BR102013000181B1

BR102013000181B1 - conjunto de travamento de alta pressão

Info

Publication number: BR102013000181B1
Application number: BR102013000181-3A
Authority: BR
Inventors: Douglas J. Murray
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2021-05-25
Also published as: GB2498244A; GB2498244B; NO343773B1; BR102013000181A2; NO20121352A1; US20130175027A1; US8939221B2; GB201221256D0; AU2012254884B2; AU2012254884A1

Abstract

CONJUNTO DE TRAVAMENTO DE ALTA PRESSÃO. A presente invenção refere-se a um conjunto de travamento, incluindo um mandril tendo uma ou mais janelas dispostas, alternadamente, com uma ou mais escoras. Um ou mais grampos são incluídos, correspondendo a uma ou mais janelas e são extensíveis radialmente através delas. Um membro é disposto operativamente para estender radialmente cada um dos um ou mais grampos. Cada um dos um ou mais grampos é acoplado, operativamente, entre o membro e o mandril, quando completa e radialmente se estendendo pelo membro para desvio de carga na uma ou mais escoras durante o carregamento do conjunto. Um método de travamento de um conjunto é também incluído.

Description

ANTECEDENTES

[001] Conjuntos de bloqueio são ubíquos na indústria de perfura ção e completação de fundo de poços. Um tipo comum de conjunto de bloqueio envolve o bloqueio de um tampão, restringidor, dispositivo de sustentação de pressão, ferramenta, etc., em lugar da extensão, radialmente, de uma pluralidade de grampos em encaixe com recursos correspondentes de uma tubulação radialmente disposta. A fim de acomodar os grampos, janelas devem ser formadas em um mandril ou outros componentes da coluna de tubos, com escoras relativamente estreitas localizadas entre cada janela apresentando prováveis pontos de falha, quando a coluna experimente situações de alta pressão. Isso resulta na necessidade de equilibrar a largura dos grampos e a largura das escoras, visto que fazê-las pequenas demais pode resultar em falha do sistema (por exemplo, incapacidade dos grampos para travar a coluna no lugar e/ ou a fratura das escoras devido à carga pesada). Em vista dessas questões e da prevalência de sistemas de travamento do tipo grampo na indústria, avanços e alternativas no campo de conjuntos de travamento são sempre bem recebidos.

BREVE DESCRIÇÃO

[002] Um conjunto de travamento incluindo um mandril tendo uma ou mais janelas dispostas alternadamente com uma ou mais escoras, um ou mais grampos correspondendo a uma ou mais janelas e extensíveis radialmente através delas e um membro disposto operativamente para estender radialmente cada um de um ou mais grampos, cada um de um ou mais grampos acoplados, operativamente, entre o membro e o mandril quando estendidos radial e completamente pelo menos para desvio de carga na uma ou mais escoras durante carregamento do conjunto.

[003] Um método de travamento de um conjunto incluindo causar movimento relativo entre um membro extensor e um mandril, o mandril incluindo uma ou mais janelas dispostas alternadamente com uma ou mais escoras, estendendo um ou mais grampos com o membro extensor através da uma ou mais janelas devido ao movimento relativo, fixando o um ou mais grampos em um recurso de fixação e desviando a carga na uma ou mais escoras durante o carregamento do conjunto devido a um ou mais grampos que estão sendo acoplados entre o mandril e o membro.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[004] As descrições a seguir não devem ser consideradas limita doras, de modo algum. Com referência aos desenhos anexos, elementos semelhantes são numerados de modo semelhante:

[005] a figura 1 é uma vista seccional transversal de um conjunto de travamento tendo grampos em um estado retraído;

[006] a figura 2 é uma vista seccional transversal do conjunto de travamento tendo grampos em um estado retraído;e

[007] a figura 3 é uma vista ampliada de um dos grampos da figura 2 mostrando uma sobreposição radial entre o grampo e um extensor para o grampo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[008] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do aparelho e método descritos é aqui apresentada por meio de exemplificação e não de limitação com referência às figuras.

[009] Fazendo referência agora à figura 1, um conjunto de trava- mento 10 é mostrado tendo um mandril 12 e um extensor 14. O mandril 12 inclui uma pluralidade de janelas 16 para acomodação de uma pluralidade de grampos de travamento 18, com um grampoo 18 em cada janela 16. O mandril 12 ainda inclui escoras 20, com uma escora 20 localizada adjacentemente entre cada par das janelas 16. O mandril e o extensor 14 são, por exemplo, parte de uma coluna de tubos que se estende fundo de poço abaixo em um furo de poço.

[0010] O extensor 14 é disposto para estender, radialmente, gram pos 18, radialmente para dentro ou para fora, através de respectivas das janelas 16. Por exemplo, os grampos 18 incluem uma superfície 22 que é disposta para encaixar, correspondentemente, com outra superfície, por exemplo, um niple de fixação, reentrância, restrição radial ou outra superfície de encaixe em uma tubulação radialmente disposta com o conjunto 10. Por exemplo, o conjunto 10 poderia ser colocado no interior de uma coluna de tubos de produção com a coluna de tubos de produção incluindo reentrâncias ou um niple de fixação para recebimento da superfície 22 dos grampos 18. Para fins de discussão, um niple de fixação 23 de uma tubulação radialmente disposta é mostrado na figura 1 (o resto da tubulação incluindo o niple de fixação 23 sendo truncado para clareza do conjunto 10). Naturalmente, isso é apenas um exemplo e outras disposições são possíveis e serão reconhecidas por alguém versado na técnica em vista da descrição das modalidades aqui existentes.

[0011] Na modalidade ilustrada, o extensor 14 inclui uma plurali dade de degraus (ou camadas ou rampas, etc.) 24a - 24c. Cada degrau 24a - 24c é formado como uma porção do extensor 14, tendo uma dimensão radial diferente daqueles outros degraus para permitir que os grampos 18 se estendam progressivamente do mandril 12 à medida que os grampos 18 são encaixados sucessivamente com cada degrau 24a - 24c. Qualquer número adequado de degraus, rampas ou camadas, incluindo apenas um, poderia ser utilizado em outras modalidades para estender os grampos 18 até qualquer grau desejado. Desse modo, na modalidade ilustrada, através da movimentação axialmente do extensor 14 com relação aos grampos 18, os grampos 18 encaixam sucessivamente com cada uma das rampas 24a - 24c, resultando nos grampos 18 se estendendo incrementalmente através das janelas 16 do mandril 12. Os grampos 18 são mostrados completamente retraídos na figura 1 e completamente empregados na figura 2.

[0012] Na modalidade ilustrada, uma conexão rosqueada 26 per mite movimento axial do extensor 14 com relação ao mandril 12 e, portanto, dos grampos 18, que são mantidos nas janelas 16. Uma vez completa e rosqueavelmente encaixados, um mecanismo de travamento 28, por exemplo, um anel radialmente comprimido ou anel-c, é disposto para saltar para fora em uma reentrância correspondente 29 para impedir qualquer outro movimento relativo entre o extensor 14 e o mandril 12.Outros dispositivos para permitir e, em seguida, restringir o movimento relativo entre o mandril 12 e o extensor 14 poderia ser usado, por exemplo, um dispositivo de catraca ou anel de travamento de corpo entre o mandril 12 e o extensor 14, etc. Também deve ser reconhecido que movimento não axial do extensor 14 poderia causar a extensão dos grampos 18, por exemplo, o extensor 14 poderia ser um came (por exemplo, com rampas de dimensões diferentes dispostas circunferenci- almente como oposto à longitudinalmente) para permitir a rotação do extensor 14 para empregar, seletivamente, os grampos 18.

[0013] Uma vez que as escoras 20 são de uma largura circunferen- cial estreitada (a fim de formar as janelas 16), as escoras 20 apresentam seções relativamente fracas do mandril 12 que são mais prováveis de falharem, se o mandril 12 for submetidos à altas forças. Isto é, como o conjunto 10 é um conjunto de travamento, inevitavelmente, ele será carregado em uma ou em ambas as direções, por exemplo, pelo peso da coluna - com a qual o conjunto 10 é estendido, pressurizando as câmaras no lado axial do conjunto, etc.

[0014] Em consequência, é uma finalidade da presente invenção, conforme aqui descrito, evitar o carregamento das, ou a tensão nas, escoras 20 durante o carregamento do conjunto 10 na ou da direção axial. Conforme discutido acima, o extensor 14 inclui uma pluralidade de rampas 24a - 24c. Na modalidade ilustrada, as rampas 24b - 24c definem um conjunto de dimensões radiais x1 e x2. Os grampos 18 incluem uma superfície 30 tendo uma projeção 32 da mesma, os quais, respectivamente, compartilham as dimensões x1 e x2, quando os grampos são encaixados com as rampas 24b e 24c e são, portanto, completamente estendidos pelo extensor 14. A diferença radial entre as duas dimensões x1 e x2 cria uma sobreposição radial x3 entre a projeção 32 dos grampos 18 e o degrau 24 do extensor 14. Deve ser notado que uma sobreposição similar é formada pelo degrau 24a a fim de estabilizar os grampos 18 em suas posições de inserção, mostrada na figura 1.

[0015] A sobreposição x3 é mostrada mais claramente na figura 3. Quando o extensor 14 se torna completamente atuado, por exemplo, rosqueando completamente a conexão 26 entre o extensor 14 e o mandril 12, o degrau 24c do extensor 14 alcançarão as projeções 32 dos grampos 18. Por sua vez, os grampos 18 alcançarão uma borda 34 das janelas 16 do mandril 12. Uma vez que o movimento do extensor 14 é impedido pelo dispositivo de travamento 28, cada um dos grampos 18 se torna axialmente bloqueado entre o degrau 24c do extensor 14 e a borda 34 de cada uma das janelas 16. Efetivamente, isso torna os grampos 18 uma parte fixa do mandril 12. Dessa maneira, qualquer pressão sobre o mandril 12 (por exemplo, devido a um evento de pressão fundo de poço abaixo do mandril 12) se transferirá, através da conexão ros- queada 26, para o extensor 14, onde se transferirá do degrau 24 do extensor 14 para a projeção 32 dos grampos 18 (devido à sobreposição radial x3) e dos grampos 18 para o niple de fixação 23. Na direção oposta, o peso para baixo no extensor 14 se transferirá diretamente através do degrau 24c para os grampos 18 até o niple de fixação 23. De modo vantajoso, a sobreposição radial x3 permite um desvio das escoras 20, de modo que elas não são tensionadas durante a carga (por exemplo, sem a sobreposição x3, os grampos 18 se deslocarão para as bordas das janelas 16 opostas das bordas 34, assim, colocando as escores 20 em tensão).

[0016] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma modalidade ou modalidades exemplificativas. Será compreendido por aqueles versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalentes podem ser substitutos para seus elementos, sem afastamento do escopo da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos da invenção, sem afastamento do seu escopo essencial. Portanto, é pretendido que a invenção não esteja limitada à modalidade particular descrita como o melhor modo considerado para realizar a presente invenção, mas que a invenção incluirá todas as modalidades que estejam dentro do escopo das reivindicações. Também, nos desenhos e na descrição, foram descritos modalidades exemplificativas da invenção e, embora termos específicos possam ter sido empregados, eles são usados, a menos que de outro modo mencionado, em um sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação, o escopo da invenção, portanto, não estando assim limitado. Além disso, o uso dos termos primeiro, segundo, etc., não denotam qualquer ordem de impor-tância, mas antes os termos primeiro, segundo, etc. são usados para distinguir um elemento do outro. Além disso, o uso dos termos um, uma, etc. não denotam uma limitação de quantidade, mas antes denotam a presença de pelo menos um do item referenciado.

Claims

1. Conjunto de travamento (10), caracterizado por compreender: - um mandril (12) que tem uma ou mais janelas (16) posicionadas alternadamente com uma ou mais escoras (20); - um ou mais grampos (18) que correspondem a uma ou mais janelas (16) e radialmente extensíveis através das mesmas; e - um elemento (14) posicionado operativamente para estender radialmente cada um dos um ou mais grampos (18), o elemento (14) compreendendo um ou mais ressaltos posicionados para engatar em uma saliência nos um ou mais grampos (18) quando totalmente estendidos radialmente, cada um dos um ou mais grampos (18) axialmente travados entre os um ou mais ressaltos e uma borda de uma das uma ou mais janelas (16) quando totalmente estendidos radialmente para superar a carga em uma ou mais escoras (20) durante o carregamento do conjunto, em que o movimento rotacional do elemento (14) em relação ao mandril (12) estende radialmente o um ou mais grampos (18).

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o movimento axial do elemento (14) em relação ao mandril (12) estende radialmente os um ou mais grampos (18).

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um grampo (18) sobe pelo menos um ressalto enquanto é radialmente estendido.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o elemento (14) é conectado de forma roscada ao mandril (12).

5. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento (14) é conectado de forma roscada ao mandril (12).

6. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um mecanismo de travamento (28) para impedir que um ou mais grampos (18) se retraiam uma vez totalmente estendidos.

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento (28) impede o movimento relativo entre o mandril (12) e o elemento (14).

8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de travamento (28) inclui um anel engatável em um recesso quando alinhado com o mesmo como um resultado do movimento relativo entre o mandril (12) e o elemento (14).

9. Método para travar um conjunto, caracterizado por compreender: - causar movimento rotacional relativo entre um elemento extensor (14) e um mandril (12), o mandril (12) incluindo uma ou mais janelas (16) posicionadas alternadamente com uma ou mais escoras (20); - estender um ou mais grampos (18) com o elemento extensor (14) através da uma ou mais janelas (16) em virtude do movimento rotacional relativo; - fixar os um ou mais grampos (18) em um recurso de fixação, o elemento compreendendo um ou mais ressaltos posicionados para engatar em uma saliência nos um ou mais grampos (18) quando fixado no recurso de fixação; e - superar a carga das uma ou mais escoras (20) durante carregamento do conjunto em virtude de travamento axial dos um ou mais grampos (18) entre os um ou mais ressaltos e uma borda das uma ou mais janelas (16).

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o mandril (12) é acoplado ao elemento extensor (14) para permitir que a força de fundo de poço no mandril (12) seja puxada através do elemento extensor (14) para os um ou mais grampos (18).

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o recurso de fixação é um bocal de fixação de uma coluna tubular de fundo de poço.