BR102013026526A2

BR102013026526A2 - Conjunto de vedação

Info

Publication number: BR102013026526A2
Application number: BRBR102013026526-8A
Authority: BR
Inventors: Roddie R Smith
Original assignee: Weatherford Lamb
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-10-29
Also published as: EP2719856B1; AU2013242846B2; US20140102725A1; EP2719856A2; CA2829591C; AU2013242846A1; US10323477B2; DK2719856T3; CA2829591A1; EP2719856A3; BR102013026526A8

Abstract

CONJUNTO DE VEDAÇÃO A presente invenção refere-se ao conjunto de vedação para uso em um tubular inclui um mandril, um membro compressível de vedação disposto em volta do mandril, um primeiro conjunto de pistão em contato com uma primeira extremidade do membro de vedação, e um segundo conjunto de pistão em contato com uma segunda extremidade do membro de vedação. O primeiro conjunto de pistão inclui uma cabeça de pistão, e um membro de vedação de extensão do pistão formado integralmente com a cabeça de pistão, e que se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação. O membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando pelo menos um dos conjuntos de pistão é impelido em direção ao membro compressível de vedação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTO DE VEDAÇÃO".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção A presente invenção refere-se geralmente a ferramentas que tem um conjunto de vedação para vedar um anel entre um assento tubular no furo de poço e o lado externo da ferramenta disposto no assento tubular.

Descrição da Técnica Relacionada Válvulas de segurança de subsuperfície (SCSSVs) e tampões controlados da superfície são comumente usados para fechamento de poços de petróleo e / ou gás. A SCSSV ou tampão se ajusta dentro da tubulação em um poço de produção de hidrocarbonetos e opera para bloquear fluxo ascendente de fluido da formação através da tubulação. A tubulação pode incluir um niple de assentamento projetado para receber a SCSSV ou tampão em seu interior de modo que a SCSSV ou tampão possa ser instalado e recuperado por cabo de aço. Durante métodos convencionais para inserir a SCSSV ou tampão para o niple de assentamento, uma ferramenta usada para travar a SCSSV ou tampão no lugar dentro do niple também temporariamente mantém a SCSSV ou tampão aberto até a SCSSV ou tampão ser travada no lugar. A maior parte das SCSSVs são válvulas "fechadas normalmente", ou seja, a válvulas utiliza um mecanismo de fechamento tipo charneira inclinada para uma posição fechada. Durante produção normal, a aplicação de pressão do fluido hidráulico transmitida para um atuador da SCSSV mantém a SCSSV em uma posição aberta. Uma linha de controle que relado dentro do anel entre a tubulação de produção e um revestimento de poço pode fornecer a pressão hidráulica para uma porta no niple que permite comunicação fluida com o atuador da SCSSV. Em muitas SCSSVs disponíveis comercialmente, o atuador usado para superar a inclinação para a posição fechada é um atuador hidráulico que pode incluir um pistão de haste ou pistão anelar concêntrico. Durante produção do poço, a charneira é mantida na posição aberta por um tubo de fluxo atuado pelo pistão para abrir seletiva- mente o membro de charneira na SCSSV. Qualquer perda de pressão hidráulica na linha de controle faz com que o pistão e o tubo atuado de fluxo retraiam, o que faz com que a SCSSV retorne para a posição normalmente fechada. Portanto, a SCSSV fornece um fechamento do fluxo de produção uma vez que a pressão hidráulica na linha de controle é liberada. O niple de assentamento dentro da tubulação pode ser danificado por operações que ocorrem através do niple antes de implantar a SCSSV ou tampão no niple de assentamento. Por exemplo, operações tais como manobra contra pressão (snubbing) e introdução de ferramenta usando tubulação espiral e linha delgada podem formar sulcos, ranhuras, e / ou arestas ao longo da superfície interna do niple quando as operações passam através do niple. Adicionalmente, quaisquer detritos na superfície interna do niple ou qualquer perda de circularidade do niple pode impedir a vedação adequada da SCSSV ou tampão dentro do niple. A falha da SCSSV ou tampão para vedar no niple devido às irregularidades na superfície no diâmetro interno do niple podem impedir a operação correta do atuador para abrir a SCSSV e pode impedir a SCSSV ou tampão de fechar o poço completamente quando a SCSSV ou tampão é fechado uma vez que o fluido pode passar através da área anelar entre a SCSSV ou tampão e o niple devido às irregularidades. Operar o poço sem uma válvula de segurança ou com uma válvula de segurança ou tampão que não funciona corretamente apresenta um perigo significativo. Portanto, a solução atual para manter a segurança em poços que tenham niples danificados inclui um trabalho caro e demorado para substituir os niples danificados.

Portanto, existe uma necessidade por um aparelho e métodos melhorados para dispor um tampão ou SCSSV dentro da tubulação independentemente de se a tubulação tem uma superfície interna danificada ou irregular.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Modalidades da invenção se referem geralmente a um conjunto de vedação para uso em um tubular, que compreende um mandril, um membro compressível de vedação disposto em volta do mandril, um primeiro conjunto de pistão em contato com uma primeira extremidade do membro compressível de vedação, e um segundo conjunto de pistão em contato com uma segunda extremidade do membro compressível de vedação. O primeiro conjunto de pistão pode incluir uma cabeça de pistão, e um membro de vedação de extensão do pistão que se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e do membro compressível de vedação, e é formado integralmente com a cabeça de pistão. Quando pelo menos um dos conjuntos de pistão é impelido em direção ao membro compressível de vedação, o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular.

Em uma modalidade, a invenção se refere a um aparelho para uso em um tubular, que pode compreender um mandril que tem um furo vazado, uma válvula que é acoplada ao mandril, a válvula impede seletivamente o fluxo fluido através do furo, e um conjunto de vedação disposto em volta do mandril. O conjunto de vedação pode incluir um membro compressível de vedação e um conjunto de pistão disposto em um primeiro lado do membro compressível de vedação. O conjunto de pistão pode incluir uma cabeça de pistão e um membro de vedação de extensão do pistão, em que o membro de vedação de extensão do pistão é formado integralmente com a cabeça de pistão e se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação. O conjunto de pistão é móvel para comprimir o membro compressível de vedação a partir de uma primeira extremidade, e o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando o conjunto de pistão se move em direção ao membro compressível de vedação. A invenção também se refere geralmente a um método para criar uma vedação entre um aparelho e um tubular, que inclui posicionar o aparelho no tubular. O aparelho pode incluir um conjunto de vedação disposto em volta de um mandril, em que o conjunto de vedação que compreende um membro compressível de vedação, um primeiro conjunto de pistão disposto em um primeiro lado do membro compressível de vedação, e um segundo conjunto de pistão disposto em um segundo lado do membro compressível de vedação. O primeiro conjunto de pistão pode incluir uma primeira cabeça de pistão e um primeiro membro de vedação de extensão do pistão, em que o primeiro membro de vedação de extensão do pistão é formado integralmente com a primeira cabeça de pistão e se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação. O método para criar uma vedação entre um aparelho e um tubular adicionalmente inclui mover pelo menos um de primeiro ou segundo conjuntos de pistão em direção ao membro compressível de vedação até o membro compressível de vedação formar uma vedação com o tubular.

Em uma modalidade, a invenção se refere a um conjunto de vedação para uso em um tubular, que pode compreender um mandril, um membro compressível de vedação disposto em volta do mandril, um primeiro elemento de vedação em uma primeira extremidade do membro compressível de vedação, e um segundo elemento de vedação em uma segunda extremidade do membro compressível de vedação. O membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando pelo menos um de primeiro ou segundo elementos de vedação é impelido em direção ao elemento compressível de vedação. Adicionalmente, o primeiro e segundo elementos de vedação também podem formar uma vedação com o tubular.

Em uma modalidade, a invenção se refere a um conjunto de vedação para uso em um tubular, que compreende um mandril e um membro compressível de vedação disposto em volta do mandril. O membro de vedação compreende uma pluralidade de elementos de vedação côncavos e um elemento de vedação central. O conjunto de vedação compreende adicionalmente um primeiro conjunto de pistão em contato com uma primeira extremidade do membro compressível de vedação, em que o primeiro conjunto de pistão compreende uma cabeça de pistão e um elemento de vedação de extensão do pistão que se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação, e é formado integralmente com a cabeça de pistão. O conjunto de vedação também compreende um segundo conjunto de pistão em contato com uma segunda extremidade do membro de vedação, um primeiro elemento de vedação em contato com o primeiro conjunto de pistão, e um segundo elemento de vedação em contato com o segundo conjunto de pistão. Quando o primeiro e segundo elementos de vedação são comprimidos, os elementos de vedação movem o primeiro e segundo conjuntos de pistão em direção ao membro compressível de vedação. Adicionalmente, quando pelo menos um dos conjuntos de pistão é impelido em direção ao membro compressível de vedação, o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular.

Em uma modalidade, a invenção se refere a um conjunto de vedação para uso em um tubular, que compreende um mandril, um membro compressível de vedação, e um pistão. O mandril inclui um primeiro e segundo rebaixos. O membro compressível de vedação pode ser posicionado em volta do primeiro rebaixo do mandril, e o membro compressível de vedação pode compreender uma pluralidade de elementos de vedação côncavos e um elemento de vedação central. O pistão fica em contato com o membro compressível de vedação, e o pistão pode deslizar ao longo do primeiro e segundo rebaixos do mandril. O membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando o pistão é impelido em direção ao membro compressível de vedação.

BREVE DSCRIÇÃO DAS FIGURAS

Assim a maneira pela qual as características da invenção enumeradas acima podem ser entendidas em detalha, uma descrição mais particular da invenção, sumarizada brevemente acima, pode ser obtida por referência às modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos em anexo. Entretanto deve ser observado que os desenhos em anexo ilustram apenas modalidades típicas desta invenção e, portanto não devem ser consideradas limitantes de seu escopo, a invenção pode admitir outras modalidades igualmente efetivas. A Figura 1 é um esquemático de um poço de produção que tem uma válvula de segurança de subsuperfície (SCSSV) controlada da superfície instalada em seu interior. A Figura 2 é uma vista de corte da SCSSV dentro de um niple de assentamento durante inserção da SCSSV que ilustra uma modalidade de conjuntos de vedação da SCSSV em uma posição não comprimida. A Figura 3 é uma vista de corte da SCSSV implantada no niple e atuada para uma posição aberta que ilustra os conjuntos de vedação em uma primeira posição comprimida. A Figura 4 é uma vista de corte da SCSSV implantada no niple e inclinada para uma posição fechada que ilustra os conjuntos de vedação em uma segunda posição comprimida. A Figura 5 é uma vista de corte de uma modalidade de um conjunto de vedação que pode ser usado na SCSSV. A Figura 6 é uma vista de corte de uma modalidade de um conjunto de vedação que pode ser usado na SCSSV. A Figura 7 é uma vista de corte de uma modalidade de um conjunto de vedação que pode ser usado na SCSSV.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Modalidades da invenção se referem geralmente a conjuntos de vedação para qualquer tipo de válvula de segurança, válvula auxiliar, isola-dor de seção ou tampão projetado para ser assentado e implantado dentro de um membro tubular. Para algumas modalidades, o membro tubular pode formar um niple de passagem de assentamento para habilitar a atuação do fluido da válvula de segurança, um mandril com bolsa lateral, uma válvula de camisa deslizante ou um niple de assentamento de parede sólida. O conjunto de vedação pode ser implementado com outras variações de tampões, válvulas auxiliares, e válvula de segurança de subsuperfícies diferentes daquelas configurações e projetos exemplificativos mostrados e descritos neste documento uma vez que muitos detalhes operacionais de estas ferramentas funcionam independentes do conjunto de vedação. Por exemplo, os conjuntos de vedação podem ser usados em todos os tipos de ferramentas projetadas para assentar em um niple incluindo ferramentas recuperáveis por cabo de aço que podem utilizar válvulas tipo charneira ou válvulas tipo concêntrica. A Figura 1 ilustra um poço de produção 12 que tem um SCSSV 10 instalado em seu interior de acordo com aspectos da invenção como serão descritos em detalhe neste documento. Embora um poço terrestre seja mostrado para o propósito de ilustração, a SCSSV 10 também pode ser usada em poços marítimos. A Figura 1 mostra adicionalmente uma cabeça de poço 20, equipamento de superfície 14, um válvula mestra 22, uma linha de fluxo 24, uma coluna de revestimento 26 e uma tubulação de produção 28. Em operação, abrir a válvula mestra 22 permite que hidrocarbonetos pressurizados residentes na formação de produção 32 fluam através de um conjunto de perfurações 34 que permitem e direcionam o fluxo de hidrocarbonetos para dentro da tubulação de produção 28. Os hidrocarbonetos (ilustrados por setas) fluem para dentro da tubulação de produção 28, através da SCSSV 10, através da cabeça de poço 20, e para fora dentro da linha de fluxo 24. A SCSSV 10 é convencionalmente implantada e travada em um perfil dentro da tubulação de produção 28. O equipamento de superfície 14 pode incluir uma bomba, uma fonte de fluido, sensores, etc. para fornecer seletivamente pressão hidráulica do fluido para um atuador (não mostrado) da SCSSV 10 a fim de manter uma charneira 18 da SCSSV 10 em uma posição aberta. Uma linha de controle 16 relado dentro do anel 35 entre a tubulação de produção 28 e a coluna de revestimento 26 e fornece a pressão hidráulica para a SCSSV 10. A Figura 2 ilustra uma vista de corte da SCSSV 10 dentro de um niple de assentamento 100 como parte da tubulação de produção. A SCSSV 10 é mostrada em uma posição de inserção antes da implantação da SCSSV 10 dentro do niple de assentamento 100. Como mostrado, a SCSSV 10 inclui um conjunto de vedação superior 101 e um conjunto de vedação inferior 103 em volta de seu exterior, um mandril de engaxetamento 124 disposto dentro dos conjuntos de vedação 101, 103, e um invólucro de atuador 152 conectado à extremidade inferior do mandril de engaxetamento 124. Um atuador exemplificativo é uma mola. O conjunto de vedação superior 101 é compressível e inclui um membro de vedação superior 111 formado por elementos de vedação côncavos superiores 110 dispostos em cada lado de um elemento de vedação central superior 114. O elemento de vedação central superior 114 pode ser um anel de vedação, vedação em S, ou qualquer outro tipo de elemento de vedação conhecido na técnica. Elemen- tos de vedação côncavos superiores 110 podem incluir vedações em V, vedações de guia paralela ou qualquer outro tipo de elemento de vedação conhecido na técnica. Um primeiro pistão superior 102 fica em contato com uma extremidade superior dos elementos de vedação côncavos superiores 110, e um segundo pistão superior 106 fica em contato com uma extremidade inferior dos elementos de vedação côncavos superiores 110. O segundo pistão superior 106 compreende uma cabeça de pistão superior 107A e um membro de vedação superior de extensão do pistão 107B que pode ser formado integralmente e que se estende entre o membro de vedação superior 111 e o mandril 124. Em uma modalidade, o membro de vedação superior de extensão do pistão 107B do segundo pistão superior 106 pode deslizar sob uma parte do primeiro pistão superior 102.

De maneira similar, o conjunto de vedação inferior 103 é com-pressível e inclui um membro de vedação inferior 113 formado por elementos de vedação côncavos inferiores 112 dispostos em cada lado de um elemento de vedação central inferior 116. O elemento de vedação central inferior 116 pode ser um anel de vedação, vedação em S, ou qualquer outro tipo de elemento de vedação conhecido na técnica. Elementos de vedação côncavos inferiores 112 podem incluir vedações em V, vedações de guia paralela, ou qualquer outro tipo de elemento de vedação conhecido na técnica. Um primeiro pistão inferior 104 fica em contato com uma extremidade inferior dos elementos de vedação côncavos inferiores 112, e um segundo pistão inferior 108 fica em contato com uma extremidade superior dos elementos de vedação côncavos inferiores 112. O primeiro pistão inferior 104 compreende uma cabeça de pistão inferior 109A e um membro de vedação de extensão do pistão inferior 109B que se estende entre a vedação inferior 113 e o mandril 124. Em uma modalidade, o membro de vedação de extensão do pistão inferior 109B do segundo pistão inferior 104 pode deslizar sob uma parte do primeiro pistão inferior 108. Os pistões 102, 106, 108, 104 são preferencialmente pistões anelares. Embora ambos os conjuntos de vedação superior e inferior 101, 103 sejam mostrados na modalidade na Figura 2, a SCSSV 10 pode incluir apenas um dos conjuntos de vedação superior ou inferior 101, 103. Adicionalmente, outras variações dos membros de vedação 111, 113 podem ser usadas desde que os pistões 102, 106, 108, 104 possam operar para forçar os membros de vedação 111, 113 para contato de vedação com o niple 100. O mandril de engaxetamento 124 inclui um tubo curto superior 126 e um tubo curto central 128 conectados tal como por roscas. Entretanto, o mandril de engaxetamento 124 pode ser feito de um membro integral ou qualquer quantidade de tubos curtos. Um ombro anelar 138 no tubo curto superior 126 fornece um batente de descompressão para o primeiro pistão superior 102, que é deslizante ao longo de uma parte de um diâmetro externo do tubo curto superior 126. O membro de vedação superior de extensão do pistão 107B do segundo pistão superior 106 fornece um batente de compressão para o primeiro pistão superior 102. Igualmente, o primeiro pistão superior 102 fornece um batente de compressão para o segundo pistão superior 106. O segundo pistão superior 106 é deslizante ao longo de partes do diâmetro externo do tubo curto superior 126 e o membro de vedação superior de extensão do pistão 107B é deslizante entre os elementos de vedação côncavos superiores 110 e o tubo curto superior 126. O tubo curto central 128 é fixado ao tubo curto superior 126 e opera para separar longitudinalmente os conjuntos de vedação superior e inferior 111,113. O tubo curto central 128 fornece um batente de descompressão para o segundo pistão superior 106 e um batente de descompressão para o segundo pistão inferior 108. O segundo pistão inferior 108 é deslizante ao longo de uma parte do diâmetro externo do tubo curto central 128. O membro de vedação de extensão do pistão inferior 109B do primeiro pistão inferior 104 fornece um batente de compressão para o segundo pistão inferior 108. Igualmente, o segundo pistão inferior 108 fornece um batente de compressão para o primeiro pistão inferior 104. O primeiro pistão inferior 104 é deslizante ao longo de uma parte do diâmetro externo do tubo curto central 128 e o cilindro do pistão inferior 109B é deslizante entre os elementos de vedação côncavos inferiores 112 e o tubo curto central 128. Uma face de extremidade 144 do invólucro de atuador 152 fornece um batente de descompressão para o primeiro pistão inferior 104.

Os batentes de compressão e descompressão operam para limitar o movimento deslizante dos pistões 102, 106, 108, 104 dos conjuntos de vedação 101, 103. Membros de vedação internos 120A a D no interior dos pistões 102, 106, 108, 104 fornecem uma vedação entre cada pistão e o mandril de engaxetamento 124 em que os pistões deslizam ao longo. Os membros de vedação externos 118A a D no lado externo dos pistões 102, 106, 108, 104 fornecem uma vedação inicial entre cada pistão e o niple 100. As vedações externas 118 podem ser anéis de vedação macios, ou qualquer outro tipo de vedação conhecida na técnica, com uma grande seção transversal para ajudar a assegurar uma vedação inicial suficiente entre os pistões 102, 106, 108, 104 e o niple 100. Portanto, a vedação inicial fornecida pelos membros de vedação externos 118 veda suficientemente de encontro ao niple 100 de modo que a pressão do fluido aplicada às grandes áreas de superfície dos pistões 102, 106, 108, 104 que são mostradas em contato com os batentes de descompressão 138, 140, 142, 144 faz com que os pistões deslizem ao longo do mandril de engaxetamento 124 em direção à respectiva vedação 111, 113.

No deslocamento de posição da SCSSV 10 como mostrado na Figura 2, os conjuntos de vedação 101, 103 ficam em posição não comprimida com todos os pistões 102, 106, 108, 104 contatando seus respectivos batentes de descompressão 138, 140, 142, 144. Portanto, os membros de vedação superior e inferior 111, 113 não são comprimidos e podem não fornecer contato de vedação com a superfície interna do niple 100 e o lado externo do mandril de engaxetamento 124. Durante a inserção todas as partes da SCSSV 10 ficam em pressão igual de modo que os pistões 102, 106, 108, 104 não se movem. Na posição de inserção, a SCSSV 10 é temporariamente mantida aberta por uma ferramenta de assentamento (não mostrada) usando uma ponta de inserir ou outro membro de abertura temporário. Uma vez que a SCSSV 10 esteja aberta, a pressão do fluido no furo de poço não atua nos primeiros pistões 102, 104 para comprimir os membros de vedação superior e inferior 111, 113. Adicionalmente, a pressão do fluido não é fornecida através da linha de controle 16 de modo que os segundos pistões 102, 106 também não são atuados para comprimir os membros de vedação superior e inferior 111, 113.

Uma vez que a SCSSV 10 é implantada ou travada no niple 100 por métodos convencionais, o membro de abertura temporário desengata e permite funcionamento normal da SCSSV 10. Portanto, a charneira 18 inclina para uma posição fechada a menos que a pressão do fluido seja fornecida através da linha de controle 16 para uma porta 150 no niple 100 a fim de atuar a SCSSV 10. A Figura 3 é uma vista de corte da SCSSV 10 em uma posição atuada aberta com os conjuntos de vedação 101, 103 em uma primeira posição comprimida. A pressão do fluido fornecida através da linha de controle 16 para a porta 150 no niple 100 passa através de uma passagem de fluido 154 dentro de uma área anelar fora do tubo curto superior 126. A pressão do fluido atua em uma haste de pistão 158 conectada a um tubo de fluxo 122 para forçar o tubo de fluxo para baixo contra a impulsão de um membro im-pulsor tal como uma mola 146. O deslocamento longitudinal do tubo de fluxo 122 faz com que o tubo de fluxo 122 desloque a charneira 18 e coloque a SCSSV 10 na posição atuada aberta. Como um exemplo de uma SCSSV atuada por um pistão concêntrico, a pressão do fluido pode alternativamente atuar em um ombro voltado para fora de um tubo de fluxo localizado concen-tricamente dentro do mandril de engaxetamento para forçar o tubo de fluxo para baixo e abrir uma charneira. A pressão do fluido fornecida através da linha de controle 16 usada para atuar e abrir a SCSSV 10 opera adicionalmente para colocar os conjuntos de vedação 101, 103 na primeira posição comprimida. A pressão do fluido fornecida a partir da linha de controle 16 entra na porta 150 onde o fluido entra no interior do niple 100 e atua nos segundos pistões 106, 108 para deslizar os segundos pistões 106, 108 em direção aos respectivos membros de vedação 111, 113. Qualquer pressão do poço nos primeiros pistões 102, 104 é menor do que aquela nos segundos pistões 106, 108 de modo que os primeiros pistões 102, 104 permanecem em contato com seus respectivos batentes de descompressão 138, 144. O movimento deslizante dos segundos pistões 106, 108 empurra os elementos de vedação côncavos 110, 112, que por sua vez empurram os elementos de vedação centrais 114, 116. A compressão dos membros de vedação 111, 113 causada pelo deslizamento dos segundos pistões 106, 108 força os elementos de vedação centrais 114, 116 e / ou os elementos de vedação côncavos 110, 112 em contato de vedação com a superfície interna do niple 100. Preferencialmente, os elementos de vedação centrais 114, 116 são anéis de vedação macios com um grande seção transversal feitos de um material tais como Viton® (65 duro). Entretanto, os elementos de vedação centrais 114, 116 podem ser Vedações em S ou qualquer outro tipo de elemento de vedação conhecido na técnica. Adicionalmente, as vedações de guia paralela 110, 112 preferencialmente são feitas de um material tal como Viton® preenchido com Kevlar® mas também podem ser qualquer outro elemento de vedação conhecido na técnica. Uma vez que a SCSSV é atuada aberta, o fluido de furo de poço passa através da SCSSV 10 de modo que a pressão do fluido do furo de poço não atua para deslizar os primeiros pistões 102, 104, e os primeiros pistões 102, 104 permanecem em contato com seus respectivos batentes de descompressão 138, 144. A Figura 4 é uma vista de corte da SCSSV 10 implantada no niple 100 e regulada para a posição fechada com os conjuntos de vedação 101, 103 em uma segunda posição comprimida e a charneira 18 bloqueando o fluxo fluido através da SCSSV 10. Como a pressão do fluido drena a partir da linha de controle 16 durante o fechamento da SCSSV 10, a pressão do fluido que atua nos segundos pistões 106, 108 se aproxima da pressão hi-drostática, que juntamente com a pressão do poço atua nos primeiros pistões 102, 104 mantém as vedações 111, 113 comprimidas. Quando a pressão do poço é maior do que a pressão fornecida pela linha de controle 16, a pressão do poço atua nos primeiros pistões 102, 104 para deslizar os primeiros pistões 102, 104 em direção aos respectivos membros de vedação 111, 113. Por exemplo, a pressão do fluido do furo de poço acima da SCSSV 10 atua no primeiro pistão superior 102, e a pressão do fluido do furo de poço abaixo da SCSSV 10 atua no primeiro pistão inferior 104. Os segundos pistões 106, 108 deslizam em contato com seus respectivos batentes de des-compressão 140, 142. O movimento deslizante dos primeiros pistões 102, 104 empurra os elementos de vedação côncavos 110, 112, que por sua vez empurram os elementos de vedação centrais 114, 116. Portanto, a compressão dos membros de vedação 111, 113 causada pelo deslizamento dos primeiros pistões 102, 104 mantém o contato de vedação com a superfície interna do niple 100 uma vez que os elementos de vedação centrais 114, 116 e / ou os elementos de vedação côncavos 110, 112 permanecem forçados de encontro à superfície interna do niple 100.

Tanto a primeira como a segunda posições comprimidas como ilustrado pelas Figuras 3 e 4 respectivamente, os membros de vedação superior e / ou inferior 111, 113 formam uma vedação de fluido com uma superfície internado niple 100 que pode ter irregularidades, ranhuras, rebaixos, e / ou arestas que impediriam as SCSSVs anteriores de vedar corretamente dentro do niple 100. Adicionalmente, a habilidade de vedação dos membros de vedação superior e / ou inferior 111, 113 com os elementos de vedação côncavos 110, 112 em volta dos membros de vedação centrais 114, 116 aumenta com pressão aumentada para os pistões 102, 106, 108, 104. Como mostrado, a SCSSV fornece um rebaixo anular para fornecer um percurso de fluxo para operar a SCSSV, e os conjuntos de vedação 101, 103 não interferem com o percurso de fluxo através da SCSSV 10.

Um método para vedar uma SCSSV dentro de um niple localizado em um poço é fornecido por aspectos da invenção. O método inclui instalar a SCSSV no niple usando métodos de introdução convencionais. A SCSSV inclui pelo menos um conjunto de vedação disposto em volta de uma superfície externa da mesma, e o pelo menos um conjunto de vedação inclui um membro de vedação, um primeiro pistão disposto em um primeiro lado do membro de vedação, e um segundo pistão disposto em um segundo lado do membro de vedação. Impelir o primeiro pistão, o segundo pistão ou tanto o primeiro como o segundo pistões em direção ao membro de vedação força o membro de vedação em contato de vedação com uma superfície interna do niple. A impulsão do primeiro pistão é causada pela pressão do fluido do furo de poço aplicada ao primeiro pistão quando a SCSSV está fechada. A impulsão do segundo pistão é causada pela pressão do fluido fornecida a partir de uma linha de controle para uma porta de fluido em comunicação fluida com uma parte interna do niple.

Outros conjuntos de vedação 111, 113 também são contemplados dentro da presente invenção. A Figura 5 ilustra uma modalidade de um conjunto de vedação 200 que pode ser usado no lugar de um ou ambos os conjuntos de vedação 101, 103 mostrados nas Figuras 2 a 4. O conjunto de vedação 200 pode incluir um membro de vedação compressível 205 formado por um elemento de vedação central 210 localizado entre os elementos de vedação côncavos 220 tais como Vedações em V ou vedações de guia paralela, ou qualquer outro elemento de vedação conhecido na técnica em cada lado do elemento de vedação central 210. Um mandril 124 inclui um primeiro, segundo, e terceiro ombros 230, 232, 234 (respectivamente), e inclui adicionalmente um primeiro rebaixo 235 localizado entre o primeiro e segundo ombros 230, 232, e um segundo rebaixo 245 localizados entre o segundo e terceiro ombros 232, 234. O membro de vedação compressível 205 é posicionado entre o primeiro rebaixo 235 e o niple 100 e fica localizado em uma primeira extremidade do primeiro rebaixo 235. Um pistão 240 fica adjacente ao membro de vedação compressível 205, e fica localizado em uma segunda extremidade do primeiro rebaixo, bem como dentro do segundo rebaixo 245. O pistão 240 é deslizante ao longo do primeiro e segundo rebaixos 235, 245, e tem batentes de extremidade no segundo e terceiro ombros 232, 234. O pistão 240 pode incluir elementos de vedação 270B, 280B para fornecer uma vedação inicial entre o niple 100 e o mandril 124. O pistão 240 desliza entre o niple 100 e o primeiro e segundo rebaixos 235, 245 para comprimir o membro de vedação compressível 210. Quando o pistão 240 é movido em direção ao membro de vedação compressível 205, uma vedação é formada entre o niple 100 e o primeiro rebaixo 235 do mandril 124. A Figura 6 ilustra outra modalidade de um conjunto de vedação 300 que pode ser usado no lugar de um ou ambos os conjuntos de vedação 101, 103 mostrados nas Figuras 2 a 4. O conjunto de vedação 300 pode incluir um membro compressível de vedação 305 formado por um elemento de vedação central 310 localizado entre os elementos de vedação côncavos 320 tais como Vedações em V ou vedações de guia paralela, ou qualquer outro elemento de vedação conhecido na técnica em cada lado do elemento de vedação central 310. Um primeiro elemento de vedação 330 fica em contato com um ombro 335 adjacente a uma primeira extremidade dos elementos de vedação côncavos 320, e um segundo elemento de vedação 340 em contato com um segundo ombro 345 adjacente a uma segunda extremidade dos elementos de vedação côncavos 220. O primeiro e segundo elementos de vedação 330, 340 podem ser anéis de vedação, vedações tipo S ou qualquer outro tipo de vedação conhecido na técnica, e pode fornecer um vedação inicial de encontro ao niple 100 e ao mandril 124. O mandril 124 fornece um batente para o primeiro e segundo elementos de vedação 330, 340. Quando é aplicada pressão ao primeiro e segundo elementos de vedação 330, 340, o primeiro e segundo elementos de vedação 330, 340 são comprimidos e deslizam ao longo de tubo curto de engaxetamento 124, que então comprime os elementos de vedação côncavos 320 e o elemento de vedação central 310. Quando os elementos de vedação côncavos 320 e o elemento de vedação central 310 são comprimidos, é formada uma vedação de encontro à superfície interna do niple 100. A Figura 7 ilustra outra modalidade de um conjunto de vedação 400 que pode ser usado no lugar de um ou ambos os conjuntos de vedação 101, 103 mostrados nas Figuras 2 a 4. O conjunto de vedação 400 pode incluir um membro compressível de vedação 405 formado por um elemento de vedação central 410 localizado entre os elementos de vedação côncavos 420 tais como Vedações em V ou vedações de guia paralela em cada lado do elemento de vedação central 410. Um primeiro pistão 430, que compreende um elemento vedante tal como um anel de vedação ou qualquer outro elemento de vedação conhecido na técnica, e um primeiro retentor de ga-xeta 450 ficam adjacentes a uma primeira extremidade dos elementos de vedação côncavos 420. Um segundo pistão 440, que compreende um ele- mento vedante tal como um anel de vedação ou qualquer outro elemento de vedação conhecido na técnica, e um segundo retentor de gaxeta 460 ficam adjacentes a uma segunda extremidade dos elementos de vedação côncavos 420. O segundo retentor de gaxeta 460 inclui uma extensão de retentor de gaxeta 465, e a extensão do retentor de gaxeta 465 desliza entre os elementos de vedação côncavos 420 e o tubo curto central 128, e fornece um batente de compressão para o primeiro pistão 430. Adicionalmente a atuar como pistões para o conjunto de vedação 400, o primeiro e segundo pistões 430, 440 também fornecem uma vedação inicial entre o niple 100 e o tubo curto central 128. Quando é aplicada pressão ao primeiro e segundo pistões 430, 440, o primeiro e segundo pistões 430, 440 são comprimidos, e se movem em direção ao membro compressível de vedação 405, resultando deste modo no membro compressível de vedação 405 formando uma vedação de encontro ao niple 100.

Embora o conteúdo acima seja direcionado a modalidades da invenção, modalidades diferentes e adicionais da invenção podem ser imaginadas sem se afastar do escopo básico da mesma, e o escopo da mesma é determinado pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Conjunto de vedação para uso em um tubular, que compreende: um mandril; um membro compressível de vedação disposto em volta do mandril; um primeiro pistão em contato com uma primeira extremidade do membro de vedação, em que o primeiro pistão compreende: uma cabeça de pistão, e um membro de vedação de extensão do pistão que se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação, e formado integralmente com a cabeça de pistão; e um segundo pistão em contato com uma segunda extremidade do membro compressível de vedação, em que o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando pelo menos um dos pistões é impelido em direção ao membro de vedação.

2. Conjunto de vedação, de acordo com a reivindicação 1, em que o membro de vedação de extensão do pistão pode impedir movimento longitudinal do segundo pistão.

3. Conjunto de vedação, de acordo com a reivindicação 1, em que o membro compressível de vedação compreende uma pluralidade de elementos de vedação côncavos e um elemento de vedação central.

4. Conjunto de vedação, de acordo com a reivindicação 1, em que a pressão do poço é usada para mover pelo menos um de primeiro ou segundo pistões em direção ao membro compressível de vedação.

5. Conjunto de vedação, de acordo com a reivindicação 1, em que a pressão do fluido é usada para mover pelo menos um de primeiro ou segundo pistões em direção ao membro compressível de vedação.

6. Aparelho para uso em um tubular, que compreende: um mandril que tem um furo vazado; uma válvula que é acoplada ao mandril, em que a válvula impede seletivamente fluxo fluido através do furo; e um conjunto de vedação disposto em volta do mandril, que compreende: um membro compressível de vedação; e um pistão disposto em um primeiro lado do membro compressível de vedação, em que o pistão compreende uma cabeça de pistão e um membro de vedação de extensão do pistão, o membro de vedação de extensão do pistão é formado integralmente com a cabeça de pistão e se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação, o pistão móvel para comprimir o membro compressível de vedação a partir de uma primeira extremidade, em que o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando o conjunto de pistão se move em direção ao membro compressível de vedação.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, em que o aparelho é uma válvula de segurança de subsuperfície.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, em que o aparelho é um tampão.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, em que o conjunto de vedação compreende adicionalmente um segundo pistão móvel para comprimir o membro compressível de vedação a partir de uma segunda extremidade.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, em que o aparelho de vedação inclui uma pluralidade de conjuntos de vedação.

11. Método para criar uma vedação entre um aparelho e um tubular, que compreende: posicionar o aparelho no tubular, em que o aparelho inclui: um conjunto de vedação disposto em volta de um mandril, em que o conjunto de vedação compreende: um membro compressível de vedação, um primeiro pistão disposto em um primeiro lado do membro compressível de vedação, em que o primeiro pistão compreende uma primeira cabeça de pistão e um primeiro membro de vedação de extensão do pistão, o primeiro membro de vedação de extensão do pistão formado inte- gralmente com a primeira cabeça de pistão e que se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação, e um segundo pistão disposto em um segundo lado do membro compressível de vedação; e mover pelo menos um de primeiro ou segundo pistões em direção ao membro compressível de vedação até o membro compressível de vedação formar uma vedação com o tubular.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, adicionalmente que compreende injetar fluido dentro do aparelho a fim de mover pelo menos um de primeiro ou segundo pistões em direção ao membro compressível de vedação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, que compreende adicionalmente usar a pressão do poço para mover pelo menos um de primeiro ou segundo pistões em direção ao membro compressível de vedação.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que o aparelho pode adicionalmente incluir um segundo conjunto de vedação, em que o segundo conjunto de vedação inclui : um segundo membro compressível de vedação, um terceiro pistão disposto em um primeiro lado do segundo membro compressível de vedação, em que o terceiro conjunto de pistão compreende uma terceira cabeça de pistão e um terceiro membro de vedação de extensão do pistão, em que o terceiro membro de vedação de extensão do pistão é formado integralmente com a terceira cabeça de pistão e se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o segundo membro compressível de vedação, e um quarto pistão disposto em um segundo lado do segundo membro compressível de vedação; e em que o método compreende adicionalmente mover pelo menos um de terceiro ou quarto pistões em direção ao segundo membro compressível de vedação até o segundo membro de vedação formar uma vedação com o tubular.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que o primei- ro e terceiro pistões são movidos em direção ao primeiro e segundo membros compressíveis de vedação, respectivamente, ao mesmo tempo.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que a pressão do fluido é usada para mover o primeiro e o terceiro pistões.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que o segundo e quarto pistões são movidos em direção ao primeiro e segundo membros de vedação, respectivamente, ao mesmo tempo.

18. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que a pressão do poço é usada para mover o segundo e quarto pistões.

19. Conjunto de vedação para uso em um tubular, que compreende: um mandril; um membro compressível de vedação disposto em volta do mandril; um primeiro elemento de vedação em uma primeira extremidade do membro compressível de vedação; um segundo elemento de vedação em uma segunda extremidade do membro compressível de vedação, em que o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando pelo menos um de primeiro ou segundo elementos de vedação é impelido em direção ao membro compressível de vedação, e em que o primeiro e segundo elementos de vedação também podem formar uma vedação com o tubular.

20. Conjunto de vedação, de acordo com a reivindicação 19, em que o primeiro e segundo elementos de vedação são anéis de vedação.

21. Conjunto de vedação para uso em um tubular, que compreende: um mandril; um membro compressível de vedação disposto em volta do mandril, em que o membro compressível de vedação compreende uma pluralidade de elementos de vedação côncavos e um elemento de vedação central; um primeiro retentor de gaxeta em contato com uma primeira ex- tremidade do membro compressível de vedação, em que o primeiro retentor de gaxeta compreende: uma cabeça de retentor de gaxeta, e um membro de vedação de extensão do retentor de gaxeta que se estende pelo menos parcialmente entre o mandril e o membro compressível de vedação, e formado integralmente com a cabeça de retentor de gaxeta; um segundo retentor de gaxeta em contato com uma segunda extremidade do membro compressível de vedação; um primeiro pistão em contato com o primeiro retentor de gaxeta; e um segundo pistão em contato com o segundo retentor de gaxeta, em que o primeiro e segundo pistões podem ser comprimidos e mover o primeiro e segundo retentores de gaxeta em direção ao membro compressível de vedação, e em que o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando pelo menos um dos pistões é impelido em direção ao membro compressível de vedação.

22. Conjunto de vedação, de acordo com a reivindicação 21, em que o primeiro e segundo pistões são anéis de vedação.

23. Conjunto de vedação para uso em um tubular, que compreende: um mandril, em que o mandril inclui um primeiro e segundo rebaixos; um membro compressível de vedação posicionado em volta do primeiro rebaixo do mandril, em que o membro compressível de vedação compreende uma pluralidade de elementos de vedação côncavos e um elemento de vedação central; e um pistão em contato com o membro compressível de vedação, em que o pistão desliza ao longo do primeiro e segundo rebaixos do mandril, e em que o membro compressível de vedação forma uma vedação com o tubular quando o pistão é impelido em direção ao membro compressível de vedação.