BR0211114B1 - método de expandir radialmente um elemento tubular estendendo-se em um furo de poço. - Google Patents
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Description
"MÉTODO DE EXPANDIR RADIALMENTE UM ELEMENTO TUBULAR ESTENDENDO-SE EM UM FURO DE POÇO"
A presente invenção refere-se a um método de expandir radialmente um elemento tubular estendendo-se em um furo de poço, o elemento tubular tendo uma primeira seção a ser expandida para um primeiro diâmetro e uma segunda seção a ser expandida para um segundo diâmetro, o primeiro diâmetro sendo maior do que o segundo diâmetro. O elemento tubular pode ser, por exemplo, parte de uma coluna de revestimento de furo de poço com camisas ou revestimentos tendo porções axialmente em sobreposição.
WO 01/36.788 revela um método de expandir radialmente um elemento tubular estendendo-se em um furo de poço. Este método compreende a instalação do elemento tubular numa localização selecionada no furo de poço e a instalação de uma coluna de tração no furo de poço. A coluna de tração tem uma parte superior conectada a um dispositivo de tração na superfície e uma parte inferior provida com um expansor de diâmetro externo maior que o diâmetro interno do elemento tubular. O expansor é disposto abaixo de pelo menos parte do elemento tubular a ser expandida, estando a parte superior conectada à parte inferior por um conector permitindo rotação da parte superior em relação à parte inferior. O método compreende ainda o tracionamento do expansor na direção para cima através da tal parte do elemento tubular, e simultaneamente a rotação da parte superior em relação à parte inferior.
WO 99/35.368 revela um método de expandir radialmente uma coluna de revestimento por meio do que revestimentos adjacentes têm estas porções axialmente em sobreposição. No método conhecido, um primeiro revestimento é baixado no furo de poço e radialmente expandido por meio de um mandril expansor. Um segundo revestimento é, então, baixado através do primeiro revestimento expandido até que uma parte final superior do segundo revestimento seja posicionada em uma parte final inferior do primeiro revestimento. O segundo revestimento é, subseqüentemente, expandido para, substancialmente, o mesmo diâmetro interno do primeiro revestimento.
É uma desvantagem dos método conhecidos, que as forças de expansão necessárias para expandir a parte final superior do segundo revestimento sejam muito elevadas, devido a, simultaneamente com a expansão da mencionada parte final superior, a parte final inferior do primeiro revestimento ter que ser expandida adicionalmente. No caso do primeiro revestimento já ter sido cimentado no lugar, a expansão subseqüente torna-se ainda mais difícil.
E um objetivo da invenção prover um método aperfeiçoado de expandir radialmente um elemento tubular em um furo de poço, por meio do que o elemento tubular é expandido para seções de diâmetros diferentes de uma maneira que as forças de expansão necessárias permaneçam dentro de limites aceitáveis.
De acordo com a invenção, é provido um método de expandir radialmente um elemento tubular estendendo-se em um furo de poço, o elemento tubular tendo uma primeira seção a ser expandida para um primeiro diâmetro e uma segunda seção a ser expandida para um segundo diâmetro, o primeiro diâmetro sendo maior do que o segundo diâmetro, o método compreendendo:
a) arranjar um expansor no furo de poço, o expansor incluindo um primeiro membro expansor e um segundo membro expansor, onde o primeiro
membro tem um membro externo maior do que o segundo membro, os mencionados membros sendo interconectados de modo liberável;
b) mover o expansor através da primeira seção tubular de modo a expandir a primeira seção tubular para o primeiro diâmetro;
c) desconectar o segundo membro expansor do primeiro membro expansor; e
d) mover o segundo membro expansor através da segunda seção tubular de modo a ser expandida para o segundo diâmetro.
Desse modo, é obtido que o elemento tubular seja expandido para seções de diferentes diâmetros sem ter que expandir porções sobrepostas de elementos tubulares simultaneamente, de modo que as forças de expansão necessárias permaneçam dentro de limites aceitáveis. E uma vantagem adicional do método da invenção que o elemento tubular pode ser cimentado no lugar antes de perfurar adicionalmente o furo de poço.
De modo a permitir o processo de expansão a ser realizado pela tração do expansor ascendentemente através do elemento tubular, é preferido que a primeira seção tubular seja uma pare final inferior do elemento tubular, e a segunda seção tubular seja a parte restante do elemento tubular.
Em um modo de realização preferido do método da invenção, o elemento tubular é um elemento tubular prévio e a coluna tubular inclui um elemento tubular seguinte, onde o método compreende adicionalmente:
e) após a etapa d), baixar o elemento tubular seguinte através do elemento tubular precedente até que uma parte final superior do elemento tubular seguinte seja arranjada na parte final inferior do elemento tubular precedente; e
f) expandir a mencionada parte final superior do elemento tubular seguinte de modo a se tornar arranjado de modo vedado na parte final inferior do elemento tubular seguinte.
A invenção será descrita adiante com mais detalhe e por meio de exemplo com referência aos desenhos anexos, nos quais:
a Fig. 1A mostra esquematicamente uma vista lateral de um expansor usado em um modo de realização do método da invenção, com os membros expansores interconectados;
a Fig. IB mostra esquematicamente o segundo membro da Fig. 1;
a Fig 2 mostra uma vista de fundo do expansor da Fig 1A;
a Fig. 3 mostra esquematicamente um primeiro estágio do método de expandir uma coluna tubular usando o expansor da Fig. 1A;
a Fig. 4 mostra esquematicamente um segundo estágio do método de expandir uma coluna tubular usando o expansor da Fig. IA;
a Fig. 5 mostra esquematicamente um terceiro estágio do método de expandir uma coluna tubular usando o expansor da Fig. 1A;
a Fig. 6 mostra esquematicamente um quarto estágio do método de expandir uma coluna tubular usando o expansor da Fig. 1A;
a Fig. 7 mostra esquematicamente um quinto estágio do método de expandir uma coluna tubular usando o expansor da Fig. 1A; e
a Fig. 8 mostra esquematicamente um sexto estágio do método de expandir uma coluna tubular usando o expansor da Fig. 1A.
Com referência às Figs. IA e 2, é mostrado um expansor 1 para expandir radialmente um elemento tubular, o expansor 1 incluindo os membros expansores por meio do que o segundo membro é um corpo principal 3 do expansor Ieo primeiro membro é um anel expansor 4 circundando parte do corpo principal 3. O corpo principal 3 tem uma seção de nariz 6, uma seção troncocônica 8, e uma seção traseira 10, por meio do que a seção de nariz 6 tem o diâmetro substancialmente igual ao diâmetro interno dos elementos tubulares (referidos adiante) a ser expandido antes de sua expansão. A seção traseira 10 tem um diâmetro maior do que a seção de nariz 6 de modo a ser adequada a expandir cada elemento tubular para um segundo diâmetro interno D2. A seção troncocônica 8 forma uma transição entre a seção de nariz 6 e a seção traseira 10. Um conector 11 é provido no topo da seção de nariz 6 para conexão do expansor 1 a uma coluna de tração (referida adiante).
O anel expansor 4 estende-se ao redor da seção troncocônica 8 do corpo principal 3, cujo anel expansor 4 tem um diâmetro externo maior do que o diâmetro da seção traseira 10 de modo a ser adequado para expandir cada elemento tubular para um primeiro diâmetro interno D1 que é maior do que D2. Uma parte final 12 do anel expansor 4 é axialmente alinhado com a extremidade traseira 14 do corpo principal 3, e a outra parte final 16 do anel expansor é afunilada de modo a formar uma continuação da seção troncocônica 8 do corpo principal 3. O anel expansor é conectado de modo liberável ao corpo principal 3 por meio de um sistema de travamento 18 que é arranjado para destravar o anel 4 do corpo principal 3 através de meios de controle hidráulico (não mostrados) incorporados ao corpo principal 3.
Na Fig. 1B é mostrado o corpo principal 3 do expansor 1 com o anel expansor 4 removido do mesmo.
A Fig. 3 mostra um furo de poço 20 perfurado em uma formação geológica 22 e um elemento tubular em forma de revestimento 24, que foi baixado no furo de poço 20. O revestimento 24 tem uma parte final inferior 25 na qual o expansor 1 é arranjado de uma maneira que a seção de nariz 6 do expansor se estenda para a mencionada parte final inferior 25. Uma coluna de tração 26 é conectada ao expansor 1 por meio de conector 11 para manter o expansor nesta posição em relação ao revestimento 24. A coluna de tração 26 tem uma passagem de fluido longitudinal (não mostrada) provendo comunicação fluida entre um sistema de controle hidráulico (não mostrado) à superfície e os meios de controle hidráulico do sistema de travamento 18.
E feita adicionalmente referência à Fig. 4. Após o expansor 1 ter sido baixado até a profundidade necessária, cimento é bombeado para o espaço anular 27 entre o revestimento 24 e a parede do furo de poço 20. Uma quantidade excessiva de cimento é usada tendo em vista a queda do nível inicial de cimento quando a coluna de trabalho usada para bombear cimento para o espaço anular é removida e fechada. O cimento tema composição para que o endurecimento do mesmo ocorra após um período prolongado de tempo.
Subseqüentemente, o expansor 1 é tracionado para o revestimento 24 por uma curta distância que é considerada adequada para sobreposição longitudinal do revestimento 24 com um revestimento seguinte (referido adiante). na Fig. 4, esta distância está mostrada substancialmente igual ao comprimento do anel expansor 4, porém, distâncias diferentes podem ser selecionadas de acordo com exigências operacionais. Pelo tracionamento do expansor 1 para o revestimento 24, a sua parte final inferior 25 é expandida para o primeiro diâmetro interno Dl. Opcionalmente, fluido do furo de sondagem pode ser bombeado para o furo de poço 20 abaixo do expansor 1, de modo a impedir o pistoneio (ou seja, ocorrência de uma sub-pressão no furo de poço) devido à movimentação do expansor 1.
Com referência adicional à Fig. 5, em uma etapa seguinte o sistema de controle hidráulico é induzido a aplicar pressão de fluido via a coluna de tração 26 para os meios de controle hidráulico do sistema de travamento 18 de modo a destravar o anel expansor 4 do corpo principal 3 do expansor 1. Opcionalmente, uma esfera poderia ser primeiro lançada através da coluna de tração 26 de modo a criar um percurso de fluxo para fluido hidráulico para o sistema de travamento 18. Alternativamente, este percurso de fluxo poderia ser criado por meio de uma rotação selecionada da coluna de tração 26.
Em seguida, o corpo principal 3 é puxado ainda mais para cima pela coluna de tração 26, enquanto o anel expansor 4 permanece localizado na parte final inferior 25 do revestimento 24. A parte restante do revestimento 24 é, desse modo, expandida para o segundo diâmetro interno D2. A camada de cimento presente ao redor do revestimento 24 endurece após todo o revestimento 24 ter sido radialmente expandido.
É feita referência ainda à Fig. 6. Após o revestimento 24 ter sido expandido ao longo de todo o seu comprimento, o corpo principal 3 do expansor 1 é removido através da extremidade superior do revestimento 24 e posicionado na extremidade inferior de um revestimento seguinte 28 para ser baixado no furo de poço 20. Adiante, o revestimento 24 é referido como "o revestimento precedente". O furo de poço 20 é, então, perfurado em maior profundidade até uma profundidade que o revestimento seguinte 28 possa ser instalado no furo de poço.
O revestimento seguinte 28 é, subseqüentemente, baixado através do revestimento precedente 24 por meio do que o corpo principal 3 do expansor 1 é suspenso pela extremidade inferior do revestimento seguinte 28 por meio da coluna de tração 26. O baixamento do revestimento seguinte 28 continua até que o corpo principal 3 tenha entrado totalmente no anel expansor 4. Após o corpo principal 3 ter entrado totalmente no anel expansor 4, o sistema de controle hidráulico é induzido a aplicar uma pressão de fluido selecionada aos meios de controle hidráulico do sistema de travamento 18 de modo a travar o corpo principal 3 ao anel expansor 4. Similarmente ao descrito com respeito ao revestimento precedente 24, uma esfera poderia ser primeiro lançada na coluna de tração 26 para criar um percurso de fluxo para o fluido hidráulico para o sistema de travamento 18.
E feita referência adicional à Fig. 7. Após o travamento do corpo principal 3 ao anel expansor 4, o revestimento seguinte 28 é baixado adicionalmente através do revestimento precedente 24, e como resultado, o anel expansor 4 move-se para fora da parte final inferior do revestimento precedente 24.
É feita ainda referência à Fig. 8. O baixamento do revestimento seguinte 28 continua até que uma parte final superior 30 do revestimento seguinte 28 seja arranjado na parte final inferior 25 do revestimento precedente 24. Em seguida, cimento é bombeado para o espaço anular 27 entre o revestimento seguinte 28 e a parede do furo de poço 20, cujo cimento é similar ao cimento bombeado ao redor do revestimento precedente 24. Opcionalmente, o cimento pode ser bombeado via o pequeno ânulo entre a parte final superior 30 do (ainda não expandido) revestimento seguinte 28 e a parte final inferior 25 do revestimento precedente 24.
Subseqüentemente, o revestimento seguinte 28 é radialmente expandido de uma maneira similar à expansão do revestimento precedente 24, por meio do que uma parte final inferior 32 do revestimento seguinte 28 é expandida para o diâmetro interno Dl e a parte restante do revestimento seguinte 28 é expandida para o diâmetro interno D2. Similarmente ao processo de expansão do revestimento 24, o anel expansor 4 permanece na parte final inferior 32 do revestimento seguinte 28 enquanto a parte restante do revestimento seguinte 28 é expandida. A camada de cimento presente ao redor do revestimento seguinte 28 endurece após todo o revestimento 28 ter sido radialmente expandido.
O processo de perfurar adicionalmente e revestir o furo de poço 20 é, então, repetido da maneira descrita com referência às Figs. 6-8 até que o furo de poço alcance sua profundidade final.
Em vez de conectar a coluna de tração ao expansor por meio do conector, a coluna de tração, adequadamente, passa através de um furo do expansor e é provido de uma rosca na extremidade traseira do expansor. Além disso, a coluna de tração poderia ser aparafusada ao expansor.
Na descrição detalhada acima, um sistema de travamento operador hidraulicamente trava o anel expansor ao corpo principal. O anel expansor poderia também ser conectado ao corpo principal puramente por um sistema mecânico (ou seja, sem controle hidráulico), como uma ranhura-J
Em vez de usar cimento retardado que endurece apenas após um período prolongado de tempo, um cimento poderia ser usado em combinação com um endurecedor que é liberado no espaço anular por, (e disparado por) expansão do revestimento.
Em geral, será necessário ancorar cada revestimento seguinte no furo de poço durante o tracionamento do expansor através do mesmo. Tal ancoragem poderia ser feita por meio de um arranjo deslizante arranjado no revestimento precedente e na parte final de topo do revestimento seguinte. Além disso, deve ser considerado que, em geral, o revestimento contrai durante sua expansão radial.
Em vez de tracionar o expansor através do elemento tubular por meio de uma coluna de tração, o expansor pode ser bombeado através do elemento tubular usando um fluido hidráulico adequado.
Na descrição detalhada acima, o termo "revestimento" tem sido usado generalizadamente, entretanto o termo "camisa" pode, igualmente, ser usado. A este respeito, a terminologia usada freqüentemente de "revestimento" para um elemento tubular, que se estende até a superfície, e "camisa para um elemento tubular que se estende apenas em uma parte inferior do furo de poço, deve ser desconsiderada.
Claims (8)
1. Método de expandir radialmente um elemento tubular estendendo-se em um furo de poço, o elemento tubular (24) tendo uma primeira seção (25) a ser expandida para um primeiro diâmetro (Dl) e uma segunda seção a ser expandida para um segundo diâmetro (D2), o primeiro diâmetro (Dl) sendo maior do que o segundo diâmetro (D2), caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) arranjar um expansor (1) no furo de poço, o expansor (1) incluindo um primeiro membro expansor (4) e um segundo membro expansor (3), onde o primeiro membro expansor (4) tem um diâmetro externo maior do que o segundo membro expansor (3), sendo os membros (3, 4) interconectados de modo liberável; b) mover o expansor (1) através da primeira seção (25) tubular de modo a expandir a primeira seção (25) tubular para o primeiro diâmetro (Dl); c) liberar o segundo membro expansor (3) do primeiro membro expansor (4); e, d) mover o segundo membro expansor (3) através da segunda seção tubular de modo a ser expandido para o segundo diâmetro (D2).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira seção tubular é uma parte final inferior (25) do elemento tubular (24), e a segunda seção tubular é a parte restante do elemento tubular (24).
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o elemento tubular é um elemento tubular precedente (24) e a coluna tubular inclui um elemento tubular seguinte (28), compreendendo ainda as etapas de: e) após a etapa d), baixar o elemento tubular seguinte (28) através do elemento tubular precedente (24) até que uma parte final superior (30) do elemento tubular seguinte (28) seja arranjada na parte final inferior (25) do elemento tubular precedente (24); e, f) expandir a parte final superior (30) do elemento tubular seguinte (28) de modo a se tornar arranjado de modo vedado na parte final inferior (25) do elemento tubular seguinte (28).
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a parte final superior (30) do elemento tubular seguinte (28) é expandida para o segundo diâmetro (D2).
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que: o primeiro membro expansor (4) permanece na parte final inferior (25) do elemento tubular precedente (24); o elemento tubular seguinte (28) é provido em sua extremidade inferior com o segundo membro expansor (3) ou com um membro expansor similar; e, compreende adicionalmente as etapas de: g) pela passagem do segundo membro expansor (3) ou do membro expansor similar através da parte final inferior (25) do elemento tubular precedente (24), conectar o segundo membro expansor (3) ou membro expansor similar ao primeiro membro expansor (4); h) antes da etapa f), mover o expansor (1) através de uma parte final inferior (25) do elemento tubular seguinte (28) de modo a expandir a parte final inferior (25) do elemento tubular seguinte (28) para, substancialmente, o primeiro diâmetro (Dl); i) liberar o primeiro membro expansor (4) do segundo membro expansor (3); e, j) mover o segundo membro expansor (3) através da parte restante do elemento tubular seguinte (28) de modo a expandir a parte restante para, substancialmente, o segundo diâmetro (D2).
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade dos elementos tubulares seguintes são expandidos no furo de poço, e as etapas e) - j) são repetidas para cada conjunto de elementos tubulares adjacentes.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os membros expansores são interconectados por um sistema de travamento.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a coluna tubular é uma coluna de revestimento do furo de poço.
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