicoidal/BHA para probar los elementos de deslizamiento mecánicos reajustables 124 y asegurar que la fuerza hacia abajo adicional no se traduzca en movimiento adicional del BHA al barreno. 19. Como se muestra en la figura 3D, el obturador inflable reajustable 120 es accionado al presurizar la tubería helicoidal 106 para efectuar un sello hidráulico por encima y debajo del obturador inflable reajustable 120. Una carga de compresión es mantenida sobre el BHA para mantener
- la comunicación de presión entre la presión interna de la tubería helicoidal y el obturador inflable reajustable 120, para mantener el orificio de circulación 114 y el orificio de compensación superior 116 cerrados y para mantener los elementos de deslizamiento mecánicos reajustables 125 en la posición bloqueada y energizada. El obturador inflable reajustable 120 es mantenido en el estado accionado al mantener la presión en la tubería helicoidal 106 vía un sistema de bomba de la superficie (se notará que alternativamente, el obturador inflable reajustable podría ser mantenido en un estado accionado al fijar la presión en el elemento utilizando una válvula interna controlada a distancia desde la superficie mediante elementos de señalización compatibles con otros componentes de BHA y otros medios de señalización presentes). 20. La segunda etapa del tratamiento de estimulación por fractura es iniciada con el fluido bombeado al anulo entre la tubería helicoidal 106 y el ademe de producción 82 a velocidades de estimulación de fractura, en tanto que se mantiene la carga de compresión sobre el BHA para mantener el orificio de circulación 114 y el orificio de compensación superior 116 cerrados y mantener la presión de la tubería helicoidal a un nivel suficiente para resistir el aplastamiento de la cadena de tubería helicoidal y mantener el obturador inflable reajustable 120 inflado y servir como
- un sello hidráulico entre la presión anular por encima del obturador antes, durante y después de la operación de fractura y la presión del barreno sellado menor que el obturador inflable reajustable. 21. Todas las sub-etapas de la operación de fractura son bombeadas dejando una sub-descarga de la última sub-etapa cargada de agente de soporte en el barreno para no sobre- desplazar el elemento de fractura. Si, durante el curso de esta etapa de tratamiento, se cree que la integridad de sello del obturador inflable reajustable 120 es comprometida, la etapa de tratamiento podría ser suspendida temporalmente para probar la integridad del sello del obturador por encima de las perforaciones existentes más altas (poco profundas) (por ejemplo, perforación 240 en la figura 3D) después del ajuste del obturador inflable reajustable 120 en el tubo en blanco. Si se fueran a efectuar las pruebas de integridad del sello, podria ser deseable llevar a cabo una operación de circulación/lavado para asegurar que cualquier agente de soporte que puede estar presente en el barreno se haga circular hacia afuera del barreno antes de llevar a cabo la prueba. La operación de circulación/lavado se podria llevar a cabo al abrir el orificio de circulación 114 y luego bombeo del fluido de circulación por la tubería helicoidal 106 para hacer circular el agente de soporte hacia afuera del barreno.
22. Como se muestra en la figura 3E, todas las subetapas - de la segunda operación de fractura son consumadas con la creación de una segunda fractura mediante el agente de soporte 242.
23. Después de la consumación de la operación de fractura de segunda etapa y la interrupción de inyección el fluido de estimulación al anulo formado entre la tubería helicoidal 106 y el ademe de producción 82, una pequeña carga de tensión es aplicada a la tubería helicoidal 106, en tanto que se mantiene la presión interna de la tubería helicoidal. La pequeña tensión aplicada aisla primero la presión del obturador inflable reajustable de la presión de la tubería helicoidal, fijando mediante esto la presión en el obturador inflable reajustable 120 y manteniendo mediante esto un sello de presión positiva e impartiendo una resistencia significativa al movimiento axial del obturador inflable reajustable 120. En el mismo movimiento, la tensión aplicada puede luego abrir el orificio de circulación 114 y el orificio de compensación 116, permitiendo mediante esto que la presión de la tubería helicoidal se drene al anulo formado por la tubería helicoidal 106 y el ademe de producción 82, en tanto que simultáneamente se permite que la presión por encima y por debajo del obturador inflable reajustable 120 se equilibre. El sistema de bomba de la superficie permite que la presión interna de la tubería helicoidal pueda ser detenida después de equilibrar las presiones del fondo del • pozo. 24. Después que las presiones al interior de la tubería helicoidal, en el anulo formado por la tubería helicoidal 106 y el ademe de producción 82 por encima del obturador inflable reajustable 120 y en el anulo formado por el BHA y el ademe de producción 82 debajo del obturador inflable reajustable 120 se equilibran, una carga de compresión colocada sobre la tubería helicoidal cerrará el orificio de compresión 114 y el orificio de compensación superior 116 antes de liberar la presión atrapada dentro del obturador inflable reajustable 120 a la tubería helicoidal 106. Esta liberación de la presión interna del obturador inflable reajustable 120 permitirá que el obturador inflable reajustable 120 se retracte desde la pared del ademe de producción, como se muestra en la figura 3F, en ausencia de una presión diferencial externa a través del obturador inflable reajustable 120, que podría dar como resultado de otra manera fuerzas y movimiento que podrían dañar la tubería helicoidal 106 o el BHA. 25. Una vez que el obturador inflable reajustable 120 está separado, como se muestra en la figura 3F, la tensión jalada sobre la tubería helicoidal/BHA podría desenergizar los elementos de deslizamiento reajustables mecánicos 124, permitiendo mediante esto que el BHA esté libre para moverse y ser posicionado arriba del barreno. 26. Si al final de la segunda etapa del tratamiento de estimulación, el agente de soporte en el barreno impide que la tubería helicoidal/BHA tenga un movimiento inmediato, se puede hacer circular fluido a través del orificio de circulación 144 para lavar y limpiar el agente de soporte, para liberar la tubería helicoidal/BHA y permitir el movimiento hacia arriba del BHA después de liberar el obturador inflable reajustable. 27. El proceso como se describe anteriormente es repetido hasta que todas las zonas planeadas son estimuladas individualmente (figuras 3A a 3F representan un BHA diseñado para una estimulación de tres zonas) . 28. Después de la consumación del proceso de estimulación, los componentes del BHA son devueltos a la posición de corrida y el conjunto de tubería helicoidal/BHA es retirado del barreno. 29. Si todas las zonas objetivo deseadas han sido estimuladas, el pozo puede ser colocado inmediatamente en producción. 30. Si es deseable estimular zonas adicionales, un carrete de tubería helicoidal puede ser compuesta con un BHA modificado ligeramente como se muestra en la figura 4A. En este montaje, la única alteración al BHA de la modalidad preferida descrita anteriormente puede ser la adición de un tapón mecánico 164 de ajuste de disparo seleccionado o tapón
- de puente 164 de ajuste de disparo seleccionado, colocado debajo del montaje de pistola de disparo seleccionado inferior, como se muestra en la figura 4A. En general, el tapón mecánico de ajuste de disparo seleccionado 164 puede ser ya sea un tapón de puente o un deflector de fractura. Un deflector de fractura sería en general preferido si es deseable producir simultáneamente zonas separadas por el tapón inmediatamente después del trabajo de estimulación. 31. El BHA modificado, mostrado en la figura 4A, consiste de un sistema de pistola de perforación de disparo seleccionado (la figura 4A ilustra un sistema de pistola que comprende pistolas de perforación 174, 184 y 194 con cargas asociadas 176, 186 y 196 y cabezas de disparo " seleccionado 172, 182 y 192), un colocador de ademe - collarín 128, orificios de flujo 114, 116 y 122, un obturador inflable reajustable 120, un dispositivo de deslizamiento axial mecánico reajustable 124 y conjunto de tapón de puente de disparo seleccionado 164 que utiliza la cabeza de disparo seleccionado 162. El BHA modificado se hace correr al pozo vía un lubricador y la cabeza de inyección de la tubería helicoidal suspendida por una grúa o plataforma por encima del barreno . 32. La tubería helicoidal/BHA se hace correr al pozo en tanto que se correlaciona la profundidad con el colocador del ademe - collarín. 33. Como se muestra en la figura 4A, la tubería helicoidal/BHA modificado se hace correr al barreno para posicionar el tapón mecánico de disparo seleccionado 164 por encima de la última zona previamente estimulada 252. 34. Como se muestra en la figura 4B, la cabeza de disparo seleccionado 162 es disparada para ajustar el tapón mecánico de disparo seleccionado 164 por encima de la última zona estimulada previamente 252. 35. Después que la cabeza de disparo seleccionado 162 del tapón de puente es activada para ajustar el tapón de puente 164 de disparo seleccionado, la tubería helicoidal/BHA modificado es luego elevada a un sitio dentro del barreno, de tal manera que el primer conjunto (inferior) de cargas de perforación 176 contenidas en el sistema de pistola de perforación de disparo seleccionado estén colocadas directamente a través de la siguiente zona objetivo inferior a ser perforada, en donde se puede establecer un control preciso de la profundidad en base a lecturas del colocador de ademe - collarín 128 y sistemas de odómetro de tubería helicoidal colocados en el equipo de superficie. La acción de hacer mover el BHA hacia arriba al sitio del primer intervalo perforado efectuará el ciclo de los elementos de deslizamiento mecánicos reajustables 124 a la posición bloqueada y requerirá el ciclado de la carga axial de la tubería helicoidal desde compresión a tensión y de regreso
- para devolver los elementos de deslizamiento mecánicos reajustables a la posición de corrida. 36. Como se muestra en la figura 4B, el primer conjunto de cargas de operación 176 en el BHA modificado son disparadas selectivamente mediante accionamiento a distancia, vía la segunda cabeza de disparo seleccionado 172 para penetrar al ademe 82 y envolvente de cemento 84 con perforaciones 270, 271 y establecer comunicación hidráulica con la formación 86 por medio de las perforaciones resultantes 270-217. 37. Si hay suficiente espacio entre las últimas perforaciones previamente colocadas 250, 251 y la ubicación del siguiente conjunto de perforaciones 270, 271 a ser estimuladas para permitir la colocación apropiada del BHA para la perforación, aislamiento y estimulación del siguiente conjunto de perforaciones 270, el tapón de puente de disparo seleccionado 164 se puede fijar por debajo de las últimas perforaciones estimuladas previamente 250, 251 y el obturador inflable reajustable puede ser empleado durante la primera operación de estimulación para aislar las perforaciones superiores 270, 271 de las perforaciones estimuladas previamente 250, 251. 38. Luego, todo el proceso descrito anteriormente es repetido como sea apropiado, hasta que todas las zonas planeadas estén estimuladas individualmente (figura 4A y
• figura 4B representan un BHA diseñado para una operación de estimulación de tres zonas adicional) . Se reconocerá por aquellos experimentados en la técnica que el método de suspensión preferido cuando fluidos cargados con agente de soporte están involucrados seria tubería articulada convencional o tubería helicoidal, de preferencia con uno o más orificios de circulación, de tal manera • que el agente de soporte que se asienta en el barreno se podria hacer circular fácilmente hacia afuera del barreno. Tratamientos tales cono fracturación por ácido o acidificación de matriz pueden no requerir tal capacidad y se podrían efectuar fácilmente con un sistema de despliegue basado en cable, tal como una 'línea de arena o línea de alambre o en base a un sistema de tractor en el fondo del pozo. Se reconocerá por aquellos experimentados en la técnica que, dependiendo de los objetivos de una tarea particular, se podrían usar varios sistemas de bombeo y podrían involucrar los siguientes arreglos: (a) bombeo por el anulo creado entre el cable o tubería (si el método de despliegue utiliza cable o tubería) ; (b) bombeo al interior de la tubería helicoidal o tubería articulada, si el método de suspensión involucra el uso de tubería helicoidal o tubería articulada y la fricción en exceso y erosión del agente de soporte no eran de preocupación para las profundidades del pozo consideradas o
- (c) bombeo simultáneamente al anulo creado entre la tubería
(si el método de despliegue involucra tubería) y la pared del ademe y el interior de la tubería, si la friccionen exceso y la erosión del agente de soporte no eran de preocupación par las profundidades del pozo consideradas. La figura 5 ilustra una segunda modalidad de la invención en donde se utiliza tubería helicoidal como los medios de despliegue y la fricción en exceso no es de preocupación y ya sea si el agente de soporte no es bombeado durante la tarea o uso del agente de soporte no es de preocupación. La figura 5 muestra que la tubería helicoidal 106 es utilizada para suspender el BHA y los componentes del BHA. En esta modalidad, las zonas individuales son tratadas en orden secuencial, desde los sitios del barreno poco
'profundos a sitios del barreno más profundos. En esta modalidad, como se muestra en la figura 5, el orificio de circulación 114 está ahora colocado debajo del obturador inflable reajustable 120, de tal manera que el fluido de tratamiento puede ser bombeado al interior de la tubería helicoidal 106, salir del orificio de circulación 114 y ser forzado positivamente para entrar a las perforaciones objetivo. Como una ilustración de las operaciones, la figura 5 muestra que el obturador inflable reajustable 120 ha sido accionado y ajustado debajo de las perforaciones 241 que están asociadas con una fractura hidráulica de la zona previa
- 242. El obturador inflable reajustable 120 proporciona aislamiento hidráulico, de tal manera que cuando el fluido de tratamiento es bombeado subsecuentemente a la tubería helicoidal 106, el fluido de tratamiento es forzado a entrar a las perforaciones colocadas previamente 230 y 231 y crear nuevas fracturas hidráulicas 232. Luego, las operaciones son proseguidas y repetidas como sea apropiado por el número deseado de zonas de formación e intervalos. La figura 6 ilustra una tercera modalidad de la invención en donde la tubería helicoidal es usada como los medios de despliegue y la fricción en exceso no es de preocupación y si el agente de soporte no es bombeado durante la tarea o uso del agente de soporte no es de preocupación. La figura 6 muestra que la tubería helicoidal 106 es utilizada para suspender el BHA y componentes del BHA. En esta modalidad, las zonas individuales pueden ser tratadas en cualquier orden. En esta modalidad, como se muestra en la figura 6, un mecanismo de sellado inflable de obturador de silla de montar 125 es utilizado como el mecanismo de sellado reajustable y el orificio de circulación 114 es ahora colocado entre el elemento de sellado inflable superior 121 y el elemento de sellado inflable inferior 123. Cuando el elemento de sellado inflable superior 121 y el elemento de sellado inflable inferior 123 son accionados, el fluido de tratamiento puede ser bombeado al interior de la tubería
- helicoidal 106 para salir del orificio de circulación 114 y luego ser forzado positivamente a entrar a las perforaciones objetivo. Como una ilustración de las operaciones, la figura 6 muestra que el elemento de sellado inflable superior 121 y el elemento de sellado inflable inferior 123 han sido accionados y ajustados a través de perforaciones 241 que están asociadas con la siguiente zona a ser fracturada. El obturador inflable reajustable 120 proporciona aislamiento hidráulico, de tal manera que cuando el fluido de tratamiento es bombeado subsecuentemente a la tubería helicoidal 106, el fluido de tratamiento es forzado a entrada a las perforaciones colocadas previamente 240 y 241 y crear nuevas fracturas hidráulicas 242. Luego las operaciones son proseguidas y repetidas como sea apropiado por el número deseado de zonas de formación e intervalos. La figura 7 ilustra una cuarta modalidad de la invención en donde se utiliza una línea de alambre 102 como los medios de despliegue para suspender el BHA y componentes del BHA. En esta modalidad, las zonas individuales son tratadas en orden secuencial, desde los sitios del barreno más profundos hasta los sitios del barreno poco profundos. En esta modalidad, como se muestra en la figura 7, el fluido de tratamiento puede ser bombeado por el anulo entre la linea de alambre 102 y la pared del ademe de producción 82 y ser forzado positivamente a entrar a las perforaciones objetivo. En esta
' modalidad, el obturador inflable reajustable 120 también contiene el sistema de bomba eléctrica 117, energizado por energía eléctrica transmitida al fondo del pozo vía la línea de alambre, para inflar o desinflar el obturador inflable reajustable 120 utilizando el fluido del barreno. La figura 7 muestra que el obturador inflable reajustable 120 ha sido accionado y ajustado debajo de las perforaciones 241 que están asociadas con la siguiente zona a ser fracturada. El obturador inflable reajustable 120 proporciona aislamiento hidráulico, de tal manera que cuando el fluido de tratamiento es bombeado subsecuentemente al anulo entre la línea de alambre 102 y el ademe de producción 82, el fluido de tratamiento es forzado a entrar a las perforaciones 240 y 241 y crear nuevas fracturas hidráulicas 242. Luego las operaciones son proseguidas y repetidas como sea apropiado por el número deseado de zonas de formación e intervalos. Una quinta modalidad de la invención involucra el despliegue de cadenas de tubos adicionales o cables, denominados posteriormente en la presente como "umbilicales" al interior y/o exterior de la tubería helicoidal (o tubería articulada) . Como se muestra en la figura 8A y figura 8B, un umbilical de tubería 104 es mostrado desplegado al interior de la tubería helicoidal 106. En esta modalidad, el umbilical de tubería 104 es conectado al mecanismo de sellado reajustable 120 y en esta modalidad, el mecanismo de sellado
' reajustable 120 es ahora accionado vía presión hidráulica transmitida vía el umbilical 104. En principio, múltiples umbilicales pueden ser desplegados ya sea en el interior de la tubería helicoidal y/o en el anulo entre la tubería helicoidal y el ademe de producción. En general, los umbilicales pueden ser usados para llevar a cabo diferentes operaciones, en las que se incluyen, pero no limitadas a, proporcionar: (a) comunicación hidráulica para el accionamiento de componentes de BHA individuales en los que se incluyen, pero no limitados a: el mecanismo de sellado y/o dispositivo de perforación; (b) conductos de flujo para la inyección o circulación al fondo del pozo de fluidos adicionales y (c) para adquisición de datos de dispositivos de medición en el fondo del pozo. Se notará que, como se muestra en la figura 8A, el BHA también incluye los centralizadores 201, 203 y 205 que son usados para mantener el BHA centrado en el barreno cuando los componentes del BHA están en la posición de corrida. El uso de un (os) umbilical (es) puede proporcionar la capacidad para acoplar y/o separar hidráulicamente el mecanismo de sellado reajustable de la condición de presión hidráulica dentro de la tubería helicoidal. Luego, esto permite que el método sea extendido al uso de mecanismos de sellado mecánicos reajustables que requieren accionamiento hidráulico independiente para la operación. Los dispositivos
- de perforación que requieren presión hidráulica para el disparo selectivo pueden ser accionados mediante un umbilical. Esto puede luego permitir que la línea de alambre, si es desplegada con la tubería helicoidal y el BHA, sea usada para la transmisión de un canal o canales adicionales de señales eléctricas, como puede ser deseable para la adquisición de datos de medidores localizados en el montaje del fondo del pozo o accionamiento de otros componentes de BHA, por ejemplo, un impulsor de motor eléctrico al fondo del pozo que podria proporcionar rotación/momento de torsión para los componentes de BHA. Alternativamente, un umbilical podría ser usado para poner en operación un motor hidráulico par el accionamiento de varios componentes al fondo del pozo (por ejemplo, un motor hidráulico para acoplar o separar el mecanismo de sellado reajustable) . El uso de un umbilical (es) puede proporcionar la capacidad para inyectar o hacer circular cualquier fluido al fondo del pozo a múltiples sitios como se desee con control preciso. Por ejemplo, para ayudar a mitigar el asentamiento del agente de soporte sobre el mecanismo de sellado durante un tratamiento de fractura del agente de soporte, hidráulico, umbilical (es) podría (n) ser desplegado (s) y utilizado (s) para proporcionar lavado continuo o intermitente y circulación para impedir que el agente de soporte se acumule sobre el mecanismo de sellado. Por ejemplo, un umbilical podría correr
- justo por encima del mecanismo de sellado mecánico reajustable, en tanto que otro corre justo por debajo del mecanismo de sellado mecánico reajustable. Luego, como se desee, se puede hacer circular fluido (por ejemplo/ nitrógeno) al fondo del pozo ya sea a uno o ambos sitios para lavar el agente de soporte de la región circundante al mecanismo de sellado y de aquí mitigar el potencial de que el BHA se pegue debido a la acumulación del agente de soporte. En el caso de la circulación del fluido, se notará que el tamaño del umbilical y fluido serían seleccionados para asegurar que la velocidad deseada sea obtenida y no esté limitada indebidamente por la presión de fricción en el umbilical. Además de los umbilicales que consisten de cadenas de tubos que proporcionan comunicación hidráulica al fondo del pozo como medios de señalización para el accionamiento de componentes del BHA (o posiblemente como medios de transmisión de señal para el registro en la superficie de mediciones en el fondo del pozo) en general, uno o más cables de línea de alambre o de fibra óptica podrían ser empleados en el barreno para proporcionar comunicación eléctrica o electroóptica al fondo del pozo como medios de señalización para el accionamiento de los componentes de BHA (o posiblemente como medios de transmisión de señal para el registro en la superficie de mediciones al fondo del pozo) . La figura 9 ilustra una sexta modalidad de la invención, en donde un sistema de tractor, que consiste de la unidad de tractor impulsora superior 131 y la unidad impulsora de tractor inferior 133, es anexado al BHA y es utilizado para desplegar y posicionar el BHA dentro del barreno. En esta modalidad, las zonas individuales son tratadas en orden secuencial, desde los sitios más profundos del barreno a los sitios poco profundos del barreno. En esta modalidad, el BHA también contiene un sistema de bomba eléctrica interna 117, energizada por energía eléctrica transmitida al fondo del pozo vía la línea de alambre 102, para inflar o desinflar el obturador inflable reajustable 120 utilizando el fluido del barreno. En esta modalidad, el fluido de tratamiento es bombeado al anulo entre la línea de alambre 102 y la pared del ademe de producción 82 y es forzado positivamente a entrar a las perforaciones objetivo. La figura 9 muestra que el obturador inflable reajustable 120 ha sido accionado y ajustado debajo de las perforaciones 241 que están asociadas con la siguiente zona a ser fracturada. El obturador inflable reajustable 120 proporciona aislamiento hidráulico, de tal manera que cuando el fluido de tratamiento es bombeado subsecuentemente al anulo entre la línea de alambre 102 y el ademe de producción 82, el fluido de tratamiento es forzado a entrar a las perforaciones 240 y 241 y crear nuevas fracturas hidráulicas 242. Luego, las operaciones son proseguidas y
- repetidas como sea apropiado por el número deseado de zonas de formación e intervalos . Como alternativas a esta sexta modalidad, el sistema de tractor podría ser autopropulsado, controlado por sistemas de computadora a bordo y sistemas de señalización portados a bordo, de tal manera que no sería necesario anexar el cable o tubería para el posicionamiento, control y/o accionamiento del sistema de tractor. Además, los varios componentes del BHA podrían también ser controlados mediante sistemas de computadora a bordo y sistemas de señalización portados a bordo, de tal manera que no es necesario anexar el cable o tubería para el control y/o accionamiento de los componentes. Por ejemplo, el sistema de tractor y/o componentes de BHA portarían fuentes de alimentación a bordo (por ejemplo, baterías) , sistemas de computadora y sistemas de transmisión/recepción de datos, de tal manera que el tractor y componentes del BHA podrían ser controlados a distancia desde la superficie mediante medios de señalización lejanos o alternativamente, los varios sistemas de computadora a bordo podrían ser preprogramados en la superficie para ejecutar la secuencia de operaciones deseada cuando sean desplegados en el barreno. En una séptima modalidad de esta invención, chorros de fluido abrasivos (o erosivos) son utilizados como los medios para perforar el barreno. La proyección de chorro de fluido
- abrasivo (o erosivo) es un método común utilizado en la industria del petróleo para cortar y perforar las cadenas de tubos al fondo del pozo y otros componentes del barreno y la cabeza del pozo. El uso de tubería helicoidal o tubería articulada como los medios de suspensión del BHA proporcionan un conducto de flujo para el despliegue de tecnología de corte a chorro de fluido abrasivo. Para acomodar esto, -el BHA es configurado con una herramienta de proyección a chorro. Esta herramienta de proyección a chorro permite que sistemas de fluido abrasivo (o erosivo) de alta velocidad y alta presión o suspensiones sean bombeados al fondo del pozo a través de la tubería y a través de las boquillas de chorro. El fluido abrasivo (o erosivo) corta a través de la pared del ademe de producción, envolvente de cemento y penetra a la formación para proporcionar una comunicación de trayectoria de flujo a la formación. Distribuciones arbitrarias de agujeros y ranuras pueden ser colocados utilizando esta herramienta de chorro en todo el intervalo de consumación durante la tarea de estimulación. En general, el corte y perforación con fluido abrasivo (o erosivo) pueden ser llevados a cabo fácilmente bajo un amplio rango de condiciones de bombeo, utilizando un amplio intervalo de sistemas de fluidos (agua, geles, aceites y combinación de sistemas de fluido líquido/gas) y con una variedad de materiales sólidos abrasivos (arena, materiales de cerámica,
- etc.), si el uso del material sólido abrasivo es requerido para la aplicación de perforación específica del barreno. La herramienta de proyección a chorro reemplaza el sistema de pistola de perforación de disparo selectivo convencional descrito en las seis modalidades previas y puesto que esta herramienta de proyección a chorro puede ser del orden de 30 cm a 1.20 metros (un pie a cuatro pies) de longitud, el requerimiento de altura para el sistema de lubricador de la superficie es reducido extensamente (posiblemente por hasta 18 metros (60 pies) o mayor) cuando se compara con la altura requerida cuando se usan montajes de pistola de perforación de disparo seleccionado convencionales como el dispositivo de perforación. La reducción del requerimiento de altura para el sistema lubricador de la superficie proporciona varios beneficios en los que se incluyen reducciones de costo y reducciones del tiempo de operación. La figura 10 ilustra en detalle una séptima modalidad de la invención en donde una herramienta de proyección a chorro 310 es utilizada como el dispositivo de perforación y tubería articulada 302 es utilizada para suspender el BHA en el barreno. En esta modalidad, un obturador mecánico reajustable 316 ajustado por compresión, es utilizado como el dispositivo de sellado reajustable; un colocador mecánico de ademe - collarín 318 es utilizado para el control y posicionamiento
-de la profundidad del BHA; un auxiliar de válvula 304 unidireccional tipo mariposa plenamente abierta unidireccional es utilizada para asegurar que el fluido no fluirá hasta la tubería articulada 302; una combinación de auxiliar de cuello de mordaza de liberación - corte 306 es utilizada como un dispositivo de liberación de seguridad; un auxiliar del orificio de circulación/compensación 308 es utilizado para proporcionar un método para la circulación del fluido y también compensación de presión por encima y debajo del obturador inflable reajustable mecánico 318 ajustado por compresión, bajo ciertas circunstancias y un auxiliar de válvula unidireccional 314 de asiento de bola unidireccional es utilizada para asegurar que el fluido pueda solamente fluir hacia arriba desde abajo del obturador inflable reajustable mecánico 316 ajustado por compresión, al auxiliar del orificio de circulación/compensación 308. La herramienta de proyección a chorro 310 contiene orificios de flujo a chorro 312 que son usados para acelerar y dirigir el fluido abrasivo bombeado a la tubería articulada 302 para proyectar a chorro con el choque directo sobre el ademe de producción 82. En esta configuración, el colocador mecánico de ademe - collarín 318 está diseñado apropiadamente y conectado al obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316, para permitir que el fluido fluya hacia arriba desde el obturador reajustable mecánico ajustado por
-compresión 316 al auxiliar del orificio de circulación/compensación 308. El área de flujo de sección transversal asociada con los conductos de flujo contenidos dentro del auxiliar del orificio de circulación/compensación 308 está dimensionada para proporcionar un área de 'flujo de sección transversal sustancialmente más grande que el área de flujo asociada con los orificios de flujo a chorro '312, de tal manera que la mayoría del flujo contenido dentro de la tubería articulada 302 o BHA fluye de preferencia a través del auxiliar del orificio de circulación/compensación 308, en lugar de los orificios de flujo a chorro 312, cuando el auxiliar del orificio de circulación/compensación 308 está en la posición abierta. El auxiliar del orificio de circulación/compensación 308 es abierto y cerrado mediante el movimiento axial hacia arriba y hacia debajo de la tubería articulada 302. En esta modalidad, la tubería articulada 302 es utilizada de preferencia con el obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316, puesto que el obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316 pueden ser activado y desactivado fácilmente por el movimiento vertical y/o rotación aplicados via la tubería articulada 302. El movimiento vertical y/o rotación es aplicado vía la tubería articulada 302 utilizando una unidad de socavación asistida por plataforma de consumación, con la ayuda de una unidad
- giratoria de potencia como los medios de la superficie para conexión, instalación y remoción de la tubería articulada 302 hacia dentro y hacia fuera del barreno. Se notará que los elementos físicos de la superficie, métodos y procedimientos asociados con el uso de una unidad de socavación asistida por plataforma de consumación con una unidad giratoria de potencia son comunes y bien conocidos para aquellos experimentados en la técnica para conexión, instalación y remoción de tubería articulada hacia/de un barreno bajo presión. Alternativamente, el uso de una plataforma de consumación con la ayuda de una unidad giratoria de potencia y cabeza de separación en lugar de la unidad de socavación, podria acomodar la conexión, instalación y remoción de la tubería articulada en/de un barreno bajo presión; otra vez esta es común y bien conocida para aquellos experimentados en la técnica para conexión, instalación y remoción de la tubería articulada en/de un barreno bajo presión. Se notará además que la configuración de la plataforma y fontanería de la plataforma en la superficie incluirá múltiples, tuberías y válvulas apropiadas para acomodar el flujo hacia, desde y entre todos los componentes/instalaciones de la superficie apropiados y el barreno, en los que se incluyen, pero no limitados a, la tubería articulada, el anulo entre la tubería articulada y el ademe de producción, bombas, tanques de fluido y fosos de contraflujo. Puesto que el obturador reajustable mecánico ajustado por compresión es accionado vía el movimiento articulado y/o rotación de la tubería articulada 302, el fluido puede ser bombeado por la tubería articulada 302 sin la necesidad de válvulas de control adicionales y/o válvulas de aislamiento que de otra manera sería requeridos si se utilizara un obturador inflable como el dispositivo de sellado reajustable. El interior de la tubería articulada 302 es utilizado de esta manera para proporcionar un conducto de flujo independiente entre la superficie y la herramienta de proyección a chorro 310, de tal manera que el fluido abrasivo puede ser bombeado a la tubería " articulada 302 a la herramienta de proyección a chorro 310. Los orificios de flujo a chorro 312 localizados sobre la herramienta de proyección a chorro 310 crean luego un chorro de fluido abrasivo de alta velocidad que es dirigido para perforar el ademe de producción 82 y envolvente de cemento 84 para establecer comunicación hidráulica con la formación 86. La figura 10 muestra la herramienta de proyección a chorro 310 que ha sido utilizada para colocar perforaciones 320 para penetrar el primer intervalo de formación de interés y que el primer intervalo de formación de interés ha sido estimulado con fracturas hidráulicas 322. La figura 10 muestra además que la herramienta de proyección a chorro 310 ha sido reposicionada dentro del barreno y utilizada para
- colocar perforaciones 324 en el segundo intervalo de formación de interés y que el obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316 ha sido accionado para proporcionar un sello hidráulico dentro del barreno, de antemano a la estimulación de perforaciones 324 con la segunda etapa del tratamiento de fractura con agente de soporte hidráulico de múltiples etapas. Se notará que los orificios de flujo a chorro 312 pueden estar colocados dentro de aproximadamente 15 cm (seis pulgadas) a 30 cm (un pie) del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316, de tal manera que después del bombeo de la segunda etapa de fractura, si la acumulación del agente de soporte encima del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316 fuera de interés, un fluido no abrasivo y no erosivo puede ser bombeado a la tubería articulada 302 y a través de los orificios de flujo a chorro 312 y/o el auxiliar del orificio de circulación/compensación _308 como sea necesario para limpiar el agente de soporte de lo alto del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316. Además, la herramienta de proyección a chorro 310 puede ser girada (cuando el obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316 no es accionado) utilizando la tubería articulada 302 que puede ser girada con la unidad giratoria de potencia en la superficie, para ayudar además a limpiar la acumulación del agente de soporte que
-puede ocurrir por encima del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316. Puesto que las perforaciones son creadas usando un fluido a chorro, no se crean rebabas de perforación. Puesto que rebabas de perforación no están presentes para proporcionar potencialmente desgaste y desgarramiento adicional sobre los elastómeros del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316, la longevidad del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316 puede ser incrementada en comparación con aplicaciones en donde pueden existir rebabas de perforación.
Se notará adicionalmente que el control del flujo provisto por el auxiliar de válvula unidireccional de asiento de bola 314 y el auxiliar de válvula unidireccional 304 tipo aleta plenamente abierta solamente permite la compensación de presión por encima y debajo del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 326 cuando la presión debajo del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316 es mayor que la presión por encima del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316. En circunstancias cuando la presión por encima del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316 puede ser mayor que la presión por debajo del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión 316, la presión por encima del obturador reajustable mecánico ajustado por compresión
316 puede ser reducida fácilmente al llevar a cabo un
" contraflujo controlado de la zona recién estimulada utilizando el anulo entre la tubería articulada 302 y el ademe de producción 82 o mediante la circulación dé fluido de densidad más baja (por ejemplo nitrógeno) a la tubería articulada 302 y hacia arriba al anulo entre la tubería articulada 302 y el ademe de producción 82. El auxiliar 304 de válvula unidireccional tipo aleta plenamente abierta es preferida ya que este tipo de diseño acomoda el bombeo sin restricción del fluido abrasivo (o erosivo) al fondo del pozo y además permite el paso de bolas de control que, dependiendo del diseño detallado específico de los componentes del BHA individuales, puede ser dejado caer desde la superficie para controlar el flujo de fluido e hidráulica de los componentes de BHA individuales o proporcionar la liberación con seguridad del BHA. Dependiendo del diseño específico de la herramienta, muchas configuraciones de válvulas diferentes podrían ser desplegadas para proporcionar la funcionalidad provista por las válvulas de control de flujo descritas en esta modalidad.
Como alternativas a esta séptima modalidad, un auxiliar que contiene un niple podría ser incluido, que podría proporcionar la capacidad de suspender y retener otros dispositivos de medición o componentes de BHA. Este niple, por ejemplo, podría retener un colocador de ademe - collarín convencional y herramienta de rayos gamma que es desplegada
- vía línea de alambre y asentada en el niple para proporcionar diagnóstico adicional de la posición y colocación del BHA de intervalos de formación de interés. Adicionalmente, múltiples herramientas de proyección a chorro abrasivas pueden ser desplegadas como parte del BHA para controlar características de corte- de perforación, tales como tamaño de agujero/ranura, velocidad de corte, para acomodar varios materiales abrasivos y/o para proporcionar redundancia del sistema en el caso de falla prematura de los componentes. Se reconocerá por aquellos experimentados en la técnica que muchos componentes diferentes pueden ser desplegados como parte del conjunto o montaje del fondo del pozo. El montaje del fondo del pozo puede estar configurado para contener instrumentos para medición del depósito, fluido y propiedades del barreno como se considere deseable para una aplicación dada. Por ejemplo, medidores de temperatura y presión podrían ser desplegados para medir las condiciones de temperatura y presión del fluido al fondo del pozo durante el curso del tratamiento un densitómetro podría ser usado para medir la densidad efectiva del fluido al fondo del pozo (que sería particularmente útil para determinar la distribución y ubicación en el fondo del pozo del agente de soporte durante el curso de un tratamiento de fractura de soporte hidráulico) y un sistema detector radioactivo (por ejemplo, sistemas de medición de rayos gamma o de neutrones) podría ser utilizado
" para la ubicación de zonas portadoras de hidrocarburos o para identificar y localizar material radioactivo dentro del barreno o formación.
Dependiendo de los componentes del montaje del fondo del pozo específicos y si el dispositivo de perforación crea agujeros de perforación con rebabas que pueden dañar el mecanismo de sellado, el montaje del fondo del pozo podría estar configurado con una herramienta de "remoción de rebabas de perforación" que actuarla para raspar y eliminar las rebabas de perforación de la pared del ademe. Dependiendo de los componentes del montaje del fondo del pozo específicos y si el desgaste excesivo de los componentes del fondo del pozo puede ocurre si eL montaje se hace correr en contacto con la pared del ademe, se podrían desplegar auxiliares de centralizador en el montaje del fondo del agujero para proporcionar posicionamiento mecánico positivo del montaje e impedir o minimizar el potencial de daños debido a que el montaje corre en contacto con la pared del ademe . Dependiendo de los componentes del montaje del fondo del pozo específicos y de si las cargas de perforación crean ondas de choque severas e inducen vibraciones indebidas cuando son disparadas, el montaje del fondo del pozo puede estar configurado con auxiliares amortiguadores de choque/vibración que eliminarían o minimizarían cualesquier
» - efectos adversos sobre el desempeño del sistema debido a la detonación de la carga de perforación. Dependiendo del sistema de despliegue utilizado y los objetivos de una tarea particular, los dispositivos de perforación y cualesquier otros componentes de BHA deseados pueden ser posicionados ya sea por encima o por debajo del mecanismo de sellado reajustable y en cualquier orden deseado entre sí. El sistema de despliegue mismo, ya sea de línea de alambre, línea eléctrica, tubería helicoidal, tubería articulada convencional o tractor del fondo del pozo puede ser usado para transportar señales para activar el mecanismo de sellado y/o dispositivo de perforación. También sería posible suspender tales medios de señalización dentro de tubería articulada convencional o tubería helicoidal utilizada para suspender los dispositivos de sellado y perforación mismos. Alternativamente, los medios de señalización, ya sea eléctricos, hidráulicos u otros medios, se podrían hacer correr en el agujero externamente a los medios de suspensión o aún alojados en o consistir de una o más cadenas separadas de tubería helicoidal o tubería articulada convencional. Con respecto a los tratamientos que utilizan sistemas de fluidos de alta viscosidad en pozos más profundos de 2,438 metros (8,000 pies) varios beneficios tecnológicos y económicos son derivados inmediatamente de la aplicación de
" esta nueva invención. La reducción de las limitaciones de presión de fricción permite el tratamiento de pozos más profundos y reduce el requerimiento de formulaciones de fluido de fractura especiales. Las limitaciones de presión de fricción son reducidas o eliminadas debido a que el fluido de alta viscosidad puede ser bombeado al anulo entre la tubería helicoidal u otros medios de suspensión y ademe de producción. Puesto que las limitaciones de presión de fricción pueden ser reducidas o eliminadas de aquellas experimentadas con el bombeo de sistemas de fluido de alta viscosidad al interior de la tubería helicoidal, las profundidades del pozo en donde esta técnica puede ser aplicada son sustancialmente incrementadas. Por ejemplo, suponiendo una tubería helicoidal de 3.8 cm (1 1/2 pulgadas) desplegada en un ademe de 14 cm (5 1/2 pulgadas) de diámetro exterior de 0.434 Kg (1 libra) /30 cm (1 pie), el área de flujo de sección transversal efectiva es aproximadamente equivalente a una cadena de ademe de 12.7 cm (5 pulgadas) de diámetro exterior. Con esta área de flujo de sección transversal efectiva, profundidades de pozos del orden de 6,096 metros (20,000 pies) o mayores pueden ser tratadas a velocidades de bombeo más altas (por ejemplo, del orden de 10 a 30 barriles por minuto o más) podrían ser obtenidas para un transporte y fractura hidráulica efectivos utilizando fluidos de alta viscosidad. Puesto que el anulo puede tener comúnmente un área de flujo equivalente mayor, se pueden usar fluidos de fractura convencionales, en contraposición con los fluidos especiales de baja viscosidad (tales como fluido ClearFrac™ de Dowell- Schlumberger) utilizados para reducir- la calda de presión por fricción a través de la tubería helicoidal. El uso de tecnología de fluido de fractura convencional permitirla entonces el tratamiento de formaciones con temperaturas mayores de 121°C (250°F) , por encima de la cual los fluidos de especialidad de costo más alto disponibles actulmente pueden comenzar a degradarse. El mecanismo de sellado utilizado podría ser un dispositivo inflable, un obturador reajustable mecánico ajustado por compresión, un diseño de obturador mecánico de silla de montar ajustado por compresión, dispositivos de sello de copa o cualquier otro dispositivo alternativo que pueda ser desplegado vía medios de suspensión y que proporcione una capacidad de sellado hidráulica reajustable o función equivalente. Existen tanto dispositivos inflables como ajustados por compresión que proporcionan separación radial entre los sellos y la pared del ademe (por ejemplo, del orden de 0.635 cm (0.25 pulgadas) a 2.54 cm (1 pulgada) para dispositivos inflables o 0.254 cm (0.1 pulgadas) - 0.51 cm (0.2 pulgadas) para dispositivos ajustados por compresión) de tal manera que el desgaste y desgarramiento del sello
" serían drásticamente reducidos o eliminados por completo. En una modalidad preferida de esta invención, habría suficiente separación entre el mecanismo de sellado que en su estado desactivado y la pared del ademe, para permitir un rápido movimiento hacia adentro y hacia fuera del barreno sin daños significativos al mecanismo de sellado o sin cuestiones de control de presión concernientes concia elevación repentina de la presión/movimiento del pozo al movimiento de la herramienta. La separación incrementada entre la superficie del sello y la pared del ademe (cuando el sello no es accionado) también permitirá que se efectúe el viaje de la tubería helicoidal/BHA hacia adentro y hacia fuera del agujero a velocidades mucho más rápidas que las que son posibles con los sistemas de tubería helicoidal disponibles actualmente. Además, para minimizar el desgaste y desgarramiento del sello indeseables, en una modalidad preferida, el dispositivo de perforación acomodaría la perforación de la pared del ademe de tal manera que un agujero de perforación con un borde relativamente liso sería obtenido. Alternativamente, el mecanismo de sellado reajustable mecánico puede no ser necesario para proporcionar un sello hidráulico perfecto y por ejemplo, podría retener un pequeño espacio alrededor de la circunferencia del dispositivo. Este espacio pequeño podría estar dimensionado para proporcionar un mecanismo de sellado (si se desea)
- mediante lo cual el agente de soporte se une a través del espacio pequeño y proporciona un sello (si se desea) que puede ser eliminado por la circulación del fluido. Además, dependiendo de la aplicación específica, es posible que una tarea de estimulación podria proceder de una manera económicamente viable, aún si un sello hidráulico perfecto no era obtenido con el mecanismo de sellado reajustable mecánico. Puesto que el dispositivo de perforación es desplegado simultáneamente con el mecanismo de sellado reajustable, todos los componentes pueden ser controlados a profundidad al mismo tiempo por el mismo estándar de medición. Esto elimina los problemas de control de profundidad que los métodos existentes experimentan cuando se llevan a cabo operaciones de perforación y estimulación utilizando dos sistemas de medición diferentes a diferentes tiempos y diferentes viajes al barreno. Se puede obtener el control de profundidad muy preciso mediante el uso de un colocador de ademe - collarín, que es el método preferido de control de profundidad. La altura gruesa de cada uno de los intervalos objetivo perforados individuales no está limitada. Esto es en contraste con el problema que los sistemas de tubería helicoidal existentes poseen al utilizar un dispositivo semejante a obturador de silla de montar que limita la aplicación a 4.5 - 9 metros (15 - 30 pies) de altura del - intervalo perforado. Puesto que tapones de puente permanentes no son usados necesariamente, el costo incrementado y riesgo del barreno asociados con operaciones de perforación de tapón de puente son eliminados. Si se utiliza tubería helicoidal como los medios de despliegue, es posible que la cadena de tubos utilizada para la tarea de estimulación podría estar colgada en la cabeza del pozo y utilizarse como la cadena de tubería de producción, lo que darla como resultado ahorros de costo significativos al eliminar la necesidad de movilización de la plataforma al sitio del pozo para la instalación de la cadena de tubos de producción convencional que consiste de tubería articulada. El control de la secuencia de zonas a ser tratadas permite que el diseño de las etapas de tratamiento individuales sea optimizado en base a las características de cada zona individual. Además, el potencial para la estimulación subóptima debido a que múltiples zonas son tratadas simultáneamente es eliminado al tener solamente un conjunto de perforaciones abiertas expuestas a cada etapa de tratamiento. Por ejemplo, en el caso de fractura hidráulica, esta invención puede minimizar el potencial de desbordamiento o colocación subóptima del agente de soporte a la fractura.
También, si ocurre un problema, de tal manera que el
- tratamiento deba ser terminado, las zonas hacia arriba del pozo a ser estimuladas no han sido comprometidas, puesto que todavía tienen que ser perforadas. Esto es en contraste con el sellador de bola convencional o métodos de estimulación de tubería helicoidal, en donde todas las perforaciones deben ser disparadas antes de la tarea. Si la tarea de la tubería helicoidal convencional fallara, puede ser extremadamente difícil desviar efectivamente y estimular en un intervalo de consumación largo. Adicionalmente, si solamente un conjunto de perforaciones está abierto por encima del elemento de sellado, el fluido se puede hacer circular sin la posibilidad de rompimiento de los otros múltiples conjuntos de perforaciones abiertas por encima del elemento de sellado, como podría ocurrir en la tarea de tubería helicoidal convencional. Esto puede minimizar o eliminar la pérdida de fluido y daños a la formación, cuando la presión de circulación al fondo del pozo excederla de otra manera la presión del poro de formación. Todo el tratamiento puede ser bombeado en un solo viaje, dando como resultado ahorros de costo significativos con respecto a otras técnicas que requieren múltiples lineas de alambre o trabajo de plataforma para efectuar el viaje hacia adentro y hacia fuera el agujero entre etapas de tratamiento.
La invención puede ser aplicada a tratamientos de múltiples etapas en barrenos desviados y horizontales.
" Comúnmente, otra tecnología de desviación convencional en los barrenos desviados y horizontales es más desafiante debido a la naturaleza del transporte del fluido del material desviador en intervalos largos asociados comúnmente con barrenos desviados u horizontales. Si ocurre un tamizado durante el tratamiento de fractura, la invención proporciona un método para 'que el fluido cargado de arena en el anulo se haga circular inmediatamente hacia afuera del agujero, de tal manera que se pueden volver a comenzar las operaciones de estimulación sin tener que efectuar el viaje de la tubería helicoidal/BHA hacia afuera del agujero. La presencia del sistema de tubería helicoidal proporciona un medio para medir la presión al fondo del pozo después de - la perforación o durante operaciones de estimulación en base a cálculos de presión que involucran la cadena de tubería helicoidal bajo condiciones de apagado (o baja velocidad de flujo) . La presencia de la tubería helicoidal o sistema de tubería articulada convencional, si se utiliza como los medios de despliegue, proporciona un medio para inyectar fluido al fondo del pozo independientemente del fluido inyectado en el anulo. Esto puede ser útil, por ejemplo, en aplicaciones adicionales tales como: (a) mantener el mecanismo de sellado de BHA y orificios de flujo limpios de acumulación del agente de soporte (que posiblemente podría provocar pegado' o adhesión de la herramienta) mediante bombeo del fluido al fondo del pozo a una velocidad nominal para limpiar el mecanismo de sellado y orificios de flujo; (b) aplicaciones de mezclado en el fondo del pozo (como se discuten adicionalmente más adelante) ; (c) manchado de ácido al fondo del pozo durante la perforación, para ayudar a la limpieza del agujero de perforación y comunicación con la formación y (d) estimular independientemente dos zonas aisladas entre sí mediante el mecanismo de sellado reajustable. Como tal, si se utiliza tubería como los medios de despliegue, dependiendo de las operaciones específicas deseadas y los componentes específicos del montaje del fondo del pozo, el fluido se podría hacer circular al fondo del pozo en todo el tiempo o solamente cuando el elemento de sellado está energizado o solamente cuando el elemento de sellado no está energizado o en tanto que los orificios de compensación están abiertos o cerrados. Dependiendo de los componentes específicos de montaje al fondo del pozo y el diseño específico de las válvulas de control de flujo al fondo del pozo, como puedan ser usados por ejemplo como componentes integrales de auxiliares de orificios de compensación, auxiliares del orificio de circulación o auxiliares del orificio de flujo, se pueden poner en operación válvulas de control de flujo al fondo del pozo mediante accionamiento de línea de alambre, accionamiento hidráulico, accionamiento de flujo, accionamiento de "retén en forma de j", accionamiento de manguito deslizante o mediante muchos otros medios conocidos para aquellos experimentados en la técnica de operación y accionamiento de válvulas de control de flujo al fondo del pozo. El sistema de tubería helicoidal todavía permite el contraflujo controlado de etapas de tratamiento individuales para ayudar en la limpieza y ayudar en el cierre de la fractura. El contraflujo puede ser llevado a cabo hasta el anulo entre la tubería helicoidal y el ademe de producción o alternativamente, el contraflujo puede ser llevado a cabo hasta la cadena de tubería helicoidal si el contraflujo del agente de soporte excesivo no fuera considerado un problema.
El dispositivo de perforación puede consistir de sistemas de perforación disponibles comercialmente. Estos sistemas de pistola podrían incluir lo que será denominado en la presente como un sistema de "disparo seleccionado", de tal manera que un solo montaje de pistola de perforación consiste de múltiples cargas o conjuntos de cargas de perforación. Cada conjunto individual de una o más cargas de perforación puede ser controlado a distancia y disparado desde la superficie utilizando señales eléctricas, de radio, de presión, de fibra óptica u otras señales de accionamiento.
Cada conjunto de cargas de perforación puede estar diseñado
(número de cargas, número de disparos por pie, tamaño del agujero, características de penetración) para una perforación óptima de la zona individual que va a ser tratada con una etapa individual. Con la tecnología de pistolas de disparo selectivo actual, existen sistemas de pistolas comerciales que podrían permitir que del orden de 30 a 40 intervalos sean perforados secuencialmente en un solo viaje al fondo del pozo. Las pistolas pueden ser predimensionadas y diseñadas para proporcionar el disparo de múltiples conjuntos de perforaciones. Las pistolas pueden estar localizadas en cualquier sitio en el montaje del fondo del agujero, en los que se incluyen ya sea por encima o por debajo del mecanismo de sellado reajustable mecánico. Los intervalos pueden ser agrupados para su tratamiento en base a las propiedades del depósito, consideraciones de diseño del tratamiento o limitaciones de equipo. Después de cada grupo de intervalos (de preferencia 5 a aproximadamente 20) al final de un día de trabajo (frecuentemente definido por las condiciones de iluminación) o si se encuentran dificultades con el sellado de una o más zonas, un tapón de puente u otro dispositivo mecánico sería utilizado de preferencia para aislar el grupo de intervalos ya tratados del siguiente grupo a ser tratado. Uno o más tapones de puente de ajuste de disparo seleccionado o deflectores de fractura se podrían hacer correr en conjunción con el montaje del fondo del pozo y ajustarse como se desee durante el curso
" de la operación de consumación para proporcionar aislamiento mecánico positivo entre los intervalos perforados y eliminar la necesidad de que una linea de alambre separada corra para ajustar los dispositivos de aislamiento mecánicos o agentes de desviación entre grupos de etapas de fractura. En general, el método de la invención puede ser empleado fácilmente éh ademes de producción de 11.4 cm (4 1/2 pulgadas) de diámetro interno a 17.8 cm (7 pulgadas) de diámetro con sistemas de pistolas de perforación disponibles comercialmente existentes y mecanismos de sellado reajustables mecánicos. El método de la invención podria ser empleado en adames más pequeños o más grandes con mecanismos de sellado reajustables mecánicos diseñados apropiadamente para los ademes más pequeños o más grandes. Si se utilizan pistolas de perforación de disparo selectivo, cada pistola individual puede ser del orden de 0.61 cm (2 pies) a 2.43 m (8 pies) de longitud y contener del orden de 8 a 20 cargas de perforación colocadas a lo largo del tubo de la pistola a una densidad de tiros que fluctúa entre' 1 y 6 tiros por pie, pero de preferencia 2 a 4 tiros por pie. En una modalidad preferida, tantas como 15 a 20 pistolas individuales podrían ser apiladas una encima de la otra, de tal manera que la longitud total del sistema de pistola montado es mantenido de preferencia a menos de aproximadamente 24.4 metros a 30.5 metros (80 a 100 pies).
" Esta longitud total de la pistola se puede hacer correr al barreno utilizando un sistema de grúa y lubricador, de superficie, disponible fácilmente. Longitudes de pistola más largas podrían también ser usadas, pero pueden requerir equipo adicional o especial dependiendo del número total de pistolas que compondrían el dispositivo de perforación completo. Se notará que en algunas aplicaciones únicas, las longitudes de la pistola, número de cargas por pistola y densidad de tiro podrían ser mayores o menores que como se especifica anteriormente, ya que el diseño del sistema de perforación final sería impactado por las características de formación específicas en el barreno a ser estimulado. Con el fin de minimizar la longitud total del sistema de pistola y BHA, puede ser deseable utilizar mútiples (dos o más) portadores de carga distribuidos uniformemente alrededor y sujetados, soldados o anexados de otra manera a la tubería helicoidal o conectados debajo del mecanismo de sellado reajustable mecánico. Por ejemplo, si se desea estimular 30 zonas, en donde cada zona es perforada con una pistola de 1.2 cm (4 pies), un solo montaje de pistola daría como resultado una longitud total de aproximadamente 45.7 m (150 pies), que puede ser impráctica de manejar en la superficie. Alternativamente, dos montajes de pistola localizados opuestos entre sí en la tubería helicoidal podrían ser desplegados, en donde cada montaje podría contener 15 pistolas y la- longitud total podría ser de aproximadamente 23 m (75 pies) , que podría ser manipulada fácilmente en la superficie con sistemas de lubricador y grúa existentes.
Un arreglo alternativo para la pistola o pistolas de perforación sería colocar una o más pistolas por encima del mecanismo de sellado mecánico. Podrían haber dos o más montajes de pistola separados anexados de tal manera que las cargas estuvieran orientadas a lo lejos de los componentes en el montaje del fondo del pozo o la tubería helicoidal. También podría ser un solo montaje con cargas proporcionadas más densamente y mecanismos de disparo diseñados para disparar simultáneamente solo un subconjunto de las cargas dentro de un intervalo dado, quizás todos en una orientación de fase dada. Aunque el dispositivo de perforación descrito en esta modalidad utiliza cargas disparadas a distancia o proyección a chorro de fluido para perforar el ademe y envolvente de cemento, dispositivos de perforación alternativos, en los que se incluyen, pero no limitados a, disolución química o dispositivos de corte de perforación/fresado, podrían ser utilizados dentro del alcance de esta invención por el propósito de crear una trayectoria de flujo entre el barreno y la formación circundante. Para los propósitos de esta invención, el término "dispositivo de perforación" será usado ampliamente para incluir todos los anteriores, también como cualquier dispositivo de accionamiento suspendido en el barreno por el propósito de accionar cargas u otros medios de perforación que puedan ser transportados por el ademe u otros medios externos al montaje del fondo del pozo o método de suspensión utilizado para soportar el montaje del fondo del pozo . El BHA podría contener un motor en el fondo del pozo u otro mecanismo para proporcionar rotación/momento de torsión para acomodar el accionamiento de mecanismos de sellado mecánicos que requieren rotación/momento de torsión para el accionamiento. Tal dispositivo, en conjunción con un dispositivo de orientación (por ejemplo, giroscopio o brújula) podría permitir que la perforación orientada de tales agujeros de perforación sea colocada en una dirección preferida de la brújula. Alternativamente, si se utilizara tubería articulada convencional, es posible que la rotación y momento de torsión podrían ser transmitidos al fondo del pozo mediante rotación directa de la tubería articulada utilizando equipo impulsor de rotación que puede estar fácilmente disponible en las plataformas de reacondicionamiento convencionales. Medidores de instrumentación al fondo del pozo para la medición de las condiciones del pozo (medidores de colocador de ademe - collarín, de presión, de temperatura, de presión y otros medidores) para la verificación o monitoreo en tiempo real de los parámetros de la tarea de estimulación, propiedades del depósito y/o desempeño del pozo podrían también ser desplegados como parte del BHA. Además del dispositivo de desviación mecánico reajustable, otros materiales/dispositivos de desviació podrían ser bombeados al fondo del pozo durante e tratamiento, en los que se incluyen, pero no limitados a, selladores de bola o materiales en partículas tales com arena, material de cerámica, agente de soporte, sal, ceras, resinas u otros componentes orgánicos o inorgánicos mediante sistemas de fluidos alternativos tales como fluido viscosos, fluidos gelificados, espumas u otros fluido formulados químicamente u otros agentes de desviació inyectables . El material de desviación adicional podría se usado para minimizar la duración del tratamiento d estimulación ya que se pueden realizar ahorros de tiempo a reducir el número* de veces que el dispositivo de desviació mecánico es ajustado, en tanto que todavía obtien capacidades de desviación sobre las múltiples zonas. Po ejemplo, en un intervalo de 914 m (3,000 pies) en donde la zonas individuales están nominalmente separadas a 30.5 m (100 pies) van a ser tratadas, puede ser deseable utilizar e dispositivo de desviación mecánica reajustable que trabaja e incrementos de 152 metros hacia arriba del pozo y luego s desvían entre sí en cada una de las seis etapas con un agent de desviación portado en el fluido de tratamiento. Alternativamente, se podrían utilizar técnicas de entrad limitada para múltiples intervalos como un subconjunto de intervalo grueso que se desea tratar. Ya sea una u otra d estas variaciones disminuiría el número de conjuntos mecánicos del dispositivo de desviación y posiblemente extenderla su vida efectiva. Si se utiliza una cadena de tubería como los medios de despliegue, la tubería permite el despliegue de dispositivos mezcladores al fondo del pozo y una fácil aplicación de tecnología de mezclado en el fondo del pozo. Específicamente, la cadena de tubos puede ser usada para bombear compuestos químicos al fondo del pozo y a través de los orificios de flujo en el montaje del fondo del pozo para mezclar subsecuentemente con el fluido bombeado en la tubería mediante el anulo del ademe de producción. Por ejemplo, durante un tratamiento de fractura hidráulico, puede ser deseable bombear nitrógeno o dióxido de carbono al fondo del pozo en la tubería y mezclarlo con el fluido de tratamiento al fondo del pozo, de tal manera que se puede acomodar el contraflujo auxiliado por nitrógeno o auxiliado por dióxido de carbono. Este método y aparato podría ser usado para el tratamiento de barrenos verticales, desviados u horizontales.
Por ejemplo, la invención proporciona un método para generar múltiples fracturas verticales (o un tanto verticales) para
- intersectarse con barrenos horizontales o desviados. Tal técnica podría permitir la consumación económica de múltiples pozos a partir de un solo bloque de locación. El tratamiento de un pozo multilateral podría también ser llevado a cabo en donde el lateral más profundo es tratado primero; luego un tapón es ajustado o un manguito accionado para aislar este lateral; enseguida el siguiente agujero lateral es tratado; otro tapón es ajustado o manguito accionado para aislar este lateral y el proceso es repetido para tratar el número deseado de laterales dentro de un solo barreno. Si se desean pistolas de perforación de disparo seleccionado, aunque deseable desde el punto de vista de maximizar el número de intervalos que pueden ser tratados, el uso de pistolas cortas (esto es, de 1.2 metros (4 pies) de longitud o menor) podría limitar lo productividad del pozo en algunas instancias, al inducir una caída de presión incrementada en la región del depósito cerca del barreno, cuando se compara con el uso de pistolas más largas. La productividad del pozo podría ser limitada similarmente si solamente un intervalo corto (esto es, 1.2 metros (4 pies) de longitud o menor) es perforado utilizando proyección de chorro abrasivo. El potencial de contraflujo excesivo del agente de soporte puede también ser incrementado conduciendo a una efectividad de estimulación reducida. El contraflujo sería efectuado de preferencia a una baja velocidad
- controlada para limitar el contraflujo potencial del agente de soporte. Dependiendo de los resultados del contraflujo, se podrían usar configuraciones alternativas de pistolas de agente de soporte recubierto con resina para mejorar la efectividad de la estimulación. Además, si se utiliza tubería o cable como los medios de despliegue para ayudar a mitigar la erosión del agente de soporte indeseable potencial en la tubería o cable del choque directo del fluido cargado con agente de soporte cuando es bombeado a los orificios de inyección del lado de salida, un "dispositivo de aislamiento" podría ser instalado en la plataforma de la cabeza del pozo. El dispositivo de aislamiento puede consistir de una brida con una longitud corta de tubería anexa, que corre por el centro de la cabeza del pozo hasta unos pocos pies debajo de los orificios de inyección. El montaje del fondo del pozo y tubería o cable se hacen correr al interior de la tubería del dispositivo de aislamiento. Así, la tubería del dispositivo de aislamiento desvía el agente de soporte y aisla la tubería o cable del choque directo del agente de soporte. Tal dispositivo de aislamiento consistiría de una tubería de diámetro apropiado, de tal manera que permitiría fácilmente que la dimensión de diámetro externo más grande asociada con la tubería o cable y el montaje del fondo del pozo pase sin impedimento. La longitud del dispositivo de aislamiento podría ser dimensionada de tal manera que en _ el caso de daños, la válvula de fractura principal inferior podría todavía ser cerrada y la cabeza del pozo colocada en plataforma como sea necesario para retirar la herramienta de aislamiento. Dependiendo de los fluidos de estimulación y el método de inyección, un dispositivo e aislamiento no sería necesario si no están presentes preocupaciones de corrosión. Aunque las pruebas de campo de los dispositivos de aislamiento no han mostrado problemas de erosión, dependiendo del diseño de la tarea, podría haber algún riesgo de daños por erosión al montaje de tubería de la herramienta de aislamiento, dando como resultado dificultad para retirarlo. Si se utiliza una herramienta de aislamiento, las prácticas preferidas serían mantener la velocidad de choque en la herramienta de aislamiento sustancialmente debajo de los límites de erosión típicos, normalmente menores de 55 metros/segundo (180 pies/segundo) y más de preferencia menor de aproximadamente 18 metros/segundo (60 pies/segundo) . Otra preocupación con esta técnica es que puede ocurrir un tamizado prematuro si el desplazamiento del fluido durante el bombeo no es medido apropiadamente, ya que puede ser difícil iniciar una fractura con fluido cargado de agente de soporte a través de la siguiente zona a ser perforada. Puede ser preferible utilizar un fluido de KCl o algún otro fluido o sistema de fluidos no gelificado para el bloque, en lugar de un fluido en bloque gelificado para iniciar mejor la fractura de la siguiente zona. El bombeo de la tarea a una velocidad más alta con un fluido no gelificado entre las etapas para obtener un barrido/lavado turbulento del ademe minimizará el riesgo de tamizado del agente de soporte. También, las pistolas de contingencia disponibles en la cadena de herramental permitiría continuar la tarea después de un tiempo de espera apropiado. Aunque las modalidades discutidas anteriormente son concernientes principalmente con los efectos benéficos del proceso de la invención cuando se aplican a procesos de fractura hidráulicos, esto no debe ser interpretado para limitar la invención reclamada, que es aplicable a cualquier situación en la cual la perforación y la ejecución de otras operaciones del barreno en un solo viaje es benéfica. Aquellos experimentados en la técnica reconocerán que muchas variaciones no mencionadas específicamente en los ejemplos serán equivalentes en función para los propósitos de esta invención.
Claims (8)
- REIVINDICACIONES 1. Un método para perforar y tratar múltiples intervalos de una o más formaciones subterráneas intersectadas por un barreno, el método está caracterizado porque comprende: (a) desplegar un montaje del fondo del pozo ("BHA") dentro del barreno, el montaje del fondo dei pozo tiene un dispositivo de perforación, un mecanismo de sellado y por lo menos un medio de compensación de presión; (b) utilizar el dispositivo de perforación para perforar un intervalo de la una o más formaciones subterráneas; (c) accionar el mecanismo de sellado para establecer un sello hidráulico en tal barreno; (d) bombear un fluido de tratamiento en el barreno y a las perforaciones creadas por el dispositivo de perforación, sin retirar el dispositivo de perforación del barreno; (e) establecer comunicación de presión entre las porciones del barreno por encima y por debajo del mecanismo de sellado por medio de por lo menos un medio de compensación de presión; (f) liberar el mecanismo de sellado y (g) repetir las etapas (b) a (f) por lo menos un intervalo adicional de la una o más formaciones subterráneas.
- 2. Un método para perforar y tratar múltiples intervalos de una o más formaciones subterráneas intersectadas por un barreno, el método está caracterizado porque comprende: (a) desplegar un montaje del fondo del pozo ("BHA") dentro del barreno, el montaje del fondo del pozo tiene un dispositivo de perforación y por lo menos un mecanismo de sellado, el dispositivo de perforación es posicionado debajo del mecanismo de sellado; (b) utilizar el por lo menos un dispositivo de perforación para perforar un intervalo de la una o más formaciones subterráneas; (c) accionar el por lo menos un mecanismo de sellado para establecer un sello hidráulico en tal barreno; (d) bombear un fluido de tratamiento en el barreno y a las perforaciones creadas por el dispositivo de perforación, sin retirar el dispositivo de perforación del barreno; (e) liberar el mecanismo de sellado y (g) repetir las etapas (b) a (e) por lo menos un intervalo adicional de la una o más formaciones subterráneas.
- 3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de perforación no tiene pasaje para el flujo del fluido de lavado provisto a través del mismo.
- 4. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el montaje del fondo del pozo es reposicionado en el barreno y el mecanismo de sellado es accionado para establecer un sello hidráulico debajo del intervalo perforado.
- 5. Un método para perforar y tratar múltiples intervalos de una o más formaciones subterráneas intersectadas por un barreno, los múltiples intervalos incluyen un intervalo objetivo de profundidad más grande e intervalos objetivo secuencialmente poco profundos, el método está caracterizado porque comprende: (a) desplegar un montaje del fondo del pozo ("BHA") dentro del barreno, el montaje del fondo del pozo tiene un dispositivo de perforación y un mecanismo de sellado, el dispositivo de perforación es posicionado debajo del mecanismo de sellado; (b) utilizar el dispositivo de perforación para perforar el intervalo objetivo más profundo de la una o más formaciones subterráneas; (c) bombear un fluido de tratamiento en el barreno y a las perforaciones creadas en el intervalo objetivo más profundo mediante el dispositivo de perforación, sin retirar el dispositivo de perforación del barreno; (d) posicionar el montaje del fondo del pozo en el barreno y utilizar el dispositivo de perforación para perforar el siguiente intervalo objetivo secuencialmente más poco profundo de tal una o más formaciones subterráneas; (e) reposicionar el montaje del fondo del pozo en el barreno y accionar el mecanismo de sellado para aislar hidráulicamente las perforaciones creadas en el siguiente intervalo objetivo secuencialmente más poco profundo desde el intervalo objetivo más profundo perforado; (f) bombear un fluido de tratamiento en el barreno y a las perforaciones creadas en el siguiente intervalo objetivo secuencialmente más poco profundo mediante el dispositivo de perforación, sin retirar el dispositivo de perforación del barreno; (g) liberar el mecanismo de sellado y (h) repetir las etapas (d) a (g) por al menos un intervalo objetivo secuencialmente más poco profundo adicional de la una o más formaciones subterráneas, en donde las perforaciones creadas en los por lo menos unos intervalos objetivo secuencialmente más poco profundos adicionales están aislados hidráulicamente de los intervalos perforados que se encuentran debajo.
- 6. Un aparato para uso en la perforación y tratamiento de múltiples intervalos de una o más formaciones subterráneas intersectadas por un barreno, el aparato está caracterizado porque comprende: (a) un montaje del fondo del pozo (BHA) , adaptado para ser desplegado en tal barreno mediante medios de despliegue, el montaje del fondo del pozo tiene por lo menos un - dispositivo de perforación para perforar secuencialmente los múltiples intervalos, por lo menos un mecanismo de sellado y por lo menos un medio de compensación y (b) el mecanismo de sellado es capaz de establecer un sello hidráulico en el barreno, los medios de compensación de presión son capaces de establecer una comunicación de presión entre porciones del barreno por encima y por debajo del mecanismo de sellado y el mecanismo de sellado es además capaz de liberar el sello hidráulico para permitir que el montaje del fondo del pozo se mueva a una posición diferente dentro del barreno, permitiendo mediante esto que cada uno de los múltiples intervalos de tratamiento sean tratados separadamente de los otros intervalos de tratamiento.
- 7. Un aparato para uso en la perforación y tratamiento de múltiples intervalos de una o más formaciones subterráneas intersectadas por un barreno, el aparato está caracterizado porque comprende: (a) un montaje del fondo del pozo (BHA) , adaptado para ser desplegado en tal barreno mediante medios de despliegue, el montaje del fondo del pozo tiene por lo menos un dispositivo de perforación para perforar secuencialmente los múltiples intervalos y por lo menos un mecanismo de sellado, el dispositivo de perforación es posicionado debajo del mecanismo de sellado y (b) el mecanismo de sellado es capaz de establecer un - sello hidráulico en el barreno y es además capaz de liberar el sello hidráulico para permitir que el montaje del fondo del pozo se mueva a una posición diferente dentro del barreno, permitiendo mediante esto que múltiples intervalos de tratamiento sean tratados separadamente de los otros intervalos de tratamiento.
- 8. El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo de perforación no tiene pasaje de flujo para el fluido de lavado provisto a través del mismo.
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