BR102014029367B1

BR102014029367B1 - indicador de diferencial de pressão, sistema para uso quando da perfuração de um orifício de poço, método para a construção de um orifício de poço e válvula de isolamento

Info

Publication number: BR102014029367B1
Application number: BR102014029367-1A
Authority: BR
Inventors: Kyle Allen King; Joe Noske; Christopher L. Mcdowell; Brian A. Mickens
Original assignee: Weatherford Technology Holdings, Llc
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2021-01-12
Also published as: US20150144334A1; US10787900B2; BR102014029367A2; EP2876253A3; EP3670827B1; AU2014268178A1; CA2871925A1; EP2876253B1; CA2871925C; EP2876253A2; AU2014268178B2; EP3670827A1

Abstract

INDICADOR DE DIFERENCIAL DE PRESSÃO, SISTEMA PARA USO QUANDO DA PERFURAÇÃO DE UM ORIFÍCIO DE POÇO, MÉTODO PARA A CONSTRUÇÃO DE UM ORIFÍCIO DE POÇO E VÁLVULA DE ISOLAMENTO. Um indicador de diferencial de pressão (DPI) para uso com uma válvula de isolamento de um poço inclui um mandril tubular para a montagem como uma parte de uma coluna de revestimento e para receber uma coluna tubular. O mandril tem um ombro de batente e um ombro de pistão. O indicador de diferencial de pressão adicionalmente inclui um alojamento tubular para a montagem como uma parte da coluna de revestimento e para receber a coluna tubular. O alojamento é móvel com relação ao mandril entre uma posição estendida e uma posição retraída e tem um ombro de batente e um ombro de pistão. O indicador de diferencial de pressão adicionalmente inclui uma câmara hidráulica formada entre os ombros de pistão e um acoplamento em comunicação com a câmara hidráulica e para a conexão a uma linha sensor. O alojamento é móvel com relação ao mandril e com relação à posição estendida em resposta à tensão exercida sobre o indicador de diferencial de pressão.

Description

INDICADOR DE DIFERENCIAL DE PRESSÃO, SISTEMA PARA USO QUANDO DA PERFURAÇÃO DE UM ORIFÍCIO DE POÇO, MÉTODO PARA A CONSTRUÇÃO DE UM ORIFÍCIO DE POÇO E VÁLVULA DE ISOLAMENTO

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se, de uma maneira geral, a um indicador de diferencial de pressão para uma válvula de isolamento no interior de um poço.

Descrição da Técnica Correlacionada

[0002] Um orifício de poço é formado para acessar formações que contém hidrocarbonetos, por exemplo, petróleo bruto e/ou gás natural, através do uso de perfurações. A perfuração é realizada por intermédio da utilização de brocas de perfuração que são montadas sobre a extremidade de uma coluna tubular, tal como uma coluna de perfuração. Para se perfurar no interior de um orifício de poço até uma profundidade pré-determinada, a coluna de perfuração é frequentemente rotada por um motor de superfície ou uma mesa rotativa sobre uma plataforma ou um aparelho de superfície, e/ou por um motor interior de poço montado em um sentido a extremidade inferior da coluna de perfuração. Depois de uma perfuração até uma profundidade pré-determinada, a coluna de perfuração e a broca de perfuração são removidas e uma seção de revestimento é abaixada no interior do orifício de poço. Uma coroa anular é assim formada entre a coluna de revestimento e a formação. A coluna de revestimento é cimentada no orifício de poço através da circulação do cimento na coroa anular definida entre a parede externa do revestimento e o orifício de poço. A combinação de cimento e do revestimento fortalece e reforça o orifício de poço e facilita o isolamento de certas áreas da formação por trás do revestimento para a produção de hidrocarbonetos.

[0003] Uma válvula de isolamento montada como parte da coluna de revestimento pode ser usada para temporariamente isolar uma pressão de formação abaixo da válvula de isolamento de tal maneira que uma coluna de perfuração, uma coluna operacional, uma coluna de complementação, ou uma linha de fiação possa ser rápida e seguramente inseridas no ou removidas a partir de uma porção do orifício de poço acima da válvula de isolamento que é temporariamente aliviada até uma pressão atmosférica. Uma vez que a pressão acima da válvula de isolamento é aliviada, a coluna de perfuração/operacional pode ser disparada no orifício de poço sem que a pressão do orifício de poço atue no que diz respeito a empurrar a coluna para fora e disparada para fora do orifício de poço sem a preocupação de ter que limpar a formação exposta.

[0004] Antes de reabrir a válvula, a pressão acima da válvula é equalizada com a pressão abaixo da válvula com o objetivo de evitar danos a mesma. O diferencial de pressão por toda a válvula é determinado usando os parâmetros conhecidos e disponíveis. Todavia, isto resulta em apenas uma estimativa do diferencial de pressão.

Sumário da Invenção

[0005] A presente revelação geralmente se refere a um indicador de diferencial de pressão para uma válvula de isolamento no interior de um poço. Em uma realização, um indicador de diferencial de pressão (Differential Pressure Indicator = indicador de diferencial de pressão) para o uso com uma válvula de isolamento no interior de um poço inclui um mandril tubular para montagem como uma parte de uma coluna de revestimento e para receber uma coluna tubular. O mandril tem um ombro de batente e um ombro de pistão. Adicionalmente, o indicador de diferencial de pressão inclui um alojamento tubular para montagem como uma parte da coluna de revestimento e para receber a coluna tubular. O alojamento é móvel com relação ao mandril entre uma posição estendida e uma posição retraída e tem um ombro de batente e um ombro de pistão. Adicionalmente, o indicador de diferencial de pressão inclui uma câmara hidráulica formada entre os ombros de pistão e um acoplamento em comunicação com a câmara hidráulica e para a conexão com uma linha sensor. O alojamento é móvel com relação ao mandril e a posição estendida em resposta a uma tensão exercida sobre o indicador de diferencial de pressão.

[0006] Em outra realização, um método para a construção de um orifício de poço inclui a instalação de uma coluna tubular no orifício de poço através de uma coluna de revestimento disposta no orifício de poço. A coluna de revestimento tem uma válvula de isolamento em uma posição fechada e uma linha de sensor hidráulica estendendo ao longo da coluna de revestimento. Adicionalmente o método inclui: equalizar a pressão por toda a válvula de isolamento usando a linha sensor para determinar o diferencial de pressão por toda a válvula de isolamento; abrir a válvula de isolamento; e abaixar/rebaixar a coluna tubular através da válvula aberta.

[0007] Em outra realização, uma válvula de isolamento para o uso quando da perfuração de um orifício de poço inclui: um alojamento tubular para montagem como uma parte de uma coluna de revestimento e para receber uma coluna de perfuração; uma sede disposta no alojamento e longitudinalmente móvel com relação ao alojamento; um membro de válvula de charneira conectado de forma pivotante a sede entre uma posição aberta e uma posição fechada; um tubo de fluxo longitudinalmente móvel com relação ao alojamento para abrir o membro de válvula de charneira; uma câmara hidráulica formada entre o tubo de fluxo e o alojamento e recebendo um pistão do tubo de fluxo; uma passagem hidráulica em comunicação fluida com a câmara e com um acoplamento hidráulico; e um indicador de diferencial de pressão (DPI) ligado a sede para responder a uma força exercida sobre a sede por intermédio do membro de válvula de charneira na posição fechada.

[0008] Em outra realização, uma válvula de isolamento para o uso quando da perfuração de um orifício de poço inclui um alojamento tubular para montagem como uma parte de uma coluna de revestimento, para receber uma coluna de perfuração, e tendo um ombro formado em uma superfície interna do mesmo para receber a sede. Adicionalmente a válvula de isolamento inclui: uma sede disposta no alojamento e longitudinalmente móvel com relação ao alojamento; um membro de válvula de charneira conectado de uma forma pivotante a sede entre uma posição aberta e uma posição fechada; um tubo de fluxo longitudinalmente móvel com relação ao alojamento para abrir o membro de válvula de charneira; uma câmara hidráulica formada entre o tubo de fluxo e o alojamento e recebendo um pistão do tubo de fluxo; uma passagem hidráulica em comunicação fluida com a câmara e um acoplamento hidráulico; e um indicador de diferencial de pressão (DPI) para medir uma força exercida sobre a válvula de isolamento quando o membro de válvula de charneira está na posição fechada.

Breve Descrição dos Desenhos

[0009] De modo permitir que as características acima mencionadas da presente invenção possam ser melhor compreendidas em seus detalhes, uma descrição mais particular da invenção brevemente sumarizada acima será aqui apresentada com referência a suas realizações, algumas das quais estão ilustradas nos desenhos anexos. Entretanto, é para ser observado que os desenhos anexos ilustram apenas típicas realizações da presente invenção e não devem, portanto, ser considerados como limitativos de seu escopo, uma vez que a invenção pode admitir quaisquer outras realizações igualmente eficientes.

[0010] As Figuras 1A-1C ilustram um sistema de perfuração terrestre em um modo perfuração de acordo com uma realização desta revelação.

[0011] As Figuras 2A e 2B ilustram um indicador de diferencial de pressão (DPI) do sistema de perfuração.

[0012] As Figuras 3A-3C ilustram a operação do indicador de diferencial de pressão.

[0013] As Figuras 4A-4D ilustram válvulas de isolamento tendo indicador de diferencial de pressãos integrados, de acordo com outras realizações da presente revelação.

[0014] As Figuras 5A-5C ilustram válvulas de isolamento adicionais tendo indicador de diferencial de pressãos integrados, de acordo com outras realizações da presente revelação.

Descrição Detalhada da Realização Preferida

[0015] As Figuras 1A-1C ilustram um sistema de perfuração terrestre 1 em um modo perfuração de acordo com uma realização da presente revelação. O sistema de perfuração 1 pode incluir um aparelho de perfuração 1r, um sistema de manuseio de fluido 1f, um conjunto de controle de pressão (Pressure Control Assembly = PCA) 1p e uma coluna de perfuração 5. O aparelho de perfuração 1r pode incluir uma torre de poço de petróleo 2 tendo um solo de aparelho 3 na sua extremidade inferior. O solo do aparelho 3 pode ter uma abertura através da qual a coluna de perfuração 5 estende em um sentido para baixo no conjunto de controle de pressão (PCA) 1p. A coluna de perfuração 5 pode incluir um conjunto de orifício inferior (Bottom Hole Assembly =BHA) 33 e uma coluna transportadora. A coluna transportadora pode incluir junta de canos de perfuração 5p conectadas juntas, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados. O conjunto de orifício inferior (BHA) 33 pode ser conectado a coluna transportadora, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados, e inclui uma broca de perfuração 33b e um ou mais colarinhos de perfuração 33c ali conectados, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados. A broca de perfuração 33b pode ser rotada 4r por um motor superior 13 via a coluna transportadora e/ou o conjunto de orifício inferior (BHA) 33 pode, adicionalmente, incluir um motor de perfuração (nãomostrado) para a rotação da broca de perfuração. O conjunto de orifício inferior (BHA) 33 pode, adicionalmente, incluir uma subinstrumentação (não mostrada), tal como Measurement While Drilling = MWD (Medindo Enquanto Perfurando) e/ou um Logging While Drilling = LWD (Registrando Enquanto Perfurando) subterrâneos.

[0016] Uma extremidade superior da coluna de perfuração 5 pode ser conectada a um eixo oco do motor superior 13. O motor superior 13 pode incluir um motor para rotar 4r a coluna de perfuração 5. O motor superior pode ser elétrico ou hidráulico. Uma estrutura do motor superior 13 pode ser acoplada a um trilho (não mostrado) da torre de poço de petróleo 2 para prevenir contra a rotação do mesmo durante a rotação da coluna de perfuração 5 e permitindo o movimento vertical do motor superior com um bloco de movimentação 14. O bloco de movimentação 14 pode ser suportado por intermédio de cordas de fiação 15 conectadas na sua extremidade superior a um bloco de coroa 16. As cordas de fiação 15 podem ser entrelaçadas através de roldanas dos blocos 14, 16 e estender para os arrastos operacionais 17 para o enrolamento das mesmas, desta forma elevando ou rebaixando 4a o bloco de movimentação 14 com relação a torre de poço de petróleo 3 .

[0017] O conjunto de controle de pressão (PCA) 1p pode incluir um ou mais dispositivos de prevenção de explosão (Blow Out Preventers = BOPs) 18u,b, uma cruz de fluxo 19, uma válvula de obstrução variável 20, uma estação de controle 21, uma ou mais válvulas de fechamento 2 7c,r, um ou mais medidores de pressão 28 d,r, uma unidade de energia hidráulica (Hydraulic Power Unit = HPU) 35, um distribuidor hidráulico 36, uma válvula auxiliar 31, uma ou mais linhas de controle 37o,c, uma linha sensor 37s, um carretel de obstrução 39, um indicador de diferencial de pressão (DPI) 40, e uma válvula de isolamento 50. Um alojamento de cada um dos dispositivos de prevenção de explosão (BOPs) 18u,b e a cruz de fluxo 19, podem, cada um deles, ser interconectado e/ou conectado a um cabeçote de orifício de poço 6, tal como que por intermédio de uma conexão de flanges.

[0018] O cabeçote de orifício de poço 6 pode ser montado sobre uma coluna de revestimento externa 7, a qual foi instalada em um orifício de poço 8 perfurado a partir de uma superfície 9 da terra e cimentado 10 no orifício de poço. Uma coluna de revestimento interna 11 foi instalada no orifício de poço 8, suspensae a partir do cabeçote de orifício de poço 6 e uma porção 11c da mesma cimentada 12 no seu lugar. A coluna de revestimento interna 11 pode estender até uma profundidade adjacente ao fundo de uma formação superior 22u. A formação superior 22u pode ser não produtiva e uma formação inferior 22b pode ser um reservatório carregado com hidrocarboneto. A coluna de revestimento interna 11 pode incluir um suspensor de revestimento 11h, uma pluralidade de juntas de revestimento conectadas juntas, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados, o indicador de diferencial de pressão 40, a válvula de isolamento 50 e uma sapata de guia 23. A coluna de revestimento interna pode ter uma porção livre 11f incluindo o suspensor 11h, uma pluralidade de juntas de revestimentos, o indicador de diferencial de pressão 40 e a válvula de isolamento 50, e a porção cimentada 11c incluindo a sapata de guia 23 e uma pluralidade de juntas de revestimento. Uma coroa anular de revestimento 34c pode ser formada entre a coluna de revestimento interna 11 e a coluna de revestimento externa 7 e entre a coluna de revestimento interno 11 e uma porção do orifício de poço 8 atravessando a formação superior 22uy. Uma porção livre da coroa anular de revestimento 34c (adjacente à respectiva porção livre 11f) pode ser aberta (livre a partir do cimento 12).

[0019] A linha sensor 37s pode estender a partir do HPU 35, através do cabeçote de orifício de poço 6, ao longo da superfície externa da coluna de revestimento interna 11, e do indicador de diferencial de pressão 40. As linhas de controle 37o,c podem estender a partir do distribuidor 36, através do cabeçote de orifício de poço 6, ao longo da superfície externa da coluna de revestimento interna 11, e para a válvula de isolamento 50. As linhas de controle 37o,c e a linha sensor 37s podem ser presas a coluna de revestimento interna 11 em intervalos regulares. S linhas de controle 37o,c podem ser enfardadas juntas como parte de um umbilical.

[0020] Alternativamente, a linha sensor 37s também pode ser enfardada com as linhas de controle 37 c,o como parte do umbilical. Alternativamente, ao invés da coluna de revestimento interna, o orifício de poço pode incluir uma coluna de alinhamento suspensa a partir de uma parte inferior da coluna de revestimento externa e cimentada no orifício de poço e uma coluna de revestimento com tira de ligação suspensa a partir do cabeçote de orifício de poço e tendo uma extremidade inferior enfiada em um receptáculo de orifício polido da coluna de alinhamento e o indicador de diferencial de pressão 40 e a válvula de isolamento 50 pode ser montada como parte da coluna de revestimento com tira de ligação. Alternativamente, a formação inferior 22b pode ser não produtiva (por exemplo, uma zona depauperada), ambientalmente sensível, tal como um aquífero, ou pode ser instável. Alternativamente, o orifício de poço pode ser submerso tendo um cabeçote de orifício de poço adjacente à linha d'água e o aparelho de perfuração pode estar localizado sobre uma plataforma adjacente ao cabeçote de orifício de poço. Alternativamente, um Kelly e uma mesa rotativa podem ser usados ao invés do motor superior.

[0021] A válvula de isolamento 50 pode incluir um alojamento tubular 51, um abridor, tal como um tubo de fluxo 52, um membro de fechamento, tal como um membro de válvula de charneira 53, uma sede 54, e um receptor 55. Para facilitar a fabricação e a montagem, o alojamento 51 pode incluir uma ou mais seções (apenas uma seção é mostrada), cada uma delas conectadas juntas tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados e/ou prendedores. As interfaces entre as seções de alojamento podem ser isoladas, tal como que por intermédio de vedações. As seções de alojamento podem incluir um adaptador superior (não mostrado) e um adaptador inferior (não mostrado), cada um deles tendo um acoplamento rosqueado para a conexão com os outros membros da coluna de revestimento interna 11. A válvula de isolamento 50 pode ter um orifício longitudinal através da mesma para a passagem da coluna de perfuração 5. Embora mostrada como parte do alojamento 51, a sede 54 pode ser um membro separado conectado ao alojamento, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados e/ou prendedores. O receptor 55 pode ser conectado ao alojamento 51, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados.

[0022] O tubo de fluxo 52 pode ser disposto no interior do alojamento 51 e pode ser longitudinalmente móvel com relação ao mesmo entre uma posição inferior (mostrada) e uma posição superior (não mostrada). O tubo de fluxo 52 pode ter uma ou mais porções, tal como uma manga superior, uma manga inferior, e um pistão conectando as mangas inferior e superior. O pistão do tubo de fluxo pode carregar uma vedação para vedar uma interface formada entre uma superfície externa do mesmo e uma superfície interna do alojamento 51. Alternativamente, as porções do tubo de fluxo 52 podem ser membros separados interconectados, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados e/ou prendedores.

[0023] Uma câmara hidráulica 56 pode ser formada em uma superfície interna do alojamento 51. O alojamento 51 poder ter ombros formados em uma superfície interna do mesmo adjacente a câmara 56. O alojamento 51 pode carregar uma vedação superior localizada adjacente a um ombro superior e uma vedação inferior e um ressalto, localizados adjacentes ao ombro inferior para vedar a câmara 56 a partir do orifício da válvula de isolamento 50. A câmara hidráulica 56 pode ser definida radialmente entre o tubo de fluxo 52 e o alojamento 51 e longitudinalmente entre os ombros superior e inferior. Fluido hidráulico 61 pode ser disposto na câmara 56. O fluido hidráulico 61 pode ser um líquido incompressível, tal como uma mistura com base em água com glicol ou um óleo refinado ou sintético. Uma extremidade superior da câmara hidráulica 56 pode estar em comunicação fluida com um acoplamento abridor hidráulico 57o via uma passagem abridora hidráulica 58o formada na e ao longo de uma parede do alojamento 51. Uma extremidade inferior da câmara hidráulica 56 pode estar em comunicação fluida com um acoplamento de fechamento hidráulico 57c via uma passagem de fechamento hidráulica 58c formada na e ao longo de uma parede do alojamento 51.

[0024] A válvula de isolamento 50 pode adicionalmente incluir uma dobradiça 59. O membro de válvula de charneira 53 pode ser conectado de forma pivotante a sede 54 por intermédio da dobradiça 59. O membro de válvula de charneira 53 pode ser pivotante acerca da dobradiça 59 entre uma posição aberta (mostrada) e uma posição fechada (não mostrada). O membro de válvula de charneira 53 pode ser posicionado abaixo da sede 54 de tal maneira que o membro de válvula de charneira pode ser aberto em um sentido para baixo. O membro de válvula de charneira 53 pode ter um corte rebaixado formado em pelo menos uma porção de uma face externa do mesmo. O corte rebaixado do membro de válvula de charneira pode facilitar o engajamento de uma superfície externa do membro de válvula de charneira 53 com uma mola de disparo (não mostrada) conectada ao alojamento 51, tal como que por intermédio de um prendedor. Uma periferia interna do membro de válvula de charneira 53 pode engajar um perfil de sede respectivo formado em uma extremidade adjacente da sede 54 na posição fechada, desta forma vedando uma porção superior do orifício da válvula a partir de uma porção inferior do orifício da válvula. A interface entre i membro de válvula de charneira 53 e a sede 54 pode ser uma vedação de metal para metal.

[0025] A dobradiça 59 pode incluir uma folha, uma aresta viva/articulação do membro de válvula de charneira 53, uma ou mais molas de membro de válvula de charneira, e um prendedor, tal como um pino de dobradiça, estendendo através de orifícios da aresta viva do membro de válvula de charneira e um orifício de cada uma ou mais das arestas vivas da folha. A sede 54 pode ter um recesso formado em uma superfície externa da mesma em uma extremidade adjacente do membro de válvula de charneira 53, para receber a folha. A folha pode ser conectada a sede 54, tal como que por intermédio de um ou mais prendedores.

[0026] O membro de válvula de charneira 53 pode ser desviado em um sentido a posição fechada por intermédio das molas do membro de válvula de charneira, tal como uma ou mais molas de tensão interna e externa. Cada uma das molas de tensão pode incluir uma porção principal respectiva e uma extensão. A sede 54 pode ter fendas formadas através das mesmas para receber as molas do membro de válvula de charneira. Uma extremidade superior das porções principais pode ser conectada a sede 54 nas extremidades das fendas. A sede 54 também pode ter um curso de guia formado em uma superfície externa da mesma para a passagem das molas do membro de válvula de charneira para o membro de válvula de charneira 53. As extremidades das extensões podem ser conectadas a face interna do membro de válvula de charneira 53. A mola de disparo pode auxiliar as molas de tensão no fechamento do membro de válvula de charneira 53 devido ao braço de alavanca reduzido da mola de tensão quando o membro de válvula de charneira está na posição aberta.

[0027] Alternativamente, a dobradiça pode incluir uma mola de torção ao invés das molas de tensão e da mola de disparo. Alternativamente, a folha da dobradiça 59 pode ser livre de deslizamento com relação a respectiva sede por uma quantidade limitada e um anel de vedação de polímero pode ser disposto em uma ranhura formada no perfil da sede 54 de tal maneira que a interface entre a periferia interna do membro de válvula de charneira e o perfil da sede é uma vedação de polímero híbrido e de metal para metal. Alternativamente, o anel de vedação pode ser disposto na periferia interna do membro de válvula de charneira.

[0028] O membro de válvula de charneira 53 pode ser aberto ou fechado por intermédio da interação com o tubo de fluxo 52. O movimento em um sentido para baixo do tubo de fluxo 52 pode engajar a manga inferior 52b do mesmo com o membro de válvula de charneira 53, desta forma empurrando de uma forma pivotante o membro de válvula de charneira para a posição aberta contra as molas de tensão devido ao engajamento de uma parte do fundo da manga inferior com uma superfície interna do membro de válvula de charneira. O movimento em um sentido para cima do tubo de fluxo 52 pode desengajar a manga inferior do mesmo com o membro de válvula de charneira 53, desta forma permitindo as molas de tensão puxar de forma pivotante o membro de válvula de charneira para a posição fechada devido ao desengajamento da parte debaixo da manga inferior a partir da superfície interna do membro de válvula de charneira.

[0029] Quando o tubo de fluxo 52 está na posição inferior, uma câmara de membro de válvula de charneira 60 pode ser formada radialmente entre o alojamento 51 e o tubo de fluxo e o membro de válvula de charneira (aberto) 53 pode ser armazenado na câmara do membro de válvula de charneira. A câmara do membro de válvula de charneira 60 pode ser formada longitudinalmente entre a sede 54 e o receptor 55. A parte debaixo do tubo de fluxo pode ser posicionada adjacente a uma extremidade superior do recebedor 55, desta forma fechando a câmara do membro de válvula de charneira 60. A câmara do membro de válvula de charneira 60 pode proteger o membro de válvula de charneira 53 a partir de abrasão por intermédio da coluna de perfuração 5 e a partir de ser erodido e/ou danificado por aparas dos retornos de perfuração 31f. O membro de válvula de charneira 53 pode ter um formato curvado para combinar com o formato anular da câmara do membro de válvula de charneira 6 0 e o perfil de sede da sede do membro de válvula de charneira 54 pode ter um formato curvado complementar a curvatura do membro de válvula de charneira.

[0030] A estação de controle 21 pode incluir um console 21c, um microcontrolador (Microcontroller MCU) 21m, e uma tela, tal como um medidor 21g em comunicação com o micro controlador 21m. O console 21c pode estar em comunicação com o distribuidor 36 via uma linha de operação e pode estar em comunicação fluida com as linhas de controle 37o,c vias as respectivas torneiras de pressão. O console 21c pode ter controles para a operação do distribuidor 36 por intermédio do técnico e ter medidores para exibir as pressões nas respectivas linhas de controle 37o,c para o monitoramento por intermédio do técnico. A estação de controle 21 pode adicionalmente incluir um sensor de pressão (não mostrado) em comunicação fluida com a linha sensor de indicador de diferencial de pressão 37s via uma torneira de pressão e o microcontrolador (MCU) 21m pode estar em comunicação com o sensor de pressão para receber um sinal de pressão a partir do mesmo. A válvula auxiliar 31 pode ser montada como parte da linha sensor 37s e pode ser uma válvula de fechamento para seletivamente proporcionar uma comunicação fluida entre a linha sensor e o acumulador da unidade de energia hidráulica (HPU).

[0031] Alternativamente, a válvula auxiliar 31 pode ser incorporada ao distribuidor 36 e uma extremidade superior da linha sensor 37s pode ser conectada ao distribuidor.

[0032] O sistema fluido 1f pode incluir uma bomba de lama 24, um reservatório de fluido de perfuração, tal como um poço ou um tanque 25, um separador de material sólido, tal como um agitador de xisto 26, uma linha de retorno 29, uma linha de alimentação, uma linha de suprimento 30, um separador de gás e lama (Mud Gas Separator = MGS) 38s, e uma chama ("flare" = chama de combustão contínua e proposital de gases indesejáveis na refinação de petróleo) 38f (Figura 3A) . Uma primeira extremidade da linha de retorno 29 pode ser conectada a uma ramificação da cruz de fluxo 19 e uma segunda extremidade da linha de retorno pode ser conectada a uma entrada do agitador 26. O medidor de pressão de retornos 28r e a válvula de fechamento de retornos 27r podem ser montadas como parte da linha de retorno 29. Uma primeira extremidade do carretel de obstrução 39 pode ser conectada a linha de retorno 29 entre o medidor de pressão de retornos 28r e a válvula de fechamento de retorno 27r e uma segunda extremidade do carretel de obstrução pode ser conectada a entrada do agitador. A válvula de fechamento de obstrução 27c, a válvula de obstrução 20 e o separador de gás e lama (MGS) 38s podem ser montados como parte do carretel de obstrução 39. O separador de gás e lama (MGS) 38s pode incluir uma entrada e uma saída de líquido montadas como parte do carretel de obstrução 39 e uma saída de gás conectada a chama (flare) 38f ou a um recipiente de armazenamento de gás (não mostrado).

[0033] Uma extremidade inferior da linha de suprimento 30 pode ser conectada a uma saída da bomba de lama 24 e uma extremidade superior da linha de suprimento pode ser conectada a uma entrada do motor superior 13. O medidor de pressão de suprimento 28d pode ser montado como parte da linha de suprimento 30p,h. Uma extremidade inferior da linha de alimentação pode ser conectada a uma saída do poço 25 e uma extremidade superior da linha de alimentação pode ser conectada a uma entrada da bomba de lama 24. O medido de pressão de retornos 28r pode ser operável para monitorar a pressão no cabeçote do orifício de poço. O medidor de pressão de suprimento 28d pode ser operável para monitorar a pressão no cano de suporte.

[0034] O fluido de perfuração 32d pode incluir um líquido de base. O líquido de base pode ser óleo refinado ou óleo sintético, água, salmoura, ou uma emulsão água/óleo. O fluido de perfuração 32d pode, adicionalmente, incluir sólidos dissolvidos ou suspensos no líquido de base, tal como argila organofílica, lignita e/ou asfalto, desta forma formando uma lama.

[0035] Uma vez que a coluna de revestimento interno 11 tenha sido instalada no orifício de poço 8 e cimentada 12 no seu lugar, a coluna de perfuração 5 pode então ser instalada no orifício de poço até que a broca de perfuração 33b esteja adjacente a sapata de guia 23. O fluido de perfuração 32 pode então ser circulado no orifício de poço para deslocar o fluido cinzelador (não mostrado) a partir de uma coroa anular de perfuração 34d formada entre a coluna de perfuração 5 e a coluna de revestimento interna 11 e entre a coluna de perfuração 5 e uma porção do orifício do orifício de poço 8 sendo perfurada através da formação inferior 22b. Uma vez que o fluido de perfuração 32d tenha enchido a coroa anular 34d, a circulação pode ser paralisada de tal maneira que apenas uma pressão hidrostática do fluido de perfuração 32 seja exercida sobre uma superfície interna da manga superior 52u e uma pressão hidrostática do fluido hidráulico 61 seja exercida sobre uma superfície externa da manga superior 52u. Se a válvula de isolamento 50 não já estiver aberta, o técnico pode operar a estação de controle 21 para posicionar a linha de controle de abertura 37o em uma comunicação fluida com um reservatório da unidade de energia hidráulica (HPU) 35 via o distribuidor 36. O técnico pode então operar a estação de controle 21 para fechar internamente a linha de abertura 37o, desta forma travando hidraulicamente o pistão 52p no seu lugar. O técnico pode então operar a estação de controle 21 para posicionar a linha de fechamento 37c em comunicação com o acumulador do HPU 35 via o distribuidor 35 e então fechar internamente a linha de fechamento com uma pressão inicial.

[0036] Alternativamente, a linha de fechamento 37c pode ser fechada internamente sem nenhuma pressão ou pode ser deixada aberta em comunicação fluida com o reservatório da unidade de energia hidráulica (HPU). Alternativamente, a linha de abertura 37o pode ser fechada internamente na superfície antes da instalação da coluna de revestimento interno 11.

[0037] Para estender o orifício de poço 8 as partir da sapata de revestimento 23 na formação inferior 22b, a bomba de lama 24 pode bombear o fluido de perfuração 32 a partir do poço 25, através de um cano de suporte e uma mangueira de Kelly da linha de suprimento 30 para o motor superior 13. O fluido de perfuração 32d pode fluir a partir da linha de suprimento 30 e na coluna de perfuração 5 via o motor superior 13. O fluido de perfuração 32d pode ser bombeado para baixo através da coluna de perfuração 5 e pode sair da broca de perfuração 33b, onde o fluido pode circular as aparas e os cortes se afastando a partir da broca e retornando as aparas para cima na coroa anular de perfuração 34d. os retornos 32r (fluido de perfuração mais as aparas) podem fluir para cima da coroa anular de perfuração 34d para o cabeçote de orifício de poço 6 e sair do cabeçote de orifício de poço na cruz de fluxo 19. Os retornos 32r podem continuar através da coluna de retorno 29 e no agitador de xisto 26 e ser ali processado para remover as aparas, desta forma completando um ciclo. Conforme o fluido de perfuração 32d e os retornos 32r circulam, a coluna de perfuração 5 pode ser rotada 4r por intermédio do motor superior 13 e abaixada 4a por intermédio do bloco de movimentação 14, desta forma estendendo o orifício de poço 8 na formação inferior 22b.

[0038] As Figuras 2A e 2B ilustram o indicador de diferencial de pressão 40. O indicador de diferencial de pressão 40 pode incluir um mandril tubular 41m e um alojamento tubular 41h. O mandril 41m e o alojamento 41h podem ser longitudinalmente móveis um com relação ao outro entre uma posição estendida (Figura 2A) e uma posição retraída (Figura 2B). O indicador de diferencial de pressão 40 pode ter um orifício longitudinal através do mesmo para a passagem da coluna de perfuração 5. O mandril 41h pode incluir duas ou mais seções, tal como um adaptador 42 e um pistão 43, cada um deles conectados juntos, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados (mostrados) e/ou prendedores (não mostrados). O alojamento 41h pode incluir duas ou mais seções, tal como um pistão 44 e um adaptador 45, cada um deles conectados juntos, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados (mostrados) e/ou prendedores (não mostrados).

[0039] O adaptador do mandril 42 também pode ter um acoplamento rosqueado (não mostrado) formado na extremidade superior do mesmo para a conexão a outro membro da coluna de revestimento interna 11. O adaptador do alojamento 45 também pode ter um acoplamento rosqueado formado em uma extremidade inferior do mesmo para a conexão a uma extremidade superior da válvula de isolamento 50. O adaptador do alojamento 45 também pode carregar uma vedação 47e para vedar uma interface entre o indicador de diferencial de pressão 40 e a válvula de isolamento 50. O adaptador do mandril 42 pode carregar uma vedação 47 a para vedar uma interface superior formada entre o mandril 41m e o alojamento 41h e o pistão de mandril 43 pode carregar uma vedação 47d para vedar uma interface inferior formada entre o mandril e o alojamento, desta forma vedando um orifício do indicador de diferencial de pressão 40 a partir da coroa anular de revestimento 34c. O mandril 41m e o alojamento 41h podem ser feitos a partir de um metal ou uma liga de metal, tal como aço, aço inoxidável, ou uma liga com base em níquel, tendo uma força e resistência suficientes para suportar a válvula de isolamento 50, qualquer junta de revestimento da porção livre 11f abaixo da válvula de isolamento, e a porção cimentada 11c.

[0040] O pistão do mandril 43 pode ter uma porção superior 43u tendo um diâmetro externo ampliado com relação a porção superior, er uma porção inferior 43b tendo um diâmetro externo ampliado com relação a porção intermediária. A porção superior 43u pode ter o acoplamento rosqueado formado em uma superfície externa da mesma e conectando o pistão do mandril 43 ao adaptador do mandril 42. Um ombro de pistão 43p pode ser formado entre a porção superior 43u e a porção intermediária 43m em uma superfície externa do pistão de mandril 43. Um acoplamento por torção, tal como que por intermédio de dentes de chaveta 43s e ranhuras de chaveta, pode ser formado entre a porção intermediária e a porção inferior 43b na superfície externa do pistão de mandril 43. Um diâmetro externo do adaptador de mandril 42 pode ser maior do que um diâmetro externo da porção superior do pistão de mandril 43u de tal maneira que uma extremidade inferior do adaptador de mandril possa servir e funcionar como um ombro de batente 42h. O acoplamento rosqueado conectando o pistão de mandril 43 ao adaptador de mandril 42 pode ser formada em uma superfície interna do adaptador de mandril 42 adjacente a extremidade inferior do mesmo.

[0041] O pistão do alojamento 44 pode receber uma porção inferior do adaptador de mandril 42 e a porção superior 43u e a porção intermediária do pistão de mandril 43. O pistão de alojamento 44 pode ter uma porção superior 44u, uma porção intermediária 44m tendo um diâmetro interno reduzido com relação a porção superior, e uma porção inferior 44b tendo um diâmetro interno ampliado com relação a porção intermediária. Um ombro de batente 44h pode ser formado entre a porção superior 44u e a porção intermediária 44m em uma superfície interna do pistão de alojamento 44. Um ombro de pistão 44p pode ser formado entre a porção intermediária 44m e a porção inferior 44b na superfície interior do pistão do alojamento 44. A porção intermediária 44m e a porção inferior 44b podem ter acoplamentos rosqueados conectando o pistão do alojamento 44 ao adaptador de alojamento formado em uma superfície externa do mesmo. Um acoplamento por torção, tal como dentes de chaveta 44s e ranhuras de chaveta, pode ser formado em uma extremidade inferior do pistão do alojamento 44. O adaptador do alojamento 45 pode receber parte da porção intermediária 44m e porção inferior 44b do pistão do alojamento 44. O adaptador do alojamento 45 pode receber parte da porção intermediária 44m e a porção inferior 44b do pistão do alojamento 44 e a porção inferior 43b do pistão do mandril 43. O adaptador do alojamento 45 pode ter uma porção superior 45u, uma porção inferior 45b tendo um diâmetro interno reduzido com relação a porção superior, e um ombro 45h juntando a porção superior e a porção inferior. A porção superior 45u pode ter um acoplamento rosqueado conectando o pistão do alojamento 44 ao adaptador do alojamento 45 formado em uma superfície interna do mesmo.

[0042] Alternativamente, cada um dos acoplamentos por torção pode incluir um rasgo de chaveta formado no respectivo alojamento 41h e no mandril 41m e a conexão por torção completada por intermédio de uma chaveta ali inserida.

[0043] Os ombros do pistão 43p, 44p podem ser engajados quando o indicador de diferencial de pressão 40 estiver na posição estendida e os ombros de batente 42h, 44h podem ser engajados quando o indicador de diferencial de pressão 40 estiver na posição retraída. Uma câmara hidráulica 46c pode ser formada longitudinalmente entre os ombros do pistão 43p, 44p quando o indicador de diferencial de pressão 40 estiver na posição retraída. A câmara hidráulica 46c pode ser formada radialmente entre uma superfície interna da porção superior do pistão do mandril 43b e uma superfície externa da porção inferior do pistão do alojamento 44b. O pistão do alojamento 44 pode carregar uma vedação 47b em uma superfície interna da porção intermediária 44m localizada adjacente ao ombro do pistão 44p e o pistão do mandril 43 pode carregar uma vedação 47c em uma superfície externa da porção intermediária 43m localizada adjacente ao ombro do pistão 43p para vedar a câmara hidráulica 46c a partir do orifício do indicador de diferencial de pressão. O fluido hidráulico 61 pode ser disposto na câmara 46c. A câmara hidráulica 46c pode estar em comunicação fluida com um acoplamento hidráulico 46f via uma passagem hidráulica 46p formada em uma parede do e ao longo do pistão do alojamento 44.

[0044] O indicador de diferencial de pressão 40 pode ser desviado em um sentido a posição estendida por intermédio da tensão 62 exercida sobre o mandril do indicador de diferencial de pressão 41m por intermédio da porção livre 11f sendo suspensa a partir do cabeçote do orifício de poço 6 e do peso do alojamento do indicador de diferencial de pressão 41h, da válvula de isolamento 50, qualquer junta de revestimento da porção livre 11f abaixo da válvula de isolamento, e da porção cimentada 11c. A injeção do fluido hidráulico 61 na câmara 46c pode superar o desvio e retrair o indicador de diferencial de pressão 40 por intermédio de exercer uma pressão em um sentido para cima sobre o ombro do pistão do alojamento 44p e uma pressão em um sentido para baixo sobre o ombro do pistão do mandril 43p. Um comprimento de curso do indicador de diferencial de pressão 40 pode ser infinitesimal com relação ao comprimento do indicador de diferencial de pressão 40, tal como menor do que um décimo, um vigésimo, um quinquagésimo, ou um centésimo. O comprimento infinitesimal de curso pode evitar a necessidade para juntas de deslizamento nas linhas de controle 37o,c e na linha sensor 37s. A conexão por torção entre o alojamento 41 e o mandril 41m pode ser mantida na e entre as posições retraída e estendida por intermédio de acoplamentos de engajamento de dentes de chaveta 43s, 44s.

[0045] As Figuras 3A-3C ilustram a operação do indicador de diferencial de pressão 40. Com referência, especificamente a Figura 3A, durante a instalação da coluna de revestimento interna 11, a instalação da coluna de perfuração 5 e a perfuração da formação inferior 22b, a válvula de isolamento 50 pode ser aberta e o indicador de diferencial de pressão 40 desligado na posição estendida.

[0046] Com referência, especificamente, a Figura 3B, depois da perfuração da formação inferior 22b até a profundidade total, a coluna de perfuração 5 pode ser suspensa de tal maneira que a broca de perfuração 33b fique acima do membro de válvula de charneira 53. Um técnico pode então abrir a válvula auxiliar 31 para alimentar fluido hidráulico pressurizado 61 a partir do acumulador do HPU para a câmara do indicador de diferencial de pressão 46c via a linha sensor 37s, o acoplamento 46f e a passagem 46p. O indicador de diferencial de pressão 40 pode cursar para a posição retraída em um limiar de pressão 63t gerando uma força de retração (não mostrada) que é suficiente para superar a tensão 62 na coluna de revestimento interno 11 e para esticar a coluna de revestimento interno 11 por uma quantidade correspondente ao comprimento do curso do indicador de diferencial de pressão 40 (pode ser algo negligente devido ao comprimento infinitesimal do curso). O acumulador de HPU pode ter um indicador de nível para monitorar um volume ali gasto para retrair o indicador de diferencial de pressão 40. Uma vez que o limiar de pressão 63t tenha sido atingido, o técnico pode então fechar a válvula auxiliar 31, desta forma fechando a camada do indicador de diferencial de pressão 46c e instruir o MCU 21m para gravar o limiar de pressão.

[0047] Se a alternativa de ligação de retorno acima discutida é empregada, a força de retração gerada pelo limiar de pressão só precisa apenas superar a tensão na coluna de revestimento de ligação de retorno. Alternativamente, a pressão pode ser monitorada no interior do sistema enquanto a tensão é puxada sobre a o seu revestimento parente para correlacionar as flutuações de pressão observadas com a tensão inicial ajustada sobre a coluna de revestimento.

[0048] Com referência específica a Figura 3C, o técnico pode então fechar a válvula de isolamento 50 por intermédio da operação da estação de controle 21 para alimentar um fluido hidráulico pressurizado 61 a partir do acumulador de HPU para a passagem de fechamento 58c e para aliviar/liberar fluido hidráulico a partir da passagem de abertura 58o para o reservatório de HPU. O fluido hidráulico pressurizado 61 pode fluir a partir do distribuidor 36 através do cabeçote de orifício de poço 6 e no orifício de poço via a linha de fechamento 37c. O fluido hidráulico pressurizado 61 pode fluir adentro e para baixo da linha de fechamento 37c e na passagem de fechamento 58c via o acoplamento hidráulico 57c. O fluido hidráulico 61 pode sair da passagem 58c indo para a porção inferior da câmara hidráulica e exercer pressão sobre uma face inferior do pistão do tubo de fluxo. Desta forma operando o pistão em um sentido para cima com relação ao alojamento 51.

[0049] Alternativamente, a coluna de perfuração 5 pode precisar ser removida por outras razões antes de atingir a profundidade total, tal como que para uma substituição da broca de perfuração 33b.

[0050] Conforme o pistão 52p começa a cursar, o fluido hidráulico 61 deslocado a partir da porção superior da câmara hidráulica pode fluir através da passagem de abertura 58o e na linha de abertura 37o via o acoplamento hidráulico 57o. O fluido hidráulico deslocado 61 pode fluir para cima da linha de abertura 3 7o através do cabeçote de orifício de poço 6, e sair pela linha de abertura no distribuidor hidráulico 36. Conforme o pistão 52p percorre e a manga inferior 52b limpa o membro de válvula de charneira 53, as molas de tensão podem fechar o membro de válvula de charneira. O movimento do pistão 52p pode ser paralisado pelo escoramento de uma face superior do mesmo com o ombro superior do alojamento. Uma vez que o membro de válvula de charneira 53 tenha sido fechado, o técnico pode então operar a estação de controle 21 para fechar a linha de fechamento 37c ou ambas as linhas de controle 37o,c, desta forma travando hidraulicamente o pistão 52p no seu lugar. O fluido de perfuração 32 pode ser circulado (ou pode continuar a ser circulado) em uma porção superior do orifício de poço 8 (acima do membro de válvula de charneira inferior) para lavar a porção superior da válvula de isolamento 50. A coluna de perfuração 5 pode então ser retornada/recuperada para o aparelho 1r.

[0051] Uma vez que a circulação tenha sido paralisada e/ou a coluna de perfuração 5 tenha sido retornada/recuperada para o aparelho 1r, a pressão 64u na coluna de revestimento interna 11 atuando sobre uma face superior do membro de válvula de charneira 53 pode ser reduzida com relação a pressão 64b na coluna de revestimento interna atuando sobre uma face inferior do membro de válvula de charneira, desta forma criando uma força líquida em um sentido para cima 65 sobre o membro de válvula de charneira, a qual é transferida para o alojamento do indicador de diferencial de pressão 41h via o alojamento da válvula de isolamento 51. Uma vez que a força líquida em um sentido para cima 65 gerada pelo diferencial de pressão 63 u,b por todo o membro de válvula de charneira 53 também tende a retrair o indicador de diferencial de pressão 40, a pressão na câmara do indicador de diferencial de pressão 46c é reduzida para uma pressão de indicação 63i.

[0052] A pressão de indicação 63i pode ser detectada por intermédio do MCU 21m e usada desta forma para calcular uma pressão delta entre a pressão de indicação e o limiar de pressão 63t. O MCU 21m pode ser programado com uma correlação entre a pressão delta calculada e o diferencial de pressão 64 u,b por todo o membro de válvula de charneira 53. O MCU 21m pode então converter a pressão delta para um diferencial de pressão por todo membro de válvula de charneira 53 usando correlação. O MCU 21m pode então emitir o diferencial de pressão convertido para o medidor 21g para o monitoramento por intermédio do técnico.

[0053] A correlação pode ser determinada teoricamente usando parâmetros tais como geometria do membro de válvula de charneira co LO do alojamento da válvula de isolamento 51, do alojamento do indicador de diferencial de pressão 41h, e do mandril do indicador de diferencial de pressão 41m, e das propriedades dos materiais dos mesmos, para construir um modelo de computador, tal como um elemento finito e/ou um modelo de diferencial finito do indicador de diferencial de pressão 40 e da válvula de isolamento 50 e então uma simulação pode ser realizada usando o modelo para derivar uma fórmula. O modelo pode ou não ser empiricamente ajustado.

[0054] A estação de controle 21 pode adicionalmente incluir um alarme (não mostrado) operável por intermédio do MCU 21m para alertar o técnico, tal como que por intermédio de um alarme visual e/ou audível. O técnico pode então dar entrada de um ou mais pontos ajustados de alarme na estação de controle 21 e o MCU 21m pode alertar o técnico caso o ponto máximo ajustado venha a ser uma pressão desenhada do membro de válvula de charneira 53. O peso do alojamento do indicador de diferencial de pressão 41h, da válvula de isolamento 50, de qualquer junta de revestimento da porção livre 11f abaixo da válvula de isolamento, e da porção cimentada 11c pode ser suficiente de tal maneira que a tensão 62 seja maior do que ou igual a força líquida em um sentido para cima 65 gerada por um diferencial de pressão 64 u,b igual ao da pressão desenhada do membro de válvula de charneira 65, desta forma assegurando que uma taxa de medição do indicador de diferencial de pressão 40 é ampla o bastante para incluir a pressão desenhada do membro de válvula de charneira.

[0055] Se a profundidade total não for atingida, a broca de perfuração 33b pode ser substituída e a coluna de perfuração 5 pode ser reinstalada no orifício de poço 8. O indicador de diferencial de pressão 40 também pode ser usado para monitorar ao diferencial de pressão enquanto disparando no orifício para medir as sobretensões e os efeitos de arrasto.

[0056] A pressão na porção superior do orifício de poço 8 pode então ser equalizada com pressão na porção inferior do orifício de poço 8 usando o diferencial de pressão exibido pela medidor 21g para assegurar uma equalização apropriada. O técnico pode então operar a estação de controle 21 para alimentar fluido hidráulico pressurizado para a linha de abertura 37o enquanto aliviando a linha de fechamento 37c, desta forma abrindo o membro de válvula de charneira 53. Uma vez que o membro de válvula de charneira 53 tenha sido aberto, o técnico pode então operar a estação de controle 21 para fechar a linha de abertura 37c ou ambas as linhas de controle 37o,c, desta forma travando hidraulicamente o pistão do tubo de fluxo no seu lugar. Então pode ser dada a continuidade ao processo de perfuração. Desta maneira, a formação inferior 22b pode permanecer viva durante o arrasto devido ao isolamento a partir da porção superior do orifício de poço 8 por intermédio da válvula de isolamento 50 fechada, desta forma tornando óbvia a necessidade de acabar com a formação inferior 22b.

[0057] Uma vez que a perfuração tenha atingido a profundidade total, a coluna de perfuração 5 pode ser retornada/recuperada para o aparelho de perfuração 1r, conforme acima discutido. Uma coluna de revestimento (não mostrada) pode então ser instalada no orifício de poço 8 usando uma coluna operacional (não mostrada) A coluna de revestimento e a coluna operacional podem ser instaladas no orifício de poço vivo (operante/operacional) 8 usando a válvula de isolamento 50, conforme acima discutido para a coluna de perfuração 5. Uma vez instalada, a coluna de revestimento pode ser ajustada no orifício de poço 8 usando a coluna operacional. A coluna operacional pode então ser retornada/recuperada a partir do orifício de poço 8 usando a válvula de isolamento 50 conforme acima discutido para a coluna de perfuração 5. O PCA 1p pode então ser removido a partir do cabeçote do orifício de poço 6. Uma coluna de tubulação de produção (não mostrada) pode ser instalada no orifício de poço 8 e uma árvore de produção (não mostrada) pode então ser instalada sobre o cabeçote de orifício de poço 6. O hidrocarboneto (não mostrado) produzido a partir da formação inferior 22b pode entrar em um orifício do revestimento, percorrer através do orifício de revestimento e entre em um orifício da tubulação de produção para o transporte até a superfície 9.

[0058] Alternativamente, cada ombro de pistão 43p, 44p pode ser transposto com o respectivo ombro de batente respectivo 42h, 44h, a passagem 46 formada em uma parede do e ao longo do mandril 41m ao invés do alojamento 41h, desta forma causando a pressão de indicação 63i aumentar com o diferencial de pressão crescente 63 u,b por todo o membro de válvula de charneira 53. Em uma variante adicional desta alternativa, o indicador de diferencial de pressão pode ter um sensor de pressão em comunicação fluida com a câmara de indicador de diferencial de pressão e a linha sensor pode ser um cabo elétrico ou ótico para a transmissão de um sinal a partir do sensor para a estação de controle.

[0059] As Figuras 4A-4D ilustram válvulas de isolamento 70, 80, 90, 100 tendo indicador de diferencial de pressãos integrados de acordo com outras realizações da presente revelação. Com referência específica as Fig. 4A, a válvula de isolamento 70 pode incluir um alojamento tubular 71, uma abertura, tal como o tubo de fluxo 52, um membro de fechamento, tal como o membro de válvula de charneira 53, o acoplamento de abertura 57o, o acoplamento de fechamento 57c, a dobradiça 59, uma sede 7 4, um receptor de sede 7 e um receptor de tubo de fluxo (não mostrado).

[0060] Para facilitar a fabricação e a montagem, o alojamento 71 pode inclui uma ou mais seções (apenas uma seção é mostrada), cada uma delas conectadas em conjunto, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados e/ou prendedores. As interfaces entre as seções de alojamento podem ser isoladas, tal como que por intermédio de vedações. As seções de alojamento podem incluir um adaptador superior e um adaptador inferior, cada um deles tendo um acoplamento rosqueado para a conexão a outros membros da coluna de revestimento interna 11. A válvula de isolamento 70 pode ter um orifício longitudinal através da mesma para a passagem da coluna de perfuração 5. O alojamento 71 pode ter a câmara hidráulica 56 (não mostrada) e as passagens 58o,c (não mostradas) para a operação do tubo de fluxo 52. Cada um dos: receptor de tubo de fluxo e receptor de sede 75 pode ser conectado ao alojamento 71. O alojamento também pode ter um ombro de pistão 71s formado em uma superfície interna do mesmo.

[0061] O membro de válvula de charneira 53 pode ser conectado de forma pivotante a sede 7 4 por intermédio de uma dobradiça 59. Uma periferia interna do membro de válvula de charneira 53 pode engajar um perfil de sede respectivo formado em uma extremidade adjacente da sede 74 na posição fechada, desta forma vedando uma porção superior do orifício de válvula a partir de uma porção inferior do orifício de válvula. A interface entre o membro de válvula de charneira 53 e a sede 74 pode ser uma vedação do tipo metal para metal.

[0062] A sede 74 pode ser longitudinalmente móvel com relação ao alojamento 71 entre uma posição superior (não mostrada) e uma posição inferior (mostrada) A sede 74 pode ser parada na posição inferior por intermédio de um receptor de sede 75. A sede 74 pode ter um ombro de pistão 74s formado em uma superfície interna do mesmo. A válvula de isolamento 70 pode, adicionalmente, incluir uma câmara de indicador de diferencial de pressão 76 formada longitudinalmente entre o ombro do alojamento e o ombro da sede 74s. O alojamento 71 pode carregar uma vedação localizada adjacente ao ombro 71s e a sede 74 pode carregar uma vedação localizada adjacente ao ombro 74s para vedar a câmara de indicador de diferencial de pressão 76 a partir do orifício da válvula de isolamento 70. A câmara de indicador de diferencial de pressão 76 pode ser definida radialmente entre a sede 74 e o alojamento 71. Fluido hidráulico 61 pode ser disposto na câmara de indicador de diferencial de pressão 76. A câmara de indicador de diferencial de pressão 76 pode estar em comunicação fluida com o acoplamento sensor 47f via uma passagem abridora hidráulica 78 formada na e ao longo de uma parede do alojamento 51. A linha sensor 37s (não mostrada) pode conectar a acoplamento 46f a estaçao de controle 21 e ao HPU 35.

[0063] Quando em operação, a sede 74 pode ser mantida na posição inferior por intermédio de um limiar de pressão na câmara de indicador de diferencial de pressão 76 e a câmara de indicador de diferencial de pressão 75 sendo fechada por intermédio da válvula 31 independente do fator da válvula de isolamento estiver fechada ou aberta. Quando a válvula de isolamento 70 estiver fechada, o MCU 21m pode monitorar a pressão na linha sensor 37s, calcular uma pressão delta, e usar uma correlação para calcular o diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira 53. Conforme comparado ao indicador de diferencial de pressão 40, uma força em um sentido para cima sobre o membro de válvula de charneira 53 aumentará a pressão na câmara do indicador de diferencial de pressão 76 ao invés de reduzir a pressão e a válvula de isolamento 70 pode ser localizada tanto na porção livre 11f ou na porção cimentada 11c.

[0064] Alternativamente, a câmara de indicador de diferencial de pressão 76 pode estar em comunicação fluida com tanto a passagem de abertura quanto a passagem de fechamento e o acoplamento sensor 46f e a linha sensor 37s podem ser omitidos.

[0065] Com referência específica a Fig. 4B, isolamento 80 pode incluir um alojamento tubular 81, uma abertura, tal como o tubo de fluxo 52, um membro de fechamento, tal como o membro de válvula de charneira 53, o acoplamento de abertura 57o, o acoplamento de fechamento 57c, a dobradiça 59, uma sede 7 4, um receptor de sede (não mostrado) e um receptor de tubo de fluxo (não mostrado).

[0066] A válvula 80 pode ser similar à válvula 70 exceto que um membro de desvio, tal como uma mola de compressão 82 pode ser disposta na câmara de indicador de diferencial de pressão 76. Uma extremidade superior da mola de compressão 82 pode ser apoiada contra o ombro do alojamento 71s e uma extremidade inferior da mola de compressão pode ser apoiada contra o ombro da sede 74s, desta forma desviando a sede 74 em um sentido a posição inferior. Uma rigidez e um curso da mola 82 podem ser selecionados de tal maneira que a mola possa sair por baixo da pressão desenhada do membro de válvula de charneira. Adicionalmente, a estação de controle 21 pode incluir um acumulador 83 para a operação da válvula de isolamento 80 tendo um sensor de nível 84 em comunicação com o MCU 21m e a válvula de fechamento 31 e uma conexão ao HPU 25 por intermédio da linha sensor pode ser omitida.

[0067] Quando em operação, a câmara de indicador de diferencial de pressão 76 pode estar em comunicação com o acumulador 83 independente do fator da válvula de isolamento 80 estiver aberta ou fechada. Quando a válvula de isolamento 80 estiver fechada, uma força líquida em um sentido para cima sobre o membro de válvula de charneira 53 pode operar a sede 7 4 em um sentido para cima contra a m,ola 82, desta forma expelindo fluido hidráulico 61 a partir da câmara de indicador de diferencial de pressão 76 no acumulador 83. O MCU 21m pode monitorar um nível de fluido no acumulador 83 usando o sensor de nível 84 para determinar um volume de fluido hidráulico 61 expelido a partir da câmara de indicador de diferencial de pressão 76 e calcular uma mudança em comprimento da mola 82 usando uma área da câmara de indicador de diferencial de pressão 76. Uma vez que o MCU 21m tenha calculado o comprimento da mola, o MCU 21m pode então determinar o diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira usando uma rigidez da mola 82 e a geometria do membro de válvula de charneira 53.

[0068] Com referência específica a Figura 4C, a válvula de isolamento 90 pode incluir um alojamento tubular 91, uma abertura, tal como a válvula de fluxo 52, uma membro de fechamento, tal como o membro de válvula de charneira 53, o acoplamento de abertura 57o, o acoplamento de fechamento 57c, a dobradiça 59, uma sede 94, um membro de desvio tal como a mola de compressão 82, uma câmara de indicador de diferencial de pressão 96, um receptor de sede (não mostrado), e um receptor de tubo de fluxo (não mostrado). A válvula 90 pode ser similar a válvula 80 exceto que o fluido hidráulico 61 pode ser omitido a partir da câmara de indicador de diferencial de pressão 96 e um sensor de proximidade 92s e um alvo 92t dispostos na respectivas extremidades da câmara de indicador de diferencial de pressão 96. O alojamento 91 pode ter um conduto vedado 98 para receber fios 97 estendendo a partir do sensor de proximidade 92s para um acoplamento elétrico (não mostrado, substituindo o acoplamento hidráulico 46f) . Um cabo sensor (não mostrado) pode estender a partir da válvula de isolamento 90 para a estação de controle 21 ao invés da linha sensor 37s. O cabo sensor pode estender para a estação de controle 21 independentemente das linhas de controle 37o,c ou pode ser ali empacotado no umbilical.

[0069] O alvo 92t pode ser um anel feito de um material magnético ou um magneto permanente e pode ser montado no ombro da sede 94s por intermédio de ligação ou fixação por pressão em uma ranhura formada na face do ombro. O sensor 92s pode ser montado no alojamento 91 adjacente ao ombro 91s. Cada um dos: o alojamento 91 e a sede 94 podem ser feito a partir de um material diamagnético ou paramagnético. O sensor de proximidade 92s pode ou não incluir um magneto de desvio dependendo se o alvo 92t é for um magneto permanente. O sensor de proximidade 92s pode incluir um semicondutor e pode estar em comunicação elétrica com os fios 97 para receber uma corrente regulada. O sensor de proximidade 92s e/ou o alvo 92t pode ser orientado de tal maneira que o campo magnético gerado pelo membro de desvio/alvo de magneto permanente seja perpendicular a corrente. O sensor de proximidade 92s pode adicionalmente incluir um amplificador para amplificar a quantidade de voltagem de Hall por intermédio do semicondutor quando o alvo 92t estiver na proximidade do sensor.

[0070] Alternativamente, o sensor de proximidade pode incluir, mas não é limitada a utilização de etiquetas de identificação sem fio indutiva, capacitiva e ótica. Alternativamente, o sensor 92s e o alvo 92t podem, cada um deles, ser conectado a uma extremidade respectiva da mola 82.

[0071] Quando em operação, quando a válvula de isolamento 90 está fechada, uma força líquida em um sentido para cima sobre o membro de válvula de charneira 53 pode operar a sede 94 em um sentido para cima contra a mola 82, desta forma movendo o alvo 92t em um sentido ao sensor 92s. O MCU 21m pode monitorar o sensor 92s e determinar um comprimento da mola 82. O MCU 21m pode então determinar o diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira 53 usando uma rigidez da mola 82 e a geometria do membro de válvula de charneira 53.

[0072] Com uma referência específica a Figura 4D, a válvula de isolamento 100 pode incluir um alojamento tubular 101, uma abertura, tal como a válvula de fluxo 52, uma membro de fechamento, tal como o membro de válvula de charneira 53, o acoplamento de abertura 57o, o acoplamento de fechamento 57c, a dobradiça 59, uma sede 94, um membro de desvio tal como a mola de compressão 82, uma câmara de indicador de diferencial de pressão 96, um receptor de sede (não mostrado), e um receptor de tubo de fluxo (não mostrado). A válvula 100 pode ser similar a válvula 90 exceto por ter um sensor de posição 102i,o ao invés do sensor de proximidade.

[0073] O sensor de posição 102i,o pode ser um Linear transformador de diferencial linear variável (Variable Differential Transformer = LVDT) tendo um tubo externo 102o e um núcleo ferromagnético 102i. O tubo externo 102o pode estar em comunicação elétrica com o acoplamento elétrico via fios (não mostrados). O núcleo elétrico 102i pode estender a partir do tubo externo 102 o, através da câmara de indicador de diferencial de pressão 96 e ter uma extremidade inferior conectada ao ombro de sede 94s. O tubo externo 102i pode ter uma bobina primária central (não mostrada) e um par de bobinas secundárias (não mostrado) escarranchando a bobina primaria. A bobina primária pode ser operada por intermédio de um sinal AC e as bobinas secundárias monitoradas no que diz respeito a sinais de resposta, os quais podem variar em resposta a posição do núcleo 102i com relação ao tubo externo 102o.

[0074] Quando em operação, quando a válvula de isolamento 100 está fechada, uma força líquida em um sentido para cima sobre o membro de válvula de charneira 53 pode operar a sede 94 em um sentido para cima contra a mola 82, desta forma contraindo o sensor de posição 102i,o. O microcontrolador (MCU) 21m pode monitorar o sensor 102i,o e determinar um comprimento da mola 82. O microcontrolador (MCU) 21m pode então determinar o diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira 53 usando uma rigidez da mola 82 e a geometria do membro de válvula de charneira 53.

[0075] Alternativamente, cada extremidade do sensor de posição 102i,o pode estar conectada a uma respectiva extremidade da mo9la 82.

[0076] As Figuras 5 A-5C ilustram válvulas de isolamento adicionais 110, 120, 130 tendo indicador de diferencial de pressãos integrados de acordo com outras realizações da presente revelação. Com referência específica a Figura 5A, a válvula de isolamento 110 pode incluir um alojamento tubular 111, uma abertura, tal como a válvula de fluxo 52, uma membro de fechamento, tal como o membro de válvula de charneira 53, o acoplamento de abertura 57o, o acoplamento de fechamento 57c, a dobradiça 59, uma sede 114, um acoplamento elétrico 116 e um receptor de tubo de fluxo (não mostrado).

[0077] Para facilitar a fabricação e a montagem, o alojamento 111 pode incluir uma ou mais seções (apenas uma seção é mostrada), cada uma delas conectada juntas, tal como que por intermédio de acoplamentos rosqueados e/ou prendedores. As interfaces entre as seções do alojamento podem ser isoladas, tal como que por intermédio de vedações. As seções do alojamento podem incluir um adaptador superior e um adaptador inferior, cada um deles tendo um acoplamento rosqueado para a conexão com outros membros da coluna de revestimento interna 11. A válvula de isolamento 110 pode ter um orifício longitudinal através da mesma para a passagem da coluna de perfuração 5. O alojamento 110 pode ter uma câmara hidráulica 56 (não mostrada) e as passagens 58o,c (não mostradas) para a operação do tubo de fluxo 52. Cada um dos receptores de tubo de fluxo e de receptor de sede 75 pode ser conectado ao alojamento 111. O alojamento também pode ter um ombro 111s formado em uma superfície interna do mesmo.

[0078] A seção do adaptador superior pode ter um ou mais medidores de tensão/contorção 112a,b montados sobre uma superfície externa da mesma. Fios 117 podem estender a partir de cada um dos medidores de tensão 112a,b para o acoplamento elétrico 116. Um cabo sensor (não mostrado) pode estender a partir da válvula de isolamento 110 para a estação de controle 21. O cabo sensor pode estender para a estação de controle 21 independentemente das linhas de controle 37o,c ou pode ser ali empacotado no umbilical. Cada um dos medidores de tensão 112a,b pode ter uma folha, semicondutora, piezelétrica ou magnetostritiva. Cada um dos medidores 112a,b pode ser orientado (por exemplo, paralelo ou diagonal) com relação a um eixo longitudinal do alojamento 111 para medir a tensão longitudinal da seção do adaptador superior devido a força ali exercida por intermédio do membro de válvula de charneira 53 fechado. Medidores de tensão adicionais podem ser dispostos sobre a seção do adaptador superior para contabilizar a temperatura e/ou um aumento na sensibilidade.

[0079] O membro de válvula de charneira 53 pode ser conectado de uma maneira pivotante a sede 114 por intermédio da dobradiça 59. Uma periferia interna do membro de válvula de charneira 53 pode engajar um perfil de sede respectivo formado em uma extremidade adjacente da sede 114 na posição fechada, desta forma vedando uma porção superior do orifício de válvula a partir de uma porção inferior do orifício da válvula. A interface entre o membro de válvula de charneira 53 e a sede 114 pode ser uma vedação do tipo de metal para metal. A sede 114 pode ser ligada ao alojamento, tal como que pó intermédio de um prendedor 115 e uma junta de fenda 114t para permitir o movimento longitudinal da sede 114 com relação ao alojamento 111 entre uma posição superior (mostrada) e uma posição inferior (não mostrada). A sede 114 pode ter um ombro 114s formado em uma superfície interna da mesma. A sede 114 pode ser parada na posição superior por intermédio do engajamento dos ombros 114s, 111s.

[0080] Quando em operação, quando a válvula de isolamento 110 está fechada, uma força líquida em um sentido para cima sobre o membro de válvula de charneira 53 pode empurrar a sede 94 em um sentido para cima em um sentido ao alojamento 111 até que os ombros 114s, 111s engajem, desta forma aliviando a tensão sobre a seção do adaptador superior. O MCU 21m pode então monitorar os medidores de tensão 112 a.b e determinar a força exercida sobre o alojamento 11 pelo membro de válvula de charneira 53 fechado. O MCU 21m pode então determinar o diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira 53 usando a geometria do membro de válvula de charneira 53.

[0081] Com referência específica a Figura 5B, a válvula de isolamento 120 pode incluir um alojamento tubular 121, uma abertura, tal como a válvula de fluxo 52, uma membro de fechamento, tal como o membro de válvula de charneira 53, o acoplamento de abertura 57o, o acoplamento de fechamento 57c, a dobradiça 59, uma sede 124, a junta de deslizamento 114t, 115, um acoplamento elétrico 116 e um receptor de tubo de fluxo (não mostrado).A válvula 120 pode ser similar a válvula 110 exceto por ter uma célula de carga 1212 ao invés dos medidores de tensão 112a,b.

[0082] Um cabo sensor (não mostrado) pode estender a partir da válvula de isolamento 120 para a estação de controle 21. A célula de carga 122 pode ser disposta em um conduto vedado 128 adjacente a um ombro 121s formado em uma superfície interna do alojamento 121 e montado no alojamento. Fios 127 podem estender a partir da célula de carga 122 para o acoplamento elétrico 116. A célula de carga 122 pode ser hidráulica, pneumática ou mecânica (medidor de tensão). Uma extremidade superior da sede 124 pode servir e funcionar como um ombro 124s para engajar a célula de carga 122.

[0083] Quando em operação, quando a válvula de isolamento 120 está fechada, uma força líquida em um sentido para cima sobre o membro de válvula de charneira 53 pode empurrar a sede 124 em um sentido para cima em um sentido ao alojamento 121 até que os ombros 124s engajem a célula de carga 122. O MCU 21m pode então monitorar a célula de carga 122 e determinar a força ali exercida por intermédio do membro de válvula de charneira 53 fechado. O MCU 21m pode então determinar o diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira 53 usando a geometria do membro de válvula de charneira 53.

[0084] Com referência específica a Figura 5C, a válvula de isolamento 130 pode incluir um alojamento tubular 131, uma abertura, tal como a válvula de fluxo 52, uma membro de fechamento, tal como o membro de válvula de charneira 53, o acoplamento de abertura 57o, o acoplamento de fechamento 57c, a dobradiça 59, uma sede 124, a junta de deslizamento 114t, 115, um acoplamento elétrico 116 e um receptor de tubo de fluxo (não mostrado). A válvula 130 pode ser similar a válvula 110 exceto por ter um medido de tensão 112c montado na face externa do membro de válvula de charneira 53. O medidor de tensão 112c pode ser similar aos medidores de tensão 112a,b. Fios 137 podem estender a partir do medidor de tensão 112c para o acoplamento elétrico 116 via um conduto vedado 138. Um cabo sensor (não mostrado) pode estender a partir da válvula de isolamento 130 para a estação de controle 21.

[0085] Quando em operação, quando a válvula de isolamento 130 está fechada, uma força líquida em um sentido para cima sobre o membro de válvula de charneira 53 pode empurrar o membro de válvula de charneira contra o perfil da sede 124 e a sede em um sentido para cima em um sentido ao alojamento 131 até que a sede engaje no alojamento. O microcontrolador (MCU) 21m pode monitorar o medidor de tensão 112c e determinar o diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira 53.

[0086] Alternativamente, o medidor de tensão 112c pode ser montado sobre a dobradiça do membro de válvula de charneira 59.

[0087] Alternativamente, o sistema de perfuração 1 pode ser um sistema de perfuração de laço fechado incluindo um dispositivo de controle de rotação, um medidor de fluxo de alimentação, um medidor de fluxo de retorno, uma obstrução automatizada e/ou um cromatográfico a gás. O sistema de perfuração de laço fechado pode ser operado para desempenhar um equilíbrio em massa durante a perfuração e exercer uma pressão de retorno variável sobre os retornos.

[0088] Embora a descrição acima tenha sido direcionada a realizações da presente invenção, outras e adicionais realizações da invenção podem ser idealizadas sem afastamento do escopo básico da presente invenção e o escopo da invenção é determinado pelas reivindicações anexas.

Claims

Indicador de diferencial de pressão, DPI (40), para uso com uma válvula de isolamento em um orifício de poço, caracterizado por compreender:
um mandril tubular (41m) para a montagem como uma parte de uma coluna de revestimento (11) e para receber uma coluna tubular, o mandril (41m) tendo um ombro de batente (42h) e um ombro de pistão (43p);
um alojamento tubular (41h) para a montagem como uma parte da coluna de revestimento e para receber a coluna tubular, o alojamento (41h) sendo móvel com relação ao mandril (41m) entre uma posição estendida e uma posição retraída e tendo um ombro de batente (44h) e um ombro de pistão (44p);
uma câmara hidráulica (46c) formada entre os ombros de pistão (43p, 44p); e
um acoplamento (46f) em comunicação com a câmara hidráulica (46c) e para a conexão a uma linha sensor (37s);
onde o alojamento (41h) é móvel com relação ao mandril (41m) e para a posição estendida em resposta a tensão (62) exercida sobre o DPI pela coluna de revestimento (11).
DPI, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que:
o acoplamento (46f) é um acoplamento hidráulico, e
o DPI (40) adicionalmente compreende uma passagem hidráulica (46p) proporcionando a comunicação entre a câmara hidráulica (46c) e o acoplamento hidráulico (46f).
DPI, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que:
a câmara hidráulica (46c) é operável para mover o alojamento (41h) com relação ao mandril (41m) e para posição retraída,
os ombros de batente (42h, 44h) são engajados na posição retraída, e
os ombros de pistão (43p, 44p) são engajados na posição estendida.
DPI de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o alojamento (41h) é longitudinalmente móvel com relação ao mandril (41m) entre as posições.
DPI, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato que um comprimento de curso entre a posição estendida e a posição retraída é infinitesimal com relação a um comprimento do DPI (40).
DPI, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato que cada um dos mandril (41m) e do alojamento (41h), tem um acoplamento por torção, e os acoplamentos por torção são engajados nas e entre as posições.
DPI, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que
cada um dos alojamento (41h) e o mandril (41 m) incluem um pistão (43,44) e um adaptador (42, 45) preso juntos, o ombro do pistão do mandril (43p) é formado em uma superfície externa do pistão do mandril (43), e o ombro do pistão do alojamento (44p) é formado em uma superfície interna do pistão do alojamento (44).
DPI, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato que o ombro de batente do mandril (42h) é uma extremidade inferior do adaptador do mandril (42), e o ombro de batente do alojamento (44h) é formado em uma superfície interna do pistão do alojamento (44).
DPI, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8 caracterizado pelo fato que o acoplamento por torção do alojamento é formado em uma extremidade inferior do pistão do alojamento (44), e o acoplamento por torção do mandril é formado em uma superfície externa do pistão do mandril (43).
DPI, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato que a passagem hidráulica (46p) é formada em uma parede do e ao longo do pistão do alojamento (44).
Sistema para uso na perfuração de um orifício de poço, caracterizado por compreender:
o DPI (40), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e
uma válvula de isolamento compreendendo:
um alojamento tubular (51) para conexão ao alojamento do DPI (41h);
um membro de válvula de charneira (53) disposto no alojamento (51) e pivotável com relação ao mesmo entre uma posição aberta e uma posição fechada; e
um tubo de fluxo (52) longitudinalmente móvel com relação ao alojamento (51) para abrir o membro de válvula de charneira (53);
a linha sensor (37s) para conectar o DPI (40) a uma estação de controle (21);
a estação de controle (21) compreendendo um microcontrolador (MCU) operável para calcular um diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira (53).
Método para a construção de um orifício de poço caracterizado por compreender:
instalar uma coluna tubular (5) em um orifício de poço (8) através de uma coluna de revestimento (11) disposta no orifício de poço (8), a coluna de revestimento (11) tendo uma válvula de isolamento (50) em uma posição fechada e uma linha sensor hidráulica (37s) se estendendo ao longo da coluna de revestimento (11) e um indicador de pressão diferencial, DPI, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, conectado à linha de sensor (37s) e à válvula de isolamento (40);
injetar fluido hidráulico (61) na linha de sensor (37s), retraindo assim o DPI; e, em seguida, equalizar a pressão através da válvula de isolamento (50) usando a linha de sensor (37s) para determinar a tensão na coluna de revestimento (11) para determinar o diferencial de pressão por toda a válvula de isolamento (50) usando a pressão da linha de sensor (37s) ou volume de fluido no ou a partir da linha sensor (37s);
abrir a válvula de isolamento (50), e
abaixar a coluna tubular (5) através da válvula aberta (50).
Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato que o DPI (40) está em uma posição estendida antes da implantação da coluna tubular (5) e/ou um comprimento de curso do DPI (40) é infinitesimal com relação a um comprimento do DPI (40) .
Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato que adicionalmente compreende um ou mais do seguintes recursos:
a coluna de revestimento (11) tem uma porção livre e uma porção cimentada no orifício de poço (8), e a válvula de isolamento (50) e o DPI (40) fazem parte da porção livre;
a coluna de revestimento (11) possui ainda uma linha de controle de (37o, c) que se estende ao longo da mesma para abrir a válvula (50); e
o método compreende ainda o monitoramento da pressão diferencial durante a implantação da coluna tubular (5).
Válvula de isolamento para uso na perfuração de um orifício de poço, caracterizado por compreender:
um alojamento tubular (51) para montagem como uma parte de uma coluna de revestimento (11) e para receber uma coluna de perfuração (5); em que o alojamento tubular (41h) tem um ombro formado em uma superfície interna do mesmo;
um membro tubular (52) incluindo uma sede (54), em que o membro tubular (52) e a sede (54) estão dispostos no alojamento tubular (51) e em que o membro tubular (52) e a sede são longitudinalmente móveis em relação ao alojamento tubular (51), em que a sede (54) tem um ombro formado em uma superfície externa do mesmo ;
uma válvula de charneira (53) conectada de uma maneira pivotante a sede (54) entre uma posição aberta e uma posição fechada;
um tubo (52) na posição inferior longitudinalmente móvel com relação a sede (54) e ao alojamento tubular (51) para abrir a válvula de charneira (53);
uma primeira câmara hidráulica (56) formada entre o tubo de fluxo (52) e o alojamento tubular (51) e recebendo um pistão do tubo de fluxo; em que o tubo de fluxo (52) é longitudinalmente móvel para abrir a válvula de charneira (53) em resposta à uma pressão de fluido na primeira câmara hidráulica (56);
uma passagem hidráulica (46c) em comunicação fluida com a primeira câmara hidráulica (46c) e um acoplamento hidráulico (46f); e
um indicador de diferencial de pressão (DPI) ligado a sede (54) para responder à força exercida sobre a sede (54) por intermédio do membro de válvula de charneira (53) na posição fechada, o DPI incluindo uma segunda câmara formada entre o ombro do alojamento tubular (51) e o ombro da sede (54), em que o a segunda câmara é adicionalmente formada entre o membro tubular (52) e o alojamento tubular (51).
Válvula de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato que a segunda câmara é uma segunda câmara hidráulica (56) e em que uma passagem hidráulica (46p) disposta no alojamento tubular (51) se estende da segunda câmara hidráulica (56) para um acoplamento hidráulico (57 c).
Sistema para uso na perfuração de um orifício de poço, caracterizado por compreender:
a válvula conforme definida na reivindicação 16; e
uma linha sensor (37s) para conectar o acoplamento hidráulico (57c) do DPI a uma estação de controle (21);
uma linha de controle (37o,c) para conectar o acoplamento hidráulico (57 c) a um distribuidor hidráulico (36); e
a estação de controle (21) para operar o distribuidor hidráulico (36) e compreendendo um microcontrolador (MCU) operável para calcular um diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira (53) usando uma pressão da linha sensor (37s).
Válvula de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato que o DPI adicionalmente compreende uma mola de compressão (82) disposta na segunda câmara hidráulica (56) do DPI e tendo uma primeira extremidade sendo suportada contra o ombro do alojamento tubular (71s) e uma segunda extremidade sendo suportada contra o ombro da sede (74s).
Sistema para uso na perfuração de um orifício de poço, caracterizado por compreender:
a válvula conforme definida na reinividicação 18; e
uma linha de sensor (37s) para conectar o acoplamento hidráulico (57 c) do DPI a uma estação de controle (21);
uma linha de controle (37o,c) para conectar o acoplamento hidráulico (57c) a um distribuidor hidráulico (36); e
a estação de controle (21) para operar o distribuidor hidráulico (36) e compreendendo um microcontrolador (MCU) operável para calcular um diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira (53) monitorando o volume de fluido hidráulico (61) na ou a partir da linha de sensor (37s).
Válvula, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que o DPI adicionalmente compreende:
uma mola de compressão (82) disposta na segunda câmara hidráulica (56) e tendo uma primeira extremidade sendo suportada contra o ombro do alojamento tubular (71s) e uma segunda extremidade sendo suportada contra o ombro da sede (74s);
um sensor para medir um comprimento da mola (82); e
condutores (98) que se estendem do sensor (92s) a um acoplamento elétrico.
Válvula, de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que o sensor é um sensor de proximidade (92s).
Válvula, de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que o sensor é um sensor de posição (102i).
DPI, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o DPI (40) tem um primeiro comprimento quando o alojamento tubular (51) está na posição estendida e um segundo comprimento quando o alojamento tubular está na posição retraída, em que o segundo comprimento é menor que o primeiro comprimento.
Sistema para uso na perfuração de um furo de poço, caracterizado por compreender:
válvula conforme definida na reivindicação 18; e
uma linha de sensor (37s) para conectar o acoplamento hidráulico (57 c) do DPI a um acumulador de uma estação de controle (21), a estação de controle (21) adicionalmente incluindo um microcontrolador (MCU) operável para calcular um diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira (53); e
um sensor de nível (84) em comunicação com o microcontrolador, o sensor de nível (84) configurado para monitorar um nível de fluido hidráulico (61) no acumulador (83).
DPI, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coluna de revestimento (11) é esticada pelo DPI à medida que o DPI se move da posição estendida para a posição retraída.
Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que:
quando a válvula de charneira (53) está na posição aberta, o DPI é configurado para mover-se da posição estendida em direção à posição retraída quando um fluido hidráulico na câmara hidráulica (46c) está a uma pressão limite; e
quando a válvula de charneira (53) está na posição fechada, uma força ascendente gerada pela pressão diferencial através da válvula de charneira (53) move o DPI (40) em direção à posição retraída, fazendo com que a pressão do fluido hidráulico (61) diminua para uma pressão de indicação;
em que o microcontrolador (MCU) calcula um diferencial de pressão por todo o membro de válvula de charneira (53) a partir da diferença entre a pressão limite e a pressão de indicação.
DPI , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento tubular (51) é móvel em relação ao mandril tubular (41 m) e a posição retraída em resposta a uma pressão do fluido na câmara hidráulica (46c), em que o movimento do alojamento tubular (51) para a posição retraída aumenta o volume da câmara hidráulica (46c).
Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a pressão diferencial é determinada usando a pressão da linha sensor (37s).
método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que:
a coluna de revestimento (11) possui ainda um indicador de pressão diferencial (DPI) conectado à linha sensor hidráulica e à válvula de isolamento (50), e
o método compreende ainda, antes da equalização, a injeção de fluido hidráulico na linha sensor hidráulica, retraindo assim o DPI.
Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o DPI está em uma posição estendida antes da implantação da coluna tubular (5).
Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que um comprimento de curso do DPI reduz um comprimento do DPI.