BR112012004554B1

BR112012004554B1 - Aparelho e método de vedação

Info

Publication number: BR112012004554B1
Application number: BR112012004554-7A
Authority: BR
Inventors: Carl Richard Wood
Original assignee: National Oilwell Varco Uk Limited
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2019-05-14
Also published as: US8770541B2; MX2012001763A; CN102612588A; DK2473701T3; WO2011027149A3; CA2769694A1; EP2473701A2; GB0915085D0; BR112012004554A2; SG178297A1; US20120241663A1; AU2010291006B2; AU2010291006A1; WO2011027149A2; CN102612588B; CA2769694C; EP2473701B1

Abstract

aparelho e método de vedação um aparelho e método de vedação é divulgado, particularmente para vedação em torno de um membro alongado que passa através de um furo completo de um dispositivo de válvula, o aparelho tendo um elemento de vedação superior e um elemento de vedação inferior, cada um sendo adaptado para trocar a configuração de uma configuração aberta para uma configuração vedada dentro do dispositivo de válvula para vedar o furo completo do dispositivo de válvula em torno do membro alongado. os elementos de vedação superior e inferior são separados e móveis independentemente um do outro, e são configurados para serem atuados entre as configurações aberta e vedada por um atuador comum. esta atuação reduz a altura da pilha e o peso da válvula, e reduz o número de vedações no poço.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: APARELHO E MÉTODO DE VEDAÇÃO.

A presente invenção refere-se a aparelhos e métodos de vedação, tipicamente para uso em válvulas de fio elétrico, particularmente, mas não exclusivamente, usadas nas indústrias de óleo e gás. A invenção é particularmente útil em válvulas de fio elétrico, mas podem ser aplicadas a outras situações onde é requerida para vedar o espaço anular em torno de um membro alongado, em aparelhos tipicamente denominados preventivos de explosão, ou BOPs.

Convencionalmente, as válvulas de fio elétrico são usadas para controlar a pressão de furo de poço durante operações de intervenção com fio elétrico. As válvulas de fio elétrico tipicamente pressionam os pares opostos de montagens de martelo contra o fio elétrico para prover uma barreira dupla segura contra pressão no poço enquanto trabalho de conserto é realizado, tipicamente no fio elétrico.

Convencionalmente, as montagens de martelo usam vedações resilientes (por exemplo, borracha) montadas sobre as faces internas de duas montagens de martelo opostas dentro da válvula de fio elétrico, para grampear o fio elétrico entre as vedações, deste modo contendo a pressão. As faces internas das vedações têm tipicamente um recesso que se adapta na superfície externa do fio elétrico. As montagens de martelo e as vedações movem-se contra o fio elétrico, tipicamente a partir dos lados opostos da válvula, para fechar o espaço anular circundando o fio elétrico. Graxa é então tipicamente bombeada para dentro e em torno do fio elétrico. As vedações 5 resilientes são suportadas por placas nas montagens de martelo (tipicamente metal) que retêm as vedações resilientes no lugar resistindo ao movimento das vedações em resposta ao diferencial de pressão através das mesmas. As válvulas de fio elétrico convencionais têm dois pares de vedações, por 10 exemplo, um par de vedações superiores e um par de vedações inferiores, cada vedação movida independentemente por seu próprio atuador (por exemplo, um cilindro hidráulico na maioria dos casos) com uma câmara de graxa entre as vedações superiores e inferiores, permitindo a injeção da graxa dentro 15 da câmara entre as mesmas quando são grampeadas contra o fio elétrico.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um aparelho de vedação para vedar em torno do membro alongado que passa através de um furo completo de um 20 dispositivo de válvula, o aparelho compreendendo um elemento de vedação superior e um elemento de vedação inferior, cada um sendo adaptado para trocar a configuração de uma configuração aberta para uma configuração vedada dentro do dispositivo de válvula para vedar o furo completo do dispositivo de válvula em torno do membro alongado, os elementos de vedação superior e inferior sendo separados e móveis independentemente um do outro, e sendo configurados para ser atuados entre as configurações aberta e vedada por 5 um atuador comum.

Tipicamente, os elementos de vedação superior e inferior são espaçados do dispositivo de válvula, tipicamente por uma folga muito pequena, por exemplo, menos do que 5 mm.

A troca na configuração pode ser uma troca na posição, por exemplo, movimento, ou pode ser uma troca na forma. Nas modalidades tipicas da invenção, os elementos de vedação movem-se de uma configuração para a outra. Em algumas modalidades, os elementos de vedação superior e inferior podem estar em contato um com o outro em sua configuração aberta, e podem opcionalmente mover-se para longe um do outro ao longo do eixo do furo completo quando trocando entre a configuração aberta e a configuração fechada. Tipicamente, os elementos de vedação são axialmente separados um do outro por uma pequena distância quando a graxa é injetada entre eles.

Tipicamente, os elementos de vedação superior e inferior compreendem, cada um, uma primeira e segunda vedação, por exemplo, uma vedação esquerda e direita, que opcionalmente move-se no mesmo plano contra o membro alongado, tipicamente a partir de direções opostas.

As vedações são tipicamente alojadas em montagens de martelo, que abordam o membro alongado a partir de direções opostas, opcionalmente no mesmo plano, e vedam uma contra a outra. Portanto, uma modalidade típica da invenção pode 5 compreender duas montagens de martelo, cada montagem de martelo tendo dois elementos de vedação superior e inferior móveis separadamente.

A invenção também provê uma montagem de martelo para uma válvula de fio elétrico, a montagem de martelo compreendendo 10 pelo menos dois elementos de vedação, em que cada um dos elementos de vedação são separados e são independentemente móveis de um para o outro, e são configurados para ser atuados por um atuador comum.

Tipicamente, o atuador compreende um cilindro hidráulico. Tipicamente, os elementos de vedação engatam uma haste conectada ao êmbolo no cilindro.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é provido um método de vedação em torno de um membro alongado que passa através de um furo completo de um dispositivo de 20 válvula, o método compreendendo prover um elemento de vedação superior e um elemento de vedação inferior espaçados do dispositivo de válvula, e cada um sendo adaptado para trocar a configuração de uma configuração aberta para uma configuração vedada dentro do dispositivo de válvula para vedar o furo completo do dispositivo de válvula em torno do membro alongado, os elementos de vedação superior e inferior sendo separados e sendo móveis independentemente um do outro, e atuando os elementos de vedação entre as configurações aberta e vedada usando um atuador comum.

Os elementos de vedação superior e inferior são tipicamente montados em uma montagem de martelo comum em cada lado do membro alongado.

Em uma modalidade tipica, os primeiros elementos de vedação superior e inferior (por exemplo, os no lado esquerdo) são atuados por um atuador (por exemplo, um cilindro hidráulico localizado à esquerda do fio elétrico, e vedações manuais esquerdas são tipicamente engatadas pela mesma haste do cilindro hidráulico manual esquerdo) e os segundos mecanismos superiores e inferiores (por exemplo, os no lado direito) são tipicamente atuados por um segundo atuador (por exemplo, uma segunda fenda separada de um segundo cilindro hidráulico separado para o primeiro cilindro hidráulico, localizado no lado direito do fio elétrico).

Em algumas modalidades, um atuador único pode ser usado para ativar as duas vedações, em que de dois atuadores agindo nos respectivos pares de vedações. Onde dois atuadores são usados no mesmo plano, eles podem ser diametralmente opostos um do outro, ou podem ser dispostos em algum outro ângulo que

é mais ou menos 180°. Em algumas modalidades, uma vedação única (com duas montagens de vedação) pode ser móvel a partir de um lado, tipicamente sob a força aplicada por um atuador a partir desse lado.

O membro alongado é tipicamente um fio elétrico, linha de perfilagem, cabo ou semelhante. Em uma modalidade típica, os elementos de vedação superior e inferior em cada lado são dispostos em uma montagem de martelo comum, que é atuada por um respectivo atuador único em cada lado.

Tipicamente, a montagem de martelo em cada lado da válvula pode ter braços guias para guiar e centralizar o fio elétrico ou outro membro alongado, e os braços guias podem opcionalmente intertravar e cooperar um com o outro para guiar o fio elétrico, etc. para uma posição apropriada com relação aos elementos de vedação para atuação dos atuadores para vedar com o furo completo. Assim, cada montagem de martelo (esquerda e direita) pode ter um par de braços guias, e, opcionalmente, dois pares de braços guias. Tipicamente, as montagens de martelo esquerda e direita são dispostas substancialmente diametralmente opostas uma à outra em torno do eixo longitudinal do furo completo. Opcionalmente, os braços guias são dispostos em torno do recesso adaptado para aceitar o membro alongado nos mesmos;

Em uma modalidade da invenção, cada válvula tem um furo completo longitudinal para receber o membro alongado (por exemplo, o fio elétrico) e o furo completo tem alojamentos de martelo esquerdo e direito na forma de furos de martelo 5 laterais, que intersectam com o furo completo e que alojam as montagens de martelo esquerda e direita que se movem dentro dos braços guias em um plano comum que é perpendicular ao furo completo. Cada montagem de martelo (por exemplo, direita e esquerda) tem um par de elementos de vedação, superior e 10 inferior. Cada um dos elementos de vedação tem tipicamente um par de vedações, opcionalmente na forma de vedações internas em suas faces radialmente internas, para trazer contra o membro alongado para vedar o furo completo, e uma vedação externa tipicamente alojada em uma ranhura, que pode ser 15 anular ou parcialmente anular, e que tipicamente veda o espaço anular entre os furos de martelo e as montagens de martelo. Tipicamente, as vedações internas e externas em cada elemento de vedação conectam-se para concluir a vedação. No entanto, não é necessário para a vedação em cada lado mover20 se e, em algumas modalidades, somente uma vedação única em um lado é móvel.

Tipicamente, as montagens de martelo e opcionalmente as montagens de vedação são resistentes à rotação dentro dos furos de martelo. Tipicamente, as montagens de martelo e opcionalmente as montagens de vedação são não circulares, e deste modo resistem à rotação.

Em uma modalidade, pelo menos um dos elementos de vedação (e tipicamente ambos) é móvel com relação ao atuador comum, e isto é tipicamente obtido por um conector de restrição entre o atuador e os elementos de vedação.

Como um exemplo de uma conexão de restrição entre os elementos de vedação e o atuador, a extremidade radialmente mais externa de cada uma das montagens de martelo em uma modalidade te, um canal externo, ranhura ou fenda em que uma porção do acionador (por exemplo, uma cabeça ou pino) é cativa, mas é restrita para se mover axialmente ao longo do comprimento do canal, ranhura ou fenda que pode tipicamente ser coaxial com o eixo de movimento do elemento de vedação. A porção de acionador pode se mover somente dentro dos limites da fenda, e é tipicamente axialmente mais rasa do que a fenda, para permitir o movimento axial relativo entre as duas, mas para restringir ou negar o movimento lateral relativo e opcionalmente de rotação. Em uma modalidade, a porção do acionador pode compreender a cabeça na forma de T de parte do atuador, e a cabeça pode ser localizada no canal, ranhura ou fenda. Um atuador típico compreende um cilindro hidráulico, geralmente localizado dentro do furo de martelo, mas o projeto particular do atuador não é importante, e um atuador de parafuso mecânico pode ser usado em vez de um cilindro hidráulico, se desejado.

canal na extremidade radialmente mais externa da montagem de martelo tipicamente aceita a porção cativa que está opcionalmente na forma de uma cabeça na forma de T sobre a haste do cilindro hidráulico, e retém a cabeça na forma de T dentro do canal por meio de um rebordo na superfície interna do canal, que previne a cabeça na forma de T de puxar para fora do canal. 0 canal pode ser um recesso simples formado nas faces opostas dos elementos de vedação superior e inferior das montagens de martelo, e os recessos em cada um dos elementos de vedação superior e inferior podem alinhar-se tipicamente para formar o canal entre os mesmos, deste modo permitindo que eles sejam montados em torno da cabeça da haste e retenham a cabeça no canal.

canal tipicamente pode ter um gargalo para receber a haste, e o gargalo pode ter um diâmetro mais estreito do que a cabeça, deste modo permitindo a passagem da haste através do gargalo, mas retendo a cabeça dentro dos limites do canal. Ά profundidade do canal na direção axial de movimento da cabeça tem tipicamente uma dimensão maior do que a profundidade da cabeça, assim a cabeça pode percorrer dentro do canal em uma distância pequena antes de inclinar o gargalo na extremidade para fora da borda do canal ou a parede do

elemento na extremidade para dentro da borda do canal. As limitações desejadas para movimento em cada caso estão tipicamente relacionadas à resiliência e tamanho da vedação interna, e a distância axial em que a cabeça pode se mover dentro do canal é diferente dependendo das características diferentes da vedação interna, que pode variar em casos diferentes e não é destinada a ser um aspecto limitante da invenção. Por exemplo, em alguns casos, por exemplo, com pequenas vedações adaptadas para reter um fio elétrico com estrutura fina com um furo muito estreito, a distância axial do percurso da cabeça da haste pode ser, por exemplo, 2-3 milímetros, mas em válvulas maiores com vedações maiores e/ou mais resilientes, a distância axial de percurso pode ser, por exemplo, 10-15 min.

canal é tipicamente formado de dois recessos semicirculares usinados nas extremidades externas dos corpos dos elementos de vedação, que cooperam para formar o canal e retêm a cabeça da haste. O corpo de qualquer um dos dois elementos de vedação pode, portanto, mover-se independentemente do outro na montagem de martelo, com relação ao atuador, enquanto o outro permanece estacionário e engatado com a cabeça na forma de T da haste. Consequentemente, os elementos de vedação podem reagir independentemente um do outro a diferenciais de pressão através das vedações, por meio de ajuste solto do atuador e da montagem de martelo. O ajuste solto da haste no canal é tipicamente restrito de modo que os elementos de vedação não são totalmente livres para se moverem em cada plano, e a faixa de movimento é tipicamente restrita, por exemplo, para o movimento axial dos elementos de vedação com relação á haste, na direção de movimento da haste durante a atuação. Tipicamente, os elementos de vedação são cativos nos furos de martelo e são restritos para se mover somente ao longo do eixo dos furos, que é tipicamente paralelo com o eixo de movimento do atuador durante a atuação.

Tipicamente, os elementos de vedação compreendem vedações montadas em corpos de vedação para suportar e orientar as vedações. Os corpos de vedação têm tipicamente faces externas para engatar as superfícies internas dos furos de martelo, e têm tipicamente faces de acoplamento, que podem ser planas, e que podem opcionalmente ser encaixadas juntas, por exemplo, montadas com chaveta em algumas modalidades, para orientar o movimento deslizante dos elementos de vedação com respeito um aos outros. Os corpos de vedação têm tipicamente ranhuras formadas nas faces de acoplamento para formar o canal para receber a cabeça da haste. Em certas modalidades da invenção, os corpos de vedação podem ter canais de graxa estendendo-se axialmente (por exemplo, paralelos ao furo de martelo) a partir da extremidade interna dos corpos de vedação para a extremidade externa dos corpos de vedação para prover um canal axial para a graxa injetada para passar a partir da face fora da borda dos elementos de vedação tipicamente entre as faces de acoplamento dos corpos de vedação a fim de alcançar o fio elétrico grampeado entre as vedações internas. O canal de graxa axial pode, opcionalmente, compreender uma ranhura opcional formada em uma das faces de acoplamento dos corpos de vedação, ou pode, opcionalmente, ser provido em ambas as faces, e nesse caso, opcionalmente as duas ranhuras podem então ser sobrepostas uma à outra para formar um conduite maior para a graxa. O canal de graxa pode, opcionalmente, terminar na ranhura que recebe a haste. Um canal de graxa pode, opcionalmente, ser provido em um ou em cada um dos corpos de vedação. O canal de vedação tipicamente provê uma via de pouca resistência à graxa injetada atrás dos elementos de vedação, para permitir a penetração eficaz do cabo de fio elétrico aprisionado entre as vedações internas. Naturalmente, a graxa pode opcionalmente ser injetada livremente entre os corpos de vedação sem qualguer canal de graxa particular sendo provido.

O aparelho tem tipicamente um dispositivo de injeção de graxa para injetar a graxa entre as montagens de martelo superiores e inferiores. A pressão da injeção da graxa tipicamente aplica pressão adicional nos elementos de vedação para ativar as vedações, e pode tipicamente mover um ou ambos os elementos de vedação com relação à haste e/ou com relação ao outro elemento de vedação.

Os elementos de vedação superior e inferior são tipicamente orientados em direções diferentes, para suportar os diferenciais de pressão em direções diferentes, por exemplo, opostas.

A atuação dos elementos de vedação superior e inferior a partir de um atuador comum reduz a altura da pilha e o peso da válvula, e reduz o número de vedações de poço.

As modalidades da presente invenção serão agora descritas, por meio de exemplo somente, com referência aos desenhos anexos, em que:

a figura 1 é uma vista em perspectiva de uma válvula de fio elétrico incorporando o aparelho de vedação da invenção;

a figura 2 é uma vista de corte em perspectiva de uma vista simplificada do aparelho de vedação a partir da válvula na figura 1;

a figura 3 é uma vista lateral do aparelho de vedação da figura 2;

a figura 4 é uma vista lateral de um par de montagens de martelo esquerda e direita do aparelho de vedação;

a figura 5 é uma vista em perspectiva das montagens de martelo da figura 4;

a figura 6 é uma vista frontal do aparelho da figura 2 em uma configuração aberta;

a figura 7 é uma vista frontal do aparelho da figura 2 em uma configuração fechada;

a figura 8 é uma vista frontal do aparelho da figura 2 em uma configuração fechada e pressurizada;

a figura 9 é uma vista de perto da figura 8; e as figuras 10, 11 e 12 são vistas em seção lateral da válvula da figura 1 nas posições aberta, fechada e pressurizada, respectivamente.

As figuras 1, 10 e 12 mostram uma válvula de fio elétrico V para uso com o cabo de fio elétrico (não mostrado) em um poço de óleo ou gás. A válvula de fio elétrico V é tipicamente usada para fechar fora o furo completo 2 da válvula para conter a pressão abaixo dele no poço.

A válvula V tem um corpo 1 mostrado na vista secional na figura 2 tendo um furo completo vertical 2 através do corpo 1 para comunicação com um furo de poço de um poço de óleo ou gás. O furo completo 2 tem uma porta superior 5u e uma porta inferior 51, e acomoda tipicamente um fio elétrico (não mostrado) passando entre as portas 5u, 51, e geralmente estendendo-se ao longo do eixo central 2x do furo completo 2.

O corpo 1 tem um par de furos de martelo 3 laterais conectando o furo completo vertical 2 com as faces esquerda e direita do corpo 1. Os furos de martelo 3 alojam, cada um, uma montagem de martelo 5 nos furos laterais direito e esquerdo 3, respectivamente.

As montagens de martelo 5 nos furos esquerdo e direito são substancialmente similares umas às outras, e são empurradas axialmente através dos furos de martelo 3 pelos atuadores. Nesta modalidade, o atuador está na forma de uma haste 6 que é movida axialmente através do furo de martelo 3 por um acionador apropriado, tal como um cilindro hidráulico 4. O tipo particular de acionador não é importante, e as modalidades da invenção podem funcionar satisfatoriamente com acionadores mecânicos ou outros, por exemplo, os que contam com roscas de parafuso. A haste 6 tem uma cabeça 6h.

Cada montagem de martelo 5 tem um elemento de vedação superior 10 e um elemento de vedação inferior 20, como mostrado nas figuras 4 e 5, por exemplo,. As seções cruzadas dos elementos de vedação superior e inferior 10, 20 são substancialmente simétricos em torno do plano através do qual o eixo do furo de martelo passa.

O elemento de vedação superior 10 tem um corpo 12 de forma geralmente semicilindrica com um eixo que é geralmente paralelo com um eixo do furo de montagem 3 no qual é alojado.

Nesta modalidade particular, os corpos 12 e 22 têm geralmente formas semiovais, como é mais bem mostrado na figura 3, embora outras formas também possam ser usadas. O corpo 12 é tipicamente feito de aço ou outro metal e suporta as vedações como será descrito abaixo. O corpo 12 tem uma extremidade interna, uma extremidade externa, e estendendo-se entre as mesmas uma face superior arqueada tendo uma fenda de vedação parcialmente circunferencial 14 dentro da qual uma vedação externa 16 é localizada, e uma face inferior plana. Como mostrado na figura 4, a vedação externa 16 estende-se em torno da superfície superior arqueada do corpo entre as extremidades interna e externa, e, como mostrado na figura 2, veda a mesma contra a superfície interna do furo de martelo lateral 3. A fenda de vedação em recesso 14 suporta a vedação 16 contra o movimento axial no furo de martelo 3 ou outro colapso sob diferenciais de pressão elevados.

O corpo 12 também tem uma fenda de vedação interna 15, que aloja uma vedação interna 17 em sua extremidade axialmente interna, de modo que a vedação interna 17 está localizada mais próxima ao furo completo 2 da válvula 1. A vedação interna 17 é opcionalmente ligada por duas placas de metal que são ligadas à porção de borracha durante o processo de fabricação, embora um bloco de borracha simples possa ser suficiente. A vedação interna 17 nesta modalidade é suportada acima e abaixo por placas de metal que coloca limites na medida em que a vedação 17 pode deformar-se durante exposição a diferenciais de pressão, e nesta modalidade é fixada às placas através de parafusos com porca ou outras fixações. A face mais interna da vedação interna 17 tem um recesso 18 que é disposto para ser perpendicular ao eixo longitudinal do corpo de martelo cilíndrico 12, e que é disposto para ser alinhado com o eixo do furo completo 2 em uso.

Opcionalmente, o corpo 12 tem guias de fio elétrico 19 em sua extremidade interna provendo formações de guias na forma de V interengatadas que guiam um fio elétrico para dentro do recesso 18.

Em sua extremidade externa, oposta à vedação interna, o corpo 12 tem um recesso, que está tipicamente na forma de uma fenda ou ranhura ou canal. Neste caso, o recesso 13 estendese axialmente em alinhamento com o eixo da haste 6. 0 recesso 13 é usinado na face inferior plana, e tem tipicamente duas porções, uma ranhura profunda com um diâmetro amplo, e um rebordo com um diâmetro restrito (tipicamente menor do que o diâmetro da cabeça 6h da haste 6).

O elemento de vedação inferior 20 tem uma seção transversal similar ao elemento de vedação superior, e tem um corpo 22 de forma geralmente semicilíndrica ou semioval de aço ou outro metal que suporte as vedações. O corpo 22 tem uma face inferior arqueada tendo uma fenda de vedação parcialmente circunferencial 24 na qual uma vedação externa 26 está localizada. Semelhante às vedações no elemento de vedação superior 10, a vedação externa 26 no elemento de vedação inferior 20 estende-se em torno da superfície inferior arqueada do corpo como mostrado na figura 4 e, como mostrado na figura 8, veda o mesmo contra a superfície interna do furo de martelo 3. Uma fenda de vedação em recesso (similar à fenda 14) suporta a vedação 26 contra colapso sob diferenciais de pressão elevados. As vedações inferiores esquerdas e direitas 20 não são idênticas uma às outras, e são dispostas para ajustar juntas para encerrar e suportar as vedações internas 27, para comprimir as mesmas uma contra as outras. De fato, o elemento de vedação inferior 20 à direita é opcionalmente substancialmente da mesma forma como o elemento de vedação superior 10 à esquerda.

O corpo 22 também tem uma vedação interna (similar á fenda de vedação 15) que aloja a vedação interna 27 em sua extremidade interna, com relação ao furo de martelo 3, localizada mais próxima ao furo completo 2 da válvula 1. A vedação interna 27 tem tipicamente a mesma construção como a vedação interna 17.

Opcionalmente, o corpo 22 tem guias de fio elétrico 29 provendo formação de guia na forma de V que guiam um fio elétrico para dentro do recesso 28. As guias 29 tipicamente cooperam com as guias 19 no elemento de vedação superior 10 para guiar o fio elétrico para dentro dos recessos 18 e 28, que se alinham um com o outro para vedar em torno do fio elétrico ou outro membro alongado.

Como pode ser visto a partir da figura 9, o arranjo das fendas de vedação nos corpos 12 e 22 assegura que em atuação na configuração vedada, as vedações 16 são comprimidas junto às vedações 17 e as vedações 26 contra as vedações 27, deste modo conectando as vedações internas e externas em cada elemento de vedação 10,20 e criando um par de envelopes vedados em torno do fio elétrico circundado pelas vedações em uso.

O corpo inferior 22 também tem tipicamente um recesso 23 em alinhamento com o eixo da haste 6 em sua extremidade radialmente externa, e em alinhamento com o recesso 13 no corpo do elemento de vedação superior. Os recessos 13 e 23 se combinam para formar um furo para receber e reter a cabeça 6h da haste 6 na extremidade externa dos elementos de vedação 10, 20. O furo é formado pela justaposição dos recessos semianulares 13, 23 nos corpos de vedação superiores e inferiores 12, 22 simétricos.

As montagens de martelo esquerda e direita 5 compreendendo cada uma os elementos de vedação superior e inferior 10, 20 são colocadas dentro dos respectivos furos de martelo 3 à esquerda e à direita da válvula de fio elétrico 1, e em operação normal da válvula de fio elétrico, o par de montagens de martelo 5 estará localizado na posição mostrada na figura 6 de modo que elas não estão interferindo com o furo completo 2 ou com a válvula de fio elétrico 1. No entanto, quando a intervenção é requerida, de modo que a vedação em torno do fio elétrico no ponto em que ela passa através do furo completo 2 da válvula de fio elétrico é requerida, então as montagens de martelo 5 são empurradas uma para a outra pelos cilíndricos hidráulicos 4 agindo sobre as hastes 6 à esquerda e direita que são acopladas às respectivas montagens de martelo esquerda e direita 5 por meio dos canais 13 que retêm as cabeças 6h das hastes 6.

Os martelos esquerdo e direito 5 abordam um ao outro sob a força aplicada através das hastes 6, como mostrado na figura 7 e são dispostos de modo que as guias de fio elétrico 18 e 28 estão em um ajuste deslizante um com o outro, e interengatam, deste modo assegurando que o fio elétrico pode ser apanhado pelo arranjo das guias de fio elétrico 18, 28, e como as montagens de martelo esquerda e direita 5 são movidas uma para a outra, o fio elétrico será guiado até estar localizado nos recessos alinhados 19, 29 formados entre as vedações internas 17, 27.

As montagens de martelo 5 continuam a se mover uma para a outra até as vedações internas 17, 27 serem comprimidas juntas, que também comprime as extremidades fora da borda das vedações internas 17, 27 contra as extremidades adjacentes das vedações externas 16, 26. Assim, as vias de vazamento circundando a porta superior 5u são vedadas pelas vedações 16, 17 no elemento de vedação superior 10 e a porta inferior 51 é vedada pelas vedações 26, 27 no elemento de vedação inferior 20, e em cada caso as vedações interna e externa conectam-se para vedar completamente em torno da porta, assim assegurando que a pressão no furo do poço abaixo da válvula de fio elétrico é retida por duas barreiras completas (superior e inferior).

A graxa é tipicamente injetada entre os elementos de vedação superior e inferior 10, 20 sob alta pressão, tipicamente a uma pressão mais alta do que a pressão do furo do poço do que a válvula é avaliada para conter. Por exemplo, onde a válvula de fio elétrico é avaliada em 10 kpsi, ela é usada onde a pressão do furo do poço é tipicamente menor do que isto, e uma pressão do fundo do poço típica para esta válvula pode estar em torno de 8 kpsi. A graxa é tipicamente injetada dentro do furo de martelo 3, atrás das vedações externas 16, 26 a uma pressão que é cerca de 10-20% mais alta, por exemplo, 10 kpsi. A haste 6 não é vedada nas montagens de martelo 5, assim a graxa é espremida dentro do espaço onde as vedações internas 17, 27 e dentro das vias de vazamento dentro de muitos cordões de fio no cabo de fio elétrico. Tipicamente, os elementos de vedação 10, 20 estão inicialmente tocando ou estão proximamente adjacentes um ao outro na configuração aberta, mas como a graxa é injetada na configuração fechada os elementos de vedação 10, 20 são tipicamente empurrados axialmente distantes um do outro pela injeção da graxa, por uma pequena distância relacionada à tolerância das montagens de martelo 6 dentro dos furos de martelo 3. Isto é vantajoso na medida em que permite a criação de uma câmara de graxa pequena entre as vedações.

Portanto, o diferencial de pressão através dos dois elementos de vedação 10,20 não é igual, porque o conduite imediatamente abaixo da válvula 1 está em 69 kPa (10.000 psi), e o conduite imediatamente acima da válvula 1 está na pressão atmosférica, assim o elemento de vedação superior 10 está exposto a um diferencial de pressão muito maior do que o elemento de vedação inferior 20.

Portanto, quando os elementos de vedação 10, 20 são vedados contra o fio elétrico e a pressão da graxa é aplicada para bombear a graxa para dentro do fio elétrico e fechar as vias de vazamento entre as portas superiores e inferiores 5u, 51, as vedações internas 17, 27 são capazes de se mover axialmente dentro dos furos de martelo 3 de acordo com o diferencial de pressão ao qual eles estão expostos. A força aplicada ao elemento de vedação inferior 20 pelo diferencial de pressão moderado através do elemento de vedação inferior 20 não é geralmente suficiente em condições de furo de poço normais para superar a força de reação da vedação interna resiliente 17 reagindo à pressão da cabeça 6h da haste 6 contra o corpo inferior 22. Portanto, sob condições normais, a cabeça 6h permanece comprimida rígida contra a extremidade radialmente externa do canal 13 enquanto a vedação interna 27 na montagem de vedação inferior é mantida comprimida contra o cabo de fio elétrico e contra a vedação interna 27 oposta. No entanto, uma vez que a pressão no furo completo imediatamente acima da válvula de fio elétrico V é muito mais baixa do que a pressão abaixo da mesma. E uma vez que a mesma pressão da graxa é aplicada para perfurar os elementos de vedação superior e inferior 10, 20, o elemento de vedação superior 10 é exposto a um diferencial de pressão muito mais alto do que o elemento de vedação inferior 20. Portanto, a mesma pressão da graxa atrás das vedações externas 16, 26 aplica mais força ao elemento de vedação superior 10 do que ao elemento de vedação inferior 20. A força aplicada ao elemento de vedação superior 10 pelo diferencial de pressão é mais alta do que a força aplicada pelo cilindro hidráulico 4 e haste 6, e assim o elemento de vedação superior 10 é comprimido axialmente contra o cabo de fio elétrico não pela pressão hidráulica, mas pelo diferencial de pressão entre a graxa injetada e o furo imediatamente acima da válvula de fio elétrico V.

Um benefício do presente arranjo é que no caso de aumentos transientes de pressão no furo do poço abaixo da válvula, o retrocesso de pressão alta abaixo da válvula aumenta o diferencial de pressão aplicado aos elementos de vedação superior 10, e isto faz com que as vedações 10 superiores se movam mais próximas juntas, como mostrado na figura 9, dentro das restrições da cabeça 6h se movendo axialmente dentro do controle externo ou energia, como uma reação automática ao aumento da pressão do furo do poço.

Modificações e melhorias podem ser feitas nas 15 modalidades acima que estão dentro do escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de vedação para vedar em torno de um membro alongado que passa através de um furo direto (2) de um dispositivo de válvula (V), o aparelho compreendendo:

um elemento de vedação superior (10) e um elemento de vedação inferior (20), cada um sendo adaptado para trocar a configuração de uma configuração aberta para uma configuração fechada dentro do dispositivo de válvula (V) para vedar o furo direto (2) do dispositivo de válvula (V) em torno do membro alongado; os elementos de vedação superior (10) e inferior (20) compreendendo as vedações (17, 27, 16, 26) montadas sobre os corpos de vedação (12, 22) dispostos para suportar e orientar as vedações 17, 27, 16, 26;

caracterizado pelo fato de que:

o elemento de vedação superior (10) e o elemento de vedação inferior (20) têm respectivos corpos de vedação superior e inferior (12, 22) e em que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) são separados e móveis independentemente um do outro, e são configurados para serem atuados entre as configurações aberta e vedada por um atuador comum (6).

2. Aparelho de vedação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o furo completo (2) do dispositivo de válvula tem um eixo (2x), e em que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) são espaçados ao longo do eixo (2x) do furo completo (2) e são separados ao longo do eixo (2x) do furo completo (2) em uma distância de menos do que 5 mm.

3. Aparelho de vedação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) são alojados no mesmo furo (3).

4. Aparelho de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o aparelho de vedação tem duas montagens de martelo (5) cada uma alojada em um respectivo furo de martelo (3), e em que cada montagem de martelo (5) tem um par de corpos superior e inferior (12, 22), o par de corpos de vedação superior e inferior (12, 22) sendo móvel axialmente separadamente dentro do furo de martelo (3).

5. Aparelho de vedação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) têm, cada um, uma vedação interna (17, 27) disposta em uma fenda (15) na face radialmente interna dos corpos de vedação superior e inferior (12, 22), para bater contra o membro alongado para vedação fora do furo completo, e uma vedação externa (16, 26) alojada em uma ranhura (14) nos corpos de vedação (12, 22), para vedar o espaço anular entre os furos de martelo (3) e as montagens de martelo (5) .

6. Aparelho de vedação, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as vedações internas têm um recesso (18) que é disposto para ser perpendicular ao eixo longitudinal da montagem de martelo (5) e que é disposto para ser alinhado com o eixo (2x) do furo completo (2) em uso.

7. Aparelho de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os corpos de vedação (12, 22) são dispostos para serem resistentes à rotação axial.

8. Aparelho de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que em pelo menos um dos corpos de vedação (12, 22) é móvel com relação ao atuador comum (6).

9. Aparelho de vedação, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma extremidade radialmente mais externa de pelo um dos elementos de vedação (10, 20) tem um canal axial (13, 23) em que uma porção (6h) do atuador (6) é cativa, e em que a porção (6h) do atuador (6) que é cativo dentro do canal (13, 23) é adaptada para se mover ao longo do comprimento do canal (13, 23) .

10. Aparelho de vedação, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a porção cativa (6h) do atuador (6) é axialmente mais curta do que o canal (13, 23) para permitir o movimento axial relativo da porção cativa (6h) ao longo do canal (13, 23) quando a porção cativa (6h) é cativa dentro do canal (13, 23) .

11. Aparelho de vedação, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o canal compreende um par de recessos (13, 23) formado nas faces opostas dos corpos de vedação superior e inferior (12, 22) das montagens de martelo (5), e em que os recessos (13, 23) em cada um dos corpos de vedação superior e inferior (12, 22) são adaptados para alinhamento para formar o canal entre os mesmos.

12. Aparelho de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o canal (13, 23) tem um gargalo que recebe parte do atuador (6) formando uma haste, e em que a porção cativa do atuador compreende uma cabeça (6h), e em que o gargalo tem um diâmetro mais estreito do que a cabeça (6h).

13. Aparelho de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que cada um dos corpos de vedação (12, 22) é móvel independentemente do outro com relação ao atuador (6), enquanto o outro corpo de vedação (12, 22) permanece estacionário e engatado com a porção cativa (6h) do atuador (6).

14. Aparelho de vedação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) estão em contato um com o outro na configuração aberta e em que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) podem se mover se um para o outro ao longo do eixo (2x) do furo completo (2) quando trocando entre a configuração aberta e a configuração fechada.

15. Método de vedação em torno de um membro alongado que passa através de um furo completo (2) de um dispositivo de válvula (V), o método compreendendo: prover um elemento de vedação superior (10) e um elemento de vedação inferior (20) espaçados no dispositivo de válvula (V) , e cada um sendo adaptado para trocar a configuração de uma configuração aberta para uma configuração vedada dentro do dispositivo de válvula (V) para vedar o furo completo (2) do dispositivo de válvula (V) em torno do membro alongado, os elementos de vedação superior (10) e inferior (20) compreendendo as vedações (16, 17, 26, 27) montadas sobre os corpos de vedação (12, 22), os corpos de vedação (12, 22) sendo dispostos para suportar e orientar as vedações (17, 27, 16, 26); caracterizado pelo fato de que:

o elemento de vedação superior (10) e o elemento de vedação inferior (20) têm respectivos corpos de vedação superior e inferior (12, 22), e em que os corpos superior e inferior (12, 22) são separados e móveis independentemente um do outro, e em que o método inclui atuar os corpos de vedação (12, 22) entre as configurações aberta e vedada usando um atuador comum (6).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) são montados em uma montagem de martelo (5) comum em cada lado do membro alongado, e em que os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) montados em um lado do membro alongado são atuados por um atuador (8) e os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) montados no outro lado do membro alongado são atuados por um segundo atuador (6) .

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 16, caracterizado pelo fato de que cada par de corpos de vedação superior e inferior (12, 22) é alojado em um respectivo furo de martelo (3) no corpo da válvula.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que uma porção (6h) do atuador (6) aceito por um canal (13, 23) entre os corpos de vedação superior e inferior (12, 22) em uma extremidade radialmente mais externa da montagem de martelo (5) é retida dentro do canal (13, 23) e em que cada um dos dois corpos de vedação (12, 22) pode se mover independentemente do outro, com relação ao atuador (6), enquanto o outro corpo de vedação (12, 22) permanece estacionário e engatado com a porção cativa (6h) do atuador.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que os corpos de vedação (12, 22) são cativos nos furos de martelo (3) e são restringidos para se mover somente paralelos a um eixo dos furos (3), que é coincidente com um eixo longitudinal do movimento do atuador durante a atuação.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado pelo fato de que graxa é injetada no espaço axial entre os corpos de vedação para fechar as vias de vazamento.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 20, caracterizado pelo fato de que os corpos de vedação superior e inferior são configurados para se mover em relação um ao outro em resposta a um diferencial de pressão aplicado aos corpos de vedação superior e inferior (12, 22), respectivamente.