BR102013008358A2 - métodos e parelhos para cimentação de poços - Google Patents

Abstract

métodos e aparelho para cimentação de poços” a presente invenção se refere a derivadores de fluxo de retorno que são adaptados para permitir o fluxo de retorno durante a cimentação de um liner de um poço. o derivador do fluxo de retorno compreende um corpo cilíndrico adaptado para instalação em um poço como parte do iiner. o corpo cilíndrico compreende uma porta de fluido adaptada para per- mitir que os fluidos deslocados por uma operação de cimentação escoem de um anular en- tre o /iner e o poço até o corpo cilíndrico. o derivador do fluxo de retorno compreende adici- onalmente uma cobertura apoiada no corpo cilíndrico para o movimento de uma posição aberta, onde a porta está aberta, para uma posição fechada, onde a porta está fechada pela cobertura, uma transmissão disposta no interior do corpo cilíndrico e definindo uma passa- gem cilíndrica adaptada para acomodar um duto tubular.

Description

“MÉTODOS E APARELHO PARA CIMENTAÇÃO DE POÇOS" Campo da Invenção A presente invenção refere-se a métodos e ferramentas para címentação de liners em poços de óleo e gás e, mais particularmente, métodos e ferramentas para suspender, vedar, e cimentar liners em uma única descida ao poço.

Fundamentos da Invenção Hidrocarbonetos, tais como petróleo e gás, podem ser recuperados de vários tipos de formações geológicas de subsuperfície. As formações são tipicamente formadas por uma camada porosa, tais como calcário e areias, sobreposta por um camada não porosa. Os hidrocarbonetos não conseguem atravessar a camada não porosa, e assim, a camada porosa forma um reservatório onde é possível coletar os hidrocarbonetos. Perfura-se um poço na terra até que a formação contendo hidrocarboneto seja alcançada. Os hidrocarbonetos são então capazes de fluir da formação porosa para o poço.

Naquele que talvez seja o mais básico dos métodos de perfuração rotativa, uma broca de perfuração é anexada a uma série de seções de tubo denominada coluna de perfuração. A coluna de perfuração é suspendida de uma torre de perfuração e girada por um motor na torre de perfuração. Um fluido da perfuração ou “lama” é bombeado coluna de perfuração abaixo, através da broca, e dai para o furo do poço. Esse fluido serve para lubrificar a broca e trazer de volta à superfície as aparas do processo de perfuração. Com a evolução da perfuração no sentido descendente, a coluna de perfuração é prolongada pela adição de mais seções de tubo.

Quando a broca de perfuração alcança a profundidade desejada, os tubos de maior diâmetro, ou revestimentos, são posicionados no poço e cimentados fixamente para evitar o desmoronamento das laterais do poço. O cimento é introduzido através de uma coluna de trabalho. Enquanto saem por baixo da coluna de trabalho, os fluidos já contidos no poço, chamados “retornos”, são deslocados acima do anular entre o revestimento e o poço e são coletados na superfície.

Quando o revestimento estiver cimentado fixamente, ele é perfurado no nível da formação que contém o óleo para que o óleo consiga penetrar o poço revestido. Se necessário, vários processos de completamento são executados para melhorar o escoamento do óleo da formação. A coluna de perfuração é retirada e substituída por uma coluna de produção. As válvulas e outros equipamentos de produção são instalados no poço para que os hidrocarbonetos possam fluir de maneira controlada da formação, até o furo do poço revestido, e através da coluna de produção até a superfície para armazenamento ou transporte.

Esse processo simplificado da perfuração, no entanto, raramente é possível no mundo real. Por várias razões, um poço de petróleo moderno contará não somente com um revestimento estendido a partir da superfície, mas também um ou mais tubos, isto é, reves- timentos, de diâmetro menor percorrendo todo ou parte do revestimento. Quando esses “revestimentos" não se estendem por todo o trajeto até a superfície, mas são montados em outro revestimento, eles são chamados de "liners". Independente da terminologia, no entanto, em sua essência o poço de petróleo moderno inclui tipicamente diversos tubes totalmente ou parcialmente dentro de outros tubos.

Assim, muitos poços atualmente são perfurados em estágios. Uma seção inicial é perfurada, revestida, e cimentada. A perfuração então prossegue e um liner desce ao interior da porção não revestida do poço e instalado. Mais especificamente, o liner é suspendido do revestimento original por uma âncora ou “suspensor”. Uma vedação também é tipicamente estabelecida entre o liner e o revestimento e, assim como o revestimento original, o liner é cimentado no poço. Esse processo pode ser então repetido para prolongar ainda mais o poço e instalar liners adicionais. Âncoras ou “suspensores” de liner convencionais incluem vários tipos de mecanismos de deslizamentos convencionais que são conectados ao liner. As cunhas em si tipicamente têm a forma de cones ou calços dotados de dentes ou superfícies ásperas. Uma ferramenta de instalação é utilizada para posicionar fixamente a âncora e manejar as cunhas a partir de sua posição inicial não assentada para uma posição assentada onde são capazes de agarrar e engatar no revestimento existente. Os mecanismos de assentamento são tipicamente hidráulicos, que são atuados aumentando a pressão hidráulica no interior da ferramenta, ou mecânicos, que são atuados girando, erguendo, ou baixando a ferramenta, ou uma combinação desses mecanismos. Esses tipos de suspensores mecânicos tipicamente exigem uma vedação anular separada ou "obturador” para que o Uner seja selado ao revestimento.

Uma abordagem que evita a necessidade de obturadores separados e outros problemas inerentes aos suspensores mecânicos foi a eliminação por completo da âncora. Ou seja, invés de utilizar um conjunto de âncora separado, uma porção do próprio liner é expandida em contato com um revestimento existente, tornando o liner essencialmente autos-sustentável e autovedante. Esse tipo de liner expansível, também comumente denominados suspensores expansíveis e os suspensores do liner expansível, são produzidos com metal suficientemente dúctil para permitir a expansão radial do liner, ou mais comumente, de uma porção do liner em contato com o revestimento existente. Vários mecanismos, hidráulicos e mecânicos, são utilizados para expandir o liner. Todas essas abordagens, no entanto, se baseiam no engate direto de, e vedação entre o liner expandido e o revestimento existente.

Por exemplo, a Patente dos Estados Unidos 7.225.880 concedida a B. Braddick revela um Uner expansível. O Uner é assentado no revestimento atuando um expansor que expande radialmente a porção superior do liner para engatar em um revestimento. Uma vez expandida, a porção expandida do liner fornece uma vedação que impede o escoamento dos fluidos entre o liner e o revestimento. O expansor tubular não é retirado do iiner depois que as partes expansíveis tiverem expandido. Ele é projetado para permanecer no liner e fornecer sustentação radial ao liner expandido. A Patente dos Estados Unidos 7.387.169 concedida a S. Harrell et al. também revela vários métodos de suspensão de liners e amarração em tubos de produção através da expansão de uma porção do tubular, por exemplo, através de uma ferramenta expansora rotativa. A base de todos esses métodos é a criação de contato direto e vedações entre a porção expandida do tubular e o revestimento existente.

Essas abordagens têm uma vantagem em relação aos suspensores mecânicos tradicionais. A superfície externa do liner não exibe partes salientes e geralmente pode ser baixado no duto existente de forma mais confiável que os suspensores mecânicos de liner. Além disso, o porção do liner expandida fornece não somente uma âncora para o restante do liner, como também cria uma vedação entre o liner e o revestimento existente, reduzindo desta maneira a necessidade de um obturador separado. Contudo, possuem desvantagens significativas.

Primeiramente, como parte dele deve ser expansível, o liner necessariamente é fabricado com metais relativamente dúcteis. Tais metais tipicamente limites convencionais de elasticidade mais baixos, o que limita o volume de peso e, com isso, o comprimento do liner que pode ser sustentado pelo revestimento existente. Liner mais curtos, em poços mais profundos, podem demandar a instalação de mais seções de liner, e assim, custos de instalação significativamente maiores. Esse problema somente é exacerbado pelo fato de que a expansão cria uma área fragilizada entre a porção expandida e a porção não expandida do liner. Esta área fragilizada é uma área de falha em potencial suscetível de causar danos à integridade do liner.

Em segundo lugar, geralmente é necessário expandir o liner em uma porção relativamente longa para gerar a preensão necessária sobre o revestimento existente. Por ser obrigatoriamente fabricado em metal relativamente dúctil, uma vez expandido, a porção do liner tende a relaxar em um grau maior do que se o liner fosse produzido com metal mais rigido. Isso pode ser aceitável quando a carga a sustentar é relativamente pequena, como uma seção curta. No entanto, pode ser um fator limitante significativo quando a porção do liner expandida for concebida para sustentar liners longos e pesados.

Assim, algumas abordagens, como a abordagem exemplificada por Braddick ‘880, utilizam expansores que são deixados no liner para fornecer sustentação radial à porção expandida do liner. Esses projetos de fato asseguram alguns benefícios, mas o comprimento do /inerque deve ser expandido ainda pode ser substancial, especialmente à medida em que o peso da coluna do liner é aumentado. À medida que aumenta o comprimento da área a expandir, de maneira geral também aumentam as forças necessárias para completar a expansão. Assim, ocorre um aumento progressivo do atrito entre a ferramenta expansora e o liner que está sendo expandido, sendo requeridas mais forças de assentamento para superar o atrito crescente. A necessidade de forças de assentamento maiores durante percursos mais longos também pode aumentar as chances de insucesso no assentamento completo do liner.

Além disso, o liner deve ter necessariamente um diâmetro externo menor que o diâmetro interno do revestimento no qual será inserido. Essa folga, especialmente para poços profundos onde será suspendida uma série de liners progressivamente menores, preferencialmente é a menor possível para permitir o maior diâmetro interno do liner. Contudo, se a ferramenta se tiver que passar seguramente através do revestimento existente, essa folga ainda é relativamente grande e, portanto, a porção do liner é expandida em grau significativo.

Assim, talvez não seja possível fabricar o usando ligas mais resistentes à corrosão. Tais ligas tipicamente são mais rígidas e menos dúcteis. De maneira geral, elas não podem ser expandidas, ou expandidas somente se utilizada uma força muito mais alta, em grau suficiente para fechar o vão e prender o revestimento existente.

Além dos, e parcialmente devido a esses inconvenientes, liners expansíveis também criam compensações na cimentação do liner. Como eles estabelecem uma vedação entre o liner e o revestimento existente, uma vez que o liner expansível esteja pienamente assentado, os fluidos deslocados acima do anular enquanto o cimento é injetado, os chamados “retornos”, não conseguem mais fluir ao redor do liner em sua trajetória para a superfície. Assim, alguns liners expansíveis, como os liners revelados em Braddick ‘880, somente não são assentados depois que a cimentação tiver sido completada.

Outros liners expansíveis expandem parcialmente o liner permitindo vias de escoamento de retorno vertical entre o liner e o revestimento. Por exemplo, Patente dos Estados Unidos 7.441.606 concedida a P. Maguire, a Patente dos Estados Unidos 7.048.065 concedida a R. Badrak et ai., e a Patente dos Estados Unidos 6.598.677 concedida a J. Baugh revelam liners expansíveis que são expandidos em dois estágios. No primeiro estágio, o liner é parcialmente expandido engatando na parede do revestimento, mas não veda completamente o anular ao redor do liner. Permanecem vias de escoamento vertical para permitir que o retorno de uma operação de cimentação flua ao redor do liner até o revestimento acima. Após completada a cimentação, o liner é plenamente expandido ao redor de toda a sua circunferência e a vedação do anular separado é assentada.

Outros liners expansíveis, como os liners revelados em Baugh ‘677, são parcialmente expandidos para criar uma vedação inicial antes da cimentação. Cria-se uma via de escoamento para os retornos provendo uma porta no liner expansível e passagens através do molde que é utilizado para expandir o liner. O molde permanece engatado no liner, e os retornos que acessam o liner através da porta fluem através das passagens no molde. Quando a operação de cimentação é concluída, o molde é atuado para finalizar a expansão do liner, inclusive a área ao redor da porta, vedando a porta.

Baugh ‘677 também revela um suspensor similar onde, invés de vedar a porta expandindo o liner ao seu redor, uma cobertura deslizante é guarnecido no exterior do liner. A cobertura é atuada para fechar a porta depois que a cimentação tiver sido completada, mas não consta a descrição de qualquer mecanismo ou método desse procedimento. Em qualquer circunstância, o molde permanece engatado no liner e só é retirado depois que a cimentação é completada e a porta fechada.

Todas essas abordagens contam com uma deficiência em comum. Ou seja, o molde ou outros mecanismos que expandem o liner e assentam e vedam o suspensor não são desengatados antes de completada a cimentação. Na maioria das circunstâncias, o assentamento e selagem do liner também não são completados antes que o liner seja cimentado. A cimentação do liner antes de seu pleno assentamento, no entanto, inclui vários problemas. De maneira mais significativa, significa que o liner será cimentado fixamente antes que um operador tenha conhecimento de que o mecanismo de assentamento operou corretamente, que estabeleceu-se uma vedação eficaz com o revestimento existente, e que ele é capaz de recuperar as ferramentas utilizadas para instalar o liner. Qualquer dificuldade nessas operações usualmente será superada com mais facilidade se o liner não tiver sido cimentado.

Além disso, mesmo quando é possível estabelecer uma vedação, a maneira com que são estabelecidas as vias de escoamento para os retornos nos liners expansíveis convencionais ainda é altamente insatisfatória. A fabricação e a montagem da ferramenta de instalação é desnecessariamente complicada pela necessidade de fornecer passagens no molde ou em outros componentes da ferramenta. Além disso, como são produzidos com metais relativamente dúcteis, liners expansíveis já exibem vários pontos de fragilidade e diversas áreas de falha em potencial conforme discutido acima. O fornecimento de portas através do liner expansível exacerba esse problema.

Outra realidade que a indústria de óleo e gás enfrenta é que a maioria dos reservatórios conhecidos em rasa profundidade foram perfurados e estão sendo rapidamente esgotados. Assim, existe uma necessidade crescente de perfurar poços cada vez mais profundos para o acesso às novas reservas. Muitas operações, como a instalação de um liner, podem ser praticadas com algum grau de erro em profundidades relativamente rasas. De maneira semelhante, o custo de falha do equipamento é relativamente baixo quando o equipamento encontra-se a apenas poucos milhares de pés da superfície.

Quando o poço é projetado para profundidades de 40.000 pés ou ainda mais profundos, essas falhas podem ser onerosas em termos de tempo e custo. À parte as despesas monetárias pelo equipamento, os custos operacionais para as sondas offshore modernas pode ser de $500.000 ou mais por dia. Existe ainda uma certa ironia no fato de que as falhas não são apenas mais onerosas em condições de profundidade, mas evitar essas falhas também é mais difícil. As condições de temperatura e pressão em grandes profundidades podem ser extremas, combinando assim a questão de projeto e construção de ferramentas que possam ser instaladas e que funcionarão de maneira segura e previsível. A profundidade progressiva dos poços de petróleo também significa que a capacidade de carga de uma conexão entre um revestimento existente e um liner, atingida quer por meio de suspensores mecânicos do liner quer por liners expandidos, é cada vez mais importante. Capacidades maiores de carga podem significar que a mesma profundidade pode ser atingida com menos liners. Como os custos operacionais da descida de uma sonda de perfuração podem ser altíssimos, uma economia de custo significativa pode ser obtida se o tempo gasto na descida de um liner adicional puder ser evitado.

Os custos operacionais cada vez mais altos das sondas de perfuração também faz com que seja cada vez mais importante a combinação de operações como forma de reduzir o número de percursos de entrada e saída do poço. Por exemplo, especíalmente em poços profundos, economias significativas podem ser obtidas perfurando e revestindo simultaneamente uma nova seção do poço. Assim, foram concebidas ferramentas de assentamento de liners que transmitirão torque de uma coluna de trabalho a um liner. Uma broca de perfuração é fixada à extremidade do liner, e o liner é girado.

Essas e outras desvantagens inerentes à técnica anterior são abordadas pela presente invenção, que será a seguir discutida no detalhamento da descrição e nos desenhos em anexo.

Sumário da Invenção A invenção em questão fornece atuadores hidráulicos e conjuntos de assentamento hidráulico inusitados que podem ser utilizados em ferramentas de poços de óleo e gás de subsuperficie. Os atuadores hidráulicos inusitados incluem um mandril cilíndrico e um membro de vedação estacionário anular conectado ao mandril. Um cilindro hidráulico é sustentado deslizantemente pelo mandril e pelo membro de vedação estacionário e é fixado desta-cavelmente em posição sobre o mandril. O membro de vedação estacionário divide o interior do cilindro em uma câmara hidráulica inferior e em uma câmara hidráulica superior. Uma porta de entrada fornece a comunicação fluida com a câmara hidráulica inferior, e uma porta de saída fornece a comunicação fluida com a câmara hidráulica superior.

Os atuadores inusitados incluem ainda um pistão de balanceamento. O pistão de balanceamento é sustentado desiizantemente dentro da câmara hidráulica superior do atua-dor, preferencialmente sobre o mandril. O pistão de balanceamento inclui uma passagem estendida axialmente através do pistão de balanceamento. A comunicação fluida através do pistão e entre suas faces superior e inferior é controlada por uma válvula normalmente fe- chada na passagem. Assim, na ausência do movimento relativo entre o mandril e o cilindro, o pistão de balanceamento pode deslizar em resposta a uma diferença de pressão hidrostá-tica entre a porta de saída, que está em uma face do pistão de balanceamento, e a porção da câmara hidráulica superior que está na face inferior do pistão de balanceamento. Os atu-adores inusitados, portanto, são menos suscetíveis aos danos causados pelas diferenças de pressão hidrostática dentro e fora do atuador. Além disso, o pistão de balanceamento dos atuadores inusitados pode evitar o ingresso de detritos no atuador. A válvula normalmente fechada nos atuadores inusitados preferencialmente é um diafragma violável. Outras modalidades preferenciais incluem um dispositivo de liberação da pressão que permite a liberação controlada da pressão do cilindro hidráulico superior.

Em outros aspectos, a invenção em questão fornece conjuntos de âncora concebidos para instalação dentro de um duto existente. Os conjuntos de âncora inusitados compreendem um mandril não deformável, uma luva metálica expansível, e um molde. A luva metálica expansível é transportada na superfície externa do mandril. O molde é sustentado para o movimento axial na superfície externa do mandril de uma primeira posição axialmen-te proximal à luva para uma segunda posição sob a luva. O movimento do molde da primeira posição para a segunda posição expande a luva radialmente para fora em contato com o duto existente.

Preferencialmente, o molde dos conjuntos de âncora inusitados tem um diâmetro interno substancialmente igual ao diâmetro externo do mandril e um diâmetro externo maior que o diâmetro interno da luva metálica expansível. O mandril dos conjuntos de âncora inusitados preferencialmente é fabricado utilizando ligas metálicas de alto rendimento e, com máxima preferência, ligas metálicas de alto rendimento resistentes à corrosão.

Os conjuntos de âncora inusitados preferencialmente têm uma capacidade de carga mínima de 100.000 Ibs, mais preferencialmente, uma capacidade de carga mínima de 250.000 Ibs, e com máxima preferência uma capacidade de carga mínima de 500.000 Ibs. As âncoras inusitadas são então capazes de suportar o peso dos liners e de outras ferramentas relativas pesadas de subsuperficie e componentes do poço. O conjuntos de âncora inusitados são projetados para utilização combinada com uma ferramenta para instalar a âncora em um duto tubular. O conjunto de âncora e a ferramenta compreende o conjunto de âncora, um conjunto de descida, e um conjunto de assentamento. O conjunto de descida engata destacavelmente no conjunto de âncora. O conjunto de assentamento é conectado ao conjunto de descida e engata no molde e move o molde de sua primeira posição para sua segunda posição.

Como será evidenciado pela descrição detalhada que se segue, uma vez que a luva tenha sido expandida, o mandril e o molde fornecem sustentação radial para a luva, aumentando com isso a capacidade de carga das âncoras inusitadas. Inversamente, aumen- tando a sustentação radial para a luva, as âncoras inusitadas podem atingir, em comparação aos liners expansíveis, capacidades de carga equivalentes com uma luva mais curta, o que reduz o volume de força necessário para assentar as âncoras inusitadas. Além disso, inversamente aos liners expansíveis, o mandril dos conjuntos de âncora inusitados é substancialmente não deformável e pode ser produzido utilizando metais mais resistentes à corrosão, mais rígidos e robustos.

Em outros aspectos ainda, a invenção em questão fornece mecanismos de engrenagem inusitados que podem ser, e preferencialmente são, utilizados no mandril dos conjuntos inusitados de âncora e a ferramenta e em outros dutos secionados e eixos utilizados para transmissão de torque. Eles compreendem seções de eixo dotadas de roscas nas extremidades para união e superfícies externas prismáticas adjacentes a seus terminais ros-queados. Um conector rosqueado une os terminais rosqueados das seções de eixo. O conector tem ranhuras axiais. Um par de anéis de engrenagem é sustentado deslizantemente nas superfícies externas prismáticas das seções de eixo. Os anéis de engrenagem têm superfícies internas prismáticas que engatam nas superfícies externas prismáticas das seções de eixo e ranhuras axiais que engatam nas ranhuras axiais sobre o conector rosqueado. Preferencialmente, os mecanismos de engrenagem inusitados também compreendem recessos adjacentes às superfícies prismáticas compatíveis que permitem a rotação limitada dos anéis de engrenagem nas seções do eixo prismático para facilitar o engate e desengate das superfícies prismáticas compatíveis. Assim, como será evidenciado a partir da descrição detalhada que se segue, os mecanismos de engrenagem inusitados fornecem a transmissão confiável de grandes volumes de torque através dos dutos secionados e outros eixos de acionamento sem danificar as conexões rosqueadas.

Outros aspectos da presente invenção fornecem métodos inusitados de instalação e cimentação de um liner em um poço, derivadores de fluxo inusitados, e conjuntos de liner inusitados. Essa modalidade fornece um método para instalar e cimentar um liner em um poço. O método compreende descer o liner no poço em uma coluna de trabalho, ancorar o liner em um revestimento existente no poço, e selar o liner ao revestimento existente. A vedação impede substancialmente o escoamento direto do fluido ao redor do liner para o revestimento existente a partir do anular entre o liner e o poço. O liner é então liberado da coluna de trabalho e a coluna de trabalho içada para fornecer uma via de escoamento dentro do liner. O cimento é injetado no liner e escoa livremente para o anular. O fluido deslocado do anular pelo cimento é devolvido através de uma porta no liner, a porta sendo disposta na subsuperfície da vedação, e através da via de escoamento estabelecida pela liberação do liner e pelo içamento da coluna de trabalho. A coluna de trabalho é então puxada para fora do poço.

Outras modalidades fornecem métodos para instalar e cimentar um liner em um po- ço, sendo que um conjunto do liner desce até o poço. O conjunto do liner compreende um liner tubular e uma âncora conectada ao liner. A âncora está em uma posição não assentada na qual o fluido pode escoar ao redor do conjunto do liner no anular entre o conjunto do liner e o poço. O conjunto do liner compreende adicionalmente uma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na âncora, um derivador do fluxo de retorno conectado ao liner abaixo da âncora e que tem uma porta permitindo comunicação fluida do anular para o derivador do fluxo, e um duto tubular estendido através da âncora, da ferramenta de instalação, e do derivador do fluxo e até o liner. A ferramenta de instalação é atuada para assentar a âncora para prender e vedar o liner em um revestimento existente do poço e impedir substancialmente com isso o escoamento direto do fluido ao redor do conjunto do liner desde o anular para o revestimento existente. A ferramenta de instalação é então desengatada e içada da âncora para propiciar uma via para o escoamento do fluido através da âncora e ao redor do duto e o cimento é injetado através do duto até o liner e o anular. O fluido deslocado pelo cimento flui livremente do anular para o revestimento existente pela porta do derivador e a via fornecida pelo de-sengate e pelo içamento da ferramenta de instalação.

Aspectos adicionais da invenção fornecem métodos para instalar um liner em um poço que compreendem a descida de um conjunto do liner para o interior do poço. O conjunto do liner compreende um liner tubular e uma âncora conectada ao liner, a âncora estando em uma posição não assentada na qual o fluido pode escoar ao redor do conjunto do liner no anular entre o conjunto do liner e o poço. O conjunto do liner compreende adicionalmente uma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na âncora, um derivador do fluxo de retorno conectado ao liner abaixo da âncora e que tem uma porta permitindo a comunicação fluida a partir do anular para o derivador do fluxo, um duto tubular estendido através da âncora, da ferramenta de instalação, e do derivador do fluxo e até o liner, e uma vedação em uma única direção montada entre o duto tubular e o liner ou o derivador do fluxo acima da porta do derivador do fluxo. A vedação em uma única direção permite que o fluido escoe para cima através da vedação em uma única direção e impede o fluido de escoar para baixo após a vedação em uma única direção. A ferramenta de instalação é atuada para assentar a âncora, a âncora prendendo e vedando o liner em um revestimento existente do poço e impedindo substancialmente com isso escoamento direto do fluido ao redor do conjunto do liner a partir do anular até o revestimento existente. A vedação estabelecida pelo assentamento da âncora é então testada quanto à pressão.

Outras modalidades fornecem um derivador do fluxo de retorno adaptado para permitir o fluxo de retorno durante a cimentação de um liner de um poço. O derivador do fluxo de retorno compreende um corpo cilíndrico adaptado para instalação em um poço co- mo parte do liner. O corpo cilíndrico contém uma porta de fluido adaptado para permitir que os fluidos deslocados por uma operação de cimentação escoem de um anular entre o liner e o poço até o corpo cilíndrico. O derivador do fluxo de retorno compreende adicionalmente uma cobertura apoiada no corpo cilíndrico para o movimento de uma posição aberta, onde a porta está aberta, para uma posição fechada, onde a porta está fechada pela cobertura, uma transmissão disposta no interior do corpo cilíndrico e definindo uma passagem cilíndrica adaptada para acomodar um duto tubular. O duto tubular é adaptado para se estender através do corpo cilíndrico e injetar cimento no liner abaixo do corpo e a transmissão é des-tacavelmente conectada à cobertura e operável para mover a cobertura da posição aberta para a posição fechada. Outros aspectos da invenção fornecem conjuntos de liner inusitados compreendendo tais derivadores de fluxo de retorno e compreendendo adicionalmente uma âncora adaptada para prender o conjunto do liner η o poço e que tem uma posição não assentada na qual o fluido pode escoar ao redor do conjunto do liner quando o conjunto do liner é baixado no poço, e uma ferramenta de instalação que engata destacável mente na âncora e é adaptada para assentar a âncora em um revestimento existente do poço.

Modalidades adicionais da invenção fornecem um conjunto do liner que permitem o fluxo de retorno durante a cimentação do conjunto do liner em um poço. O conjunto do liner compreende uma âncora adaptada para prender e vedar o conjunto do liner no poço. A âncora compreende um mandril cilíndrico não deformável, uma luva metálica expansível transportada na superfície externa do mandril, e um molde cilíndrico sustentado para o movimento axial na superfície externa do mandril de uma primeira posição axialmente proxímal à luva para uma segunda posição sob a luva; em que o movimento do molde expande a luva radialmente para fora e ancora e sela o conjunto do liner a um revestimento existente no poço. O conjunto do liner compreende adicionalmente uma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na âncora e que é adaptada para atuar o molde e uma ferramenta de desvio do fluxo. A ferramenta de desvio do fluxo tem um corpo cilíndrico definindo uma porta adaptada para permitir que os fluidos deslocados por uma operação de cimentação escoem de um anular entre o liner e o poço até a ferramenta, uma cobertura montada no corpo, a cobertura sendo móvel de uma posição aberta, onde a porta está aberta, para uma posição fechada, onde a porta está fechada, e uma transmissão operável para mover a cobertura da posição aberta para a posição fechada.

Esses e outros aspectos da invenção, bem como as vantagens resultantes, são descritos mais profundamente adiante.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1A é uma vista em perspectiva de uma modalidade preferencial 1 dos conjuntos de liner da presente invenção, inclusive a modalidade preferencial 2 dos liners inusitados ligado à modalidade preferencial 3 das ferramentas de instalação de âncora inusita- das, o conjunto do liner 1 estando em profundidade em um revestimento existente 6 (mostrada em seção transversal); A Figura 1B é ufna vista em perspectiva semelhante à Figura 1A mostrando o liner preferencial 2 da invenção em questão depois de assentado no revestimento 6 pela ferramenta de instalação da âncora 3 e a ferramenta de instalação 3 ter sido recuperada do revestimento 6; A Figura 2A é uma vista em corte de uma quarta parte ampliada de maneira geral correspondendo à seção A do conjunto do liner 1 mostrado na Figura 1A mostrando detalhes de uma modalidade preferencial 13 dos conjuntos de assentamento da presente invenção mostrando a ferramenta de assentamento 13 em sua posição de descida; A Figura 2B é uma vista de uma quarta parte semelhante à Figura 2A mostrando a ferramenta de assentamento 13 em sua posição assentada; A Figura 3A é uma vista em corte de uma quarta parte ampliada de maneira geral correspondendo à seção B do conjunto do liner 1 mostrado na Figura 1A mostrando detalhes adicionais da ferramenta de assentamento 13 e partes do suspensor do liner 11 em sua posição de descida; 1 A Figura 3B é uma vista semelhante à Figura 3A mostrando a ferramenta de assentamento 13 e o suspensor do liner 11 em sua posição assentada; A Figura 4A é uma vista em corte de uma quarta parte ampliada de maneira geral correspondendo à seção C do conjunto do liner 1 mostrado na Figura 1A mostrando outros detalhes da ferramenta d'e assentamento 13 e partes do suspensor do liner 11 em sua posição de descida; A Figura 4B é urna vista semelhante à Figura 4A mostrando a ferramenta de assentamento 13 e o suspensor do liner 11 em sua posição assentada; A Figura 5A é uma vista em corte de uma quarta parte ampliada de maneira geral correspondendo à seção D do conjunto do liner 1 mostrado na Figura 1A mostrando detalhes adicionais da ferramenta de assentamento 13 e partes do suspensor do liner 11 em sua posição de descida; A Figura 5B é urpa vista semelhante à Figura 5A mostrando a ferramenta de assentamento 13 e o suspensor do liner 11 em sua posição assentada; A Figura 6A é U|ma vista em corte de uma quarta parte ampliada de maneira geral correspondendo à seção E do conjunto do liner 1 mostrado na Figura 1A mostrando detalhes de uma modalidade preferencial dos conjuntos de descida da invenção em questão mostrando a ferramenta de descida 12 e o suspensor do liner 11 em sua posição de descida; A Figura 6B é uma vista semelhante à Figura 6A mostrando a ferramenta de descida 12 e o suspensor do liner 11 em sua posição assentada; A Figura 6C é uma vista semelhante às Figuras 6A e 6B mostrando a ferramenta de descida 12 e o suspensor do liner 11 em sua posição liberada; A Figura 7A é uma vista em corte de uma quarta parte ampliada de maneira geral correspondendo à seção F do conjunto do liner 1 mostrado na Figura 1A mostrando detalhes adicionais do suspensor do liner 11 e a ferramenta de descida 12 em sua posição de descida; A Figura 7B é uma vista semelhante à Figura 7A mostrando o suspensor do liner 11 e a ferramenta de descida 12 em sua posição assentada; A Figura 7C é um vista similar às Figuras 7A e 7B mostrando o suspensor do liner 11 e a ferramenta de descida 12 em sua posição liberada; A Figura 7D é uma vista similar às Figuras 7A a 7C mostrando o suspensor do liner 11 e a ferramenta de descida 12 em uma posição parcialmente retirada; A Figura 8A é uma vista em corte parcial de uma quarta parte de uma mandril da ferramenta 30 da ferramenta de instalação 3 mostrado na Figura 1A (a porção localizada geralmente na seção A da Figura 1A) mostrando os detalhes de uma modalidade preferencial 32 dos mecanismos de engrenagem inusitados da invenção em questão; A Figura 8B é uma vista semelhante à Figura 7A mostrando o conjunto do conector 32 em uma posição desacoplada; A Figura 9A é uma vista em corte obtida ao longo da linha 9A-9A da Figura 8A do conjunto do conector 32; A Figura 9B é uma vista semelhante à Figura 8A obtida ao longo da linha 9B-9B da Figura 8B mostrando o conjunto do conector 32 em uma posição desacoplada. A Figura 10A é uma vista em corte de uma quarta parte ampliada de uma modalidade preferencial 10 dos derivadores de fluxo de retorno da invenção em questão que é incorporado ao conjunto do liner preferencial 1 mostrado na Figura 1A mostrando as portas 83 e outros detalhes do derivador do fluxo 10 em sua posição de descida; A Figura 10B é uma vista semelhante à Figura 10A mostrando o derivador do fluxo 10 em que as portas 83 foram fechadas; A Figura 11A é uma vista em corte de uma quarta parte de uma segunda modalidade preferencial 110 dos derivadores de fluxo de retorno da invenção em questão mostrando as portas 183 e outros detalhes do derivador do fluxo 110 em sua posição de descida; A Figura 11B é uma vista semelhante à Figura 11A mostrando o derivador do fluxo 110 em que as portas 183 foram fechadas; A Figura 12A é uma vista em corte de uma quarta parte de uma terceira modalidade preferencial 210 dos derivadores de fluxo de retorno da invenção em questão mostrando as portas 283 e outros detalhes do derivador do fluxo 210 em sua posição de descida; A Figura 12B é uma vista semelhante à Figura 12A mostrando o derivador do fluxo 210 em que as portas 283 foram fechadas; A Figura 13A é uma vista em corte de uma quarta parte de uma quarta modalidade preferencial 310 dos derivadores de fluxo de retorno da invenção em questão mostrando as portas 383 e outros detalhes do derivador do fluxo 310 em sua posição de descida; A Figura 13B é uma vista semelhante à Figura 13A mostrando o derivador do fluxo 310 em que as portas 383 foram fechadas; A Figura 14A é uma vista em corte de uma quarta parte de uma quinta modalidade preferencial 410 dos derivadores de fluxo de retorno da invenção em questão mostrando as portas 483 e outros detalhes do derivador do fluxo 410 em sua posição de descida; e A Figura 14B é uma vista semelhante à Figura 14A mostrando o derivador do fluxo 410 em que as portas 483 foram fechadas.

Para os indivíduos versados na técnica será interessante perceber que as interrupções de linha ao longo do comprimento vertical da ferramenta podem eliminar componentes estruturais ou membros de interconexão perfeitamente conhecidos, e consequentemente, o comprimento efetivo dos componentes estruturais não é representado.

Descrição das Modalidades Ilustrativas Os conjuntos de liner da presente invenção podem ser utilizados para instalar liners inusitados dentro de um duto existente. Eles compreendem de maneira geral liners tubulares, uma âncora conectada aos liners tubulares, uma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na âncora, e um derivador do fluxo de retorno. Outras modalidades compreendem um duto tubular estendido através da âncora, ferramenta de instalação, e derivador do fluxo, âncoras inusitadas, e derivadores de fluxo de retorno inusitados.

Os métodos inusitados de instalação e cimentação de liners em um poço compreendem de maneira geral a descida de um liner para o interior do poço em uma coluna de trabalho. O liner é ancorado e selado ao um revestimento existente no poço. O liner é então liberado, e a coluna de trabalho é içada para fornecer uma via de escoamento no interior do liner. O cimento é injetado no liner e escoa livremente para o anular entre o liner e o poço. Como o liner foi selado ao revestimento existente, o fluido deslocado a partir do anular pelo cimento é substancialmente impedido de fluir ao redor do liner para o revestimento existente. Assim, os fluidos de retorno escoam livremente através de uma porta no liner e na via do fluido que foi formada pela liberação do liner e pelo içamento da coluna de trabalho. Depois de injetada a quantidade desejada de cimento no anular, a coluna de trabalho é retirada do poço.

Outros métodos inusitados de instalação e cimentação de liners compreendem de maneira geral a descida de um conjunto do liner para o interior do poço. O conjunto do liner compreende liners tubulares e uma âncora. A âncora encontra-se em posição não assentada na qual o fluido pode escoar ao redor do conjunto do liner. O conjunto do liner compreen- de adicionalmente uma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na âncora e um derivador do fluxo de retorno conectado ao liner abaixo da âncora. O derivador do fluxo de retorno tem uma porta permitindo a comunicação fluida a partir do anular entre o liner e o poço para o interior do derivador. O conjunto do liner compreende adicionalmente um duto tubular que se estende através da âncora, ferramenta de instalação, e o derivador do fluxo para o liner.

Quando o conjunto do liner desce para o interior do poço, a ferramenta de instalação é atuada para assentar a âncora que, por sua vez, prende e sela o liner em um revestimento existente do poço. Uma vez assentada a âncora e a vedação estabelecida, o fluido é substancialmente impedido de fluir diretamente ao redor do conjunto do liner a partir do anular sob a âncora para o revestimento existente acima da âncora. A ferramenta de instalação é então desengatada e içada da âncora para propiciar uma via para escoamento do fluido através da âncora e ao redor do duto. Quando a ferramenta de instalação é desengatada, o cimento é injetado através do duto até o liner e o anular. O fluido do poço deslocado pelo cimento é então capaz de escoar do anular para o revestimento existente por meio da porta do derivador e pela via formada pelo desengate e içamento da ferramenta de instalação.

As âncoras da presente invenção são concebidas para instalação dentro de um duto existente. Elas compreendem um mandril não deformável, uma luva metálica expansível, e um molde. A luva metálica expansível é transportada na superfície externa do mandril. O molde é apoiado para o movimento axial na superfície externa do mandril de uma primeira posição axialmente proximal à luva para uma segunda posição sob a luva. O movimento do molde da primeira posição para a segunda posição expande a luva radialmente para fora fazendo contato com o duto existente.

As âncoras inusitadas são projetadas para utilização em combinação com uma ferramenta para instalar a âncora em um duto tubular. A ferramenta de instalação compreende um conjunto de descida e um conjunto de assentamento. O conjunto de descida engata destacavelmente na âncora. O conjunto de assentamento é conectado ao conjunto de descida e engata no molde, movendo-o de sua primeira posição para sua segunda posição. O conjunto de ferramenta de instalação e âncora, coletivamente denominada ferramenta do suspensor do liner, é utilizado, por exemplo, na perfuração poços de petróleo e gás e para instalar liners e outros componentes do poço. O conjunto é conectado a uma coluna de trabalho, preferencialmente como parte de um conjunto do liner, que pode ser içado, baixado, e girado conforme desejado a partir da superfície do poço. Um liner ou outro componente do poço pode ser fixado à ferramenta do suspensor do liner. Se um liner for fixado, o liner inclui preferencialmente uma porta permitindo que os fluidos de retorno das operações de cimentação acessarem o liner. Com máxima preferência, o conjunto do liner compreende um derivador do fluxo de retorno inusitado. O conjunto do liner é então baixado no poço através de um duto existente para posicionar a âncora na profundidade desejada. Quando a âncora é posicionada, o molde é movido axialmente na superfície externa do mandril por um conjunto de assentamento. Mais particularmente, o molde é movido de uma posição proximal à luva metálica expansível para uma posição sob a luva, dessa maneira expandindo a luva radialmente para fora em contato com o duto existente. Uma vez que a luva metálica tenha sido expandida, a ferramenta é manipulada para liberar o conjunto de descida do conjunto de âncora. Preferencialmente, como descrito abaixo, a âncora é assentada e liberada antes da cimentação do liner no poço. Em qualquer circunstância, os conjuntos de descida e assentamento finalmente são recuperados do duto para completar a instalação do liner ou de outro componente do poço.

Por exemplo, a Figura 1A mostra um conjunto do liner preferencial 1 da presente invenção. O conjunto do liner 1 inclui uma modalidade preferencial 11 dos suspensores do liner inusitados que é conectado a uma ferramenta de instalação 3. A ferramenta 3 é conectada em sua extremidade superior a uma coluna de trabalho 5 montada utilizando múltiplos comprimentos de seções tubulares rosqueadas em conjunto por meio de conectores. A coluna de trabalho 5 pode ser içada, baixada, e girada da maneira necessária para transportar o conjunto do liner 1 através de um revestimento existente 6 cimentado em um poço ao longo do solo 7. A coluna de trabalho 5 também é utilizada para bombear o fluido até o conjunto do liner 1 e manipular o conjunto conforme a necessidade para assentar suspensor 11. O conjunto do liner preferencial 1 também inclui um liner 2 que é fixado à extremidade inferior do suspensor 11. O liner 2 é montado basicamente utilizando múltiplos comprimentos de seções tubulares, como o liner tubular 8, rosqueados uns aos outros por meio de conectores. O conjunto do liner 1, enquanto é baixado no poço, terá tipicamente ainda várias ferramentas e componentes adicionais, como a necessidade para executar várias operações no poço, antes e depois de assentar o suspensor 11.

Por exemplo, o liner 2 será cimentado fixamente e, portanto, o conjunto do liner 1 incorpora vários ferramentas e componentes utilizados para executar operações de cimentação, tais como uma modalidade preferencial 10 dos derivadores de fluxo de retorno da presente invenção, tamponamento de cimento 14, uma junta lisa 15, e um tampão de borracha do liner (não mostrado). A operação da ferramenta de instalação 3, conforme discutido em detalhes a seguir, é realizada em parte aumentando a pressão hidráulica dentro da ferramenta 3. Assim, o conjunto do liner 1 preferencialmente incorpora ainda um mecanismo para permitir que a pressão seja formada na coluna de trabalho 5, como uma sede de esfera (não mostrado) sobre a qual uma esfera possa cair. Como ponto importante, o conjunto do liner 1 pode incluir ainda uma broca de perfuração (não mostrada) para que o poço possa ser perfurado e prolongado enquanto o conjunto do liner 1 é baixado através do revestimento existente 6.

Fica entendido que as que referências a um conjunto do liner incluem todo o conjunto de ferramentas e tubulares que são introduzidos no poço em uma coluna de trabalho e manipulados para instalar o liner. Nesse contexto, as referências ao liner 2 ou a um liner geralmente se refere a liners tubulares, como os tubulares 8, que constituem a porção importante de seu comprimento e podem incluir, de acordo com o contexto, outros componentes não citados. Por outro lado, é interessante que quando um liner fosse instalado muitos, mas não todas as ferramentas e componentes utilizados para instalar o liner sejam extraídos do poço ou perfurados através do poço. Por exemplo, a ferramenta de instalação 3 será completamente puxada do poço em algum ponto depois do assentamento da âncora 11. Outras ferramentas ou partes de ferramentas, no entanto, como o suspensor do liner 11, permanecem no poço e fazem parte do duto que constitui e é mencionado neste sentido como o liner. Assim, as referências ao liner 2 ou a um liner instalado geralmente incluem não somente liners tubulares, mas também essas ferramentas ou componentes de um conjunto do liner que permanecem no poço após o completamento das operações aqui descritas e constituem parte do duto do liner como um todo. Embora seja inevitável um certo grau de imprecisão, acredita-se que os indivíduos versados na técnica básica compreenderão imediatamente essas referências no contexto em que são utilizadas.

Conjunto do Suspensor O suspensor 11 inclui um mandril do suspensor 20, um molde 21, e uma luva metálica 22. O liner 2 é fixado à extremidade inferior do suspensor 11, mais especificamente ao mandril do suspensor 20.

No entanto, seria interessante que, embora seu projeto e operação sejam descritos em referência ao conjunto do liner 1, as âncoras e ferramentas de instalação da presente invenção não estejam limitadas em sua aplicação a quaisquer conjuntos de liner ou a um liner específico. As âncoras inusitadas podem ser utilizadas para instalar uma variedade de liners, e de maneira geral, podem ser utilizadas para instalar qualquer outra ferramenta ou componente intrafuro que requeira ancoragem dentro do duto, como as cunhas de desvio, obturadores, tampões mecânicos, tampões de cimento, tampões de perfuração, cano ranhu-rado, e receptáculos com acesso polido (PBRs). De maneira semelhante, embora o conjunto do liner preferencial 1 seja exemplificado mostrando um liner suspendido tensionado do suspensor 11, as âncoras inusitadas também podem ser utilizadas para sustentar liners ou outros componentes do poço estendidos acima da âncora, ou prender esses componentes em resistência às forças de torção.

Além disso, como utilizado no setor, um “revestimento” é geralmente considerado um duto tubular que reveste um furo do poço e que se estende a partir da superfície do poço. Igualmente, um “liner1' de maneira geral é considerado um duto tubular que reveste um furo do poço não se estende desde a superfície do poço, e invés disso é sustentado no inte- rior de um revestimento existente ou de outro liner. No contexto da presente invenção, no entanto, entende-se que “revestimento” se refere a qualquer duto existente no poço em que o conjunto de âncora será instalado, estendendo-se- até a superfície ou não, e “//ner” se refere a um duto que tem um diâmetro externo menor que o diâmetro interno do revestimento em que a âncora é instalada.

De maneira ainda mais abrangente, seria interessante que as ferramentas inusitadas fossem exemplificadas no contexto de revestimentos e liners utilizados na perfuração de poços de petróleo e gás. A invenção, no entanto, não se limita a esse aspecto em sua aplicação. As âncoras e ferramentas inusitadas podem ser utilizadas vantajosamente em outros dutos onde seja necessário instalar uma âncora operando uma ferramenta através de um duto existente para instalar outras ferramentas ou dutos menores.

Além disso, é interessante que as figuras e a descrição se refiram ao conjunto do liner 1 como estando em orientação vertical. Poços modernos, no entanto, frequentemente não são perfurados no sentido vertical e, de fato, podem estender-se horizontalmente através do solo. Os conjuntos de ferramentas, âncoras, e liner inusitados também podem ser utilizadas em poços horizontais. Assim, as referências aos termos cima, baixo, para cima, para baixo, acima, abaixo, superior, inferior, e outros do gênero serão entendidas como termos relativos nesse contexto.

Na Figura 1A, o conjunto do liner 1 é mostrado em sua posição de “descida”. Ou seja, ele foi baixado no revestimento existente 6 até a profundidade em que o suspensor 11 será instalado. O suspensor 11 ainda não foi “‘assentado’’ no revestimento 6, ou seja, ele não foi instalado. A Figura 1B mostra o liner 2 após sua instalação, ou seja, depois que o suspensor 11 foi assentado no revestimento 6 e uma ferramenta de descida 12 (não mostrada) e a ferramenta de assentamento 13 foi recuperada do poço. Nota-se comparando as duas figuras que o mandril do suspensor 20 permaneceu substancialmente na mesma posição em relação ao revestimento 6, que o molde 21 cumpriu um percurso descendente aproximadamente do comprimento da luva 22, e que a luva 22 foi expandida radialmente para fora em contato com o revestimento 6.

Detalhes complementares concernentes ao suspensor do liner 11 podem ser observados nas Figuras 7, que mostram o suspensor do liner 11 e vários componentes da ferramenta de descida 12. A Figura 7A mostra o suspensor 11 em sua posição de “descida”, a Figura 7B mostra o suspensor 11 após seu “assentamento”, a Figura 7C mostra o suspensor 11 depois de “liberado” da ferramenta de descida 12, e a Figura 7D mostra o suspensor 11 depois que a ferramenta de descida 12 foi parcialmente retirada do suspensor 11. A partir disso pode-se observar que o mandril do suspensor 20 é um corpo geralmente cilíndrico que fornece um duto. Ele fornece uma conexão em sua extremidade inferior, por exemplo, a uma coluna do liner (como o liner 2 mostrado na Figura 1) através de co- nectares rosqueados ou de outros conectores convencionais. Outros liners, como um liner de reparo (patch liner), e outros tipos de componentes do poço ou ferramentas, como uma cunha de desvio, no entanto, podem ser conectados ao mandril 20, diretamente ou indiretamente. Assim, embora aqui descrito como parte do suspensor do liner 11, também pode ser visualizado como o componente mais superior do liner ou outro componente do poço que está sendo instalado. Conforme será descrito mais detalhadamente adiante, o mandril 20 também é destacavelmente engatado à ferramenta de descida 12.

Como é possível observar na Figura 7A, na posição de descida a porção superior do mandril 20 fornece uma superfície externa sobre a qual são transportados o molde 21 e a luva metálica expansível 22. O molde 21 e a luva metálica expansível 22, como o mandril 20, também são corpos geralmente cilíndricos. O molde 21 é apoiado para o movimento axial na superfície externa do mandril 20. Na posição de descida, está proximal à luva metálica expansível 22, isto é, geralmente é removido axialmente da luva 22 e não foi movido para uma posição para expandir a luva 22 em contato com um revestimento existente. Em tese o molde pode estar um pouco afastado, mas preferencialmente, como mostra a Figura 7A, o molde 21 é contíguo à luva metálica 22. A luva 22 também é transportada na superfície externa do mandril 20. Preferencialmente, a luva 22 é impedida de mover-se para cima sobre o mandril 20 pelo molde 21, como mostrado, e impedida de mover-se para baixo por meio de seu engate com o ombro do anular 23 sobre o mandril 20. Contudo, essa contenção pode ocorrer por meio de outros batentes, pinos, chavetas, parafusos de fixação e outros elementos conhecidos na técnica.

Comparando a Figura 7A e a Figura 7B, é possível observar que o suspensor 11 é assentado através da atuação do molde 21 conforme será descrito mais detalhadamente a seguir. Quando atuado, o molde 21 se move na superfície externa do mandril 20 a partir de sua posição de descida, onde está proximal à luva 22, para sua posição assentada, onde está sob a luva 22. Este movimento descendente do molde 21 faz com que a luva metálica 22 expanda radialmente em contato com um revestimento existente, como o revestimento 6 mostrado na Figura 1 e Figura 7D. O movimento do molde 21 sob a luva 22 é preferencialmente facilitado afunilando a extremidade inferior do molde 21 e a extremidade superior da luva 22, como visualizado na Figura 7A. Preferencialmente, as superfícies opostas do mandril 20, molde 21, e luva 22 também são polidas e alisadas e/ou são guarnecidas com várias estruturas que facilitam o movimento do molde 21 e fornecer vedações entre eles. Por exemplo, a superfície externa do mandril 20 e a superfície interna da luva 22 são guarnecidas com protuberâncias anulares nas áreas denotadas pela referência numérica 24. Essas protuberâncias não somente reduzem o atrito entre as superfícies opostas enquanto o molde 21 está sendo movido, mas quando o molde 21 tiver se posicionado sob a luva 22, embora substancialmente comprimi- do e/ou deformado, elas também fornecem vedações metal-metal entre o mandril 20, o molde 21, e a luva 22. Percebe-se, no entanto, que as protuberâncias anulares podem ser fornecidas na superfície interna e externa do molde 21, ou em uma superfície do molde 21 invés de protuberâncias no mandril 20 ou na luva 22. Coberturas também podem ser aplicadas às superfícies opostas para reduzir o grau de atrito de resistência ao movimento do molde 21 ou para acelerar a formação de vedações entre superfícies opostas. A superfície externa do molde 21, ou mais precisamente, a porção da superfície externa do molde 21 que se moverá sob a luva 22, preferencialmente é polida e alisada para reduzir o atrito entre eles. Igualmente, a superfície interna do molde 21 preferencialmente é alisada e polida para reduzir o atrito com o mandril 20. Além disso, quando o suspensor 11 é instalado em um revestimento existente, a porção superior do molde 21 pode fornecer um receptáculo de acesso polido no qual outros componentes do poço podem ser instalados.

Preferencialmente, os conjuntos de âncora inusitados incluem ainda um mecanismo de catraca que engata o mandril e o molde e resiste ao movimento reverso do molde, ou seja, o movimento do molde de volta à sua primeira posição, na qual está axialmente proxi-mal à luva, e longe de sua segunda posição, onde está sob a luva. O suspensor do liner 11, por exemplo, é guarnecido com um anel de catraca 26 montado entre o mandril 20 e o molde 21. O anel de catraca 26 tem garras que normalmente engatam em retenções correspondentes nos recessos anulares, respectivamente, na superfície externa do mandril 20 e na superfície interna do molde 21. O anel de catraca 26 é um anel dividido, permitindo comprimir circunferencialmente, pressionando as garras e permitindo que passem sob as retenções no molde 21 à medida que o molde 21 realiza um percurso descendente ao expandir a luva 22. Contudo, as garras no anel 26 são forçadas a engatar nas retenções se o molde 21 cumprir qualquer percurso ascendente. Assim, uma vez assentado, o movimento relativo entre o mandril 20, o molde 21, e a luva 22 sofre resistência do anel de catraca 26, por um lado, e do ombro do mandril 23, por outro lado. A partir da exposição acima, é interessante perceber que nos conjuntos de âncora inusitados, ou pelo menos na área do percurso pelo molde, o diâmetro efetivo externo do mandril e o diâmetro efetivo interno do molde são substancialmente iguais, enquanto o diâmetro efetivo externo do molde é maior que o diâmetro efetivo interno da luva. Assim, por exemplo, e como pode ser observado na Figura 7B, o molde 21 atua para expandir radialmente a luva 22 e, quando a luva 22 é expandida, o mandril 20 e o molde 21 estão concen-tricamente contíguos e fornecem sustentação radial para a luva 22, aumentando assim a capacidade de carga do suspensor 11. Inversamente, aumentando a sustentação radial para a luva 22, o suspensor 11 pode atingir capacidades de carga equivalentes com uma luva mais curta 22, o que reduz o volume da força requerida para assentar o suspensor 11.

Por diâmetro efetivo entenda-se uma referência ao perfil da parte como visualizada axialmente ao longo da via do percurso pelo molde 21. Em outras palavras, o diâmetro efetivo leva em consideração quaisquer estruturas salientes, tais como protuberâncias anulares que se projetem da superfície nominal de uma parte. De maneira semelhante, quando projeções, tais como protuberâncias anulares, são fornecidas no mandril 20 ou no molde 21, o diâmetro externo do mandril 20 será ligeiramente maior que o diâmetro interno do molde 21 de maneira que uma vedação pode ser criada entre eles. “Substancialmente igual” pretende compreender tais variações, e outras tolerâncias normais em ferramentas desse tipo.

Além disso, como o mandril do suspensor 20, em determinado aspecto, é o componente mais superior do liner 2 a ser instalado, é interessante que seu diâmetro interno preferencialmente seja no máximo o diâmetro interno do liner 2 a ser instalado. Assim, qualquer constrição adicional do duto que está sendo instalado no poço será evitada. Mais preferencialmente, no entanto, é substancialmente igual ao diâmetro interno do liner 2 de maneira que o mandril 20 possa ser o mais espesso possível.

Além disso, é interessante o fato de que o mandril dos conjuntos de âncora inusitados é substancialmente não deformável, isto é, resiste à deformação significativa quando o molde é movido em sua superfície externa para expandir a luva metálica. Assim, a expansão da luva é facilitada e o mandril é capaz de fornecer sustentação radial significativa para a luva expandida. Espera-se que determinado grau de compressão possa ser tolerado, da grandeza de aproximadamente um por cento, mas geralmente a compressão é mantida em um mínimo para maximizar o grau de sustentação radial fornecida. Assim, o mandril das âncoras inusitadas preferencialmente é fabricado a partir de ligas metálicas ferrosas e não ferrosas relativamente rígidas e, com máxima preferência, de ligas metálicas que sejam resistentes à corrosão. Ligas ferrosas adequadas incluem aço níquel-cromo-molibdênio e outros aço de alto rendimento. Ligas não ferrosas incluem superligas de níquel, ferro ou cobalto, tais como as ligas Inconel, Hastelloy, Waspaloy, Rene, e Monel. As superligas são resistentes à corrosão, ou seja, são mais resistente às condições químicas, térmicas, de pressão e outras condições corrosivas comumente enfrentadas nos poços de petróleo e gás. Assim, superligas ou outras ligas resistentes à corrosão podem ser preferíveis quando a corrosão da âncora for um possível problema. O molde das âncoras inusitadas também é preferencialmente fabricado com tais materiais. Utilizando tais ligas de alto rendimento, não somente a expansão da luva facilitada, como o mandril e o molde também podem fornecer sustentação radial significativa para a luva expandida e o molde também tornar-se mais resistente à corrosão.

Por outro lado, a luva dos conjuntos de âncora inusitados preferencialmente é fabricada a partir de metal dúctil, como ligas metálicas dúcteis ferrosas e não ferrosas. As ligas devem ser suficientemente dúcteis para permitir a expansão da luva sem criar fissuras. Exemplos de tais ligas incluem alumínio, latão, bronze, aço inoxidável, e aço carbono dúc- teis. Preferencialmente, o metal tem um fator de elongação de aproximadamente 3 a 4 vezes a expansão antecipada para a luva. Por exemplo, se a luva tiver que expandir na ordem de 3%, será fabricada utilizando um metal com um fator de elongação de cerca de 9 a cerca de 12%. De maneira geral, portanto, o material utilizado para fabricação da luva deve ter um fator de elongação de pelo menos 10%, preferencialmente de cerca de 10 a cerca de 20%. Ao mesmo tempo, no entanto, a luva não deve ser fabricada utilizando um material tão dúctil que não permita sua retenção no revestimento existente.

Além disso, é interessante o fato de que a escolha dos materiais para o mandril, molde, e luva deve ser coordenada para conferir deformação mínima do mandril, permitindo ao mesmo tempo a expansão da luva pelo molde sem a produção de fissuras. Como materiais de rendimento mais alto são utilizados no mandril e no molde, é possível utilizar materiais progressivamente menos dúcteis na luva. Materiais menos dúcteis podem conferir à luva maior capacidade de preensão, mas naturalmente requererá forças de expansão mais expressivas.

No aspecto relevante, no entanto, ao utilizar uma vedação metálica expansível e dúctil, e um mandril não deformável, é possível fornecer uma vedação firme e confiável com um revestimento existente, evitando ao mesmo tempo as complexidades de outros suspen-sores mecânicos e as desvantagens significativas dos liners expansíveis. Mais especificamente, os suspensores inusitados não têm uma área fragilizada como a existentes na junção da parte expandida e não expandida dos liners expansíveis. Assim, com os demais fatores em equivalência, os suspensores inusitados podem atingir capacidades de carga mais altas.

Além disso, liners expansíveis devem ser produzidos com relativa espessura, em parte para compensar a área fragilizada criada entre a parte expandida e a parte não expandida. As luvas expansíveis dos suspensores inusitados, no entanto, são bem mais delgadas. Assim, com os demais fatores em equivalência, as luvas expansíveis podem ser mais facilmente expandidas, o que por sua vez reduz o volume de força que precisa ser gerado pelo conjunto de assentamento.

As ligas dúcteis, das quais podem ser produzidos liners expansíveis convencionais e as luvas expansíveis dos suspensores inusitados, uma vez expandidas, podem relaxar e causar uma redução na força radial aplicada a um revestimento existente. Ferramentas convencionais fornecem sustentação para partes do liner expandido deixando o molde ou outros membro de expansão no poço. O mandril não deformável dos suspensores do liner inusitados, no entanto, tem seu diâmetro externo substancialmente igual ao diâmetro interno do molde. Assim, o mandril e o molde podem fornecer sustentação radial para a luva expandida. Com os demais fatores em equivalência, essa sustentação radial aumentada reduz o “relaxamento” da luva relativamente dúctil expandida e, por sua vez, tende a aumentar a capacidade de carga da âncora. Ao mesmo tempo, o mandril é facilmente provido com um diâmetro interno máximo igual ao do liner que será instalado, evitando assim qualquer cons-trição do duto fornecido através do poço.

Os suspensores do liner expansivel, como são necessariamente fabricados utilizando ligas dúcteis, as quais, de maneira geral, são menos resistente à corrosão, são mais suscetíveis s corrosão e não podem ser utilizadas, ou devem ser utilizadas com uma expectativa de vida útil mais curta em ambientes corrosivos. O mandril dos suspensores inusitados, no entanto, pode ser produzido com ligas de alto rendimento, que são bem mais resistente à corrosão. A luva expansivel dos suspensores inusitados são fabricadas utilizando ligas dúcteis, menos resistentes à corrosão, mas é interessante que, comparando-se com um liner, somente uma área de superfície relativamente pequena da luva será exposta a fluidos corrosivos. O comprimento da vedação formada pela luva também é muito maior que a espessura de um liner, expandido ou não. Assim, a expectativa é que os suspensores inusitados tenham vidas úteis mais longas em ambientes corrosivos. A luva expansivel dos conjuntos de âncora inusitados também preferencialmente é guarnecida com vários elementos de fixação e vedação para intensificar a vedação entre a luva expandida e um revestimento existente e para aumentar a capacidade de carga dos suspensores inusitados. Por exemplo, como é possível observar na Figura 7, a luva 22 é guarnecida com vedações anulares 27 e cunhas radialmente e axialmente distanciadas 28 guarnecidas em sua superfície externa. Vedações anulares podem ser fabricadas de uma variedade de materiais convencionais, como elastômeros termicamente curados, espirala-dos ou não, e tecidos impregnados com grafite. As cunhas podem ser fornecidas por meio de processos convencionais, por exemplo, usinando cunhas para formar uma luva, ou soldando aço e carbureto de tungstênio esmagados ou outras partículas metálicas à superfície da luva com uma cobertura fina de solda com alto teor de níquel ou outros soldadores convencionais. Quando essas vedações e cunhas são utilizadas, a luva é preferencialmente guarnecida com uma proteção de calibre para minimizar o contato entre esses elementos e a parede do revestimento à medida que o conjunto de âncora desce para o interior do poço.

Como será valorizado pelos indivíduos versados na técnica, as dimensões precisas da luva expansivel podem ser variáveis de maneira que, com os demais fatores em equivalência, a fornecer capacidade de carga maior ou menor e para permitir forças de maior ou menor expansão. O diâmetro externo da luva necessariamente será determinado basicamente pelo diâmetro interno do revestimento no qual a âncora será instalada e pelo grau de expansão desejado. A espessura da luva será coordenada com as propriedades de tração e ductilidade do material utilizado na luva para fornecer o equilíbrio desejado da capacidade de carga e expansibilidade. De maneira geral, quanto mais longa a luva, maior a capacidade de carga. Assim, o comprimento da luva tipicamente equivalerá no mínimo a seu diâmetro, e preferencialmente será de pelo menos 150% do diâmetro, de modo a conferir uma área de superfície suficiente que permita capacidades de carga capazes de suportar relativamente liners pesados e outras ferramentas intrafuro e componentes do poço. Os conjuntos de âncora inusitados, portanto, podem ser fornecidos com capacidades de carga de pelo menos 100.000 Ibs, mais preferencialmente, pelo menos 250.000 Ibs, e com máxima preferência, pelo menos 500.000 Ibs.

Assim, as âncoras inusitadas da presente invenção fornecem vantagens significativas e preferencialmente são utilizadas na prática de métodos inusitados para instalação e cimentação de um liner em um poço e nos conjuntos de liner inusitados. No entanto, como será apreciado a partir da discussão adiante, outros suspensores que fornecem uma vedação com um revestimento existente quando assentados, ou suspensores com membros ve-dantes separados podem ser utilizados nos métodos inusitados e nos conjuntos de liner inusitados. Por exemplo, liners expansíveis, como revelado em Braddick ‘880, Harrell ‘169, e Baugh ‘667, que estabelece uma vedação com um revestimento existente enquanto são assentados, podem ser adaptados para uso na invenção em questão. O liner expansível e o peso total do liner serão coordenados para que o liner possa ser substancialmente sustentado e imobilizado durante o processo de cimentação.

Mecanismo de Engrenagem Como observa-se acima, os conjuntos de âncora inusitados são projetados para utilização combinada com uma ferramenta para instalação da âncora em um duto tubular. Por exemplo, a ferramenta de instalação 3 pode ser utilizada para instalar o suspensor do liner 11. Mais especificamente, a ferramenta de descida 12 é utilizada para engatar destacavel-mente no suspensor 11 e a ferramenta de assentamento 13 é utilizada para atuar o molde 21 e assentar a luva 22. Existe uma variedade de mecanismos que podem ser incorporados às ferramentas para conferir essa atuação e o engate liberável. A este respeito, no entanto, a presente invenção não inclui qualquer ferramenta ou mecanismo específico para engatar destacavelmente, atuar, ou instalar de algum modo os conjuntos de âncora inusitados. Preferencialmente, no entanto, as âncoras inusitadas são utilizadas com as ferramentas aqui reveladas. Essas ferramentas são capazes de instalar as âncoras inusitadas de maneira simples e confiável. Além disso, como será discutido mais profundamente nesse momento, elas incorporam vários atributos inusitados e representam outras modalidades da presente invenção. A ferramenta de descida 12 e a ferramenta de assentamento 13, como será possível apreciar a partir da comparação entre as Figuras 2-7, compartilham um mandril da ferramenta comum 30. O mandril da ferramenta 30 fornece uma estrutura de base à qual são conectados, direta ou indiretamente, os vários componentes do suspensor do liner 11, a ferramenta de descida 12, e a ferramenta de assentamento 13. O mandril da ferramenta 30 é conectado em sua extremidade superior a uma coluna de trabalho 5 (vide a Figura 1A). Assim, ele fornece um duto para a passagem de fluidos da coluna de trabalho 5 que são utilizados, entre outros propósitos, para equilibrar a pressão hidrostática no poço, para atuar hidraulicamente a ferramenta de assentamento 13 e, finalmente, o molde 21, e para injetar cimento no liner 2. O mandril 30 também fornece transmissão de força axial e rotativa da coluna de trabalho 5 de acordo com a necessidade para descer o suspensor 11 e o liner 2, perfurar um poço durante a descida, assentar o suspen-sor 11, e liberar e recuperar a ferramenta de descida 12 e a ferramenta de assentamento 13, tudo conforme a desdrição detalhada a seguir. O mandril da ferramenta 30 é um corpo geralmente cilíndrico. Preferencialmente, como ilustrado, ele compreende uma pluralidade de seções tubulares 31 para facilitar a montagem da ferramenta de instalação 3 e do suspensor do liner 11 como um todo. As seções tubulares 31 podem ser unidas por conectores rosqueados convencionais. Preferencialmente, no entanto, as seções 31 do mandril da ferramenta 30 são conectadas por mecanismos de engrenagem inusitados da presente invenção.

Os mecanismos de engrenagem inusitados compreendem seções de eixo dotados de roscas nas extremidades para união. As seções de eixo contam com superfícies externas prismáticas adjacentes a seus terminais rosqueados. Um conector rosqueado une os terminais rosqueados das seções de eixo. O conector tem ranhuras axiais. Um par de anéis de engrenagem é sustentado deslizantemente nas superfícies externas prismáticas das seções de eixo. Os anéis dé engrenagem têm superfícies internas prismáticas que engatam nas superfícies externas prismáticas das seções de eixo e ranhuras axiais que engatam nas ranhuras axiais no conector rosqueado. Preferencialmente, os mecanismos de engrenagem inusitados também compreendem recessos adjacentes às superfícies prismáticas compatíveis que permitem a rotação limitada dos anéis de engrenagem nas seções da eixo prismático para facilitar o engate e desengate das superfícies prismáticas compatíveis.

Consequentemente, o mandril 30 da ferramenta de instalação 3 inclui uma modalidade preferencial 32 dos mecanismos de engrenagem inusitados. Mais particularmente, o mandril 30 é constituído por diversas seções tubulares 31 unidas pelos conjuntos de conector inusitados 32. Os conjuntos de conector 32 incluem conectores rosqueados 33 e anéis de engrenagem 34. As Figuras 8-9 mostram a porção do mandril 30 e o conjunto do conector 32a que é observada nas Figuras 2 e que é representativa das conexões utilizadas para constituir o mandril 30. Como observa-se nessas figuras, a extremidade inferior da seção tubular 31a e a extremidade superior da seção tubular 31b são rosqueadas no e unidas pelo conector rosqueado 33a. As roscas, como é comum no setor, são roscas para a direita, significando que a conexão é apertada girando a seção tubular para a direita, isto é, girando no sentido horário. Os mecanismos de engrenagem inusitados, no entanto, também podem ser utilizados nas conexões para a esquerda. Os anéis de engrenagem 34a e 34b são sustentados deslizantemente nas seções tubulares 31a e 31b, e quando na posição acoplada ou “constituída” como mostra a Figura 8A, tocam o conector 33a. O conector 33a e os anéis 34a e 34b têm ranhuras compatíveis que fornecem o mútuo engate giratório.

As seções tubulares 31 têm superfícies externas prismáticas 35 adjacentes a seus terminais rosqueados. Ou seja, as superfícies externas normalmente cilíndricas das seções tubulares 31 foram cortadas para fornecer uma pluralidade de superfícies planas estendidas axialmente ao longo da seção tubular de modo que, quando visualizadas em seção transversal, as superfícies planas definem ou podem ser estendidas para definir um polígono. Por exemplo, como melhor visualizado na Figura 9A, a seção tubular 31a têm superfícies externas prismáticas octogonais 35. A superfície interna do anel de engrenagem 34a tem superfícies internas prismáticas octogonais compatíveis 36. O anel de engrenagem 34b apresenta construção similar. Assim, quando em suas posições acopladas, como mostra a Figura 9A, as superfícies prismáticas 35 e 36 fornecem engate rotativo entre as seções 31a e 31b e anéis 34a e 34b. Portanto, é interessante o fato de que o torque pode ser transmitido de uma seção tubular 31 para outra seção tubular 31, por meio dos anéis 34 e conectores 33, sem aplicar o torque às conexões rosqueadas entre as seções tubulares 31.

As Figuras 8B e 9B mostram o conjunto do conector 32a nos estados desacopla-dos. Observa-se que as superfícies prismáticas 35 se estendem axialmente nas seções tubulares 31a e 31b e permitem que as ranhuras nos anéis 34a e 34b deslizem para engatar e desengatar das ranhuras no conector 33a, como é possível apreciar comparando as Figuras 8A e 8B. Os recessos são preferencialmente fornecidos adjacentes às superfícies prismáticas compatíveis para facilitar o deslizamento. Por exemplo, como é possível observar na Figura 9, os recessos 37 são fornecidos adjacentes às superfícies prismáticas 36 no anel 34a. Esses recessos permitem que o anel 34a gire em grau limitado nas seções tubulares 31a. Quando giradas para a esquerda, como mostra a Figura 9B, as superfícies 35 e 36 são desengatadas, e o anel 34a pode deslizar mais livremente na seção tubular 31a. Assim, os anéis 34 podem ser mais facilmente engatados e desengatados dos conectores 33. Quando os anéis 34 são movidos para engatar nos conectores 33, os anéis 34 e conectores 33 podem ser girados em conjunto no sentido horário para completar a formação da conexão. Preferencialmente, parafusos de fixação, pinos, chavetas, ou elementos do gênero {não mostrado) são então instalados para prender os anéis 34 e impedir que se movam axialmente ao longo das seções tubulares 31.

Portanto, é interessante o fato de que os mecanismos de engrenagem inusitados fornecem a transmissão de torque eficaz e confiável nas duas direções através de um duto secionado, como o mandril da ferramenta 30. Em comparação aos parafusos de fixação convencionais e outros elementos similares, as superfícies prismáticas compatíveis e as ranhuras no conector e anéis fornecem uma área de superfície bem maior através da qual transmite-se o torque para a direita. Assim, forças de rotação muito superiores, e forças muito superiores ao limite do torque da conexão rosqueada, podem ser transmitidas no sentido horário de através um duto secionado e de seus conjuntos de conector sem risco de dano às conexões rosqueadas. Os mecanismos de engrenagem inusitados, portanto, são particularmente adequados às ferramentas utilizadas na perfuração em um liner e a outras aplicações que submetem a ferramenta a um torque elevado. Além disso, como os anéis não podem girar no sentido anti-horário, ou sendo fornecidos os recessos, podem girar no sentido anti-horário somente em grau limitado, o torque para a esquerda pode ser aplicado a um mandril da ferramenta sem risco de afrouxamento significativo ou de desenrascar a conexão. Assim, a ferramenta pode ser projetada para utilizar rotação inversa, assim como pode ser requerido para assentamento ou liberação de um liner ou de outros componente do poço, sem risco de desmontagem da ferramenta em um furo do poço.

Ao mesmo tempo, no entanto, é interessante o fato de que o mandril 30 possa ser constituído por conexões convencionais. Além disso, os suspensores do liner inusitados podem ser utilizados com ferramentas dotadas de um mandril convencional, e assim, os mecanismos de engrenagem inusitados não fazem parte desse aspecto da presente invenção. Além disso, é interessante o fato de que os mecanismos de engrenagem inusitados podem ser utilizados de maneira vantajosa na constituição das colunas tubulares, nos man-dris para outras ferramentas, ou em outros dutos secionados ou eixos, ou qualquer outra conexão rosqueada onde as roscas devem ser protegidas do torque excessivo.

Conjunto de Descida A ferramenta de descida 12 inclui um mecanismo de aro que engata destacavel-mente no mandril do suspensor 20 e que basicamente suporta o peso do liner 2 ou de outros componentes do poço conectados diretamente ou índiretamente ao mandril do suspensor 20. A ferramenta de descida 12 também inclui um mecanismo de transferência de torque liberável para transferir o torque ao mandril do suspensor 20 e um mecanismo de grampo liberável que fornece uma conexão entre a ferramenta de descida 12 e o mandril da ferramenta 30. A seção tubular 31 g do mandril 30 fornece um estrutura de base sobre a qual os vários outros componentes da ferramenta de descida 12 são montados. Como será apreciado a partir da discussão adiante, a maioria desses outros componentes são sustentados deslizantemente, diretamente ou índiretamente, na seção tubular 31 g. Durante a montagem da ferramenta de instalação 3 e do suspensor do liner 11 e até determinado ponto em sua posição de descida, no entanto, eles são fixados axialmente na seção tubular 31 g pelo mecanismo de grampo, que pode ser liberado para permitira liberação do mecanismo de aro que engata no mandril do suspensor 20.

Mais particularmente, como melhor visualizado na Figura 7, a ferramenta de descida 12 inclui um aro 40 que tem um base anular sustentada deslizantemente no mandril 30. Uma pluralidade de projeções se estende axialmente para baixo a partir da base do aro 40. As projeções do aro têm extremidades dilatadas 41 que se estendem radialmente para fora e, quando a ferramenta de descida 12 está em sua posição de descida, como mostra a Figura 7A, engatam nos recessos correspondentes anulares 29 no mandril do suspensor 20. Um anel inferior 42 é rosqueado na extremidade do mandril da ferramenta 30, e sua extremidade biselada superior fornece sustentação radial e axial para as extremidades 41 do aro 40. Assim, o aro 40 pode suportar o peso do mandril 20, do liner 2, e de quaisquer outros componentes do poço que possam ser conectados diretamente ou indiretamente ao mesmo. O anel inferior 42 também fornece uma conexão, por exemplo, por meio de uma extremidade inferior rosqueada, a uma junta lisa 15 ou a outros componentes do poço que possam ser incluídos abaixo do suspensor 11 no conjunto do liner 1 conforme desejado.

Como é possível visualizar melhor nas Figuras 6-7, o aro 40, ou mais precisamente, sua base anular é sustentada deslizantemente no mandril 30 dentro de um conjunto que inclui uma luva 43, uma tampa do aro anular 46, uma tampa da luva anular 44, e a tampa de pressão anular 45. A luva 43 é geralmente disposta dentro do mandril do suspensor 20 e engata deslizantemente em sua superfície interna. A tampa da luva 44 é rosqueada à extremidade inferior da luva 43 e é transportada deslizantemente entre o mandril do suspensor 20 e o aro 40. A tampa de pressão 45 é rosqueada à extremidade superior da luva 43 e é transportada deslizantemente entre o molde 21 e a seção tubular 31g. A tampa do aro 46 é rosqueada à extremidade superior do aro 40 e é transportada deslizantemente entre a luva 43 e a seção tubular 31 g. O subconjunto do aro 40 e a tampa 46 ê acionado por mola dentro da luva 43 entre a tampa da luva 44 e a tampa de pressão 45.

Como é possível apreciar na Figura 6, a tampa de pressão 45 em sua extremidade superior apoia-se em um alojamento do grampo anular 47 e em sua extremidade inferior apoia-se no mandril do suspensor 20. O mandril do suspensor 20 e a tampa de pressão 45 engatam rotativamente entre si por meio de ranhuras compatíveis, similares às já descritas com referência aos conjuntos de conector 32 que unem as seções tubulares 31. Além disso, muito embora não mostrada em nenhum detalhe, a seção tubular 31 g é fornecida com abas, distanciadas radialmente em sua superfície externa, que engatam rotativamente em fendas correspondentes na tampa de pressão 45. As fendas se estendem lateralmente e circunfe-rencialmente a partir das abas para permitir, pelas razões discutidas adiante, que a seção tubular 31 g se mova axialmente para baixo e gire em sentido anti-horário um quarto de volta. Por outro lado, entretanto, quando a ferramenta de descida 12 está em sua posição de descida o engate entre essas abas e fendas fornecem um engate rotativo em sentido horário entre a seção tubular 31 g e a tampa de pressão 45, permitindo finalmente dessa maneira que o torque em sentido horário seja transmitido do mandril da ferramenta 30 para o mandril do suspensor 20. A ferramenta de descida 12. portanto, pode ser utilizada para perfuração no liner. Ou seja, uma broca de perfuração pode ser fixada ao liner da extremidade 2 e o furo do poço estendido girando-se a coluna de trabalho 5.

Muito embora não mostrado em sua totalidade ou em maiores detalhes, é interessante o fato de que o alojamento do grampo 47 e a seção tubular 31 g do mandril 30 tenham recessos em cooperação que aprisionam uma pluralidade de grampos 48 da maneira co-mumente utilizada na técnica. Esses recessos permitem que os grampos 48 se movam radialmente, ou seja, entrem e saiam até certo ponto. É interessante o fato de que as extremidades internas (nesse sentido, a inferior) dos grampos 48 são dotadas de garras que engatam no recesso na seção tubular 31 g. As superfícies anulares dessas garras e recessos são coordenadas de maneira que o movimento descendente do mandril 30 em relação ao alojamento do grampo 47, por razões que serão discutidas abaixo, impulsione os grampos 48 externamente. Na posição de descida, como mostra a Figura 6A, no entanto, um pistão de travamento 50, que é sustentado deslizantemente na seção tubular 31 g, assenta-se sobre o alojamento do grampo 47 e os topos das cavidades nas quais os grampos 48 são transportados. Assim, o movimento radial para fora dos grampos 48 é limitado ainda mais e os grampos 48 são mantidos na posição voltada para dentro onde engatam no alojamento do grampo 47 e na seção tubular 31g.

Dessa maneira, os grampos 48 são capazes de fornecer um engate em translação entre o mandril 30 e a ferramenta de descida 12 quando na posição de descida. Esse engate não é carregado tipicamente com grandes volumes de força quando a ferramenta está na posição de descida, já que o peso da ferramenta de instalação 3 e do liner 2 é transmitido ao mandril da ferramenta 30 basicamente através das extremidades do aro 41 e do anel inferior 41 e o torque é transmitido do mandril 30 através da tampa de pressão 45 e do mandril do suspensor 20. O engate proporcionado pelos grampos 48, no entanto, facilita a montagem da ferramenta de instalação 3 e do suspensor 11 e suportará qualquer carga com-pressiva aplicada inadvertidamente entre o suspensor 11 e o mandril da ferramenta 30. Assim, os grampos 48 impedirão o suspensor do liner 11 e a ferramenta de descida 12 de moverem-se para cima sobre o mandril 30 o que de outra maneira ocorrería se o conjunto do liner 1 ficar suspendido enquanto é baixado no revestimento existente. A liberação dos grampos 48 desse engate será descrita com mais detalhes adiante no contexto de assentamento do suspensor 11 e liberação da ferramenta de descida 12. É interessante o fato de que a ferramenta de descida 12 descrita acima fornece um mecanismo eficaz e confiável para engatar destacavelmente o suspensor do liner 11, para garantir que o suspensor do liner não se mova axialmente no mandril 30, e para transmitir torque do mandril 30 ao mandril do suspensor 20. Assim, é uma ferramenta que preferenci- almente é utilizada junto com os suspensores do liner da presente invenção. Ao mesmo tempo, contudo, outros mecanismos de descida convencionais, tais como os mecanismos que utilizam uma porca rosqueada para a esquerda ou somente grampos, podem ser utilizados, particularmente não sendo necessário ou desejável fornecer a transmissão de torque através do mecanismo de descida. A presente invenção não está sob hipótese alguma limitada a uma ferramenta de descida específica.

Conjunto de Assentamento A ferramenta de assentamento 13 inclui um mecanismo hidráulico para gerar força de translação, em relação ao mandril da ferramenta e à coluna de trabalho a que se encontra conectada, e um mecanismo para transmitir essa força ao molde 21 que, ao ser atuado, expande a luva metálica 22 e assenta o suspensor 11. Ele é conectado à ferramenta de descida 12 através de seu mandril da ferramenta comum 30, com seções tubulares 31a-f do mandril 30 propiciando uma estrutura de base sobre a qual os vários outros componentes da ferramenta de assentamento 13 são montados.

Como percebe-se na Figura 2-5, o mecanismo hidráulico compreende diversos atu-adores hidráulicos em cooperação 60 apoiados no mandril da ferramenta 30. Esses atuado-res hidráulicos são motores hidráulicos lineares projetados para fornecer força linear ao molde 21. Os indivíduos versados na técnica valorizarão o fato de que os atuadores 60 são interconectados de maneira a "empilhar” a força de cada atuador 60 e que seja possível variar em número e tamanho para produzir a força linear desejada para expandir a luva 22.

Como é comum em tais atuadores, eles compreendem um mandril. Embora os atuadores para outras aplicações possam empregar diferentes configurações, o mandril nos atuadores inusitados, como é típico nas ferramentas e componentes de poço petrolífero, o mandril preferencialmente é um mandril geralmente cilíndrico. Um cilindro hidráulico é deslizantemente acoplado ao mandril. O cilindro hidráulico tem uma câmara hidráulica inferior com uma porta de entrada e uma câmara hidráulica superior com uma porta de saída. Tipicamente, mas não necessariamente, cilindro hidráulicos convencionais incluirão um membro de vedação estacionário, como um pistão, vedação, ou prolongamento do próprio mandril, que se estende continuamente ao redor da parte externa do mandril. Um cilindro ou tambor hidráulico é sustentado deslizantemente nas superfícies externas do mandril e do membro de vedação estacionário. O cilindro inclui uma luva ou outro membro do corpo com um par de membros de vedação dinâmicos, tais como pistões, vedações, ou prolongamentos do membro do próprio corpo, afastados em cada uma das faces do membro de vedação estacionário e sustentando deslizantemente o cilindro. O membro de vedação estacionário divide o interior do cilindro em duas câmaras hidráulicas, uma câmara superior e uma câmara inferior. Uma porta de entrada fornece a comunicação fluida com a câmara hidráulica inferior. Uma porta de saída fornece a comunicação fluida com a câmara hidráulica superior. Assim, quando o fluido é introduzido na câmara inferior, é produzido o movimento linear relativo entre o mandril e o cilindro. Na ferramenta de assentamento 13, este é o movimento descendente do cilindro em relação ao mandril 30.

Por exemplo, o elemento que pode ser visualizado como atuador hidráulico inferior 60e é mostrado na Figura 4. Este atuador hidráulico inferior 60e compreende pistões flutuantes anular 61e e 61 f. Os pistões flutuantes 61e e 61 f são sustentados deslizantemente sobre o mandril da ferramenta 30, ou mais precisamente, nas seções tubulares 31 e e 31 f, respectivamente. Uma luva cilíndrica 62e é conectada, por exemplo, por meio de conexões rosqueadas aos pistões flutuantes 61 e e 61 f e se estende entre eles. Um pistão estacionário anular 63e é conectado à seção tubular 31 f do mandril da ferramenta 30, por exemplo, por meio de uma conexão rosqueada. Preferencialmente, são fornecidos parafusos de fixação, pinos, chavetas, ou elementos do gênero para prender essas conexões rosqueadas e reduzir as probabilidades de afrouxamento.

Na posição de descida mostrada na Figura 4A, o pistão flutuante 61f está em relação de estreita proximidade ao pistão estacionário 63e. Uma câmara hidráulica inferior é definida entre eles, afastando os pistões ou provendo recessos em um ou em ambos, e uma porta é provida através do mandril para permitir a comunicação fluida com a câmara hidráulica inferior. Por exemplo, o pistão flutuante 61 f e o pistão estacionário 63e são providos com recessos que definem uma câmara hidráulica inferior 64e entre eles, mesmo se os pistões 61f e 63e forem contíguos. Uma ou mais portas de entrada 65e são providas na seção tubular 31f para fornecer comunicação fluida entre o interior do mandril da ferramenta 30 e a câmara hidráulica inferior 64e. O pistão flutuante 61 e, por outro lado, está distante do pistão estacionário 63e, e uma câmara hidráulica superior 66e é definida entre eles. Uma ou mais portas de saída 67e são providas no pistão flutuante 61 e para fornecer comunicação fluida entre a câmara hidráulica superior 66e e a parte externa da luva do cilindro 62e. Como alternativa, as portas de saída podería ser fornecidas na luva do cilindro 62e, e é interessante o fato de que a parte externa da luva do cilindro 62e está em comunicação fluida com o exterior da ferramenta, isto é, o furo do poço, através das folgas entre a luva do cilindro 62e e o molde 21. Assim, o fluido que escoa através das portas de entrada 65e para a câmara hidráulica inferior 64e impulsionará o pistão flutuante 61f para baixo, e por sua vez fará com que o fluido extravase da câmara hidráulica superior 66e através das portas de saída 67e, permitindo que o atuador 60e desça ao longo mandril 30, como pode ser observado na Figura 4B. A ferramenta de assentamento 13 inclui outro atuador 60d de construção similar localizado acima do atuador 60e recém descrito. Partes do atuador 60d são mostradas na Figura 3 e 4. A ferramenta de assentamento 13 engata no molde 21 do suspensor do liner 11 por meio de outro atuador hidráulico 60c que está localizado acima do atuador hidráulico 60d. Mais particularmente, como é possível observar na Figura 3, o atuador de engate 60c compreende um par de pistões flutuantes 61c e 61 d conectados por uma luva 62c. Os pistões flutuantes 61c e 61d são sustentados deslizantemente, respectivamente, nas seções tubulares 31c e 31 d ao redor do pistão estacionário 63c. Uma ou mais portas de entrada 65c são providas na seção tubular 31c para fornecer comunicação fluida entre o interior do mandril da ferramenta 30 e a câmara hidráulica inferior 64c. Uma ou mais portas de saída 67c são providas na luva do cilindro 62c para fornecer comunicação fluida entre a câmara hidráulica superior 66c e o exterior do atuador 60c.

Observa-se que a porção superior da luva 62c se estende acima do molde 21 enquanto sua porção inferior se estende através do molde 21, e essa extremidade superior da luva 62c é dilatada em relação à sua porção inferior. Um anel de ajuste anular 68 é conectado à porção de diâmetro reduzido da luva 62c por meio de, por exemplo, conexões rosque-adas. Um anel de batente anular 69 é transportado deslizantemente na porção de diâmetro reduzido da luva 62c em posição um pouco abaixo do anel de ajuste 68 e logo acima e con-tiguamente ao molde 21. O anel de ajuste 68 e anel de batente 69 são unidos conjuntamente por pinos de cisalhamento (não mostrados) ou outros membros cisalháveis. É interessante o fato de que, durante a montagem da ferramenta de instalação 3, a rotação do anel de ajuste 68 e do anel de batente 69 permite o movimento relativo entre a ferramenta de assentamento 13 e a ferramenta de descida 12 por um lado e o suspensor do liner 11 por outro lado, finalmente permitindo alinhar as extremidades do aro 41 da ferramenta de descida 12 nos recessos anulares 29 do mandril do suspensor 20. A ferramenta de assentamento 13 inclui elementos que podem ser visualizados como atuadores de acionamento adicionais 60a e 60b localizados acima do atuador de engate 60c mostrado na Figura 3. Assim como acontece com os demais atuadores hidráulicos 60, e como é possível observar na Figura 2, o atuador hidráulico mais superior 60a compreende um par de pistões flutuantes 61a e 61b conectados por uma luva 62a e apoiados deslizantemente, respectivamente, nas seções tubulares 31a e 31b ao redor do pistão estacionário 63a. Uma ou mais portas de entrada 65a são providas na seção tubular 31a para fornecer comunicação fluida entre o interior do mandril da ferramenta 30 e a câmara hidráulica inferior 64a. Uma ou mais portas de saída 67a são providas no pistão flutuante 61a para fornecer comunicação fluida entre a câmara hidráulica superior 66a e o exterior do atuador 60a. (Compreenda-se que o atuador 60b, como mostram parcialmente as Figuras 2 e 3, é construído de maneira similar ao atuador 60a.) É interessante o fato de que os atuadores hidráulicos 60 estão preferencialmente imobilizados em sua posição de descida. De resto, eles podem ser atuados em grau maior ou menor por diferenças na pressão hidrostática entre o interior do mandril 30 e o exterior da ferramenta de instalação 3. Assim, a ferramenta de assentamento 13 incorpora preferencialmente membros cisalháveis, tais como pinos, parafusos, e elementos similares, ou outros meios para a fixação destacável dos atuadores 60 ao mandril 30. A ferramenta de assentamento 13 incorpora preferenciaimente os atuadores hidráulicos da presente invenção. Os atuadores hidráulicos inusitados incluem um pistão de balanceamento. O pistão de balanceamento é sustentado deslizantemente no interior da câmara hidráulica superior do atuador, preferencialmente sobre o mandril. O pistão de balanceamento inclui uma passagem estendida axialmente através do pistão de balanceamento. A comunicação fluida através do pistão e entre suas faces superior e inferior é controlada por uma válvula normalmente fechada na passagem. Assim, na ausência do movimento relativo entre o mandril e o cilindro, o pistão de balanceamento pode deslizar em resposta a uma diferença na pressão hidrostática entre a porta de saída, que está em uma face do pistão de balanceamento, e a porção da câmara hidráulica superior que está na face inferior do pistão de balanceamento.

Por exemplo, como é possível observar na Figura 2, o atuador 60a inclui o pistão de balanceamento 70a. O pistão de balanceamento 70a é sustentado deslizantemente na seção tubular 31a do mandril 30 na câmara hidráulica superior 66a entre o pistão flutuante 61a e o pistão estacionário 63a. Quando a ferramenta de assentamento 13 está em sua posição de descida, como mostra a Figura 2A, o pistão de balanceamento 70a está localizado em relação de estreita proximidade com o pistão flutuante 61a. Uma câmara hidráulica é definida entre eles, seja afastando os pistões seja provendo recessos em um ou em ambos, e uma porta é provida através do mandril para permitir a comunicação fluida com a câmara hidráulica. Por exemplo, o pistão flutuante 61a é guarnecido com um recesso que define uma câmara hidráulica 71a entre eles, mesmo se pistões 61a e 70a forem contíguos. O pistão de balanceamento 70a tem uma passagem 72a estendida axialmente através da porção de seu corpo, isto é, de sua face superior para sua face inferior. A passagem 72a, portanto, é capaz de fornecer a comunicação fluida através do pistão de balanceamento 70a, ou seja, entre a câmara hidráulica 71a e o restante da câmara hidráulica superior 66a. A comunicação fluida através da passagem 72a, no entanto, é controlada por uma válvula normalmente fechada, como o diafragma violável 73a. Quando o diafragma 73a está em seu estado não violável fechado, o fluido não pode escoar entre a câmara hidráulica 71a e o restante da câmara hidráulica superior 66a. O atuador 60b inclui ainda um pistão de balanceamento 70b idêntico ao pistão de balanceamento 70a descrito acima. Assim, quando a ferramenta de assentamento 13 estiver em sua posição de descida mostrada na Figura 2A, os pistões de balanceamento 70a e 70b são capazes de igualar a pressão entre as câmaras hidráulicas superiores 66a e 66b e a parte externa dos atuadores 60a e 60b assim como pode ocorrer, por exemplo, quando o conjunto do liner 1 estiver sendo baixado ao poço. O fluido pode acessar as portas de saída 67a e 67b e, até o ponto em que a pressão hidrostática externa exceder a pressão hidrostá-tica nas câmaras hidráulicas superiores 66a e 66b, os pistões de balanceamento 70a e 70b serão impulsionados para baixo até que as pressões sejam equilibradas. Esse equilíbrio das pressões interna e externa é importante por evitar a deformação da luvas do cilindro 62a e 62b, o que podería interferir no percurso das luvas 62a e 62b sobre os pistões estacionários 63a e 63b.

Além disso, não permitindo o ingresso de quantidades significativas do fluido de um furo do poço enquanto o conjunto do liner 1 é baixado no poço, os pistões de balanceamento 70a e 70b aumentam ainda mais a confiabilidade dos atuadores 60a e 60b. Ou seja, os pistões de balanceamento 70a e 70b reduzem imensamente o volume de detritos suscetíveis de acessar as câmaras hidráulicas superiores 66a e 66b, e como estão localizados em relação de estreita proximidade com as portas de saída 67a e 67b, a parte substancial da via do percurso mantém-se livre e desimpedida de detritos. As câmaras hidráulicas 66a e 66b são preferencialmente preenchidas com fluido hidráulico limpo durante a montagem da ferramenta de assentamento 13, assegurando desta maneira que, quando atuados, os pistões flutuantes 61a e 61b e as luvas 62a e 62b deslizarão organizadamente e suavemente, respectivamente, sobre as seções tubulares 31a e 31b e os pistões estacionários 63a e 63b. É interessante o fato de que, com o proposito de equilibrar a pressão hidrostática entre a câmara hidráulica superior e um furo do poço, o local exato do pistão de balanceamento na câmara hidráulica superior dos atuadores inusitados não é essencial. O pistão pode ser posicionado relativamente próximo a um pistão estacionário e ainda proporcionar esse equilíbrio. Na prática, o pistão de balanceamento não terá que percorrer uma distância expressiva para equilibrar as pressões e, portanto, inicialmente pode situar-se praticamente em qualquer local na câmara hidráulica superior entre a abertura externa da porta de saída e o pistão estacionário.

Todavia, pelo aspecto mais prático possível, o pistão de balanceamento nos atuadores inusitados é preferencialmente montado próximo à abertura externa da porta de saída de maneira a minimizar a exposição da parte interna do atuador aos detritos do furo do poço. Ele pode ser montado dentro de uma passagem, que pode ser denominada "porta”, tal como as portas 67a mostradas na modalidade ilustrada 60a, ou dentro do elemento denominado “câmara”, como a câmara hidráulica superior 66a mostrada na modalidade ilustrada 60a. Como percebe-se na presente invenção, portanto, ao citar o local de um pistão de balanceamento, a câmara hidráulica superior pode ser entendida de maneira a incluir todas as cavidades, câmaras, passagens de fluido e elementos similares entre a saída da porta e o pistão estacionário. Se montado em uma passagem relativamente estreita, como as portas de saída 67a, no entanto, o pistão de balanceamento terá que percorrer distâncias maiores para equilibrar as pressões hidrostáticas. Assim, na modalidade ilustrada 60a o pistão de balanceamento 70a é montado nas seções tubulares 31a na câmara hidráulica superior relativamente maior 66a.

Além disso, é interessante o fato de que, para proporcionar uma proteção mais efetiva contra os detritos, as válvulas normalmente fechadas na posição de equilíbrio devem ser selecionadas para que, preferencialmente, não sejam abertas em qualquer grau significativo pelos diferenciais de pressão que supostamente experimentarão antes da atuação do atuador. Ao mesmo tempo, conforme será valorizado a partir da discussão a seguir, elas devem abrir, ou seja, permitir a liberação da pressão hidrostática crescente na câmara hidráulica superior quando o atuador for atuado. Com máxima preferência, as válvulas normalmente fechadas permanecem abertas quando inicialmente abertas. Assim, diafragmas violáveis são empregados preferencialmente em virtude de fornecerem a liberação confiável e previsível da pressão, e além disso, sua construção é simples, permitindo a fácil instalação. Outros dispositivos de válvula normalmente fechada, tais como válvulas de retenção, válvulas de alívio de pressão, e tampões com roscas cisalháveis, no entanto, podem ser utilizados no pistão de balanceamento nos atuadores inusitados.

Como será do interesse dos indivíduos versados na técnica, o atuador inclui vedações estacionárias e dinâmicas comumente utilizadas na técnica para vedar as folgas entre os componentes do atuador e para permitir a operação eficiente do atuador como aqui descrito. Em particular, as folgas que separam o pistão de balanceamento do mandril e da luva, ou seja, da câmara hidráulica superior, são guarnecidas preferencialmente com vedações dinâmicas para evitar o vazamento involuntário do fluido ao redor do pistão de balanceamento. As vedações podem ser montadas sobre o pistão de balanceamento ou sobre a câmara, conforme desejado. Por exemplo, os pistões de balanceamento 70a e 70b podem ser guarnecidos com vedações dinâmicas anulares (não mostrado), como o anel em O elasto-mérico montado nos sulcos, em sua superfície interna tangenciando as seções tubulares 31a e 31b e em suas superfícies externas tangenciando as luvas 62a e 62b, respectivamente. Como alternativa, uma ou as duas vedações podem ser montadas nas câmaras hidráulicas superiores 66a e 66b, por exemplo, em sulcos nas seções tubulares 31a e 31b ou luvas 62a e 62b.

Como observa-se acima, antes da atuação, os pistões de balanceamento vedam essencialmente as câmaras hidráulicas superiores e impedem a incursão de detritos. Sob determinadas circunstâncias, no entanto, como, por exemplo, temperaturas crescentes intra-furo, a pressão dentro das câmaras hidráulicas superiores pode aumentar além da pressão hidrostática no furo do poço. Os pistões de balanceamento serão impulsionados para cima até que a pressão nas câmaras hidráulicas superiores seja igual à pressão hidráulica no furo do poço. Se eventualmente um pistão de balanceamento “atingir o fundo’’ e for de encontro à porta de saída, no entanto, a pressão dentro da câmara hidráulica superior poderia continuar a crescer, possivelmente até o ponto em que havería o rompimento do diafragma, permitindo assim que o fluido contendo detritos oriundos do furo do poço acesse a câmara. Assim, os atuadores inusitados incorporam preferencial mente um dispositivo de liberação da pressão que permite a liberação de pressão potencialmente problemática da câmara hidráulica superior como poderia ocorrer de outro modo se os pistões de balanceamento atingissem o fundo.

Por exemplo, invés de utilizar diafragmas violáveis 73a e 73b, as válvulas de retenção ou válvulas de alívio de pressão podem ser montadas nas passagens 72a e 72b. Essas válvulas, se utilizadas, também permitiríam um nível desejado de escoamento do fluido através das passagens 72a e 72b durante a atuação. Como alternativa, uma vedação de alívio hidrostático (burp) elastomérica (não mostrada) pode ser montada em uma ou ambas as folgas que separam os pistões de balanceamento 70a e 70b, respectivamente, das seções tubulares 31a e 31b e das luvas 62a e 62b. Essas vedações de alívio hidrostático permitiríam então a liberação controlada do fluido das câmaras hidráulicas superiores 66a e 66b, respectivamente, para as câmaras hidráulicas 71a e 71b se os pistões de balanceamento 70a e 70b atingiram novamente o fundo, respectivamente, os pistões flutuantes 61a e 61b. Tais válvulas de alivio hidrostático, naturalmente, seriam projetadas com uma pressão de alívio suficientemente abaixo da pressão requerida para abrir o diafragma violável ou outra válvula normalmente fechada.

Preferencialmente, no entanto, o dispositivo de alívio de pressão é fornecido no mandril cilíndrico. Por exemplo, uma válvula de retenção ou de alívio de pressão (não mostrada) pode ser montada nas seções tubulares 31a e 31b para permitir a liberação controlada do fluido desde as câmaras hidráulicas superiores 66a e 66b até o interior do mandril 30. Esse arranjo tem uma vantagem sobre a vedação de alívio hidrostático como descrito acima pelo fato de que seria necessário dominar o fluxo através de uma vedação de alívio hidrostático a fim de formar uma pressão suficiente para romper o diafragma ou abrir de outro modo um dispositivo de válvula normalmente fechada. Se fornecido um dispositivo de alívio de pressão no mandril cilíndrico, a pressão na câmara hidráulica superior será igual à pressão no interior do mandril, e não haverá fluxo através do dispositivo de liberação da pressão a ser dominado.

Ademais, os conjuntos de assentamento da presente invenção incluem preferencialmente alguns meios para indicar se o molde foi totalmente golpeado e posicionado sob a luva metálica expansível. Assim, como mostra a Figura 5, a ferramenta de assentamento 13 inclui um anel indicador deslizável 75 sustentado na seção tubular 31f imediatamente abaixo do atuador 60e descrito acima. Quando a ferramenta de assentamento 13 estiver em sua posição de descida, o anel indicador 75 é fixado à seção tubular 31 f por meio de um mem- bro de cisalhamento, tal como um parafuso ou pino (não mostrado). No entanto, ela é posicionada na seção 31f em relação ao pistão flutuante 61 f de maneira que, quando o pistão flutuante 61 f tiver atingido a extensão plena de seu percurso, atingirá o anel indicador 75 e cisalhará o membro, fixando o mesmo à seção 31 f. Assim, o anel indicador 75 será capaz de deslizar livremente sobre o mandril 30 e, quando a ferramenta for recuperada do poço, pode-se confirmar prontamente que a ferramenta de assentamento 13 golpeou totalmente e assentou a luva metálica 22. É interessante o fato de que a ferramenta de assentamento 13 descrita acima fornece um mecanismo eficaz e confiável para atuar o molde 21, e incorpora atuadores hidráulicos inusitados que conferem vantagens significativas sobre a técnica anterior. Assim, é uma ferramenta preferencial a ser utilizada com os conjuntos de âncora da presente invenção. Ao mesmo tempo, no entanto, existe uma variedade de mecanismos hidráulicos e outros tipos de mecanismos comumente utilizados em ferramentas intrafuro que geram movimento e força linear, tais como mecanismos de macaco hidráulico e mecanismos atuados por cargas explosivas ou liberando peso sobre, impulsionando, tracionando, ou girando a coluna de trabalho. De maneira geral, tal mecanismo pode ser adaptado para utilização com os conjuntos de âncora inusitados, não sendo necessário utilizar qualquer mecanismo ou ferramenta de assentamento específica para assentar os conjuntos de âncora inusitados.

Além disso, é interessante o fato de que os conjuntos de assentamento inusitados, por incluírem atuadores hidráulicos dotados de um pistão de balanceamento, são capazes de equilibrar as pressões hidráulicas que de outra maneira danificariam o atuador e podem manter o atuador livre de detritos que poderíam interferir em sua operação. Tais aperfeiçoamentos são desejáveis não somente no assentamento dos conjuntos de âncora da presente invenção, mas também na operação de outras ferramentas e componentes intrafuro onde há necessidade de atuadores hidráulicos ou outros meios para produzir força linear. Consequentemente, a presente invenção neste aspecto não está limitada ao uso dos conjuntos de assentamento inusitados para atuar um conjunto de âncora particular ou qualquer outra ferramenta ou componente intrafuro. Eles podem ser utilizados vantajosamente nos conjuntos de assentamento de muitas outras ferramentas intrafuro, tais como elementos expansíveis, suspensores do liner expansível, suspensores do liner, cunhas de desvio, obturadores, tampões mecânicos, tampões de cimento, tampões de perfuração, cano ranhurado, e receptáculos com acesso polido (PBRs).

Conjunto do Derivador de Fluxo Como observa-se acima, os liners serão tipicamente cimentados em um poço e, portanto, os conjuntos de liner inusitados incorporam preferencialmente ferramentas para executar operações de cimentação, tais como os derivadores de fluxo de retorno da presente invenção. O derivadores de fluxo de retorno inusitados compreendem um corpo cilíndrico adaptado para instalação em um poço como parte de um liner. O corpo cilíndrico tem uma porta de fluido, tipicamente uma pluralidade de tais portas, adaptadas para permitir o escoamento dos fluidos deslocados por uma operação de cimentação desde um anular entre o liner e o poço até a ferramenta. A cobertura é sustentada no corpo cilíndrico para o movimento de uma posição aberta, onde a porta está aberta, para uma posição fechada, onde a porta está fechada pela cobertura. Uma transmissão é disposta dentro do corpo cilíndrico. A transmissão define uma passagem cilíndrica adaptada para acomodar um duto tubular que se estende através do corpo cilfndrico, e esse duto pode ser utilizado para injetar cimento no liner abaixo do deri-vador do fluxo. A transmissão é engatada destacavelmente na cobertura e operável para mover a cobertura da posição aberta para a posição fechada.

Por exemplo, o conjunto do liner preferencial 1 incorpora o derivador do fluxo de retorno preferencial 10, tamponamento de cimento 14, junta lisa 15, e um tampão de borracha do liner (não mostrado). O derivador do fluxo 10 e o tamponamento de cimento 14, como mostra a Figura 1, são incorporados ao conjunto do liner 1 abaixo do suspensor 11. Como é possível observar na Figura 7, a junta lisa 15 é uma seção tubular conectada à ferramenta de descida 12, mais especificamente, ao anel inferior 42 na extremidade do mandril da ferramenta 30. Tem um diâmetro externo significativamente menor que o diâmetro interno do mandril do suspensor 20 e, necessariamente, do molde 21. Ela se estende ascendentemente da ferramenta de descida 12 através do derivador do fluxo 10, como mostra a Figura 10, e do tamponamento de cimento 14 (não mostrado). O derivador do fluxo preferencial 10 compreende um alojamento de forma geralmente cilíndrica 80 que, conforme discutido adiante em mais detalhes, finalmente fará parte do liner 2 que é instalado no poço. Sua superfície interna define de maneira geral um duto cilíndrico que preferencialmente tem um diâmetro pelo menos da largura dos liners tubulares 8 com os quais será montado. Uma porção superior 81 do alojamento 80 é guarnecida com um diâmetro externo ampliado e um anel de calibre 82 é preso à extremidade inferior do alojamento 80 para fornecer proteção de calibre ao derivador do fluxo 10. Ambas as extremidades do alojamento 80 são rosqueadas para que possa ser incorporado ao conjunto do liner 1. Especificamente, o alojamento 80 é montado no conjunto do liner 1 abaixo do suspensor do liner 11, como é possível observar na Figura 1, e é conectado diretamente, ou indiretamente por meio de liners tubulares ou conectores, ao mandril do suspensor 20. O tamponamento de cimento 14 é incorporado e conectado ao conjunto do liner 1 de modo similar abaixo do derivador do fluxo 10.

Como mostra em mais detalhe a Figura 10, o alojamento do derivador 80 compreende diversas portas 83 definidas em suas paredes. As portas 83 são configuradas e dimensionadas para permitirem ao fluido escoar entre o interior do alojamento 80 e o anular entre o conjunto do liner 1 e o poço em que é baixado. Em particular, como descrito abaixo, elas são configuradas e dimensionadas para permitirem o escoamento do fluido deslocado a partir do anular durante as operações de cimentação a partir do anular para o alojamento 80. A luva cilíndrica 84 é sustentada na superfície externa do alojamento 80. Como será possível apreciar a partir da comparação entre as Figuras 10A e 10B, a luva 84 é sustentada para o movimento axial de uma posição de descida, aberta, onde as portas 83 são descobertas pela luva 84 como mostra a Figura 10A, para uma posição fechada, instalada, onde a luva 84 cobre as portas 83 como mostra a Figura 10B. As portas 83, quando a luva 84 está em sua posição de descida, aberta, permitem que o fluido deslocado de uma operação de cimentação escoe do anular para o interior do conjunto do liner 1, conforme descrito em mais detalhes a seguir. Ao cobrir as portas 83, a luva 84 impede substancialmente que o fluido escoe do anular para o derivador do fluxo 10, de maneira que a integridade do liner 2, no qual o alojamento 80 é incorporado, será mantida.

Os derivadores de fluxo inusitados, como são montados e baixados com um conjunto do liner, compreendem uma transmissão que é disposta dentro do corpo cilíndrico e destacavelmente engatada na cobertura e operável para mover a cobertura da posição aberta para a posição fechada. Por exemplo, o derivador do fluxo preferencial 10 compreende uma transmissão 90 que é operável para mover a luva 84 de sua posição aberta para sua posição fechada. Como é possível observar na Figura 10, a transmissão 90 compreende um carrinho 91 e um aro 92. O carrinho 91 é um corpo semelhante à uma luva de forma geralmente cilíndrica disposto dentro do alojamento do derivador 80. O aro 92, similar ao aro 40, tem uma base anular 93 e uma pluralidade de projeções flexíveis 94. A base anular 93 do aro 92 é sustentada deslizantemente na superfície externa do carrinho 91, de maneira que o aro 92 é disposto entre o carrinho 91 e o alojamento 80. As extremidades dilatadas 95 das projeções do aro 94 estendem-se através das fendas 85 no alojamento 80 para engatar em recessos correspondentes na luva 84. Elas são impedidas de distender-se, desengatan-do da luva 84, por uma porção inferior dilatada 98 do carrinho 91. Assim, o aro 92 engata na luva 84 quando o derivador do fluxo 10 desce para o interior do poço. A base anular 93 do aro 92, por sua vez, é destacavelmente engatada no carrinho 91, por exemplo, pelo cabo cisalhante96. Como alternativa, o aro 92 pode ser destacavelmente engatado no carrinho 91 por meio de pinos, parafusos e elementos cisalháveis semelhantes. O aro 92 também pode ser destacavelmente engatado no carrinho 91 pelos grampos, tais como os grampos radialmente deslocáveis mostrados na Figura 14A e 14B e discutidos abaixo. Em qualquer circunstância, a luva 84, o aro 92, e o carrinho 91 são engatados em conjunto quando o derivador do fluxo 10 desce para o interior do poço. De resto, e especificamente quando o cabo cisalhante96 tiver sido cisalhado durante a operação do deriva- dor do fluxo 10 como descrito abaixo, o carrinho 91 pode deslizar axialmente dentro da base anular 93 do aro 92 conforme descrito em mais detalhes a seguir. O carrinho 91 também é guarnecido com uma tampa rosqueada 97, e uma mola de torsão é disposta entre a tampa do carrinho 97 e a base do aro 93 para facilitar a montagem da transmissão 90 no alojamento do derivador 80. O carrinho 91 define uma passagem cilíndrica através da qual a junta lisa 15 se estende. A junta lisa 15, como observa-se acima, é conectada em sua extremidade superior ao mandril 30 o qual, por sua vez é conectado à coluna de trabalho 5. Preferencialmente ela é conectada em sua extremidade inferior a outros componentes do conjunto do liner, tais como um conjunto da sede de esfera, um conjunto retentor de tampão, e a um tampão de borracha do liner, que são utilizados na cimentação ou em outras operações da ferramenta. Em qualquer circunstância, a junta lisa 15 juntamente com esses outros componentes fornecem um duto através do qual o cimento pode ser introduzido no liner 2 abaixo do derivador do fluxo 10 e do tamponamento de cimento 14. À medida que o cimento é introduzido no liner 2, o tamponamento de cimento 14 impede o cimento de ascender até o liner 2 e o derivador do fluxo 10 e os retornos são escoados livremente a partir do anular, através das portas 83, e então para o alojamento 80.

Além disso, os derivadores inusitados incorporam preferencialmente uma vedação em uma única direção, como uma ou mais vedações de bocal ou, como mostra a Figura 10A, um cálice de sucção 86. O cálice de sucção 86 é montado na junta lisa 15 em um ponto acima das portas 83 e fornece uma vedação em uma única direção entre a junta lisa 15 e o alojamento 80. Ele compreende um membro elastomérico em forma de cálice, como con-vencionaímente utilizado na técnica, que permite ao fluido escoar através do alojamento 80 em uma direção ascendente além do cálice de sucção 86. Se a pressão do fluido for aplicada acima do cálice de sucção 86, no entanto, o membro elastomérico expandirá de encontro ao alojamento 80, formando com ele uma vedação, e impedirá o fluido de escoar na direção descendente. Conforme será discutido adiante, o fornecimento de um cálice de sucção ou de outra vedação em uma única direção facilita o teste de pressão de uma vedação estabelecida entre o liner e um revestimento existente antes da realização de uma operação de cimentação, permitindo ainda que o fluido deslocado escoe ascendentemente através dos derivadores de fluxo inusitados enquanto o liner é cimentado. Além disso, é interessante o fato de que o cálice de sucção 86 também ajuda a minimizar o ingresso de detritos no derivador do fluxo 10 à medida que desce para o interior do poço. A junta lisa 15 compreende adicionalmente uma dilatação ou anel 16, de modo que a transmissão 90 pode ser atuada para mover a luva 84 para sua posição fechada depois de completada uma operação de cimentação. Isso pode ser melhor apreciado comparando a Figura 10A, que mostra o derivador do fluxo 10 em sua posição de descida onde as portas 83 estão abertas, e a Figura 10B, que mostra o derivador 10 depois que as portas 83 foram fechadas.

Mais especificamente, as portas 83 podem ser fechadas tracionando a coluna de trabalho 5 à qual a junta lisa 15 é finalmente conectada. Enquanto a junta lisa 15 realiza um curso ascendente, o anel 16 engatará na extremidade inferior dilatada 98 do carrinho 91 e promoverá o movimento ascendente do carrinho 91 junto com a junta lisa 15. Nesse ponto, como a base anular 93 do aro 92 está engatada destacavelmente no carrinho 91 e as extremidades dilatadas 95 das projeções do aro 94 estão engatadas destacavelmente na luva 84, o movimento ascendente do carrinho 91 fará com que a luva 84 realize um movimento ascendente até sua posição fechada mostrada na Figura 10B. A extremidade superior da luva 84 é fendida, fornecendo desta maneira ranhuras 87 que podem flexionar em grau limitado e, por meio das protuberâncias (não mostradas), encaixarem no sulco anular 88 do alojamento 80. A luva 84 é então presa na posição fechada.

Quando a transmissão 90 tiver se deslocado para cima até o ponto ilustrado na Figura 10B, onde a luva 84 está em sua posição fechada, as extremidades dilatadas 95 das projeções do aro 94 engatam na extremidade superior das fendas 85 no alojamento 80. A aplicação de força ascendente adicional à coluna de trabalho 5 e à junta lisa 15, portanto, cisalhará o cabo 96 e desengatará o aro 92 do carrinho 91. O movimento ascendente adicional da junta lisa 15 moverá a extremidade dilatada 98 do carrinho 91 das projeções flexíveis do aro 94 e promoverá o engate com o ombro inferior da base anular 93 do aro 92. Nesse ponto, o movimento ascendente adicional da junta lisa 15 e do carrinho 91, já que as projeções do aro 94 nesse momento podem flexionar, fará com que as extremidades do aro dilatadas 95 saiam dos recessos na luva 84 e fendas 85 para a superfície interna do alojamento 80, com isso desengatado a transmissão 90 da luva 84. Toda a transmissão 90 pode então ser removida do derivador do fluxo 10, deixando o alojamento 80, com a luva 84 retida em sua posição fechada obstruindo o fluxo através das portas 83, como parte do liner instalado 2.

Detalhes adicionais da operação dos derivadores de fluxo inusitados e das operações de cimentação são discutidos abaixo no contexto da operação do conjunto do liner como um todo. No entanto, percebe-se imediatamente que os derivadores de fluxo inusitados fornecem vantagens significativas em relação à técnica anterior. O alojamento dos derivadores de fluxo inusitados é projetado para permanecer no poço como parte do liner instalado. Assim, é importante que o derivador do fluxo não somente forneça uma via de escoamento eficaz e suscetível de vedação para os retornos, preferencialmente ele também não limita o diâmetro efetivo interno ou diâmetro externo do revestimento como um todo. Ao dispor a transmissão dentro do alojamento, e permitindo que possa ser liberada da cobertura e recuperada do poço, as ferramentas inusitadas fornecem um perfil afilado. O derivador do fluxo, portanto, encontra-se no interior do perfil do conjunto do liner à medida que desce para o interior do poço e, estando o liner completamente instalado, seu diâmetro interno é pelo menos da largura do liner como um todo. Ao mesmo tempo, outros elementos estando em equivalência, os derivadores de fluxo inusitados são capazes de fornecer uma via de escoamento relativamente grande para os retornos durante as operações de cimentação e, quando a transmissão é removida, não apresentará um constrição no liner instalado. A operação de uma cobertura por uma transmissão montada externamente inevitavelmente demandará que o diâmetro interno do alojamento seja reduzido para um dado tamanho do revestimento, limitando assim o diâmetro efetivo interno do liner instalado ou criando nele uma constrição.

Além disso, inversamente aos dispositivos de controle do fluxo para outras operações do poço, os derivadores de fluxo inusitados compreendem uma abertura projetada para acomodar uma junta lisa ou outro duto estendido através do derivador. Assim, o cimento ou outros fluidos de trabalho podem ser transferidos às partes do liner abaixo do derivador do fluxo sem desviar os fluidos injetadas ao redor do derivador do fluxo. Isso permite ainda que as ferramentas inusitadas desviem os retornos de uma operação de cimentação sem qualquer atuação prévia da ferramenta. Uma única operação para o fechamento das portas posterior à atuação é tudo que se faz necessário. É interessante o fato de que os derivadores de fluxo inusitados não estão limitados ao derivador do fluxo preferencial 10 discutido acima. Por exemplo, a porção dilatada 81 da junta lisa 15 ou outros pinos radialmente salientes e elementos similares fornecem meios simples e eficazes para engatar e manipular mecanicamente a transmissão 90. Contudo, podem ser fornecidos outros mecanismos para atuar a transmissão dos derivadores de fluxo inusitados. Por exemplo, grampos acionados por mola ou pinos podem ser montados nos recessos do carrinho de maneira que possam engatar em fendas, sulcos e elementos similares em uma junta lisa enquanto puxados para cima. Um conjunto de catraca, similar ao anel de catraca 26 montado entre o mandri! do suspensor 20 e o molde 21, também podem ser providos entre o carrinho e a junta lisa para permitir que a junta lisa recolha o carrinho enquanto é içado. Outros componentes, tais como o tamponamento de cimento, também podem ser utilizados para engatar em um transportador conforme discutido abaixo. Além disso, cilindros hidráulicos podería ser conectados a um carrinho ou, além disso, é possível agregar outros mecanismos para atuar o carrinho invés de engatar e manipular mecanicamente uma junta lisa.

Além disso, apesar de a luva 84 ser adaptada ao movimento ascendente axial, é interessante o fato de que as coberturas dos derivadores de fluxo inusitados possam ser adaptadas para movimentos ascendentes e cubram as portas situadas abaixo da luva. Grampos ou pinos acionados por mola poderiam ser fornecidos, conforme discutido acima, para engatar mecanicamente um carrinho e a junta lisa para o movimento descendente. Grampos pivotantes também poderíam ser guarnecidos na junta lisa. Esses grampos pivo-tantes poderíam estar situados abaixo do derivador do fluxo, oscilando para dentro e abaixo de um membro de carrinho enquanto a junta lisa é içada e em seguida oscilando para fora e engatando no carrinho quando tiverem liberado sua borda superior e a junta lisa for movida para baixo.

De maneira semelhante, outros mecanismos podem ser guarnecidos nos derivado-res de fluxo inusitados para engatar destacavelmente a transmissão na cobertura. Por exemplo, um transportador poderia ser destacavelmente e diretamente engatado na cobertura por pinos, parafusos, anéis, ou elementos similares que cisalhariam assim que a cobertura atingir sua posição fechada. Grampos radialmente deslocáveis também poderíam ser montado em fendas em J no carrinho, de maneira semelhante à dos grampos 48 montados na seção tubular 31 g como descrito abaixo. Invés de um aro, uma luva com grampos radialmente deslocáveis ou pivotantes poderia ser sustentada deslizantemente no, e destacavelmente engatada no transportador, os grampos livres para desengatar da cobertura para os recessos no transportador quando o transportador tiver se deslocado para cima em uma distância definida em relação à luva.

Igualmente, a luva 84 ou outras coberturas podem ser sustentadas na superfície interna do alojamento. Seria necessário fornecer fendas no alojamento, mas, de outra maneira uma luva interna poderia ser destacavelmente engatada na e atuada por uma transmissão como descrito acima. Por exemplo, como mostra a Figura 11, uma segunda modalidade preferencial 110 dos derivadores de fluxo inusitados compreende uma luva 184 que é sustentada deslizantemente na superfície interna de um alojamento 180. O alojamento do derivador 180 é bastante similar ao alojamento 80 do derivador 10. Ele compreende diversas portas 183 que são configuradas e dimensionadas para permitir o escoamento do fluido deslocado durante uma operação de cimentação até o interior do alojamento 180. Como a luva 183 é sustentada na superfície interna do alojamento 184, no entanto, o alojamento 180 tem uma porção 181 com diâmetros interno e externo ampliados para acomodar a luva 183. Não é necessário ainda fornecer fendas, tais como as fendas 85 que são providas no alojamento 80.

Como será possível apreciar a partir da comparação entre as Figuras 11A e 11B, a luva 184 é sustentada para o movimento axial de uma posição de descida, aberta, onde as portas 183 são descobertas pela luva 184 como mostra a Figura 11 A, para uma posição fechada, instalada, onde a luva 184 cobre as portas 183 como mostra a Figura 11B. A luva 184 é destacavelmente conectada à e operada por uma transmissão 190 que é substancialmente idêntica à transmissão 90 no derivador 10. Assim, esses componentes, e outros componentes similares do derivador do fluxo 110 são identificados por números de referên- cia de série 100 comparáveis aos números de referência utilizados na descrição do deriva-dor do fluxo 10 acima. A transmissão 190, como é possível observar na Figura 11, compreende um carrinho 191 e um aro 192. As extremidades dilatadas 195 das projeções do aro 194 engatam recessos correspondentes na luva 184. Elas são impedidas de flexionar para desengatar da luva 184 por meio de uma porção inferior dilatada 198 do carrinho 191. Assim, o aro 192 engata na luva 184 quando o derivador do fluxo 110 desce para o interior do poço.

Assim como no derivador 10 discutido acima, as portas 183 no derivador 110 são fechadas içando-se a junta lisa 115, que faz com que seu anel 116 engate na extremidade inferior dilatada 198 do carrinho 191. A tração adicional na junta lisa 115 faz com que o carrinho 191 e o aro 192 se desloquem para cima, levando a luva 184 para sua posição fechada e obstruindo as portas do alojamento 183.

Quando a transmissão 190 tiver se deslocado para cima até o ponto ilustrado na Figura 11B onde a luva 184 está em sua posição fechada, a extremidade superior da luva 184 engata em um ombro 185 formado pela porção dilatada 181 do alojamento 180. A aplicação de mais força ascendente à coluna de trabalho 5 e à junta lisa 115, portanto, cisalhará o cabo 196 e desengatará o aro 192 do carrinho 191. O movimento ascendente adicional da junta iisa 15 moverá a extremidade dilatada 198 do carrinho 191 da posição sob as projeções flexíveis do aro 194 até engatar no ombro inferior da base anular 193 do aro 192. Nesse ponto, o movimento ascendente adicional da junta lisa 115 e do carrinho 191, como as projeções do aro 194 agora são capazes flexionar, fará com que as extremidades do aro dilatadas 195 deixem os recessos na luva 184 indo para a superfície interna da luva 184, com isso desengatando a transmissão 190 da luva 184. Toda a transmissão 190 então pode ser removida do derivador do fluxo 10, deixando o alojamento 180, com a luva 184 retida em sua posição fechada, obstruindo o fluxo através das portas 183, como parte do liner instalado 2.

Coberturas também podem ser sustentadas no alojamento do derivador para o movimento axial relativo por meio de roscas, por exemplo, assim como em outra modalidade preferencial 210 mostrada na Figura 12. O derivador do fluxo preferencial 210 compreende uma luva 284 que é sustentada no interior de um alojamento 280. Sua construção é similar à luva 184 e ao alojamento 180 no derivador do fluxo 110. A luva 284 e o alojamento 280 no derivador 210, no entanto, são engatados por meio de roscas compatíveis 289. De resto, o alojamento do derivador 280 é substancialmente igual ao alojamento 180 do derivador 110. Ele compreende diversas portas 283 que são configuradas e dimensionadas para permitir o escoamento do fluido deslocado durante uma operação de cimentação até o interior do alojamento 280.

Como será possível apreciar a partir da comparação entre as Figuras 12A e 12B, a luva 284 é sustentada para o movimento axial, por intermédio da rotação das roscas compatíveis 289, de uma posição de descida, aberta, onde as portas 283 são descobertas pela luva 284 como mostra a Figura 12A, para uma posição fechada, instalada, onde a luva 284 cobre as portas 283 como mostra a Figura 12B. A luva 284 é destacavelmente conectada a uma transmissão 290 que é operável para mover a luva 284 de sua posição aberta para sua posição fechada. A transmissão 290, como é possível observar na Figura 12, compreende um carrinho 291 e um aro 292. As extremidades dilatadas 295 das projeções do aro 294 engatam nos recessos correspondentes na luva 284. Elas são impedidas de flexionar e desengatar da luva 284 por meio de uma porção inferior dilatada 298 do carrinho 291. Assim, o aro 292 engata na luva 284 quando o derivador do fluxo 210 desce para o interior do poço. A extremidade dilatada 298 do carrinho 291, no entanto, é guarnecido com uma série de ranhuras circunferencialmente afastadas 299, que como pode ser observado na Figura 12B, correspondem às ranhuras circunferencialmente afastadas 217 no anel da junta lisa 216 quando a junta lisa 215 é içada. Quando as ranhuras 299 e 217 são engatadas, a junta lisa 215 pode ser girada pela coluna de trabalho 5, que, por sua vez, girará a transmissão 290 e moverá a luva 284 para cima para fechar as portas 283.

Quando a transmissão 290 tiver se deslocado para cima até o ponto ilustrado na Figura 12B onde a luva 284 está em sua posição fechada, a extremidade superior da luva 284 engata no ombro 285 formado pela porção dilatada 281 do alojamento 280. A aplicação de mais força ascendente à coluna de trabalho 5 e à junta lisa 215, portanto, cisalhará o cabo 296 e desengatará o aro 292 do carrinho 291. O movimento ascendente adicional da junta lisa 215 moverá a extremidade dilatada 298 do carrinho 291 da posição sob as projeções flexíveis do aro 294 e até engatar no ombro inferior da base anular 293 do aro 292. Nesse ponto, o movimento ascendente adicional da junta lisa 215 e do carrinho 291, como as projeções do aro 294 agora são capazes de flexionar, fará com que as extremidades do aro dilatadas 295 deixem os recessos na luva 284 indo para a superfície interna da luva 284, com isso desengatando a transmissão 290 da luva 284. Toda a transmissão 290 pode ser então removida do derivador do fluxo 210, deixando o alojamento 280, com a luva 284 retida em sua posição fechada, obstruindo o fluxo através das portas 283, como parte do liner instalado 2.

Outras coberturas podem ser adaptadas para o movimento de rotação provendo pinos na junta lisa que engatam em sulcos helicoidais na superfície interna do carrinho. Tais coberturas rotativas seriam dotadas de portas alinhadas às portas no alojamento da ferramenta quando a cobertura está em sua posição aberta e saem rotativamente do alinhamento na posição fechada. Adicionalmente, conforme exemplificado por uma quarta modalidade preferencial mostrada na Figura 13A e 13B, as extremidades do aro 395 podem engatar roscas normais ou sulcos helicoidais 399 na superfície interna da luva 384. Mais particularmente, a modalidade preferencial 310 dos derivadores de fluxo inusitados compreende uma luva 384 que é sustentada deslizantemente na superfície interna de um alojamento 380. O alojamento do derivador 380 é bastante similar ao alojamento 180 do derivador 110. Ele compreende diversas portas 383 que são configuradas e dimensionadas para permitir o escoamento do fluido deslocado durante uma operação de cimentação até o interior do alojamento 380.

Inversamente às luvas 80, 180, e 280, respectivamente, nos derivadores 10, 110, e 210, a luva 384 no derivador 310 é dotada de uma série de portas 389 alinhadas às portas 383 no alojamento 380 quando a luva 384 está em uma posição de descida, aberta, como mostra a Figura 13A. Como será possível apreciar a partir da comparação entre as Figuras 13A e 13B, a luva 384 é sustentada para o movimento de rotação a partir de sua posição de descida, aberta, onde as portas da luva 389 estão alinhadas às portas do alojamento 383 como mostra a Figura 13A, para uma posição fechada, instalada, onde as portas da luva 389 giram e saem do alinhamento com as portas do alojamento 383, de maneira que elas são fechadas como mostra a Figura 13B. A luva 384 é conectada destacavelmente à e operada por uma transmissão 390 que é similar às transmissões 90 e 190, respectivamente, nos derivadores 10 e 110. A transmissão 390 compreende um carrinho 391 e um aro 392 que são destacavelmente engatados, por exemplo, pelo cabo cisalhante 396. As extremidades dilatadas 395 das projeções do aro 394, no entanto, se estendem até e engatam nos sulcos helicoidais 399 sobre a superfície interna da luva 384. Elas são impedidas de flexionar, desengatando da luva 384 por meio de uma porção inferior dilatada 398 do carrinho 391. Assim, o aro 392 engata na luva 384 quando o derivador do fluxo 310 desce para o interior do poço.

Assim como nos derivadores 10, 110, e 210 discutido acima, as portas 383 no derivador 310 são fechadas içando-se a junta lisa 315, o que faz com que seu anel 316 engate na extremidade inferior dilatada 398 do carrinho 391. O impulso adicional na junta lisa 315, no entanto, faz com que as extremidades 396 das projeções do aro 394 se desloquem através dos sulcos 399, que, por sua vez, faz com que a luva 384 gire para sua posição fechada, obstruindo as portas do alojamento 383.

Quando a transmissão 390 tiver se deslocado para cima até o ponto ilustrado na Figura 13B onde a luva 384 está em sua posição fechada, as extremidades dilatadas 395 das projeções do aro 394 engatam na extremidade superior dos sulcos helicoidais 399. A aplicação de mais força ascendente à coluna de trabalho 5 e à junta lisa 315, portanto, cisa-Ihará o cabo 396 e desengatará o aro 392 do carrinho 391. O movimento ascendente adicional da junta lisa 315 moverá a extremidade dilatada 398 do carrinho 391 da posição sob as projeções flexíveis do aro 394 até engatar no ombro inferior da base anular 393 do aro 392.

Nesse ponto, o movimento ascendente adicional da junta lisa 315 e do carrinho 391, como as projeções do aro 394 agora podem flexionar, fará com que as extremidades do aro dilatadas 395 deixem os sulcos helicoidais 399 na luva 384 indo para a superfície interna da luva 384, com isso desengatando a transmissão 390 da luva 384. Toda a transmissão 390 pode ser então removida do derivador do fluxo 310, deixando o alojamento 380, com a luva 384 retida em sua posição fechada obstruindo o fluxo através das portas 383, como parte do liner instalado 2.

Como observa-se acima, o aro nas várias modalidades preferenciais pode ser des-tacavelmente engatado no carrinho por uma variedade de mecanismos. Nas modalidades preferenciais 10, 110, 210, e 310 ele é fornecido, respectivamente, por cabos de cisalha-mento 96, 196, 296, e 396. Como exemplo adicional, e como mostra a Figura 14A e 14B, esse engate liberável pode ser provido por grampos radialmente deslocáveis. Mais particularmente, o derivador 410 compreende uma luva 484 que é sustentada deslizantemente na superfície interna de um alojamento 480. O alojamento do derivador 480 é bastante similar ao alojamento 80 do derivador 10. Ele compreende diversas portas 483 que são configuradas e dimensionadas para permitir o escoamento do fluido deslocado durante uma operação de cimentação até o interior do alojamento 480.

Como será possível apreciar a partir da comparação entre as Figuras 14A e 14B, a luva 484 é sustentada para o movimento axial de uma posição de descida, aberta, onde as portas 483 são descobertas pela luva 484 como mostra a Figura 14A, para uma posição fechada, instalada, onde a luva 484 cobre as portas 483 como mostra a Figura 14B. A luva 484 é destacavelmente conectada à e operada por uma transmissão 490 que é similar à transmissão 90 no derivador 10. A transmissão 490 compreende um carrinho 491 e um aro 492 que são destacavelmente engatados. Na transmissão 490, no entanto, o carrinho 491 e o aro 492 são destacavelmente engatados por meio de grampos 496.

Os grampos 496 são transportados em fendas adequadamente configuradas na base anular 93 do aro 492. Quando o derivador 410 está em sua posição de descida, como mostra a Figura 14A, os grampos 496 engatam no recesso anular 499a no carrinho 491, engatando desta maneira o carrinho 491 e o aro 492. Após a cimentação, quando a junta lisa 415 é içada de modo que seu anel 416 engate na extremidade inferior dilatada 498 do carrinho 491, a tração adicional na junta lisa 415 fará com que a luva 484 se mova para cima para sua posição fechada mostrada na Figura 14B.

Quando a transmissão 490 tiver se deslocado para cima até o ponto ilustrado na Figura 14B onde a luva 484 está em sua posição fechada, os grampos 496 estarão alinhados à porção inferior de um recesso anular 499b guarnecido na superfície interna do alojamento 480. A aplicação de mais força ascendente à coluna de trabalho 5 e à junta lisa 415, portanto, impulsionará os grampos 496 para o recesso 499b, desengatando do carrinho 491. O movimento ascendente adicional da junta lisa 415 moverá a extremidade dilatada 498 do carrinho 491 da posição sob as projeções flexíveis do aro 494 até engatar no ombro inferior da base anular 493 do aro 492. Nesse ponto, os grampos 496 estão alinhados a um recesso anular 499c fornecido no sentido da extremidade inferior do carrinho 491. O movimento ascendente adicional da junta lisa 415 e do carrinho 491 permitirá que os grampos 496 se movam para o recesso 449c desengatando do recesso 499b no alojamento 480. Ao mesmo tempo, como as projeções do aro 494 podem ser agora flexionadas internamente, esse movimento ascendente fará com que as extremidades do aro dilatadas 495 deixem os recessos na luva 484 e as fendas 485 indo para a superfície interna da luva 484, com isso desengatando a transmissão 490 da luva 484. Toda a transmissão 490 pode ser então removida do derivador do fluxo 410, deixando o alojamento 480, com a luva 484 retida em sua posição fechada obstruindo o fluxo através das portas 483, como parte do liner instalado 2.

Além disso, é interessante o fato de que, muito embora sejam de grande preferência em vista das vantagens discutidas acima, vários aspectos da presente invenção podem ser praticar sem a utilização dos derivadores de fluxo inusitados. Por exemplo, os métodos inusitados de instalação de um liner geralmente não demandam o uso de derivadores de fluxo inusitados, demandam apenas que uma porta seja provida no liner abaixo da vedação estabelecida entre o liner e o anular e, preferencialmente, que sejam fornecidos alguns dispositivos para o fechamento da porta depois de completada a operação de cimentação.

Operação do Conjunto do Liner O conjunto do liner 1 é montado com o suspensor do liner 11, com a ferramenta de instalação da âncora 3 e com o derivador do fluxo 10 em suas posições de descida. O conjunto pode ser então baixado na coluna de trabalho 5 até o revestimento existente 6, com ou sem rotação. Se um liner estiver sendo instalado, no entanto, uma broca de perfuração é preferencialmente fixada à extremidade do liner, como observa-se acima, de maneira que o liner possa ser perfurado. A coluna de trabalho 5 fornece um duto para circulação de fluidos de acordo com a necessidade de perfuração ou de outras operações no poço. Ela também fornece a transmissão da força axial e rotativa conforme requerida para operar a ferramenta de instalação 3, o derivador do fluxo 10 e outros componentes do conjunto do liner 1. Nesse contexto, a coluna de trabalho 5 será entendida incluindo não somente os membros tubulares dos quais se suspende o conjunto do liner 1, mas também o mandril da ferramenta 30, a junta lisa 15, e quaisquer outros tubulares ou conectores que cooperam para fornecer um duto ou transmitir forças operacionais.

Quando o conjunto do liner 1 estiver posicionado na profundidade desejada, o suspensor do liner 11 será assentado no revestimento existente 6 e liberado, o liner 2 será cimentado no poço, e a ferramenta de instalação da âncora 3 será recuperada do poço, de acordo com a descrição detalhada a seguir. O suspensor do liner 11 é assentado aumentando a pressão do fluido dentro do mandril 30. Assim, o conjunto do liner 1 inclui preferencialmente uma sede de esfera (não mostrada) que é conectada diretamente ou por meio de conexões tubulares à junta lisa 15 abaixo do derivador do fluxo 10 e do tamponamento de cimento 14. Uma esfera pode ser liberada através da coluna de trabalho 5 e assentar livremente na sede de esfera. Uma vez na sede, a esfera efetivamente fecha a coluna de trabalho 5 e permite a formação de pressão acima da esfera. Depois de assentado o suspensor do liner 11, a pressão é aumentada ainda mais para soprar a esfera além da sede. A presente invenção, no entanto, não está limitada a tais mecanismos. Outros mecanismos, tais como válvulas de chapeleta sopráveis, podem ser providos para o fechamento da coluna de trabalho e permitira formação de pressão em uma ferramenta de instalação. O liner também pode ser cimentado no furo do poço, e o cimento no anular fechará o fluxo oriundo do liner e permitirá o aumento de pressão na coluna de trabalho para assentar a âncora. Como observado, no entanto, existem benefícios importantes no assentamento e na liberação de uma âncora antes do ser cimentado, o que pode ser realizado através de aspectos preferenciais da presente invenção.

Em qualquer circunstância, na medida em que aumenta a pressão do fluido no mandril da ferramenta 30, a ferramenta de assentamento 13 é atuada, impulsionando o molde 21 para baixo e sob a luva expansivel 22. Ao mesmo tempo, o aumento da pressão do fluido no mandril 30 promove a liberação parcial da ferramenta de descida 12 do mandril 30. Uma vez que assentada a ferramenta de descida 12, a ferramenta de descida 12 pode ser liberada do suspensor do liner 11 liberando o peso sobre o mandril 30 através da coluna de trabalho 5. Como alternativa, não ocorrendo a liberação, a ferramenta de descida 12 pode ser liberada do suspensor do liner 11 girando o mandril 30 um quarto de volta no sentido anti-horário antes da liberação do peso.

Mais particularmente, na medida em que aumenta a pressão do fluido no mandril 30 para atuar a ferramenta de assentamento 13 e assentar o suspensor do liner 11, o fluido acessa as câmaras hidráulicas inferiores 64 dos atuadores 60 através das portas de entrada 65. O aumento da pressão do fluido nas câmaras hidráulicas inferiores 64 impulsiona os pistões flutuantes 61b através de 61 f para baixo. Com nem todos os pistões flutuantes 61 e luvas 62 estão interconectados, essa força é transmitida por todos os atuadores 60, e quaisquer que sejam os membros de cisalhamento empregados na imobilização dos atuadores 60, são cisalhados, permitindo que os atuadores 60 comecem a se deslocar para baixo. Esse movimento descendente por sua vez causa um aumento na pressão nas câmaras hidráulicas superiores 66, o que finalmente viola os diafragmas 73, permitindo que o fluido escoe através dos pistões de balanceamento 70. O fluxo contínuo do fluido para as câmaras hi- dráulicas inferiores 64 faz com que os atuadores 60 desçam ainda mais. Desde que a comunicação fluida tenha sido estabelecida nas passagens 72, os pistões de balanceamento 70 são impulsionados para baixo ao longo do mandril 30 com os pistões flutuantes 61, como observa-se comparando as Figuras 2A e 2B. À medida que os atuadores 60 continuam em movimento descendente ao longo do mandril 30, como poderemos observar melhor comparando as Figuras 3A e 3B, os pinos de cisalhamento que conectam o anel de ajuste 68 e o anel de batente 69 são cisalhados. A extremidade inferior do anel de ajuste 68 então se move para engatar na extremidade superior do anel de batente 69, que, por sua vez, fica contíguo ao molde 21. Assim, a força descendente gerada pelos atuadores 60 é sustentada pelo molde 21, causando seu movimento ascendente, finalmente, expandindo a luva metálica 22 radialmente para fora em contato com um revestimento existente. É interessante o fato de que idealmente não ocorre movimento, ou esse movimento é reduzido, do suspensor do liner 11 em relação ao revestimento existente à medida que é assentado. Assim, uma certa fração do peso pode ser liberada sobre o mandril 30 para garantir que não seja impulsionado para cima pela resistência enfrentada ao expandir a luva 22.

Finalmente, como observa-se acima, o aumento da pressão do fluido no interior do mandril 30 não causa somente o assentamento do suspensor do liner 11, mas também promove a liberação parcial da ferramenta de descida 12 do mandril 30. Mais especificamente, como percebe-se melhor na comparação das Figuras 6A e 6B, o aumento da pressão do fluido no mandril 30 faz com que o fluido atravesse uma ou mais portas 51 na seção tubular 31 g atingindo uma pequena câmara hidráulica 52 definida entre o pistão de travamento 50 e as vedações anulares 53 guarnecidas entre o pistão 50 e a seção 31g. À medida que o fluído escoa para a câmara hidráulica 52, o pistão de travamento 50 é impulsionado para cima ao longo da seção tubular 31g, afastando-se do alojamento do grampo 47.

Esse movimento do pistão de travamento 50 descobre os recessos no alojamento do grampo 47. Conforme discutido acima, os grampos 48 podem se deslocar radialmente (até determinado ponto) dentro desses recessos. Uma vez descobertos, no entanto, os grampos 48 serão impulsionados para fora e desengatam da seção tubular 31 g se o mandril 30 for movido para baixo. Assim, a ferramenta de descida 12 é parcialmente liberada do mandril 30 no sentido de que o mandril 30, embora impedido do movimento ascendente relativo, nesse momento pode mover-se para baixo em relação à ferramenta de descida 12. No entanto, tem-se conhecimento de outros mecanismos para assentamento e liberação dos grampos, como aqueles que incluem um ou uma combinação de mecanismos mecânicos ou hidráulicos, e podem ser utilizados na ferramenta de descida 12.

Uma vez assentado o suspensor do liner 11 e concluídas quaisquer outras operações desejadas, as ferramentas de descida e assentamento 12 e 13 podem ser completa- mente liberadas do suspensor do liner 11 primeiramente movendo-as para suas posições “de liberação”. As Figuras 6C e 7C mostram a ferramenta de descida 12 em sua posição liberada. Como consideraremos daqui por diante, de maneira geral, a ferramenta de descida 12 é liberada do suspensor 11 liberando o peso sobre o mandril 30 por meio da coluna de trabalho 5 enquanto a pressão do fluido no interior do mandril 30 é reduzida. Assim, à medida que o peso é liberado sobre o mandril 30 ele começa a se deslocar para baixo e a ferramenta de assentamento 13, que é mantida em estado estacionário por seu engate por intermédio do anel de batente 69 com a extremidade superior do molde 21, pode conduzir o mandril 30 para cima.

Como observou-se melhor na comparação entre a Figura 6B e a Figura 6C, os grampos 48 podem ao mesmo tempo se deslocar radialmente e desengatar da seção tubular 31 g conforme discutido acima, e à medida que o peso é liberado sobre o conjunto do liner 1 o mandril 30 é capaz de se mover para baixo em relação à ferramenta de descida 12. Um anel em C expandido 54 é transportado na superfície externa da seção tubular 31 g em um sulco no alojamento do grampo 47. À medida que o mandril 30 se desloca para baixo, o anel em C expandido 54 encontra, e em parte pode distender-se e engatar em, outro sulco anular na seção tubular 31 g, e dessa maneira engata novamente a ferramenta de descida 12 no mandril da ferramenta 30. O percurso descendente do mandril 30 é preferencialmente limitado para facilitar esse novo engate. Assim, um conjunto de anel em C expandido e anel de cobertura 55 é montado na seção tubular 31 g de maneira a engatar na extremidade superior do alojamento do grampo 47, interrompendo o mandril 30 e permitindo que o anel em C expandido 54 engate no sulco compatível na seção tubular 31g.

Finalmente, como poderemos observar melhor comparando as Figuras 7B e 7C, o percurso descendente do mandril 30 fará com que o anel inferior 42 também se desloque para baixo, removendo assim a sustentação radial das extremidades do aro 41. As ferramentas de descida e assentamento 12 e 13 pode ser então recuperadas içando o mandril 30 por meio da coluna de trabalho 5. Como observado, a ferramenta de descida 12 foi novamente engatada no mandril da ferramenta 30. Quando o mandril 30 é içado, portanto, o aro 40 também é içado. As extremidades do aro 41 são afuniladas de maneira que ele será impulsionado radialmente para dentro enquanto entra em contato com as bordas superiores dos recessos anulares 29 no mandril do suspensor 20, liberando com isso a ferramenta de descida 12 do suspensor 11. A ferramenta de assentamento 13 é transportada no mandril 30.

Caso a ferramenta de descida 12 não seja liberada do mandril 30 enquanto o suspensor do liner 11 é assentado, é interessante o fato de que ele possa ser liberado girando o mandril 30 um quarto de volta em sentido anti-horário e liberando em seguida o peso sobre o mandril 30. Ou seja, fendas em “J” à esquerda (não mostradas) são guarnecidas na seção tubular 31g. Essas fendas em “J” também são conhecidas na técnica e fornecem um método alternativo de liberação da ferramenta de descida 12 do mandril do suspensor 20. Mais especificamente, os grampos 48 podem acessar as partes laterais das fendas em “J” quando o mandril 30 é girado um quarto de volta no sentido anti-horário. Após alcançar as partes axi-ais das fendas, o peso pode ser liberado sobre o mandril 30 para movê-lo para baixo em relação à ferramenta de descida 12. Esse movimento descendente engatará novamente a ferramenta de descida 12 e removerá a sustentação radial das extremidades do aro 41 como descrito acima. Preferencialmente, são fornecidos cabos de cisalhamento ou outros membros de cisalhamento para conferir determinada resistência a essa rotação em sentido anti-horário a fim de minimizar o risco de liberação inadvertida. A ferramenta de instalação 3 pode ser recuperada do poço uma vez que ela tenha sido completamente liberada do suspensor do liner 11 se desejado. De preferência, no entanto, conforme previsto por outros aspectos da presente invenção, a vedação estabelecida entre o revestimento existente e o suspensor do liner pela âncora é testada no tocante à pressão.

Ou seja, como observa-se acima, além disso, os derivadores inusitados incorporam preferencialmente uma vedação em uma única direção, tal como o cálice de sucção 86 sobre o derivador 110 mostrado na Figura 10A. O cálice de sucção 86 é montado sobre a junta lisa 15 em um ponto acima das portas 83 e fornece uma vedação em uma única direção entre a junta lisa 15 e o alojamento 80. O cálice de sucção 86 pode ser montado no alojamento 80, e se isso ocorrer, de maneira geral considera-se necessário realizar uma operação de perfuração ou fornecer um mecanismo de liberação para que o cálice de sucção 86 finalmente possa ser removido do derivador 110. Em qualquer circunstância, o cálice de sucção 86 permite ao fluido escoar através do alojamento 80 na direção ascendente além do cálice de sucção 86, mas impedirá substancialmente que o fluido escoe na direção descendente. Uma vez assentado o suspensor do liner 11, uma contrapressão pode ser aplicada ao poço para testar a vedação. Ou seja, a pressão pode ser aumentada no anular entre a coluna de trabalho 5 e o revestimento existente 6. O cálice de sucção 86 impedirá o fluido de escoar para baixo entre a junta lisa 15 e o alojamento 80. Assim, qualquer perda de pressão no anular (presumindo a integridade do revestimento existente) indicaria o não estabelecimento de uma vedação eficaz durante o assentamento do suspensor do liner 11. É interessante o fato de que o teste de pressão pode ser conduzido antes ou depois de a ferramenta de instalação ser liberada do suspensor do liner. Especialmente se um teste de pressão for conduzido antes da liberação da ferramenta de instalação do suspensor do liner, pode ser viável a reparação ou melhoria da vedação através de manipulação adicional da ferramenta de instalação. Além disso, é interessante o fato de que uma vedação em uma única direção, tal como um cálice de sucção, pode ser provida em outros pontos acima das portas no derivador inusitado. Não necessariamente essa vedação precisa estar disposta (em sua posição de descida) entre a junta lisa e o alojamento dos derivadores inusitados. Ela pode estar localizada acima do derivador em outras partes do liner.

Como previsto por outros aspectos preferenciais da presente invenção, o liner também pode ser completamente instalado e cimentado em uma única operação de descida ao poço. Dessa maneira, a âncora é assentada e selada a um revestimento existente, e a ferramenta de instalação é liberada e transladada a uma distância suficiente para fornecer uma via de escoamento do fluido através da âncora.

Ou seja, o mandril da ferramenta 30 e a junta lisa 15 passam através do suspensor do liner 11 e do derivador do fluxo 10 e permitem que o cimento seja introduzido no liner 2 abaixo do derivador do fluxo 10. O tamponamento de cimento 14 é incorporado ao conjunto do liner 1 abaixo do derivador do fluxo 10. Ele inclui elementos convencionais de engaxeta-mento que são dispostos entre seu alojamento externo, que será deixado no poço como parte do liner 2, e a junta lisa 15, estendida em seu comprimento. O tamponamento de cimento 14 estabelece então uma vedação ao redor da junta lisa 15 que impedirá o cimento introduzido através coluna de trabalho 5 de escoar acima do liner 2 para o derivador do fluxo 10. O tamponamento de cimento 14 preferencialmente conta com engaxetamentos perfurá-veis ou, mais preferencialmente, engaxetamentos recuperáveis pela junta lisa 15. O engaxe-tamento pode ser assentável ou pré-assentado. Sendo assentável, o engaxetamento será assentado antes da introdução do cimento no poço. Um engaxetamento recuperável, se desejado, podería fornecer uma dilatação conveniente na junta lisa 15 que podería ser utilizada para atuar a transmissão 90 do derivador do fluxo 10 enquanto a junta lisa 15 é içada. Uma variedade de tamponamentos de cimento convencionais estão comercialmente disponíveis e podem ser utilizados nos conjuntos de liner inusitados. A presente invenção não está limitada a qualquer tamponamento particular.

Depois que a quantidade desejada de cimento foi introduzida, fluidos adicionais são bombeados por detrás do “tampão” de cimento, usualmente separado por um dardo de em-borrachamento (não mostrado). O dardo de emborrachamento descerá até a coluna de trabalho 5 até repousar e assentar em um tampão de borracha do liner (não mostrado) que é fixado à extremidade da coluna de trabalho 5. O bombeamento contínuo fará com que o tampão de borracha do liner desça além do liner 2 e do tampão de cimento abaixo dele para extravasar da extremidade inferior do liner 2. À medida que o cimento flui para o liner 2 e para o poço anular ele deslocará o fluido já presente no anular. Esses fluidos de retorno, no entanto, não são capazes de fluir diretamente acima do anular até a superfície já que o assentamento do suspensor do liner 11 terá estabelecido uma vedação anular com revestimento 6. Invés disso, os retornos fluirão através das portas 83 no derivador do fluxo 10 e de volta ao interior do liner 2. A ferramenta de instalação da âncora 3, quando em sua posição de descida e até mesmo depois da liberação, ocupa substancialmente o espaço entre o mandril da ferramenta 30 e o suspensor do liner 11. Embora não necessariamente hermético ao fluido, isso impedirá o escoamento de volumes substanciais do fluido em qualquer direção através do conjunto do liner 3. Em qualquer circunstância, a ferramenta de instalação 3 não permitirá fluxo suficiente para acomodar o volume e a vazão do fluido deslocado durante uma típica operação de cimentação. Assim, antes de introduzido o cimento na coluna de trabalho 5, a ferramenta de instalação 3 será completamente liberada, por qualquer um dos métodos descritos acima, e içada a uma distância relativamente curta para fornecer uma via de escoamento através do suspensor do liner 11.

Por exemplo, a ferramenta de instalação 3 pode ser tracionada para cima até um ponto onde a ferramenta de descida 12 tenha soltado o molde 21, ou pelo menos o alojamento do grampo 47 e a tampa de pressão 45 tenham soldado o molde 21. Nesse ponto, uma folga do anular será estabelecida entre a ferramenta de descida 12 e o revestimento 6 e o molde 21. A junta lisa 15 também terá sido içada até que se estenda através do mandril do suspensor 20 e do molde 21. Como a junta lisa 15 tem um diâmetro externo menor que o diâmetro interno do mandril do suspensor 20 e do molde 21, uma via de escoamento anular será criada pelo suspensor do liner 11 até o revestimento existente 6. Assim, os fluidos de retorno podem escoar acima do anular inferior, através do derivador do fluxo 10, através do liner 2 e do suspensor do liner 11, até o revestimento 6, e finalmente para a superfície. É interessante o fato de que a junta lisa 15 é suficientemente longa e ainda se estenderá através do derivador do fluxo 10 e do tamponamento de cimento 14 quando a ferramenta de instalação é içada, Uma vez concluída a cimentação é, as portas 83 no derivador do fluxo 10 podem ser fechadas puxando para cima a coluna de trabalho 5. À medida que a coluna de trabalho 5 é puxada para cima, o anel 16 na junta lisa 15 engatará a extremidade inferior do carrinho 91 no derivador do fluxo 10. A tração continuada da coluna de trabalho 5 fará primeiramente com que a transmissão 90 erga a luva do derivador 84 e feche as portas 83 no derivador do fluxo 10 e em seguida libere a transmissão 90 da luva 84 e do alojamento 80, tudo conforme a descrição detalhada acima. Uma vez fechadas as portas 83 e a transmissão 90 liberada, a transmissão 90, a ferramenta de instalação 3, e os demais componentes do conjunto do liner na coluna de trabalho 5 podem ser recuperados do poço. O alojamento 80 do derivador do fluxo 10, suas portas 83 que foram fechadas, permanece no poço como parte do liner 2. Dessa maneira, nesse momento é possível não só instalar completamente um liner no poço em uma única operação de descida, como também garantir que o suspensor foi assentado corretamente, que uma vedação eficaz foi estabelecida, e que o suspensor foi liberado antes de o liner ser cimentado. É interessante o fato de que que as demais modalidades preferenciais dos deriva-dores inusitados possam ser utilizadas substancialmente da mesma maneira, considerando naturalmente, que o derivador possa ser fechado por intermédio de diferentes manipulações da coluna de trabalho. Por exemplo, conforme discutido acima com relação ao derivador preferencial 210, o fechamento é realizado girando a coluna de trabalho.

Embora tenha sido revelada e discutida basicamente em termos de suas modalidades específicas, esta invenção não está limitadas às mesmas. Outras modificações e modalidades serão evidenciadas pelo indivíduo versado na técnica.

REIVINDICAÇÕES

Claims (24)

1. Método para instalar e cimentar um liner em um poço, o dito método CARACTERIZADO pelo fato de compreender: (a) descer o dito liner no interior do dito poço em uma coluna de trabalho, (b) ancoraro dito liner a um revestimento existente no dito poço; (c) vedar o dito liner ao dito revestimento existente, a dita vedação impedindo substancialmente o escoamento direto do fluido ao redor do dito liner para o dito revestimento existente a partir do anular entre o dito liner e o dito poço; (d) liberar dito liner da dita coluna de trabalho; (e) içar a dita coluna de trabalho para fornecer uma via de escoamento dentro do dito liner, (f) injetar o cimento no dito liner e permitir que o dito cimento escoe para dentro do dito anular; (g) retornar o fluido deslocado do dito anular pelo dito cimento através de uma porta no dito liner, a dita porta sendo disposta na subsuperficie da dita vedação, e a dita via de escoamento estabelecida pela dita liberação do dito liner e do dito içamento da dita coluna de trabalho; e (h) tracionar a dita coluna de trabalho para fora do dito poço.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o dito método é CARACTERIZADO pelo fato de compreender adicionalmente testar a pressão da dita vedação do liner aumentando a pressão do fluido no dito revestimento existente.

3. Método para instalar e cimentar um liner em um poço, o dito método CARACTERIZADO pelo fato de compreender: (a) descer um conjunto do liner no dito poço, o dito conjunto do liner compreendendo i)um liner tubular, iijuma âncora conectada ao dito liner, a dita âncora estando em uma posição não assentada na qual o fluido pode escoar no entorno do dito conjunto do liner no anular entre o dito conjunto do liner e o dito poço, iiijuma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na dita âncora, iv) um derivador do fluxo de retorno conectado ao dito liner abaixo da dita âncora e que tem uma porta permitindo a comunicação fluida do dito anular com o dito derivador do fluxo, e v) um duto tubular estendido através da dita âncora, ferramenta de instalação, e do dito derivador do fluxo e para o dito liner, (b) atuar a dita ferramenta de instalação para assentar a dita âncora, a dita âncora prendendo e vedando o dito liner em um revestimento existente do dito poço e com isso impedindo substancialmente o escoamento direto do fluido ao redor do dito conjunto do liner do dito anular para o dito revestimento existente; (c) desengatar e içar a dita ferramenta de instalação, afastando da dita âncora para fornecer uma via de escoamento do fluido através da dita âncora e ao redor do dito duto; (d) injetar cimento através do dito duto para o dito liner e anular após o dito desen-gate e içamento da dita ferramenta de instalação e permitir que o fluido do poço deslocado pelo dito cimento escoe do dito anular para o dito revestimento existente por meio da dita porta do derivador e dita via fornecida pelo dito desengate e içamento da dita ferramenta de instalação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita âncora compreende um tubular expansível.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita âncora compreende uma luva expansível.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita âncora compreende um mandril cilíndrico não deformável, uma luva metálica expansível transportada na superfície externa do dito mandril, e um molde cilíndrico sustentado para o movimento axial na dita superfície externa do mandril de uma primeira posição axialmente proximal à dita luva para uma segunda posição sob a dita luva, em que o dito movimento do dito molde expande a dita luva radialmente para fora e ancora e sela o dito conjunto do liner ao dito revestimento existente.

7. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito conjunto do liner inclui uma vedação para selar o duto no dito liner intrafuro do dito derivador do fluxo de retorno e impede substancialmente o fluxo direto do fluido ao redor do dito duto.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que dita vedação do duto ó pré-assentada.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito método compreende assentara dita vedação do duto.

10. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito método compreende adicionalmente testar a pressão da dita vedação do liner aumentando a pressão do fluido no dito revestimento existente.

11. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito derivador do fluxo de retorno compreende i) um corpo cilíndrico definindo uma porta adaptada para permitir que os fluidos deslocados por uma operação de cimentação escoem de um anular entre o dito liner e o dito poço até a dita ferramenta, ii) uma cobertura montada no dito corpo, a dita cobertura sendo móvel de uma posição aberta, onde a dita porta está aberta, para uma posição fechada, onde a dita porta está fechada, e iii) uma transmissão operável para mover a dita cobertura da dita posição aberta para a dita posição fechada.

12. Método para instalar um liner em um poço, o dito método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) descer um conjunto do liner no dito poço, o dito conjunto do liner compreendendo i)um liner tubular, iijuma âncora conectada ao dito liner, a dita âncora estando em uma posição não assentada na qual o fluido pode escoar no entorno do dito conjunto do liner no anular entre o dito conjunto do liner e o dito poço, iiijuma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na dita âncora, iv) um derivador do fluxo de retorno conectado ao dito liner abaixo da dita âncora e que tem uma porta permitindo a comunicação fluida do dito anular com o dito derivador do fluxo, v) um duto tubular estendido através da dita âncora, da ferramenta de instalação, e do dito derivador do fluxo e até o dito liner, e vi) uma vedação em uma única direção montada entre o dito duto tubular e o dito liner ou o dito derivador do fluxo acima da dita porta do derivador do fluxo e permitindo que o fluido escoe para cima através da dita vedação em uma única direção e impedindo que o fluido escoe para baixo após a dita vedação em uma única direção; (b) atuar a dita ferramenta de instalação para assentar a dita âncora, a dita âncora prendendo e vedando o dito liner em um revestimento existente do dito poço e com isso impedindo substancialmente o escoamento direto do fluido ao redor do dito conjunto do liner do dito anular até o dito revestimento existente; e (c) testar a pressão da dita vedação estabelecida pelo assentamento da dita âncora.

13. Derivador do fluxo de retorno adaptado para permitir o fluxo de retorno durante a cimentação de um liner para um poço, o dito derivador do fluxo de retorno CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) um corpo cilíndrico adaptado para instalação no dito poço como parte do dito liner, o dito corpo cilíndrico tendo uma porta de fluido adaptada no mesmo para permitir que os fluidos deslocados por uma operação de cimentação escoem de um anular entre o dito liner e o dito poço até o dito corpo cilíndrico; (b) uma cobertura sustentada no dito corpo cilíndrico para o movimento de uma posição aberta, onde a dita porta está aberta, para uma posição fechada, onde a dita porta está fechada pela dita cobertura; (c) a transmissão disposta no interior do dito corpo cilíndrico e definindo uma passagem cilíndrica adaptada para acomodar um duto tubular, o dito duto tubular sendo adaptado para se estender através do dito corpo cilíndrico e injetar cimento no dito liner abaixo do dito corpo, a dita transmissão sendo destacavelmente conectada à dita cobertura e operável para mover a dita cobertura da dita posição aberta para a dita posição fechada.

14. Derivador do fluxo de retorno, de acordo com a reivindicação 13, o dito deriva-dor do fluxo CARACTERIZADO por compreender um duto tubular, o dito duto tubular sendo disposto na dita passagem cilíndrica e estendido através do dito corpo cilíndrico, e a dita transmissão é sustentada deslizantemente no dito duto tubular.

15. Derivador do fluxo de retorno, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que dita cobertura é uma luva cilíndrica sustentada para o movimento axial na superfície externa do dito corpo cilíndrico da dita posição aberta para a dita posição fechada.

16. Derivador do fluxo de retorno, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita cobertura é uma luva cilíndrica sustentada para o movimento axial na superfície interna do dito corpo cilíndrico da dita posição aberta para a dita posição fechada.

17. Derivador do fluxo de retorno, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita cobertura é uma luva cilíndrica sustentada para o movimento de rotação da dita posição aberta para a dita posição fechada.

18. Derivador do fluxo de retorno, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita transmissão compreende um carrinho cilíndrico, o dito carrinho sendo adaptado para receber e ser sustentado no dito duto tubular de maneira que o dito duto tubular está capacitado ao movimento de translação no mesmo, e um conjunto do aro, o dito conjunto do aro sendo destacavelmente engatado no dito carrinho e que engata destacavelmente na dita cobertura.

19. Derivador do fluxo de retorno, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito corpo cilíndrico define uma ou mais fendas, a dita cobertura é uma luva cilíndrica sustentada para o movimento axial na superfície externa do dito corpo cilíndrico da dita posição aberta para a dita posição fechada, e a dita transmissão compreende um carrinho cilíndrico adaptado para a sustentação do dito conjunto do aro, o dito conjunto do aro sendo destacavelmente engatado no dito carrinho e que engata destacavelmente na dita cobertura através das ditas fendas.

20. Derivador do fluxo de retorno, de acordo com a reivindicação 13, o dito derivador do fluxo CARACTERIZADO por compreender uma vedação em uma única direção montada acima da dita porta de fluido.

21. Conjunto do liner adaptado para permitir o fluxo de retorno durante a cimenta-ção do dito conjunto do liner em um poço, o dito conjunto do liner CARACTERIZADO pelo fato de compreender: (a) uma âncora adaptada para prender o dito conjunto do liner no dito poço e que tem uma posição não assentada na qual o fluido pode escoar ao redor do dito conjunto do liner quando o dito conjunto do liner é baixado no poço, (b) uma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na dita âncora e adaptada para assentar a dita âncora em um revestimento existente do dito poço, e (c) a ferramenta de desvio do fluxo da reivindicação 13.

22. Conjunto do liner, de acordo com a reivindicação 21, o dito conjunto CARACTERIZADO pelo fato de compreender um duto tubular adaptado para injetar cimento no dito conjunto do liner.

23. Conjunto do liner para permitir o fluxo de retorno durante a cimentação do dito conjunto do liner em um poço, o dito conjunto do liner CARACTERIZADO pelo fato de compreender: (a) uma âncora adaptada para prender e selar o dito conjunto do liner no dito poço, a dita âncora compreendendo; i) um mandril cilíndrico não deformável, ii) uma luva metálica expansível transportada na superfície externa do dito mandril, e iii) um molde cilíndrico sustentado para o movimento axial na dita superfície externa do mandril de uma primeira posição axialmente proximal à dita luva para uma segunda posição sob a dita luva; sendo que o dito movimento do dito molde expande a dita luva radialmente para fora e ancora e sela o dito conjunto do liner a um revestimento existente no dito poço, (b) uma ferramenta de instalação que engata destacavelmente na dita âncora e adaptada para atuar o dito molde; e (c) uma ferramenta de desvio do fluxo que tem i)um corpo cilíndrico definindo uma porta adaptada para permitir que os fluidos deslocados por uma operação de cimentação escoem de um anular entre o dito liner e o dito poço até a dita ferramenta, iijuma cobertura montada no dito corpo, a dita cobertura sendo móvel de uma posição aberta, onde a dita porta está aberta, para uma posição fechada, onde a dita porta está fechada,e iiijuma transmissão operável para mover a dita cobertura da dita posição aberta para a dita posição fechada.

24. Conjunto do liner, de acordo com a reivindicação 23, o dito conjunto CARACTERIZADO pelo fato de compreender um duto tubular adaptado para injetar cimento no dito conjunto do liner.