BR102013027615A2 - Ferramenta de poço e método de operação da mesma - Google Patents

Abstract

RESUMO Patente de Invenção: "FERRAMENTA DE REMOÇÃO DE REBARBAS PARA LIMPEZA DE POÇO". A presente invenção refere-se a uma ferramenta de limpeza de poço para remoção de irregularidades ao longo da superfície interna de um tubular de poço que pode incluir um sub superior, um conjunto de corte, e um sub inferior. A ferramenta sendo operada para remover irregularidades, tais como resíduos, rebarbas e arestas de corte ao longo do interior do tubular do poço, e fornece, dessa forma, um acabamento limpo da superfície interna. A ferramenta pode ser acionada em uma posição retraída, uma posição estendida e/ou uma posição desativada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FERRAMENTA DE REMOÇÃO DE REBARBAS PARA LIMPEZA DE POÇO".

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção As modalidades da invenção geralmente referem-se a uma ferramenta de limpeza de poço.

Descrição da Técnica Anterior Nas operações de recuperação de hidrocarbonetos em poços subterrâneos, é frequentemente necessário ou desejável se remover resíduos ou outras irregularidades ao longo das superfícies internas do poço. Por exemplo, depois de um revestimento (ou outro tubular do poço) ser perfurado, é tipicamente desejável se remover rebarbas, arestas de corte, e/ou outras irregularidades dentro do revestimento antes da instalação do equipamento de completação. Os resíduos ou rebarbas no interior do revestimento podem obstruir a inserção e/ou remoção de outras ferramentas. Tais irregularidades também podem danificar outras ferramentas ou componentes de ferramenta durante a entrada. Por exemplo, um obturador elastomérico pode ser cortado por uma rebarba ou uma aresta de corte quando descido dentro do poço através do revestimento, o que pode impedir o obturador de vedar adequadamente durante a operação.

As ferramentas atuais para remoção de resíduos ou rebarbas são geralmente inflexíveis durante a operação e podem apresentar muitas desvantagens. Algumas ferramentas podem ser incapazes de fornecer uma cobertura total do diâmetro interno do tubular do poço, e podem não acomodar orientações de poço horizontais ou desviadas. Outras ferramentas podem ser ineficazes na transmissão de torque de rotação para o corpo da ferramenta para remover resíduos ou rebarbas do tubular do poço. Finalmente, outras ferramentas podem não ser totalmente retráteis além do diâmetro externo do corpo de ferramenta quando desativadas, impedindo, assim, que a ferramenta seja utilizada em tubulares de poço de diâmetro menor.

Com base no acima exposto, existe a necessidade de se obter novas ferramentas aperfeiçoadas e técnicas de remoção de resíduos, rebar- bas e/ou outras irregularidades formadas ao longo das superfícies internas dos tubulares de poço.

Sumário da Invenção As modalidades da invenção incluem uma ferramenta de poço que compreende um sub superior; um conjunto de corte que compreende um mandril em comunicação fluídica com o sub superior; um pistão disposto externo ao mandril e um elemento de corte seletivamente móvel para dentro de pelo menos uma posição retraída; uma posição estendida, e uma posição desativada utilizando o pistão; e um sub inferior que opera para fechar o fluxo de fluido através da ferramenta.

As modalidades da invenção incluem um método de operação de uma ferramenta de poço que compreende o abaixamento da ferramenta dentro de um tubular utilizando um cordão de trabalho; girando um conjunto de corte da ferramenta para remover irregularidades de uma superfície interna do tubular; onde o conjunto de corte inclui um mandril, um pistão, e um elemento de corte; e acionando o elemento de corte para dentro de pelo menos uma dentre uma posição retraída, uma posição estendida, e uma posição desativada utilizando o pistão, onde o pistão é disposto fora do mandril.

Breve Descrição dos Desenhos De modo que a forma na qual as características mencionadas acima da invenção possam ser compreendidas em detalhes, uma descrição mais particular da invenção, brevemente resumida acima, pode ser tida por referencia às modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos em anexo. Deve-se notar, no entanto, que os desenhos em anexo ilustram apenas modalidades típicas dessa invenção e, portanto, não são considerados limitadores de seu escopo, visto que a invenção pode admitir outras modalidades igualmente eficientes. A figura 1 ilustra uma vista em corte de uma ferramenta de poço de acordo com uma modalidade; A figura 2 ilustra uma primeira vista em corte de um conjunto de corte da ferramenta de poço de acordo com uma modalidade; A figura 3 ilustra uma segunda vista em corte do conjunto de corte da ferramenta de poço de acordo com uma modalidade; A figura 4A e a figura 4B ilustram vistas operacionais do conjunto de corte de acordo com uma modalidade;

As figuras 5A e 5B ilustram vistas operacionais do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 6 ilustra um pistão do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 7 ilustra uma lâmina do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 8 ilustra uma primeira vista em corte do conjunto de corte da ferramenta de poço de acordo com uma modalidade; A figura 9 ilustra uma segunda vista em corte do conjunto de corte da ferramenta de poço de acordo com uma modalidade;

As figuras 10A e 10B ilustram vistas operacionais do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 11 ilustra o pistão do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 12 ilustra a lâmina do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 13 ilustra uma primeira vista em corte do conjunto de corte da ferramenta de poço de acordo com uma modalidade; A figura 14 ilustra uma segunda vista em corte do conjunto de corte da ferramenta de poço de acordo com uma modalidade;

As figuras 15A e 15B ilustram vistas operacionais do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 16 ilustra o pistão do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 17 ilustra a lâmina do conjunto de corte de acordo com uma modalidade;

As figuras 18A e 18B ilustram vistas operacionais do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 19 ilustra uma vista em corte do conjunto de corte da ferramenta de poço de acordo com uma modalidade;

As figuras 20A e 20B ilustram vistas operacionais do conjunto de corte de acordo com uma modalidade; A figura 21 ilustra um alojamento da ferramenta de poço de a-cordo com uma modalidade; A figura 22 ilustra a lâmina do conjunto de corte de acordo com uma modalidade.

Descrição Detalhada As modalidades da invenção compreendem uma ferramenta de poço para limpeza das superfícies internas dos tubulares de poço. A ferramenta de poço pode incluir uma fresadora de corte (com 360 graus de circunferência) que opera para fresar e remover as rebarbas que se projetam a partir de dentro de um revestimento que são formadas durante uma tarefa de perfuração. A ferramenta de poço pode operar para criar um diâmetro interno de revestimento suave e limpo para a passagem das ferramentas de finalização. Apesar de descrita aqui como uma ferramenta fresadora para remoção de rebarbas, as modalidades da invenção são aplicáveis à remoção de resíduos, rebarbas, arestas de corte e/ou outras irregularidades formadas ao longo da superfície interna de quaisquer tubulares de poço. A figura 1 ilustra uma vista em corte de uma ferramenta de poço 10 de acordo com uma modalidade. A ferramenta de poço 10 pode incluir um sub superior 110, um conjunto de corte 100, um sub intermediário 120, e um sub inferior 130. O sub superior 110 pode incluir um mandril cilíndrico possuindo um orifício de fluxo para a comunicação fluídica com o conjunto de corte 100. O sub superior 110 pode ser acoplado em sua extremidade superior a um cordão de trabalho para correr a ferramenta 10 para dentro e para fora de um poço, e pode ser acoplado em sua extremidade inferior ao conjunto de corte 100. Em uma modalidade, o sub intermediário 120 e o sub inferior 130 podem ser formados como um único elemento sub inferior integral para o acoplamento de um conjunto de corte 100. O conjunto de corte 100, o sub intermediário 120, e o sub inferior 130 podem, cada um, incluir mandris cilíndricos acoplados juntos e possuindo orifícios de fluxo em comunicação fluídica um com o outro para estabelecer o fluxo de fluido através de toda a ferramenta 10. O sub intermediário 120 e/ou o sub inferior 130 podem operar para abrir e fechar seletivamente o fluxo de fluido através da ferramenta 10. Em uma modalidade, o sub intermediário 120 pode incluir um assento (tal como o assento 595 ilustrado na figura 20B) para o recebimento de um elemento de fechamento (tal como o elemento de fechamento 590 ilustrado na figura 20B) para fechar o fluxo de fluido através da extremidade da ferramenta 10 para pressurização e acionamento do conjunto de corte 100. O elemento de fechamento pode incluir uma esfera extrusável ou dardo como conhecido da técnica. O elemento de fechamento pode ser removido, tal como extrudado, a partir do assento e direcionado para um alojamento do elemento de fechamento, tal como um apanhador de esfera ou dardo como conhecido na técnica para restabelecer a circulação de fluido através da ferramenta 10. O sub superior 110, o conjunto de corte 100, o sub intermediário 120, e o sub inferior 130 podem ser acoplados de forma enroscada e vedados juntos, e podem ser presos com parafusos antirrotação para impedir o desacoplamento inadvertido da ferramenta 10 durante a operação. Uma ou mais vedações, tal como anéis em O, podem ser utilizadas para vedar o fluxo de fluido através de um ou mais componentes da ferramenta 10 como é conhecido na técnica.

As figuras 2 e 3 ilustram vistas em corte do conjunto de corte 100 em planos diferentes, respectivamente, de acordo com uma modalidade. O conjunto de corte 100 inclui um mandril 105 acoplado em extremidades opostas ao sub superior 110 e ao sub intermediário 120. Os alojamentos superior e inferior 115 são presos à superfície externa do mandril 105 pode parafusos 117 para estabilizar a ferramenta 10. Os diâmetros externos dos alojamentos 115 podem ser iguais ao diâmetro interno de mudança de qualquer tubular de poço para centralizar o conjunto de corte 100 e para impedir ou minimizar vibrações durante a operação.

Os alojamentos 115 podem suportar pistões superior e inferior 140 que são operados para retrair um ou mais elementos de corte, referidos aqui como lâminas 150. Os pistões 140 podem ser presos aos alojamentos 115 e/ou mandril 105 utilizando-se elementos liberáveis 145, tal como pinos de cisalhamento, para impedir o acionamento inadvertido dos pistões 140. Os pistões 140 podem ser dispostos fora do mandril 105 e/ou podem ser móveis com relação a e/ou ao longo da superfície externa do mandril 105. As lâminas 150 podem ser localizadas no mandril 105 utilizando um anel ou protuberância 107 que é integral com ou acoplado ao mandril 105, e que engata um sulco na superfície traseira das lâminas 150 para impedir o movimento longitudinal das lâminas 150. Um ou mais elementos de orientação 155, tal como molas, são dispostos entre o mandril 105 e as lâminas 150 para orientação das lâminas 150 radialmente para fora e para dentro de uma posição estendida. Os pistões 140 transmitem o torque do mandril 105 para as lâminas 105 a partir de ambos os lados através de uma ou mais chaves 147 e/ou através de um ou mais braços 157 das lâminas 150. As chaves 147 podem transmitir torque do mandril para os pistões 140. As chaves 147 e/ou os braços 157 podem ser dispostos entre o mandril 105 e os pistões 140 e podem ser assentadas em um ou mais sulcos ou partições formados no mandril 105 e/ou pistões 140.

Em uma modalidade, o conjunto de corte 100 inclui três lâminas segmentadas 150 posicionadas a cerca de 120 graus de distância no mandril 105. Cada lâmina 150 pode incluir uma ou mais fileiras de insertos de carboneto substituíveis ou fixos. As lâminas 140 fornecem uma ou mais bordas de corte na ferramenta 10 para a fresagem de rebarbas, e que cobrem 360 graus em torno da superfície interna de qualquer tubular de poço quando a ferramenta 10 é girada. A figura 4A ilustra o conjunto de corte 100 em uma posição estendida de entrada de acordo com uma modalidade. As lâminas 150 são totalmente estendidas pelos elementos de orientação 155 para contatar a superfície interna de um tubular de poço quando a ferramenta 10 entra. As lâminas 150 são suportadas pelos elementos de orientação 155 de modo que não formem cunha dentro do tubular de poço, mas exerçam uma força de contato externa (radial) suficiente contra o tubular do poço para fresar quan- do a ferramenta 10 é girada. A ferramenta 10 pode ser girada enquanto está entrando ou pode ser abaixada para uma posição desejada e então girada. O fluido pode ser circulado através da ferramenta 10 durante a entrada e/ou enquanto está sendo girada para enxaguar quaisquer resíduos do tubular do poço e do poço. A ferramenta 10 pode ser girada por um cordão de trabalho acoplado ao sub superior 110. Como mencionado acima, o torque é transmitido a partir do mandril 105 para as lâminas 150 através dos pistões 140 e chaves 147 e/ou diretamente para os braços 157 das lâminas 150. A figura 4B ilustra o conjunto de corte 100 em uma posição retraída de recuperação de acordo com uma modalidade. Depois da finalidade de uma tarefa de fresagem ou remoção de rebarbas, as lâminas 150 são retraídas pelo acionamento de pistões 140. As extremidades das lâminas 150 engatam os pistões 140 na interface 149. Em particular, as superfícies afuniladas nas extremidades dos pistões 140 entram em contato com as superfícies afuniladas nos braços 157 das lâminas 150 na interface 149. A pressu-rização da ferramenta 10 move os pistões 140 longitudinalmente na direção das lâminas 150 de modo que as superfícies afuniladas engatem e forcem as lâminas 150 radialmente para dentro na direção do mandril 105 contra a orientação dos elementos de orientação 155.

Para pressurizar a ferramenta 10, um elemento de fechamento, tal como uma esfera extrusável ou dardo, pode cair através do conjunto de corte 100 e assentar no sub intermediário 120. O fluxo de fluido para fora da extremidade da ferramenta 10 é impedido de pressurizar internamente o conjunto de corte 100. O fluido pressurizado comunicado com os pistões 140 através de uma ou mais portas 109 no mandril 105. Uma ou mais vedações, tal como anéis em O podem ser utilizadas para vedar o fluxo de fluido através da ferramenta 10 e para os pistões 140 como é sabido na técnica. Quando a força axial nos pistões 140 devido à diferença das pressões interna e externa alcança um valor predeterminado, os elementos liberáveis 145 podem ser cisalhados para liberar os pistões 140 para movimento axial. Os pistões 140 podem então mover axialmente com força suficiente para retrair as lâminas 150 pelo engate da superfície afunilada na interface 149 simulta- neamente de cima e de baixo.

As figuras 5A e 5B ilustram as lâminas 150 estendida e retraídas, respectivamente, de acordo com uma modalidade. A figura 5A ilustra um dos pistões 140 antes do acionamento em uma primeira posição. Com referência à figura 5B, depois que o pistão 140 se moveu por uma distância predeterminada ou passou para uma segunda posição, um ou mais elementos de travamento 142 acoplados ao pistão 140 são movidos para fora de um ou mais sulcos (em formato de rabo de andorinha) 141 no alojamento 115. Os elementos de travamento 142 podem incluir partes flexíveis que podem deformar radialmente para dentro quando são movidas para fora dos sulcos 141. Os sulcos 141 podem ser formados em uma extremidade do alojamento 115 e espaçados em torno da circunferência. Apesar de referido aqui como sulcos 141, os sulcos 141 podem ser recessos, partições e/ou outros tipos de aberturas formados no alojamento 115 para o alojamento dos elementos de travamento 142 em uma posição. Uma ou mais partes defor-máveis dos elementos de travamento 142 podem ser estendidas radialmente para fora e podem engatar o alojamento 115 quando removidas dos sulcos 141 para impedir que o pistão 140 mova de volta para dentro do alojamento 115, tal como pela ação da gravidade ou forças de vibração. Depois que a pressão interna na ferramenta 10 é liberada, as lâminas 150 são mantidas, dessa forma, na posição retraída. Essa característica de travamento permite a operação continuada de outras ferramentas no mesmo cordão de trabalho sem qualquer potencial para danos ao tubular do poço a partir das lâminas 150. Por exemplo, o elemento de fechamento pode ser extrudado através do sub intermediário 120 utilizando fluido pressurizado para abrir o fluxo de fluido através da ferramenta 10 para conduzir outras operações.

As figuras 6 e 7 ilustram um pistão 140 e uma lâmina 150, respectivamente, de acordo com uma modalidade. Um ou mais sulcos 143 são dispostos ao longo do diâmetro interno do pistão 140 para o recebimento de chaves 147 e/ou braços 157 das lâminas 150 para transmissão do torque a partir do mandril 105 para as lâminas 150. Os um ou mais sulcos 143 também permitem movimento longitudinal do pistão 140 com relação às chaves 147 e/ou braços 157 das lâminas 150. Cada lâmina 150 pode incluir um braço 157 em extremidades opostas, os braços 157 sendo integrais com ou a-coplados às lâminas 150. Para evitar o empacotamento de espaços entre as lâminas 150, as bordas longitudinais das lâminas 150 podem ser chanfradas, e um ou mais sulcos helicoidais podem ser formados no diâmetro externo das lâminas 150 de modo que os resíduos possam ser enxaguados com facilidade. Um ou mais furos também podem ser formados no diâmetro interno das lâminas 150 e/ou diâmetro externo do mandril 105 para suportar e impedir o movimento longitudinal dos elementos de orientação 155.

As figuras 8 e 9 ilustram vistas em corte de um conjunto de corte 200 em planos diferentes, respectivamente, de acordo com uma modalidade. O conjunto de corte 200 pode ser utilizado com as modalidades da ferramenta 10 descrita acima. Os componentes do conjunto de corte 200 que são substancialmente similares aos componentes do conjunto de corte 100 são identificados por referências numéricas da série "200" as descrições completas de tais componentes não serão repetidas por motivo de brevidade.

Como ilustrado, os pistões 240 são acoplados de forma liberável aos alojamentos 215 através de um ou mais elementos liberáveis 245 para impedir o acionamento prematuro dos pistões 140 e retração das lâminas 250. As lâminas 250 podem ser localizadas no mandril 205 utilizando um ou mais anéis ou protuberâncias 207. Os anéis ou protuberâncias 207 podem ser integrais com ou acoplados às lâminas 250, e podem engatar um sulco ou partição na superfície externa do mandril 205 para impedir o movimento longitudinal das lâminas 250 e/ou para transmitir o torque para as lâminas 250. O torque pode ser transmitido a partir do mandril 205 para as lâminas 250 através dos pistões 240 e chaves 247 e/ou diretamente para os braços 257 das lâminas 250. A figura 10A ilustra o conjunto de corte 200 em uma posição de entrada estendida de acordo com uma modalidade. As lâminas 250 são totalmente estendidas pelos elementos de orientação 255. A ferramenta 10 pode ser girada através de um cordão de trabalho acoplado ao sub superior 110, que é acoplado ao mandril 205. A figura 10B ilustra o conjunto de corte 200 em uma posição retraída de recuperação, de acordo com uma modalidade. As lâminas 250 são retraídas pelo acionamento de pistões 240. As superfícies afuniladas nas extremidades dos pistões 240 entram em contato com as superfícies afuniladas nas lâminas 250 na interface 249. Depois de deixar cair um elemento de fechamento para encerrar o fluxo de fluido através da extremidade da ferramenta 10, o fluido pressurizado é aplicado aos pistões 240 através de uma ou mais portas 209 no mandril 205 com força suficiente para cisalhar os elementos liberáveis 245. Uma ou mais vedações, tal como anéis em O podem ser utilizadas para vedar o fluxo de fluido através da ferramenta 10 e para os pistões 240 como é sabido na técnica. Os pistões 240 são então movidos longitudinalmente na direção das lâminas 250 de modo que as superfícies afuniladas na interface 249 engatem e forcem as lâminas 250 radialmente para dentro na direção do mandril 205 contra a orientação dos elementos de orientação 255. Os pistões 240 podem ser travados contra o movimento na direção oposta utilizando o acessório de travamento descrito a-cima com relação às figuras 5A e 5B.

As figuras 11 e 12 ilustram um pistão 240 e uma lâmina 250, respectivamente, de acordo com uma modalidade. Um ou mais sulcos 243 são dispostos ao longo do diâmetro interno do pistão 240 para o recebimento de chaves 247 e/ou braços 257 das lâminas 250 para transmissão de torque a partir do mandril 205 para as lâminas 250. Cada lâmina 250 pode incluir dois braços 257 em extremidades opostas, os braços 257 sendo integrais com ou acoplados às lâminas 250. Para impedir o empacotamento dos espaços entre as lâminas 250, uma ou mais janelas podem ser formadas nos pistões 240 de modo que os resíduos possam ser enxaguados com facilidade.

As figuras 13 e 14 ilustram vistas em corte de um conjunto de corte 300 em diferentes panos, respectivamente, de acordo com uma modalidade. O conjunto de corte 300 pode ser utilizado com as modalidades da ferramenta 10 descrita acima. Os componentes do conjunto de corte 300 que são substancialmente similares aos componentes do conjunto de corte 100 são identificados por referências numéricas da série "300" e descrições completas de tais componentes não serão repetidas por motivos de brevidade. O conjunto de corte 300 é inicialmente passado para dentro com as lâminas 350 retraídas, então acionado para mover as lâminas 350 radialmente para fora e para dentro de uma posição estendida, e então acionado novamente para mover as lâminas 350 radialmente para dentro e para uma posição retraída. As lâminas 350 são retraídas na posição de entrada. Os elementos de orientação 355 são posicionados entre os alojamentos 315 e as lâminas 350 par orientar as lâminas 350 radialmente para dentro na direção do mandril 305 dentro da posição retraída. Os pistões 340 são acoplados de forma liberável aos alojamentos 315 através de um ou mais primeiros elementos liberáveis 346 para impedir o acionamento prematuro dos pistões 340 e o acionamento para fora das lâminas 350 para a posição estendida. Os pistões 340 são temporariamente impedidos de realizar o movimento na direção das lâminas 350 por um ou mais segundos elementos liberáveis 344, depois que os primeiros elementos liberáveis 345 são cisalhados, para impedir o acionamento prematuro dos pistões 340 e a retração das lâminas 350 para a posição retraída.

As lâminas 350 podem ser localizadas no mandril 305 utilizando um ou mais anéis ou protuberâncias 307. Os anéis ou protuberâncias 307 podem ser integrais com ou acoplados às lâminas 350, e podem engatar um sulco ou partição na superfície externa do mandril 305 para impedir o movimento longitudinal das lâminas 350. O torque pode ser transmitido a partir do mandril 305 para as lâminas 350 através dos anéis ou protuberâncias 307. A figura 15A ilustra o conjunto de corte 300 em uma posição a-cionada estendida de acordo com uma modalidade. Como ilustrado, as superfícies afuniladas nas extremidades dos pistões 340 entram em contato com as superfícies afuniladas nos braços 357 das lâminas 350 na interface 349. Depois de deixar cair um primeiro elemento de fechamento, tal como uma esfera extrudável ou um dardo, para fechar o fluxo de fluido através da extremidade da ferramenta 10, o fluido pressurizado é aplicado aos pistões 340 através de uma ou mais portas 309 no mandril 305 com força suficiente para cisalhar os primeiros elementos liberáveis 345 (mas não os segundos elementos cisalháveis 344). Uma ou mais vedações, tal como anéis em “O” podem ser utilizados para vedar o fluxo de fluido através da ferramenta 10 e para os pistões 340 como é sabido na técnica. Os pistões 340 são então movidos longitudinalmente na direção das lâminas 350 de modo que as superfícies afuniladas na interface 349 engatem e forcem as lâminas 350 radialmente para fora e para longe do mandril 305 e contra a orientação dos e-lementos de orientação 355. O percurso dos pistões 340 é limitado pelo contato dos segundos elementos liberáveis 344. Quando os pistões 340 entram em contato com os segundos elementos liberáveis 344 e são temporariamente impedidos de realizar um movimento adicional, as superfícies afuniladas entre os pistões 340 e as lâminas 350 são engatadas de modo que as lâminas 350 sejam forçadas radialmente para fora em contato com o tubular do poço. O fluido pressurizado pode ser utilizado para extrudar o primeiro elemento de fechamento e restabelecer a circulação de fluido através da ferramenta 10. A ferramenta 10 pode ser girada através de um cordão de trabalho acoplado ao sub superior 110, que é acoplado ao mandril 305 para conduzir uma operação de fresagem. A figura 15B ilustra o conjunto de corte 300 em uma posição retraída de acordo com uma modalidade. As lâminas 350 são retraídas pelo acionamento adicional dos pistões 340. Depois de deixar cair um segundo elemento de fechamento, tal como uma esfera extrudável ou dardo, para fechar o fluxo de fluido através da extremidade da ferramenta 10, o fluido pressurizado é aplicado aos pistões 340 através de uma ou mais portas 309 no mandril 305 com força suficiente para cisalhar os segundos elementos liberáveis 344. Os pistões 340 então continuam a mover longitudinalmente na direção das lâminas 350 de modo que as superfícies afuniladas nos braços 357 das lâminas 350 caiam dentro de um sulco ou partição no diâmetro externo do pistão 340. Os elementos de orientação 355 auxiliam para forçar as lâminas 350 radialmente para dentro na direção do mandril 305. Os pis- tões 340 podem ser travados contra o movimento na direção oposta por engate com os braços 357 das lâminas 350 e/ou pela utilização do acessório de travamento descrito acima com relação às figuras 5A e 5B.

As figuras 16 e 17 ilustram um pistão 340 e uma lâmina 350, respectivamente, de acordo com uma modalidade. Um ou mais sulcos 343 são dispostos ao longo do diâmetro externo do pistão 340 para engatar os braços 357 das lâminas 350 para acionamento e retração. Cada lâmina 350 pode incluir braços 357 em extremidades opostas, os braços 357 sendo integrais com ou acoplados às lâminas 350. O torque pode ser transmitido a partir do mandril 305 às lâminas 350 através de anéis ou protuberâncias 307.

As figuras 18A e 18B ilustram vistas em corte de um conjunto de corte 400 em uma posição retraída e uma posição estendida, respectivamente, de acordo com uma modalidade. O conjunto de corte 400 pode ser utilizado com as modalidades da ferramenta 10 descrita acima. Os componentes do conjunto de corte 400 que são substancialmente similares aos componentes do conjunto de corte 100 são identificados por referências numéricas da série "400" e as descrições completas de tais componentes não serão repetidas por motivos de brevidade.

Como ilustrado na figura 18A, as lâminas 450 são retraídas na posição de entrada. Os elementos de orientação 455 são posicionados entre os alojamentos 415 e as lâminas 450 para orientar as lâminas 450 radialmente para dentro na direção do mandril 405 na posição retraída. Os pistões 440 são acoplados de forma liberável aos alojamentos 415 através de um ou mais elementos liberáveis 445 para impedir o acionamento prematuro dos pistões 440 e o acionamento externo das lâminas 450.

Como ilustrado na figura 18B, as superfícies afuniladas nas extremidades dos pistões 440 entram em contato com as superfícies afuniladas nos braços 457 das lâminas 450 na interface 449. Depois de deixar cair um elemento de fechamento, tal como uma esfera extrudável ou dardo, para fechar o fluxo de fluido através da extremidade da ferramenta 10, o fluido pressurizado é aplicado aos pistões 440 através de uma ou mais portas 409 no mandril 405 com força suficiente para cisalhar os elementos liberáveis 445. Uma ou mais vedações, tal como anéis em “O” podem ser utilizadas para vedar o fluxo de fluido através da ferramenta 10 e para os pistões 440 como é conhecido na técnica. Os pistões 440 são então movidos longitudinalmente na direção das laminas 450 de modo que as superfícies afuniladas na interface 349 engatem e forcem as lâminas 450 radialmente para fora a partir do mandril 405 contra a orientação dos elementos de orientação 455 para dentro da posição estendida para contatar com o tubular de poço circundante. O percurso dos pistões 440 é limitado pelas lâminas 450 em contato com o tubular de poço circundante. O torque pode ser transmitido a partir do mandril 405 para as lâminas 450 através dos anéis ou protuberân-cias 407 que são integrais com ou acoplados às lâminas 450. A ferramenta 10 pode ser girada através de um cordão de trabalho acoplado ao sub superior 110, que é acoplado ao mandril 405 para conduzir uma operação de fre-sagem. Depois que a operação de fresagem está completa, a pressão de fluido na ferramenta 10 pode ser liberada, e as lâminas 450 podem ser retraídas pela força dos elementos de orientação 455. A força dos elementos de orientação 455 nas laminas 450 também move os pistões 440 de volta na direção oposta para dentro da posição retraída para operação subsequente da ferramenta 10 e/ou outras operações de poço. A figura 19 ilustra uma vista em corte de um conjunto de corte 500 de acordo com uma modalidade. O conjunto de corte 500 pode ser utilizado com as modalidades da ferramenta 10 descritas acima. Os componentes do conjunto de corte 500 que são substancialmente similares aos componentes do conjunto de corte 10 são identificados com referências numéricas da série "500" e descrições completas de tais componentes não serão repetidas por motivos de brevidade.

Como ilustrado, o sub superior 110 pode ser acoplado ao alojamento 515 e ao mandril 505. O sub superior 110 e o alojamento 515 podem ser integrais um com o outro e formados como um sub unitário. O sub superior 110 e/ou alojamento 515 podem engatar e transmitir o torque para as lâminas 550. Uma luva interna 520 pode ser disposta dentro do mandril 505, no orifício de fluxo do mandril 505 para receber um elemento de fechamento 590, tal como uma esfera extrudável ou dardo. A luva interna 520 pode ser conectada a uma luva externa 540, disposta fora do mandril 505, por uma ou mais chaves 597. As chaves 597 podem ser axialmente móveis dentro de uma ou mais partições 509 do mandril 505 e podem acoplar axialmente a luva interna 520 à luva externa 540. As chaves 597, no entanto, podem permitir a rotação da luva interna 520 e do mandril 505 com relação à luva externa 540. A luva externa 540 pode ser acoplada às lâminas 550 através de um ou mais parafusos 517. A figura 20A ilustra o conjunto de corte 500 em uma posição ativada de entrada de acordo com uma modalidade. Como ilustrado, as lâminas 550 podem ser totalmente estendidas para fora e prontas para conduzir uma operação de fresagem pela rotação de um cordão de trabalho suportando a ferramenta 10. A rotação do sub superior 110 através do cordão de trabalho gira o alojamento 515, que gira as lâminas 550. Depois da finalização da operação de fresagem, o elemento de fechamento 590 pode ser solto no assento 595 da luva interna 520 para fechar o fluxo de fluido através da extremidade da ferramenta 10 e mover o conjunto de corte 500 para uma posição desativada. A figura 20B ilustra o conjunto de corte 500 em uma posição desativada. O fluido pressurizado é aplicado ao elemento de fechamento 590 e à luva interna 520 com força suficiente para mover a luva interna 520 em uma direção descendente, para longe do sub superior 110. Uma ou mais vedações, tal como anéis em “O” podem ser utilizadas para vedar o fluxo de fluido através da ferramenta 10 e a luva interna 520 como é conhecido na técnica. A força axial aplicada à luva interna 520 empurra ou força a luva externa 540 para longe do sub superior 110 através da conexão de chave 597. A luva externa 540 puxa ou força as lâminas 550 para longe do sub superior 110 através da conexão de parafuso 517, que move as lâminas 550 para fora do engate com o alojamento 515. O percurso da luva externa 540 pode ser limitado pela chave 597 contatando a extremidade da partição 509 no mandril 505. A circulação de fluido pode ser restabelecida pela extrusão do elemento de fechamento 590 através do assento 595, e/ou o fluido fluindo em torno do elemento de fechamento 590 e através de uma ou mais portas na luva interna 520 para fluir para fora na extremidade da ferramenta 10.

As lâminas 550 são desativadas sendo desacopladas de forma rotativa a partir do alojamento 515, o sub superior 110, e o mandril 505. A rotação do sub superior 110 gira o alojamento 515, mas não as lâminas 550, que não estão mais engatadas com o alojamento 515. A rotação do sub superior 110 gira o mandril 505, a luva interna 520 e as chaves 597, mas não a luva externa 540 ou as lâminas 550 visto que as chaves 590 movem dentro de um sulco ou partição circunferencial na luva externa 540. A luva externa 540 pode ser travada contra o movimento na direção oposta utilizando o a-cessório de travamento descrito acima com relação às figuras 5A e 5B. Em uma modalidade, a transmissão de torque para as lâminas 550 pode ser fornecido pelas luvas interna e externa 520, 540 através das chaves 597; e a luva externa 540 pode ser movida para fora do engate com as lâminas 550 (por exemplo, um engate de junção em oposição aos parafusos 517) pelo elemento de fechamento 590 e operação de fluido pressurizado descrito a-cima para desacoplar a transmissão de torque para as lâminas 550.

As figuras 21 e 22 ilustram o alojamento 515 e uma lâmina 550, respectivamente, de acordo com uma modalidade. Um ou mais sulcos 543 são dispostos ao longo do diâmetro interno do alojamento 515 para engate com um ou mais anéis ou protuberâncias 507 que são acoplados a ou integrais com o braço 557A das lâminas 550 para a transmissão do troque. Cada lâmina 550 pode incluir um braço 557B em uma extremidade oposta possuindo um ombro para engate com os parafusos 517 e conexão com a luva externa 540.

As modalidades dos conjuntos de corte 100, 200, 300, 400 e 500 descritas aqui podem ser combinadas e/ou intercambiadas (em todo ou em parte) uma coma outra para formar uma ou mais modalidades adicionais, todas as quais podem ser utilizadas com a ferramenta 10. Um ou mais dos componentes dos conjuntos de corte 100, 200, 300, 400 e 500, e a ferra- menta 10 podem ser formados a partir de materiais metálicos e/ou perfurá-veis como é sabido na técnica. Um ou mais dos componentes dos conjuntos de corte 100, 200, 300, 400 e 500 e a ferramenta 10 podem ser vedados utilizando-se anéis em O ou outros tipos de vedações como é sabido na técnica. Um ou mais dos componentes dos conjuntos de corte 100, 200, 300, 400 e 500 e a ferramenta 10 podem ser formados integralmente um com o outro ou acoplados juntos utilizando-se uma ou mais conexões como é conhecido na técnica.

Enquanto o acima exposto é direcionado às modalidades da invenção, outras modalidades adicionais da invenção podem ser vislumbradas sem se distanciar do escopo básico da mesma, e o escopo será determinado pelas reivindicações que seguem.

Claims (35)

1. Ferramenta de poço, compreendendo: um sub superior; um conjunto de corte compreendendo: um mandril em comunicação fluídica com o sub superior; um pistão disposto fora do mandril; um elemento de corte seletivamente móvel para dentro de pelo menos uma dentre uma posição retraída e uma posição estendida utilizando o pistão; e um sub inferior operável para fechar o fluxo de fluido através da ferramenta.

2. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, em que o mandril inclui uma ou mais portas para fornecer comunicação fluídica entre um orifício de fluxo do mandril e o pistão.

3. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, em que o pistão é acoplado ao mandril utilizando um ou mais elementos liberáveis.

4. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, em que o pistão inclui uma superfície afunilada móvel em engate com a superfície afunilada do elemento de corte para mover o elemento de corte para dentro de pelo menos uma dentre uma posição retraída e uma posição estendida.

5. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente uma ou mais chaves para transmitir torque do mandril para pelo menos um dentre o pistão e o elemento de corte.

6. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente um elemento de travamento que opera para impedir o movimento do pistão em uma direção oposta depois que o pistão move em uma primeira direção para acionar o elemento de corte para dentro de pelo menos uma posição retraída e uma posição estendida.

7. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, em que o sub inferior inclui um assento para receber um elemento de fechamento extrudá-vel para o fechamento do fluxo de fluido através da ferramenta.

8. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente um ou mais elementos de orientação para orientar o elemento de corte para dentro de pelo menos uma das posições retraída e estendida.

9. Método de operação de uma ferramenta de poço, compreendendo: o abaixamento da ferramenta dentro de um tubular utilizando um cordão de trabalho; a rotação de um conjunto de corte da ferramenta para remover irregularidades de uma superfície interna do tubular; onde o conjunto de corte compreende um mandril, um pistão e um elemento de corte; e o acionamento do elemento de corte para dentro de pelo menos uma dentre uma posição retraída e uma posição estendida utilizando o pistão, onde o pistão é disposto fora do mandril.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente o suprimento de fluido pressurizado através de uma ou mais portas do mandril para acionar o pistão.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente a liberação de um ou mais elementos liberáveis para mover o pistão com relação ao mandril e acionar o elemento de corte.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente a movimentação de uma superfície afunilada do pistão em engate com uma superfície afunilada do elemento de corte para mover o elemento de corte para dentro de pelo menos uma dentre uma posição retraída e uma posição estendida.

13. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente a transmissão de torque do mandril para pelo menos um dentre um pistão e um elemento de corte utilizando uma ou mais chaves.

14. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente a utilização de um elemento de travamento para impedir o movimento do pistão em uma direção oposta depois que o pistão move em uma primeira direção para acionar o elemento de corte em pelo menos uma dentre a posição retraída e a posição estendida.

15. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente o fluxo de um elemento de fechamento para engate com um assento do sub inferior para fechar o fluxo de fluido através da ferramenta.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, compreendendo adicionalmente a extrusão do elemento de fechamento através do assento para abrir o fluxo de fluido através da ferramenta.

17. Método de acordo com a reivindicação 9, compreendendo adicionalmente a orientação do elemento de corte para dentro de pelo menos uma posição retraída e a posição estendida.

18. Ferramenta de orifício, compreendendo: um sub superior; e conjunto de corte compreendendo: um mandril em comunicação fluídica com o sub superior; uma luva acoplada ao mandril; e um elemento de corte seletivamente móvel para dentro de uma posição rotativamente desacoplada utilizando a luva.

19. Ferramenta de acordo com a reivindicação 18, em que o sub superior está em engate com o elemento de corte para transmitir o torque do sub superior para o elemento de corte.

20. Ferramenta de acordo com a reivindicação 19, em que a luva é disposta em um orifício do mandril, e inclui um assento para receber um elemento de fechamento para fechar o fluxo de fluido através do orifício do mandril.

21. Ferramenta de acordo com a reivindicação 20, compreendendo adicionalmente uma luva externa axialmente acoplada à luva por uma ou mais chaves, onde a luva externa é acoplada ao elemento de corte.

22. Ferramenta de acordo com a reivindicação 21, em que o e-lemento de corte é movido para fora do engate com o sub superior utilizando a luva externa para desacoplar de forma rotativa o elemento de corte do sub superior.

23. Ferramenta de acordo com a reivindicação 22, em que a luva é móvel utilizando-se um fluido pressurizado para mover a luva externa atra- vés de uma ou mais chaves para mover o elemento de corte para fora do engate com o sub superior.

24. Método de operação de uma ferramenta de poço, compreendendo: o abaixamento da ferramenta para dentro de um tubular utilizando um cordão de trabalho; a rotação de um conjunto de corte da ferramenta para remover irregularidades de uma superfície interna do tubular, onde o conjunto de corte compreende um mandril, uma luva e um elemento de corte; e o desacoplamento rotativo do elemento de corte a partir do mandril utilizando a luva.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, no qual a ferramenta inclui um sub superior para transmissão de torque para o elemento de corte.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, compreendendo adicionalmente o fluxo de um elemento de fechamento para um assento da luva para fechar o fluxo de fluido através do orifício do mandril.

27. Método de acordo com a reivindicação 26, no qual o conjunto de corte compreende adicionalmente uma luva externa axialmente acoplada à luva por uma ou mais chaves, onde a luva externa é acoplada ao elemento de corte.

28. Método de acordo com a reivindicação 27, compreendendo adicionalmente a movimentação do elemento de corte para fora do engate com o sub superior utilizando a luva externa para desacoplar de forma rotativa o elemento de corte do sub superior.

29. Método de acordo com a reivindicação 28, compreendendo adicionalmente a movimentação da luva utilizando o fluido pressurizado para mover a luva externa através de uma ou mais chaves para mover o elemento de corte para fora do engate com o sub superior.

30. Conjunto de travamento de ferramenta de poço, compreendendo: um alojamento possuindo um sulco; um pistão móvel com relação ao alojamento; e um elemento de travamento acoplado ao pistão, onde o pistão é móvel em uma direção a partir de uma primeira posição em que o elemento de travamento é disposto no sulco para uma segunda posição na qual o e-lemento de travamento é removido do sulco, e onde o elemento de travamento impede o movimento do pistão em uma direção oposta quando removido do sulco.

31. Conjunto de acordo com a reivindicação 30, no qual o elemento de travamento é um elemento flexível que deforma radialmente para dentro quando é movido para fora do sulco.

32. Conjunto de acordo com a reivindicação 31, no qual o elemento flexível se estende radialmente para fora quando removido do sulco.

33. Conjunto de acordo com a reivindicação 32, no qual o elemento flexível engata o alojamento quando removido do sulco para impedir o movimento do pistão na direção oposta.

34. Conjunto de acordo com a reivindicação 33, no qual o sulco é formado em uma extremidade do alojamento.

35. Conjunto de acordo com a reivindicação 34, no qual o sulco é um sulco em formato de rabo de andorinha.