BR102014023581A2 - método para realizar operações de elevação de gás a partir do interior de um poço e válvula para controlar um fluxo de fluido - Google Patents

Abstract

método para realizar operações de elevação de gás a partir do interior de um poço e válvula para controlar um fluxo de fluido. a presente invenção refere-se a um método para realizar operações de elevação de gás a partir de poços o qual inclui acoplar uma válvula de elevação de gás em uma tubulação, cuja válvula de elevação de gás inclui: um atuador, um dispositivo de controle de fluxo disposto no atuador e um membro de fechamento que se encontra inicialmente em uma posição aberta; injetar um gás em um poço e exteriormente em relação à tubulação; forçar o gás para entrar na tubulação através da válvula de elevação de gás e criar um diferencial de pressão suficiente ao longo da válvula de elevação de gás para mover o atuador, causando assim com que o membro de fechamento feche a válvula de elevação de gás.

Description

"MÉTODO PARA REALIZAR OPERAÇÕES DE ELEVAÇÃO DE GÁS A PARTIR DO INTERIOR DE UM POÇO E VÁLVULA PARA CONTROLAR UM FLUXO DE FLUIDO" Referência cruzada a pedidos de patente correlacionados [0001] O presente pedido de patente reivindica os beneficios do pedido de patente norte-americana provisório No. de Série US 62/001,448 depositado em 21 de maio de 2014 e do pedido de patente norte-americana provisório No. de Série US 61/881,663 depositado em 24 de setembro de 2013. Cada um dos acima mencionados pedidos de patente é aqui incorporado a titulo de referência.

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção [0002] De uma maneira geral as realizações da presente revelação referem-se a válvulas que são capazes de suportar altas pressões de injeção, altas taxas de injeção ou pressões variáveis de injeção, incluindo, por exemplo, as válvulas para o uso em poços de hidrocarboneto para as operações de elevação artificiais.

Descrição da Técnica Correlacionada [0003] Para a obtenção de fluidos de hidrocarboneto a partir de uma formação de terra, um orificio de poço é perfurado na terra para interseccionar uma área de interesse no interior de uma formação. O orificio de poço pode então ser "completado" por intermédio da inserção de um envoltório no interior do orificio de poço e desta forma estabelecer um envoltório, por exemplo, com cimento.

[0004] Em uma alternativa, o orificio pode permanecer sem o envoltório (como um orificio de poço com um "buraco aberto"), ou pode ter um envoltório apenas e parcial. Independente da forma do orificio de poço, a tubulação de produção é tipicamente percorrida no interior do orificio do poço primariamente para comunicar o fluido de produção (por exemplo, fluido de hidrocarboneto assim como água e outros gases não hidrocarbonados) a partir da área de interesse no interior do orificio de poço até a superfície do orificio de poço.

[0005] Frequentemente a pressão dentro do orificio de poço é insuficiente para fazer com que o fluido de produção seja retirado naturalmente através da tubulação de produção até a superfície do orifício de poço. Assim sendo, para forçar o fluido de produção a partir da área de interesse no interior do orifício de poço até a superfície, meios de elevação artificiais são às vezes empregados. Elevação de gás e bombeamento por haste de sucção são exemplos de meios de retirada artificiais para aumentar a produção de óleo e de gás a partir de um orifício de poço.

[0006] Sistemas de elevação de gás são os sistemas de elevação artificiais preferidos porque a operação de sistemas de elevação de gás envolvem menos partes móveis do que a operação de outros tipos de sistemas de elevação artificiais, tal como os sistemas de elevação de hastes de sucção. Ainda mais, porque nenhuma haste de sucção é requerida para a operação do sistema de elevação, os sistemas de retirada de gás são úteis em plataformas de petróleo marítimas tendo válvulas de segurança subsuperficiais que não ignorariam o uso de bombeamento de haste de sucção.

[0007] Comumente, os sistemas de retirada de gás incorporam uma ou mais válvulas nos mandris de bolso laterais da tubulação de produção párea permitir a retirada do fluido de produção até a superfície. Em uma aplicação típica, as válvulas de retirada de gás permitem ao gás da coroa anular entre o envoltório e a tubulação de produção entrar na tubulação através das válvulas, mas previnem o fluxo reverso do fluido de produção as partir da tubulação para o anel.

Sumário da invenção [0008] Geralmente, as realizações da presente revelação referem-se a um aparelho de válvulas configurado para fechar em resposta a um diferencial de pressão predeterminado por todo o aparelho de válvulas. Em uma realização, o aparelho de válvula pode ser usado em uma operação de retirada de gás. Quando em uso, o aparelho de válvulas se encontra inicialmente em uma posição aberta, na qual é permitido que o fluido fluisse através do aparelho de válvulas. O aparelho de válvulas fecha quando um diferencial de pressão predeterminado é obtido por toda a válvula.

[0009] Em uma realização, um método para desempenhar operações de retirada de gás a partir de perfurações inclui o acoplamento de uma válvula de retirada de gás a uma tubulação, na qual a válvula de retirada de gás inclui um atuador, um membro de controle de fluxo disposto no atuador e um membro de fechamento que se encontra inicialmente em uma posição aberta; a injeção de um gás em uma perfuração que é exterior a tubulação forçando o gás a entrar na tubulação através da válvula de retirada de gás e criando um diferencial de pressão suficiente por toda a válvula de retirada de gás para mover o atuador dai, portanto, fazendo com que o membro de fechamento feche a válvula de retirada de gás.

[0010] Em outra realização, uma válvula para controlar o fluxo de fluido entre uma entrada e uma salda inclui um envoltório tendo um orificio em comunicação fluida com um portal de entrada e com um portal de salda; um membro de fechamento configurado para fechar a comunicação fluida através do orificio; e um tubo de fluxo móvel entre uma posição estendida e uma posição retraída, na qual quando na posição estendida, o tubo de fluxo retém o membro de fechamento em uma posição aberta, e no qual o tubo de fluxo é móvel até a posição retraída em resposta a um diferencial de pressão predeterminado por todo o orifício.

Breve Descrição dos Desenhos [0011] Para que a maneira na qual as características acima mencionadas da presente invenção possa ser entendidas em detalhes, uma descrição mais particular dos vários aspectos, brevemente sumarizadas acima, podem se encontrar disponíveis em referência aos desenhos, alguns dos quais são ilustrados nos desenhos apensados. Todavia, deve ser aqui observado que os desenhos apensados apenas ilustram as realizações típicas desta revelação e, portanto, não devem ser considerados como limitante deste escopo, uma vez que a revelação pode admitir outras realizações igualmente eficientes.

[0012] A Figura 1 é uma vista em seção transversal de um orifício de poço de injeção de gás de acordo com uma realização da presente revelação.

[0013] A Figura 2 ilustra uma realização exemplificativa de uma válvula de retirada de gás.

[0014] A Figura 2A ilustra uma vista exemplificativa parcial e em seção transversal da válvula de retirada de gás.

[0015] As Figuras de 3A - 3G são vistas sequenciais de uma realização exemplificativa de uma operação de elevação de gás .

[0016] A Figura 4 ilustra outra realização exemplificativa de uma válvula de retirada de gás.

[0017] A Figura 4A ilustra uma vista exemplificativa parcial e em seção transversal da válvula de retirada de gás.

[0018] As Figuras 5 e 6 ilustram uma realização exemplificativa de um mandril de bolso lateral. A Figura 5 representa uma válvula de retirada de gás exemplificativa disposta no mandril de bolso lateral e a Figura 6 representa a válvula de retirada de gás disposta fora do mandril de bolso lateral.

[0019] A Figura 7A ilustra outra realização exemplifreativa de uma válvula de retirada de gás em uma posição aberta.

[0020] A Figura 7B ilustra a válvula de retirada de gás da Figura 7A em uma posição fechada.

[0021] A Figura 7C ilustra uma vista exemplificativa parcial e em seção transversal da válvula de retirada de gás da Figura 7A.

[0022] A Figura 7D ilustra uma vista exemplificativa parcial e em seção transversal da válvula de retirada de gás da Figura 7A.

[0023] A Figura 7E ilustra uma realização exemplificativa de um amortecedor do tipo viscoso para uma válvula de retirada de gás.

[0024] A Figura 7F ilustra outra realização exemplif icativa de um amortecedor do tipo de fricção para uma válvula de retirada de gás.

[0025] A Figura 7G representa uma realização exemplificativa de um dispositivo detentor para uma válvula de retirada de gás.

[0026] A Figura 8A ilustra outra realização exemplif icativa de uma válvula de retirada de gás em uma posição aberta.

[0027] A Figura 8B ilustra a válvula de retirada de gás da Figura 8A em uma posição antes de um detentor ser liberado.

[0028] A Figura 8C ilustra a válvula de retirada de gás da Figura 8A em uma posição fechada.

[0029] A Figura 9A ilustra outra realização exemplif icativa de uma válvula de retirada de gás em uma posição aberta.

[0030] A Figura 9B ilustra a válvula de retirada de gás da Figura 9A em uma posição fechada.

Descrição Detalhada da Realização Preferida [0031] As realizações da presente revelação proporcionam um aparelho de válvula capaz de suportar altas pressões de injeção, altas taxas de injeção ou pressões variáveis de linhas de injeção e técnicas para o uso do aparelho de válvula em várias aplicações adequadas. Em uma realização, um aparelho de válvula de retirada de gás é configurado para fechar em resposta a um diferencial de pressão predeterminado ao longo de todo o aparelho de válvula de retirada de gás.

[0032] A Fig. 1 ilustra uma típica e completa recuperação de hidrocarboneto, a qual pode incluir um cabeçote de poço 112 em cima de um envoltório 114 que passa através de uma formação 102. A tubulação de produção 120 posicionada no envoltório 114 pode ter um número de mandris de bolso lateral 130 e um empacotador de produção 122. Para realizar uma operação de retirada de gás, os operadores podem instalar válvulas de retirada de gás 140 nos mandris de bolso lateral 130.

[0033] Com as válvulas 140 instaladas, gás comprimido G a partir do cabeçote de poço 112 pode ser injetado na coroa anular 116 entre a tubulação de produção 120 e o envoltório 114. Nos mandris de bolso lateral 130, as válvulas de retirada de gás 140 se encontram em uma posição aberta para permitir o gás injetado e outros fluidos fluirem a partir da coroa anular 116 para o interior da tubulação 120. Quando a velocidade do gás fluindo através da válvula 140 estiver acima de um valor predeterminado, a válvula 140 fecha para prevenir com que um fluxo de entrada adicional do gás injetado entre na tubulação 120.

[0034] Alternativamente, a operação de retirada de gás pode ser realizada para o fluido de retirada de gás na coroa anular 116. Gás comprimido pode ser injetado na tubulação de produção 120. As válvulas de retirada de gás 140 se encontram na posição aberta para permitir com que o gás injetado e os outros fluidos fluam a partir da tubulação 120 para o interior da coroa anular 116. Quando a velocidade do gás fluindo através da válvula 140 estiver acima de um valor predeterminado, a válvula 140 fecha para prevenir com que um fluxo de entrada adicional do gás injetado entre na coroa anular 116.

[0035] Entrando no poço, o empacotador de produção 122 força um percurso em um sentido para cima através da tubulação de produção 120 do fluido de produção P entrando nas perfurações do alojamento 115 a partir da formação 102. Adicionalmente, o empacotador 122 faz com que o fluxo de gás na coroa anular 116 não entre na tubulação 120.

[0036] O gás injetado G passa para baixo através da coroa anular 116 até que atinja os mandris de bolso lateral 130. Entrando pelos portais de entrada dos mandris 135, o gás G primeiro passa através da válvula de retirada de gás 140 antes que o mesmo possa passar para o interior da tubulação de produção 120. Uma vez na tubulação 120, o gás G pode então ser elevado até a superfície, retirando o fluido de produção P na tubulação de produção durante o processo.

[0037] A Figura 2 ilustra uma realização exemplificativa de uma válvula de retirada de gás 200. A Figura 2 é uma vista ampliada, parcial, em seção transversal da válvula de retirada de gás 200. A válvula 200 pode ser posicionada em um mandril de bolso lateral 130 do sistema de finalização de retirada de gás mostrado na Figura 1. A válvula 200 inclui um envoltório de válvula 210 tendo um ou mais portais de entrada de gás 211 e um ou mais portais de sarda de gás 212.

[0038] Conforme é mostrado, os portais de entrada 211 são dispostos em uma porção superior da válvula 200 e os portais de sarda 212 são dispostos em uma porção inferior da válvula 200. Um engate 216 é mostrado disposto na extremidade superior da válvula 200. Um membro de vedação 215 tal como um arranjo de empacotamento em pilha pode ser disposto sobre cada um dos lados dos portais de entrada 211 para isolar o fluido na coroa anular 116 a partir da tubulação 120.

[0039] Os portais de entrada 211 e os portais de sarda 212 comunicam-se via um orifício 220 na válvula 200. Um membro de fechamento 230 é configurado para seletivamente abrir ou fechar a comunicação de fluido através do orifício 220. Membros de fechamento exemplares incluem um sustentador, um assentamento esférico, um cabeçote de vedação e outros membros de fechamento adequados conhecidos por uma pessoa versada na técnica.

[0040] Nesta realização, um sustentador 230 é posicionado em uma porção superior do orificio 220. Conforme é mostrado, o sustentador 230 é retido em uma posição aberta usando um atuador tal como um tubo de fluido 240. O tubo de fluxo 240 é mostrado desviando em uma posição estendida usando um membro de desvio 245 tal como uma mola. O membro de desvio 245 é disposto em uma área anular 247 entre o tubo de fluxo 240 e o envoltório de válvula 210.

[0041] O membro de desvio 245 pode engatar um membro espaçador opcional 246 acoplado ao tubo de fluxo 240. Um membro de controle de fluxo 250 é acoplado no lado interior do tubo de fluxo 240. Na realização mostrada na Figura 2 A, o membro de controle de fluxo 250 é um anel anular tendo uma abertura 255 através do mesmo.

[0042] Embora o tubo de fluxo 240 é mostrado como sendo formado usando dois tubulares conectados para facilitar o acoplamento com o membro de controle de fluxo 250, é contemplado que o tubo de fluxo 2 40 pode ser formado usando um tubular simples, ou três ou mais tubulares conectados. O membro de controle de fluxo 250 forma uma área efetiva no orifício 220 do tubo de fluxo 240. A área efetiva pode ser controlada por intermédio da seleção do tamanho apropriado do diâmetro interno da abertura 255 do membro de controle de fluxo 250. No que diz respeito a este fato, o fluido injetado fluindo para dentro a partir dos portais de entrada 211 aplica uma força ao membro de controle de fluxo 250, a qual força é oposta pela força de desvio da mola 245. Quando a força aplicada pelo fluxo injetado é maior do que a força de desvio, o tubo de fluxo 240 comprimirá a mola 245 .

[0043] Como um resultado, o tubo de fluxo 240 é movido se afastando a partir do hipersustentador 230 dai, portanto permitindo com que o hipersustentador feche o orifício 220. A pressão de fechamento do hipersustentador 230 pode ser selecionada por intermédio do ajuste da força de desvio da mola 245, do diâmetro interno do membro de controle de fluxo 250, e de combinações dos mesmos. Por exemplo, uma abertura com um diâmetro menor 255 fechará o hipersustentador 230 usando um diferencial de pressão menor do que uma abertura de diâmetro maior 255 quando outros parâmetros, tais como a taxa de fluxo de fluido injetado, a força de desvio do membro de mola 245, o diâmetro interno do orifício 220, estiverem fixados.

[0044] Durante a operação, quando a força de desvio do membro de mola 245, o diâmetro da abertura 255 e o diâmetro interno do orifício 220 são fixos, um aumento na taxa de fluxo de gás injetado causará um aumento na pressão diferencial ao longo de todo o membro de controle de fluxo 250 e eventualmente fechará a válvula 200. Depois do fechamento, previne-se com que o fluido a partir da coroa anular 116 entre na tubulação 120. O hipersustentador 230 pode reabrir quando a pressão do envoltório, a pressão da tubulação, e a força da mola atuando no hipersustentador ditar. Em outra realização a válvula 200 pode incluir um portal de sangria opcional, o qual também pode afetar a reabertura do hipersustentador 230.

[0045] Em uma realização, a válvula 200 pode incluir um mecanismo detentor opcional 253 para reter o tubo de fluxo 240 na posição retraída. Por exemplo, em um diferencial de pressão predeterminado, o tubo de fluxo 240 é retraído suficientemente de tal maneira que o mecanismo detentor 253 é ativado daí, portanto retendo o tubo de fluxo 240 na posição retraída. Um mecanismo detentor exemplificativa 253 é um pino retrátil configurado para engatar um recesso 254 no tubo de fluxo 240. Outro mecanismo retentor exemplificativa é uma pinça.

[0046] Em ainda outra realização, uma válvula de um só sentido 257, tal como uma válvula de checagem, pode ser disposta na extremidade mais baixa da válvula 200. A válvula de um só sentido 257 pode prevenir contra com que o fluido na tubulação 120 entre na coroa anular 116 através da válvula 200.

[0047] As Figuras 3A-3G ilustram uma sequência exemplificativa durante uma operação de retirada de gás usando uma realização de um sistema de acabamento de retirada de gás para descarregar um poço 301. Com referência a Figura 3A, o sistema de acabamento de retirada de gás inclui um cabeçote de poço 213 disposto por cima de um envoltório 314 e uma tubulação de produção 320 posicionada no envoltório 314. A tubulação de produção 320 pode ter uma pluralidade de válvulas de retirada de gás 340 acoplada a um respectivo mandril de bolso lateral e um empacotador de produção 322 na extremidade mais baixa da tubulação 320.

[0048] Conforme é mostrado, o sistema 300 inclui válvulas com seis velocidades 340a-340f e um orifício de válvula 365 acoplado a tubulação 320. Na Figura 3A, um poço 301 é carregado com um fluido de complementação e as válvulas de retirada de gás 340a-340f se encontram na posição aberta porque nenhum diferencial de pressão existe ao longo de todas as válvulas 340a-34f.

[0049] Na Figura 3B, um gás de injeção 308 é alimentado para ajudar com o descarregamento do poço 301. Por causa das válvulas de retirada de gás 340a-340f se encontram abertas, é permitido que o fluido na coroa anular 316 entrasse na tubulação 320. Quanto mais pressão é aplicada no envoltório 314, o nível de fluido 309 na coroa anular 316 cairá. Conforme é mostrado, o nível de fluido 309 se encontra acima da primeira válvula 340a e o gás de injeção 308 não entra na primeira válvula 340a. Deve ser aqui observado que se as válvulas de retirada de gás 340a-340f se encontram fechadas, o fluido da coroa anular poderá entrar a tubulação 320 através da válvula de orifício 365.

[0050] Na Figura 3C, o nível de fluido 309 no envoltório 314 cai até a profundidade da primeira válvula de retirada de gás 340a e o gás injetado 308 começa a entrar na primeira válvula de retirada de gás 340a e na tubulação 320. No que diz respeito a isto, o gás injetado na tubulação 320 areará a coluna de fluido na tubulação 320. O fluido no envoltório 314 continua a entrar através da válvula de orifício 365 e/ou qualquer uma das válvulas de retirada de gás 340b-340f dispostas abaixo da primeira válvula 340a que se encontram abertas.

[0051] Na Figura 3D, a pressão de injeção de gás foi aumentada. O gás injetado 308 continua a fluir através da primeira válvula 340 a, dai, portanto continuando a aerar a coluna de fluido na tubulação 320. Também, o fluido no envoltório 314 continua a entrar na tubulação 320 através da válvula de orifício 365 e/ou qualquer uma das válvulas de retirada de gás 340b-340f abaixo da primeira válvula 340a que se encontram abertas.

[0052] Na Figura 3E, o nível de fluido 309 cai até a profundidade da segunda válvula de retirada de gás 340b, e o gás injetado 308 começa a entrar na segunda válvula de retirada de gás 340b. A primeira válvula 340 a é fechada devido ao diferencial de pressão ao longo da primeira válvula 340 a. Por exemplo, a pressão a montante (por exemplo, a pressão nos portais de entrada 211) pode estar a 7, 000 psi (48,2632 MPa) ao passo que a pressão a jusante (por exemplo, a pressão nos portais de saida 212) pode estar a 4,500 psi (31,0264 MPa). O diferencial de pressão de 2,500 psi (17,2369 MPa) é o suficiente para superar a força de desvio da mola 245, dai, portanto retraindo o tubo de fluxo 240 e permitindo ao hipersustentador, ao mecanismo de assento esférico, a um cabeçote de vedação ou outro membro de fechamento adequado, ser fechado.

[0053] Na Figura 3F, a pressão de injeção de gás é aumentada. O gás injetado 308 continua a fluir através da segunda válvula 340b, dai, portanto continuando a aerar a coluna de fluido na tubulação 320. Também, o fluido no envoltório 314 continua a entrar na tubulação 320 através da válvula de orificio 365 e/ou qualquer uma das válvulas de retirada de gás 340c-340f abaixo da segunda válvula 340b que se encontra aberta.

[0054] Este processo de criar um diferencial de pressão para sequencialmente fechar uma válvula superior e fazer com que o nivel de fluido caia de tal maneira que o gás injetado possa fluir através da próxima válvula inferior, continua até que o gás injetado atinja um ponto otimizado de injeção. O ponto otimizado de injeção é uma profundidade no poço onde o ponto de injeção de gás permanece estacionário até que a condição do poço o torne possivel de injetar gás mais profundamente. Todas as válvulas de retirada de gás 340 a-340f que se encontram acima do ponto otimizado de injeção são fechadas devido ao diferencial de pressão ao longo das válvulas.

[0055] A Figura 4 ilustra uma realização exemplificativa de uma válvula de retirada de gás 400. A Figura 4A é uma vista ampliada parcial e em seção transversal da válvula de retirada de gás 400. A válvula 400 pode ser posicionada em um mandril de bolso lateral 130 do sistema de acabamento de retirada de gás mostrado na Figura 1 . Deve ser aqui observado que as realizações das válvulas de retirada de gás aqui reveladas podem ser usadas com outros tipos adequados de mandris de retirada de gás conhecidas por aqueles indivíduos com especialização ordinária na técnica. Na realização mostrada na Figura 1, a válvula 400 é similar a válvula 200 da Figura 2 uma vez que a válvula 400 inclui vários dos componentes da válvula anterior 200.

[0056] Uma diferença entre as válvulas 200, 400 é que a posição axial dos componentes desta válvula 400 foi invertida no que diz respeito ao engate 416. A válvula 400 inclui um envoltório de válvula 410 tendo um ou mais portais de entrada de gás 411 e um ou mais portais de saída 412. Conforme é mostrado, os portais de entrada 411 são dispostos em uma porção mais baixa da válvula 400 e os portais de saída 412 são dispostos em uma porção mais alta da válvula 400. Um engate 416 é mostrado disposto na extremidade superior da válvula 400. Nesta realização, os portais de sarda 412 são formados através do engate 416.

[0057] Um membro de vedação 415 tal como um arranjo de estoque de empacotamento pode ser disposto sobre cada um dos lados dos portais de entrada 411 para isolar o fluido no coroa anular 116 a partir da tubulação 120. Os portais de entrada 411 e os portais de saida 412 comunicam via um orificio 420 na válvula 400 .

[0058] Um membro de fechamento 430 é configurado para abrir ou para fechar seletivamente a comunicação fluida através do orificio 420. Os membros de fechamento exemplares incluem um hipersustentador, um assento esférico, um cabeçote de vedação e quaisquer outros membros de fechamento adequados conhecidos por aqueles individuos com especialização ordinária na técnica. Nesta realização um hipersustentador 430 é posicionado em uma porção inferior do orificio 420. O hipersustentador 430 é retido em uma posição aberta usando um tubo de fluxo 440. O tubo de fluxo 440 é mostrado desviado em uma posição estendida usando um membro de desvio 445 tal como uma mola. O membro de desvio é disposto em uma área anular 447 entre a o tubo de fluxo 440 e o envoltório da váslvula 410. O membro de desvio 445 pode engatar em membro espaçador opcional 446 acoplado ao tubo de fluxo 440.

[0059] Um membro de controle de fluxo 450 é acoplado ao interior do tubo de fluxo 440. Na realização mostrada na Figura 4A, o membro de controle de fluxo 450 é um anel anular tendo uma abertura 455 através do mesmo. Embora o tubo de fluxo 440 seja mostrado como sendo formado usando dois tubulares conectados para facilitar o acoplamento com o membro de controle de fluxo 450, é contemplado que o tubo de fluxo 440 pode ser formado usando um tubular simples ou três ou mais tubulares conectados.

[0060] O membro de controle de fluxo 450 forma uma área efetiva no orifício 420 do tubo de fluxo 440. A área efetiva do membro de controle de fluxo 450 é determinada por intermédio da diferença em área entre o diâmetro interno do orificio 420 e o diâmetro interno da abertura 455 do membro de controle de fluxo 450. No que diz respeito a isto, o fluido injetado fluindo (para dentro) a partir dos portais de entrada 411 aplica uma força ao membro de controle de fluxo 450 a qual força é oposta pela força de desvio da mola 445. Quando a força aplicada pelo fluxo injetado é maior do que a força de desvio, o tubo de fluxo 440 comprimirá a mola 445.

[0061] Como um resultado, o tubo de fluxo 440 é movido se afastando a partir do hipersustentador 430, daí, portanto permitindo ao hipersustentador 430 fechar o orifício 420. A pressão de fechamento do hipersustentador 430 pode ser selecionada pelo ajuste da força de desvio da mola 445, da área efetiva do membro de controle de fluxo 450 e pelas combinações dos mesmos. Depois do fechamento, previne-se contra o fluido a partir da coroa anular 116 entrar na tubulação 120.

[0062] A pressão de fechamento do hipersustentador 430 pode ser selecionada por intermédio do ajuste da força de desvio da mola 445, do diâmetro interno do membro de controle de fluxo 450 e das combinações dos mesmos. Por exemplo, uma abertura com diâmetro menor 455 fechará o hipersustentador 430 usando um diferencial de pressão menor do que uma abertura com diâmetro maior 455 quando outros parâmetros, tal como a taxa de fluxo de fluido injetado, a força de desvio do membro de mola 445, e o diâmetro interno do orifício 420, são fixos.

[0063] Durante a operação, quando a força de desvio do membro de mola 445, o diâmetro da abertura 455 e o diâmetro interno do orifício 420 são fixos, um aumento na taxa de fluxo do gás injetado causará um aumento no diferencial de pressão ao longo do membro de controle de fluxo 450, e eventualmente fechará a válvula 400. Depois do fechamento, previne-se com que fluido, a partir da coroa anular 116, entre na tubulação 120. O hipersustentador 430 pode reabrir quando a pressão do envoltório, a pressão da tubulação e a força da mola atuando sobre o hipersustentador assim ditar.

[0064] Em outra realização, a válvula 400 pode incluir um portal de sangria opcional, o qual também pode afetar a reabertura do hipersustentador 430. Embora a realização seja descrita usando um hipersustentador 430, deve ser aqui observado que um assento esférico, um cabeçote de vedação ou outros tipos adequados de membros de fechamento são contemplados.

[0065] Em uma realização, a válvula 400 pode incluir um mecanismo detentor opcional 453 para reter o tubo de fluxo 440 na posição retraida. Por exemplo, a um diferencial de pressão predeterminado, o tubo de fluxo 440 é retraído o suficiente de tal maneira que o mecanismo detentor 453 é ativado, daí, portanto retendo o tubo de fluxo 440 na posição retraida. Um mecanismo detentor exemplificativa 453 é um pino retrátil configurado para engatar um recesso 454 no tubo de fluxo 440. Outro mecanismo retentor exemplificativa é uma pinça.

[0066] Em ainda outra realização, uma válvula de um só sentido 457, tal como uma válvula de checagem, pode ser disposta na extremidade mais baixa da válvula 400. A válvula de um só sentido 457 pode prevenir com que o fluido na tubulação 120 entre na coroa anular 116 através da válvula 400.

[0067] As Figuras 5 e 6 ilustram um mandril de bolso lateral adequado para receber uma válvula de retirada de gás de acordo com as realizações da presente invenção. A Figura 5 representa uma válvula 500 disposta no mandril de bolso lateral 530 e a Figura 6 representa a válvula 500 disposta fora do mandril de bolso lateral 530.

[0068] Com referência a Figura 6, o mandril de bolso lateral 530 pode incluir válvulas de checagem externa dispostas na entrada da passagem que leva ao bolso 532 do mandril de bolso lateral 530. Embora duas passagens são mostradas, é contemplado que o mandril de bolso lateral 530 possa incluir uma passagem simples ou três ou mais passagens. O bolso 532 é configurado para receber a válvula 500 e está em comunicação fluida com a tubulação 120. Quando a válvula 530 não está instalada, fluido a partir da tubulação 120 pode entrar no bolso 532, mas é prevenido de sair através das passagens pela respectiva válvula de checagem.

[0069] Quando a válvula 500 está no bolso 530 conforme é mostrado na Figura 5, a pressão do gás de injeção pode superar as válvulas de checagem dai, portanto permitindo com que o gás de injeção entre nas passagens e flua em um sentido a válvula de retirada de gás 500. Depois de entrar os portais de entrada da válvula de reirada de gás 500, o gás de injeção pode sair através dos portais de saída, fluir através do bolso 532 e fluir na tubulação 120 onde o gás de injeção pode aerar a coluna de fluido na tubulação 120. O gás de injeção pode continuar a entrar e a sair da válvula de retirada de gás 500 até que o diferencial de pressão ao longo da válvula de retirada de gás seja o suficiente para superar a força de desvio do membro de desvio, daí, portanto retraindo o tubo de fluxo e permitindo ao hipersustentador fechar.

[0070] É contemplado que outros tipos adequados de mandris de retirada de gás, conhecidos por aqueles indivíduos com especialização ordinária na técnica, possam ser usados com as realizações das válvulas de retirada de gás aqui reveladas.

[0071] Em ainda outra realização, quando as válvulas de retirada de gás são usadas em conjunto com uma válvula de orificio, tal como uma válvula de orificio de cisalhamento, um teste de coroa anular de envoltório pode ser realizado sem uma intervenção de linha com fiação. Em ainda outra realização, o dispositivo de controle de fluxo da válvula de retirada de gás pode incluir um difusor Venturi para intensificar a passagem de gás através da válvula de retirada de gás.

[0072] A Figura 7A ilustra uma realização exemplif icativa de uma válvula de retirada de gás 700 em uma posição aberta. A Figura 7B ilustra a válvula de retirada de gás 700 em uma posição fechada. A Figura 7C ilustra uma vista exemplificativa parcial em seção transversal da válvula de retirada de gás 700. A válvula de retirada de gás 700 pode ser posicionada em um mandril de bolso lateral 130 do sistema de acabamento de retirada de gás mostrado na Figura 1.

[0073] A válvula de retirada de gás 700 inclui um envoltório de válvula 710. O envoltório de válvula 710 tem um orificio 720, um ou mais portais de entrada 711 e um ou mais portais de sarda 712. Conforme é mostrado na Figura 7A, os portais de entrada 711 são dispostos em uma porção inferior da válvula de retirada de gás 700 e os portais de sarda 712 são dispostos em uma porção superior da válvula de retirada de gás 700. Os portais de entrada 711 e os portais de sarda 712 comunicam-se via um orifício 720. Um tubo de fluxo 740 é disposto no envoltório da válvula 710. Uma válvula de checagem 757 é disposta no orifício 720. A válvula de checagem 757 pode prevenir com que o fluido na tubulação 120 entre na coroa anular 116 através da válvula de retirada de gás 700. Um engate 716 é mostrado disposto na extremidade superior da válvula de retirada de gás 700 para permitir que a válvula de retirada de gás 700 seja posicionada em um mandril de bolso lateral 130. Um membro de vedação 715, tal como um arranjo de estoque de empacotamento, pode ser disposto sobre cada um dos lados dos portais de entrada 711 para isolar o fluido no coroa anular 116 a partir da tubulação 160.

[0074] O tubo de fluxo 740 pode ser formado por intermédio de um tubular simples ou dois ou mais tubulares conectados. O tubo de fluxo 740 tem um cabeçote de vedação 730 formando uma extremidade cega. O cabeçote de vedação 730 pode ser formado unitariamente sobre o tubo de fluxo 740 ou fixado ao tubo de fluxo 740. Uma ou mais entradas de tubos 732 são formadas através do tubo de fluxo 740 acima do cabeçote de vedação 730. As entradas dos tubos 732 proporcionam comunicação fluida entre os portais de entrada 711 e os portais de saída 712 através do orifício 720. Um membro de vedação 734 é disposto no lado de dentro do envoltório de válvula 710. Em uma realização, o cabeçote de vedação inclui uma extremidade superior 730U conectada ao tubo de fluxo 740 e uma extremidade inferior 730L estendendo abaixo da extremidade superior 730U. O cabeçote de vedação pode incluir uma porção cônica de tal maneira que o diâmetro externo da extremidade superior 730U seja menor do que o diâmetro externo da extremidade 730L. As formas da porção cônica tem uma superfície inclinada 730S que casam com o membro de vedação 734. O cabeçote de vedação 730 move em relação ao membro de vedação 734 para seletivamente abrir e fechar a comunicação fluida através do orifício 720.

[0075] O tubo de fluxo 740 inclui um membro de controle de fluxo 750 acoplado ao interior do tubo de fluxo 740. Na realização mostrada na Figura 7C, o membro de controle de fluxo 750 é um anel anular tendo uma abertura 755 através do mesmo. O membro de controle de fluxo 750 forma uma área efetiva no tubo de fluxo 740. A área do tubo de fluxo pode ser controlada por intermédio da seleção do tamanho apropriado do diâmetro interno da abertura 755 do membro de controle de fluxo 750.

[0076] Um membro de desvio 745 é disposto em uma área anular 747 entre o tubo de fluxo 740 e o envoltório de válvula 710. O tubo de fluxo 740 é desviado em uma posição aberta, conforme é mostrado na Figura 7A, pelo membro de desvio 745. O membro de desvio 745 pode ser uma mola. Um membro espaçador opcional 746 acoplado ao tubo de fluxo 740 pode engatar o membro de desvio 745 para ajustar a posição do tubo de fluxo 740 e a força de desvio do membro de desvio 745. O membro espaçador 746 pode ser uma porca de travamento. Quando a válvula de retirada de gás 700 está na posição aberta conforme é mostrado na Figura 7A, fluido injetado flui para dentro nos portais de entrada 711 através das entradas dos tubos 732 para o tubo de fluxo 740, então através da abertura 755 do membro de controle de fluxo 750 e a válvula de checagem 757 para os portais de saída 712. O fluido injetado fluindo a partir dos portais de entrada 711 aplica uma força ao membro de controle de fluxo 750, a qual força é oposta pela força de desvio do membro de desvio 745.

[0077] Quando a força aplicada pelo fluxo injetado é maior do que a força de desvio, o tubo de fluxo 740 comprimirá o membro de desvio 745. Como um resultado, o tubo de fluxo 740 é movido e o cabeçote de vedação 730 move em um sentido ao membro de vedação 734. Quando o diferencial de pressão ao longo do membro de controle de fluxo 750 atinge um diferencial de pressão de fechamento, o cabeçote de vedação 730 move para uma posição fechada e contata o membro de vedação 734, conforme é mostrado na Figura 7B. Na posição fechada, uma vedação é formada entre o cabeçote de vedação 730 e o membro de vedação 734 para fechar o orifício 720.

[0078] Quando a válvula de retirada de gás 700 está na posição fechada, previne-se com que fluido, a partir da coroa anular 116, entre na tubulação 120. O cabeçote de vedação 730 pode mover para baixo para reabrir a válvula de retirada de gás 700 quando a pressão do envoltório, a pressão da tubulação, e a força da mola atuando sobre a área efetiva do membro de controle de fluxo 750 no tubo de fluxo, assim ditar.

[0079] O diferencial de pressão de fechamento da válvula de retirada de gás 700 pode ser ajustado por intermédio da seleção da força de desvio do membro de mola 745, do diâmetro interno do membro de controle de fluxo 750 e pelas combinações dos mesmos. Por exemplo, um diâmetro de abertura menor 755 fechará o cabeçote de vedação 730 usando um diferencial de pressão menor do que um diâmetro de abertura maior 755 quando outros parâmetros, tais como a taxa de fluxo de fluido injetado e a força de desvio do membro de mola 745 forem fixos. Durante a operação, quando a força de desvio do membro de mola 745 e o diâmetro da abertura 755 são fixos, um aumento na taxa de fluxo do fluido injetado causará um aumento não diferencial de pressão ao longo do membro de controle de fluxo 750 e eventualmente fecha a válvula 700.

[0080] O diferencial de pressão de fechamento da válvula de retirada de gás 700 também pode ser ajustado por intermédio da manipulação da distância de percurso 733 do tubo de fluxo 740. A Figura 7D é uma vista parcial em seção transversal da válvula de retirada de gás 700 ilustrando a distância de percurso 733 do tubo de fluxo 740 a partir da posição aberta para a posição fechada. Quanto mais longo a distância de percurso 733, mais comprimido o membro de desvio 745 será na posição fechada. Quando a distância de percurso 733 é muito longa, a válvula de retirada de gás pode não fechar. Quando a distância de percurso é muito curta, a válvula de retirada de gás 700 pode fechar muito rapidamente. Adicionalmente, a posição relativa entre os portais de entrada 711 e as entradas de tubo 732 pode afetar o diferencial de pressão de fechamento. As posições relativas das entradas de tubo 732, os portais de entrada 711 e a extremidade inferior 730L do cabeçote de vedação 730 e a força de desvio da mola 745 podem ser preestabelecidas de tal maneira que o diferencial de pressão de fechamento ao longo do membro de controle de fluxo 750 move a extremidade inferior 730 do cabeçote de vedação 730 acima dos portais de entrada 711. Uma vez que o cabeçote de vedação 730 é posicionado acima dos portais de entrada 711, a força aplicada a grande área de superfície da extremidade inferior 730 pelo fluido injetado empurra o cabeçote de vedação 730 adicionalmente para permitir um fechamento imediato da válvula 700.

[0081] Em uma reivindicação, a válvula de retirada de gás 700 pode incluir um amortecedor opcional para amortecer uma potencial e rápida oscilação do tubo de fluxo 740. A Figura 7E ilustra uma realização exemplificativa de um amortecedor 760 adequado para o uso com a válvula de retirada de gás 700. O amortecedor 760 pode ser um amortecedor do tipo viscoso disposto no envoltório da válvula 710 sob o cabeçote de vedação 730. O amortecedor 760 pode incluir um cilindro 764 cheio com um fluido de alta viscosidade, tal como óleo. Um pistão 763 tendo um percurso de fluxo restrito é movelmente disposto no cilindro 764. Um eixo 762 estende a partir di pistão 763 para fora do cilindro 764 para conectar com o cabeçote de vedação 730. O movimento do tubo de fluxo 740 impulsiona o pistão para se mover para cima ou para baixo no cilindro 764, dai, portanto forçando o fluido no cilindro 764A fluir através do percurso restrito e amortece a rápida oscilação do tubo de fluxo 740.

[0082] Afigura 7F ilustra outra realização exemplificativa de um amortecedor 770 para a válvula de retirada de gás 700. O amortecedor 770 pode ser um amortecedor do tipo de fricção. O amortecedor 770 pode incluir um pistão 774 disposto no envoltório da válvula 710 abaixo do cabeçote de vedação 730. Uma estrutura de eixo 772 que estende a partir do pistão 774 é acoplada ao cabeçote de vedação 730. O movimento do tubo de fluxo 740 impulsiona o pistão 774 para mover para cima ou para baixo no envoltório da válvula 710, dai, portanto gerando fricção (entre o pistão 774 e o envoltório da válvula 710) . A fricção amortece a oscilação do tubo de fluxo 740.

[0083] Em uma realização, a válvula de retirada de gás 700 pode incluir um mecanismo detentor opcional 753 para reter o tubo de fluxo 740 em uma posição totalmente aberta ou em uma posição totalmente fechada. O mecanismo de detenção 753 pode incluir um envoltório 754 e uma estrutura esférica de mola energizada 758. A estrutura esférica de mola energizada 758 pode ser fixamente conectada ao cabeçote de vedação 730 por intermédio de um eixo 756. Quando o tubo de fluxo 740 estiver em uma posição totalmente aberta ou em uma posição totalmente fechada, a estrutura esférica de mola energizada 758 é travada em ranhuras no envoltório 754 para manter o tubo de fluxo 740 na posição totalmente aberta ou na posição totalmente fechada. O mecanismo retentor 753 intensifica a característica de fluxo através da válvula de retirada de gás 700. O mecanismo retentor 753 também pode prevenir contra a rápida oscilação do tubo de fluxo 740.

[0084] A Figura 8A ilustra outra realização exemplif icativa de uma válvula de retirada de gás 800 em uma posição aberta. A Figura 8B ilustra a válvula de retirada de gás 800 em uma posição antes de um detentor ser liberado. A Figura 8C ilustra a válvula de retirada de gás 800 em uma posição fechada. A válvula de retirada de gás 800 pode ser posicionada em um mandril de bolso lateral 130 do sistema de acabamento de retirada de gás mostrado na Figura 1 . A válvula de retirada de gás 800 inclui vários componentes da válvula de retirada de gás 700. Uma diferença entre as válvulas 700, 800 é que a válvula de retirada de gás 800 inclui um mecanismo detentor que proporciona o fechamento da válvula não diretamente dependente da taxa de fluxo.

[0085] A válvula de retirada de gás 800 inclui um envoltório de válvula 810. O envoltório de válvula 810 tem um orificio 820, um ou mais portais de entrada 811 e um ou mais portais de saída 812. Os portais de entrada 811 são dispostos em uma porção inferior da válvula de retirada de gás 800 e os portais de saída 812 são dispostos em uma porção superior da válvula de retirada de gás 800. Os portais de entrada 811 e os portais de saída 812 comunicam-se via orifício 820. Um tubo de fluxo 840 é disposto no envoltório da válvula 810. Uma válvula de checagem 857 é disposta no orifício 820. A válvula de checagem 857 pode prevenir com que o fluido na tubulação 120 entre na coroa anular 116 através da válvula de retirada de gás 800. Um membro de vedação 815, tal como um arranjo de estoque de empacotamento, pode ser disposto sobre cada um dos lados dos portais de entrada 811 para isolar o fluido na coroa anular 116 a partir da tubulação 160 .

[0086] O tubo de fluxo 840 inclui um conjunto de tubo de fluxo inferior 880 e um conjunto de tubo de fluxo superior 886. O conjunto de tubo de fluxo inferior 880 é sobreposto na seção média onde o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 envolve o conjunto de tubo de fluxo superior 886. O conjunto de tubo de fluxo inferior 880 e o conjunto de tubo de fluxo superior 886 podem se mover um em relação ao outro, mudando o comprimento da seção de sobreposição. Cada um dos conjuntos de tubo de fluxo 880, 886 pode ser formado por intermédio de um tubular simples ou dois ou mais tubulares.

[0087] O conjunto de tubo de fluxo inferior 880 tem um cabeçote de vedação 830 formando uma extremidade cega. O cabeçote de vedação 830 pode ser formado unitariamente sobre uma seção de extremidade do conjunto de tubo de fluxo inferior 880 ou fixado ao conjunto de tubo de fluxo inferior 880. Uma ou mais entradas de tubos 832 são formadas através do conjunto de tubo de fluxo inferior 880 acima do cabeçote de vedação 830. As entradas de tubo 832 proporcionam uma comunicação fluida entre os portais de entrada 811 e os portais de sarda 812 através do orificio 820. Um membro de vedação 834 é disposto no lado de dentro do envoltório de válvula 810. O cabeçote de vedação 830 tem uma superfície inclinada que é casada com o membro de vedação 834. O cabeçote de vedação 830 se move em relação ao membro de vedação 834 para abrir ou fechar seletivamente a comunicação fluida com o orifício 820.

[0088] Um membro de controle de fluxo 850 é acoplado ao interior do conjunto de tubo de fluxo superior 886. O membro de controle de fluxo 850 é um anel anular tendo uma abertura 855 através do mesmo. O membro de controle de fluxo 850 forma uma área restrita no tubo de fluxo 840. A área do tubo de fluxo pode ser controlada por intermédio da seleção do tamanho apropriado do diâmetro interno da abertura 855 do membro de controle de fluxo 850. Um membro de desvio 845 é disposto ao redor do conjunto de tubo de fluxo superior 886 em uma área anular 847 entre o tubo de fluxo 840 e o envoltório da válvula 810. O membro de desvio 845 pode ser uma mola para desviar o cabeçote de vedação 830 para uma posição aberta, conforme é mostrado na Figura 8 A. Um membro espaçador opcional 846 acoplado ao conjunto de tubo de fluxo superior 886 pode engatar o membro de desvio 845 para ajustar a posição do cabeçote de vedação 830 e a força de desvio do membro de desvio 845 . O membro espaçador 846 pode ser uma porca de travamento.

[0089] A válvula de retirada de gás 800 também inclui um mecanismo detentor 853 para reter o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 junto com o cabeçote de vedação 830 em uma posição totalmente aberta. O mecanismo detentor 853 pode incluir um pino retrátil 884. O pino retrátil 884 pode estender através de uma abertura no conjunto de tubo de fluxo inferior 880 para travar o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 na posição aberta, conforme é mostrado na Figura 8A. 0 pino retrátil 884 pode retrair a partir do conjunto de tubo de fluxo inferior 880 por intermédio de um mecanismo de liberação 885. Em uma realização, o mecanismo de liberação 885 pode ser uma projeção sobre o conjunto de tubo de fluxo superior 886. Uma mola detentora 882 é comprimida na posição aberta e desvia o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 em um sentido a posição fechada. A mola detentora 882 permite a válvula de retirada de gás 800 fechar imediatamente quando o mecanismo detentor 853 é liberado.

[0090] Quando a válvula de retirada de gás 800 está na posição aberta conforme é mostrado na Figura 8 A, fluido injetado flui para dentro a partir dos postais de injeção 811, através das entradas de tubo 832 no conjunto de tubo de fluxo interior 880 e no conjunto de tubo de fluxo superior 886, e então através da abertura 855 do membro de controle de fluxo 845 através da válvula de checagem 857 e sai via os portais de saída 812. O mecanismo detentor 853 trava o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 com o cabeçote de vedação 830 na posição aberta. O fluido injetado fluindo para dentro a partir dos portais de entrada 811 aplica uma força ao membro de controle de fluxo 850, a qual força é oposta pela força de desvio do membro de desvio 845.

[0091] Quando a taxa de fluxo aumenta, o diferencial de pressão ao longo do membro de controle de fluxo 850 aumenta daí, portanto movendo o conjunto de tubo de fluxo superior 886 em um sentido para cima e comprime o membro de desvio 845 enquanto o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 permanece travado pelo mecanismo detentor 853 e a válvula de retirada de gás 800 permanece na posição aberta, conforme é mostrado na Figura 8B. O conjunto de tubo de fluxo superior 886 move em relação ao conjunto de tubo de fluxo inferior 880 até que o diferencial de pressão ao longo do membro de controle de fluxo 850 atinja um diferencial de pressão de fechamento predeterminado, em qual ponto o mecanismo detentor 853 libera o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 e a mola detentora 882 empurra o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 em um sentido a posição fechada, conforme é mostrado na Figura 8C. O mecanismo detentor proporciona um fechamento de válvula rápido e previne com que a válvula de retirada de gás 800 oscile e varie/flutue na sua taxa de fluxo através da válvula de retirada de gás 800. Uma vez que a pressão abaixo do cabeçote de vedação 830 é reduzida ou equalizada, o membro de desvio 845 empurrará o conjunto de tubo de fluxo superior 886 e o conjunto de tubo de fluxo inferior 880 em um sentido para baixo párea reabrir a válvula de retirada de gás 800 e o mecanismo detentor 853 automaticamente retravará a válvula de retirada de gás 800 na posição aberta.

[0092] A Figura 9 A ilustra uma realização exemplif icat iva de uma válvula de retirada de gás 900 em uma posição aberta. A Figura 9B ilustra a válvula de retirada de gás 900 em uma posição fechada. A válvula de retirada de gás 900 pode ser posicionada em um mandril de bolso lateral 130 do sistema de acabamento de retirada de gás mostrado na Figura 1 . A válvula de retirada de gás 900 é similar à válvula de retirada de gás 700. A diferença entre a válvula de retirada de gás 900 e a válvula de retirada de gás 700 é que a válvula de retirada de gás 900 inclui um membro de fechamento de assento esférico.

[0093] A válvula de retirada de gás 900 inclui um envoltório de válvula 910. O envoltório de válvula 910 tem um orificio 920, um ou mais portais de entrada 911 e um ou mais portais de sarda 912. Conforme é mostrado na Figura 9A, os portais de entrada 911 são dispostos em uma porção inferior da válvula de retirada de gás 900 e os portais de saida 912 são dispostos em uma porção superior da válvula de retirada de gás 900. Os portais de entrada 911 e os portais de saida 912 comunicam-se via orificio 920. Um tubo de fluxo 940 é disposto no envoltório da válvula 910. Uma válvula de checagem 957 é disposta no orificio 920. A válvula de checagem 957 pode prevenir com que o fluido na tubulação 120 entre na coroa anular 116 através da válvula de retirada de gás 900. Um engate 916 é mostrado disposto na extremidade superior da válvula de retirada de gás 900 para permitir com que a válvula de retirada de gás 900 seja posicionada em um mandril de bolso lateral 130.

[0094] O tubo de fluxo 940 pode ser formado por intermédio de um tubular simples ou dois ou mais tubulares conectados. Um membro de fechamento 930 é disposto no envoltório da válvula 910. Conforme é mostrado na Figura 9 A, o membro de fechamento 930 pode ser uma esfera tendo um orifício atravessador central 935 para seletivamente permitir o fluxo de fluido e uma fenda externa 933 para engatar um atuador. O tubo de fluxo 940 pode incluir um ou mais pinos 943 posicionados para engatar com o membro de fechamento 930. O um ou mais pinos 943 podem inserir na fenda externa 933 do membro de fechamento 930 de tal maneira que o movimento vertical dos pinos 943 gira o membro de fechamento 930 para seletivamente abrir ou fechar a comunicação fluida através do orifício 920.

[0095] O tubo de fluxo 940 inclui um membro de controle de fluxo 950 acoplado ao interior do tubo de fluxo 940 do tubo de fluxo 940. O membro de controle de fluxo 950 pode ser um anel anular tendo uma abertura 955 através do mesmo. O membro de controle de fluxo 950 forma um difusor no tubo de fluxo 940. A área efetiva do difusor pode ser controlada por intermédio da seleção do tamanho apropriado do diâmetro interno da abertura 955 do membro de controle de fluxo 950.

[0096] Um membro de desvio 945 é disposto em uma área anular 947 entre o tubo de fluxo 940 e o envoltório da válvula 910. O tubo de fluxo 940 é desviado em uma posição aberta, conforme é mostrado na Figura 9 A, por intermédio do membro de desvio 9 45. O membro de desvio 945 pode ser uma mola. Um membro espaçador opcional 946 acoplado ao tubo de fluxo 940 pode engatar o membro de desvio 945 para ajustar a posição do tubo de fluxo 940 e a força de desvio do membro de desvio 945. O membro espaçador 946 pode ser uma porca de travamento.

[0097] Quando a válvula de retirada de gás 900 está na posição aberta conforme é mostrado na Figura 9A, fluido injetado flui para dentro a partir dos postais de injeção 911, através do orifício atravessador central 935 do membro de fechamento 930 no tubo de fluxo 940, e então através da abertura 955 do membro de controle de fluxo 945 e da válvula de checagem 957 para os portais de saida 912. O fluido injetado fluindo para dentro a partir dos portais de entrada 911 aplica uma força ao membro de controle de fluxo 950, a qual força é oposta pela força de desvio do membro de desvio 945.

[0098] Quando a força aplicada pelo fluido injetado é maior do que a força de desvio, o tubo de fluxo 940 comprimirá o membro de desvio 945. Como um resultado, o tubo de fluxo 940 move para cima fazendo com que o membro de fechamento 930 gire. Quando o diferencial de pressão ao longo do membro de controle de fluxo 950 atinge um diferencial de pressão de fechamento, o membro de fechamento 930 é rotado para a posição fechada, conforme é mostrado na Figura 9B.

[0099] As realizações da presente invenção proporciona um aparelho de válvula configurado para fechar quando um diferencial de pressão predeterminado ao longo do aparelho de válvula é atingido. Por causa do fator que o aparelho de válvula não depende de foles, o aparelho de válvula pode ser usado em altas pressões de injeção e/ou altas taxas de injeção e/ou em aplicações com alto volume de injeção e é adequado para aplicações em águas profundas. Por exemplo, o aparelho de válvula é capaz de suportar pressões extremamente altas, por exemplo, a partir de cerca de 1,000 psi (6,8948 MPa) até cerca de 10, 000 psi (68, 948 MPa) , a partir de cerca de 5, 000 (34, 474 MPa) até 10, 000 psi (68,948 MPa), a partir de cerca de 7,000 (48,2632 MPa) até cerca de 10, 000 (68, 948 MPa) . Em outro exemplo, o aparelho de válvula é capaz de suportar taxas de injeção a partir de 0,5 (0,0141584 m3) a cerca de 15 milhões de pés cúbicos (424752, 75 m3) por dia; preferivelmente cerca de 7.5 212376,37 m3) a cerca de 15 milhões de pés cúbicos (424752, 75 m3) por dia.

[00100] Uma realização da presente revelação proporciona um método para realizar operações de retirada de gás de poços perfurados. O método inclui o acoplamento de uma válvula de retirada de gás a uma tubulação, na qual a válvula de retirada de gás compreende um atuador, um membro de controle de fluxo disposto no atuador, e um membro de fechamento que se encontra inicialmente em uma posição aberta, injetando um gás no poço perfurado e exteriormente em ralação a tubulação, impulsionando o gás a entrar na tubulação através da válvula de retirada de gás e criando um diferencial de pressão ao longo da válvula de retirada de gás o suficiente para mover o atuador, dai, portanto fazendo com que o membro de fechamento feche a válvula de retirada de gás.

[00101] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula de retirada de gás adicionalmente inclui um envoltório tendo uma entrada e uma saída e um membro de desvio para desviar o atuador em uma posição estendida, na qual o membro de fechamento é configurado para, seletivamente, fechar um orificio através do envoltório, o atuador é móvel entre a posição estendida e uma posição retraída, e o atuador, quando estiver na posição estendida, retém o membro de fechamento em uma posição aberta.

[00102] Em uma ou mais das reivindicações aqui descritas, o atuador compreende um tubo de fluxo, e o membro de controle de fluxo é acoplado a uma parte no interior do tubo de fluxo.

[00103] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o membro de fechamento é um cabeçote de vedação disposto em uma extremidade do tubo de fluxo.

[00104] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o membro de fechamento é selecionado a partir de um hipersustentador, um cabeçote de vedação sobre o atuador e um assento esférico.

[00105] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, uma pluralidade de válvulas de retirada de gás é acoplada a tubulação e axialmente espaçadas e afastadas ao longo da tubulação.

[00106] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o método adicionalmente compreende sequencialmente fechar a pluralidade de válvulas de retirada de gás .

[00107] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o método adicionalmente compreende fluir o gás através de uma primeira válvula de retirada de gás e fluir um liquido através de uma segunda válvula der retirada de gás.

[00108] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o método inclui impulsionar um liquido para entrar na tubulação via uma válvula de orifício em comunicação fluida com a tubulação. Em uma realização, a válvula de orifício é disposta abaixo da válvula de retirada de gás.

[00109] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, um diferencial de pressão de fechamento é ajustável por intermédio do ajuste de uma força do membro de desvio e/ou de uma distância de percurso do atuador entre a posição estendida e a posição aberta.

[00110] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o método inclui o aumento do diferencial de pressão pela redução da pressão a jusante a partir da válvula de retirada de gás.

[00111] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o atuador compreende um tubo de fluxo, e o membro de controle de fluxo é disposto em uma parte no interior do tubo de fluxo.

[00112] Em uma realização, um método para realizar operações de retirada de gás de um poço perfurado inclui o acoplamento de uma válvula de retirada de gás a uma tubulação, na qual a válvula de retirada de gás compreende um atuador, um membro de controle de fluxo disposto no atuador, e um membro de fechamento que se encontra inicialmente em uma posição aberta, injetando um gás no poço perfurado e interiormente em relação à tubulação, impulsionando o gás para sair da tubulação através da válvula de retirada de gás, e criando um diferencial de pressão ao longo da válvula de retirada de gás o suficiente para mover o atuador, daí, portanto fazendo co m que o membro de fechamento feche a válvula de retirada de gás.

[00113] Em uma realização, uma válvula para controlar o fluxo de fluido inclui um envoltório tendo um orifício em comunicação fluida com um portal de entrada de fluxo e um portal de saída, um membro de fechamento configurado para fechar a comunicação fluida através do orifício, um tubo de fluxo móvel entre uma posição estendida e uma posição retraída, e um dispositivo para o controle de fluxo disposto no tubo de fluxo, no qual quando em uma posição estendida, o tubo de fluxo retém o membro de fechamento em uma posição aberta, e no qual o tubo de fluxo é móvel para a posição retraída em resposta a um diferencial de pressão predeterminado ao longo do orifício.

[00114] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula adicionalmente compreende um membro de desvio para desviar o tubo de fluxo na posição estendida.

[00115] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o dispositivo de controle de fluxo proporciona uma área efetiva para impulsionar o tubo de fluxo em um sentido à posição retraída em resposta ao diferencial de pressão.

[00116] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula compreende, adicionalmente, um mecanismo detentor para reter o tubo de fluxo na posição retraída ou na posição estendida.

[00117] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula adicionalmente compreende um membro de engate.

[00118] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o portal de saida é formado através do membro de engate.

[00119] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o membro de fechamento é selecionado a partir do grupo consistindo de um hipersustentador, um cabeçote de vedação sobre i tubo de fluxo, e um assento esférico.

[00120] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o membro de fechamento compreende um cabeçote de vedação fixado ao tubo de fluxo.

[00121] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula adicionalmente compreende um membro de vedação disposto no envoltório, no qual o cabeçote de vedação move em relação ao membro de vedação disposto no envoltório para seletivamente abrir ou fechar a comunicação fluida através da válvula.

[00122] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o tubo de fluxo inclui uma ou mais entradas de tubo adjacentes ao cabeçote de vedação.

[00123] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula adicionalmente compreende um amortecedor fixado ao cabeçote de vedação.

[00124] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula adicionalmente compreende uma válvula de checagem disposta adjacente ao portal de saida.

[00125] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula adicionalmente compreende um amortecedor acoplado ao tubo de fluxo.

[00126] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o dispositivo de controle de fluxo é fixamente acoplado ao tubo de fluxo.

[00127] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, o dispositivo de controle de fluxo compreende um anel anular acoplado a uma parte interior do tubo de fluxo.

[00128] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, uma pressão de reabertura é determinada por intermédio de um diâmetro interno do orifício, um diâmetro interno do dispositivo de controle de fluxo e uma força do membro de desvio.

[00129] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula é configurada para operar em uma pressão externa a partir de cerca de 1,000 psi (6,8948 MPa) até cerca de 10,000 psi (68,948 MPa).

[00130] Em uma ou mais das realizações aqui descritas, a válvula é configurada para operar com uma taxa de injeção de gás a partir de 0,5 (0, 0141584 m3) a cerca de 15 milhões de pés cúbicos (424752,75 m3) por dia.

[00131] Embora tudo acima mencionado esteja direcionado a realizações da presente revelação, outras realizações e realizações adicionais podem ser desenvolvidas e idealizadas sem partir a partir do escopo básico da mesma, e o escopo da mesma é determinado pelas reivindicações aqui a seguir.

Reivindicações

Claims (20)

1. Método para realizar operações de elevação de gás a partir do interior de um poço, caracterizado pelo fato que compreende: acoplar uma válvula de elevação de gás a uma tubulação de perfuração, referida válvula de elevação de gás compreendendo um atuador, um membro de controle de fluxo disposto no atuador e um membro de fechamento que se encontra inicialmente em uma posição aberta; injetar um gás para o interior do poço exteriormente com relação à tubulação; forçar o gás a entrar na tubulação de perfuração através da válvula de elevação de gás; e criar um diferencial de pressão suficiente através da válvula de elevação de gás para mover o atuador, causando assim com que o membro de fechamento feche a válvula de elevação de gás.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a válvula de elevação de gás adicionalmente inclui: um alojamento tendo uma entrada e uma saída; e um membro de tensionamento para tensionar o atuador em uma posição estendida, onde o membro de fechamento é configurado para seletivamente fechar um orifício através do alojamento, o atuador sendo móvel entre a posição estendida e uma posição retraída e o atuador, quando na posição estendida, retém o membro de fechamento em uma posição aberta.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o membro de fechamento é selecionado a partir de uma charneira, um cabeçote de vedação sobre o atuador, e uma esfera e uma sede.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que adicionalmente compreende o fechamento sequencial de uma pluralidade de válvulas de elevação de gás, onde a pluralidade de válvulas de elevação de gás está acoplada à tubulação axialmente espaçadas umas das outras ao longo da tubulação.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que um diferencial de pressão de fechamento é ajustável pelo ajuste de uma força do membro de tensionamento e/ou uma distância de percurso do atuador entre a posição estendida e a posição aberta.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o atuador compreende um tubo de fluxo e um membro de controle de fluxo é disposto no interior do tubo de fluxo.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que o membro de fechamento é um cabeçote de vedação disposto em uma extremidade do tubo de fluxo.

8. Método para realizar operações de elevação de gás a partir doo interior de um poço, caracterizado pelo fato que compreende: acoplar uma válvula de elevação de gás a uma tubulação, onde a válvula de elevação de gás compreende um atuador, um membro de controle de fluxo disposto no atuador e um membro de fechamento que se encontra inicialmente em uma posição aberta; injetar um gás para o interior do poço interiormente à tubulação; forçar o gás a sair da tubulação de perfuração através da válvula de elevação de gás; e criar um diferencial de pressão suficiente através da válvula de elevação de gás para mover o atuador, causando assim com que o membro de fechamento feche a válvula de elevação de gás.

9. Válvula para controlar um fluxo de fluido caracterizada pelo fato que: um alojamento tendo um orificio em comunicação de fluido com uma abertura de entrada de fluxo e uma abertura de saída de fluxo; um membro de fechamento configurado para fechar a comunicação de fluído através do orifício; uma tubulação de fluxo móvel entre uma posição estendida e uma posição retraída; e um dispositivo de controle de fluxo disposto na tubulação de fluxo, no qual quando na posição estendida, a tubulação de fluxo retém o membro de fechamento em uma posição aberta e no qual a tubulação de fluxo é móvel para a posição retraida em resposta a um diferencial de pressão pré-edeterminado através do orifício.

10. Válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato que o membro de fechamento é selecionado a partir do grupo consistindo de uma charneira, um cabeçote de vedação sobre a tubulação de fluxo e uma esfera e uma sede.

11. Válvula de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato que o membro de fechamento compreende um cabeçote de vedação fixado a tubulação de fluxo.

12. Válvula de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato que adicionalmente compreende um membro de vedação disposto no envoltório, no qual o cabeçote de vedação se move em relação ao membro de vedação para seletivamente abrir ou fechar a comunicação de fluido através de válvula.

13. Válvula de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato que a tubulação de fluxo inclui uma ou mais tubulações de entrada adjacentes ao cabeçote de vedação.

14. Válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato que adicionalmente compreende um amortecedor acoplado a tubulação de fluxo.

15. Válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato que o dispositivo de controle de fluxo está fixamente acoplado à tubulação de fluxo.

16. Válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato que adicionalmente compreende um mecanismo detentor de espera para reter a tubulação de fluxo na posição retraida ou na posição estendida.

17. Válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato que adicionalmente compreende um membro de tensionamento para tensionar a tubulação de fluxo na posição estendida.

18. Válvula de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato que o dispositivo de controle de fluxo proporciona uma área efetiva para a impulsão da tubulação de fluxo em um sentido a posição retraida em resposta ao diferencial de pressão.

19. Válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato que adicionalmente compreende um membro de engate.

20. Válvula de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato que o dispositivo de controle de fluxo compreende um anel anular acoplado a uma parte interior da tubulação de fluxo.