BR112012030703B1

BR112012030703B1 - válvula gaveta, método para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço e uso de uma válvula gaveta

Info

Publication number: BR112012030703B1
Application number: BR112012030703A
Authority: BR
Inventors: Lennart Rolland Nils
Original assignee: Statoil Petroleum As
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2020-05-05
Also published as: WO2011151445A3; EA024806B1; EP2576970B1; NO331711B1; AU2011260229A1; WO2011151445A2; BR112012030703A2; EP2576970A2; MX2012014082A; EA201291408A1; BR112012030703B8; US9243717B2; NO20100799A1; CA2801127C; CA2801127A1; US20130087733A1; AU2011260229B2

Abstract

válvula gaveta, método para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço e uso de uma válvula gaveta. a presente invenção diz respeito a uma válvula gaveta (10), em particular para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço. a vávula gaveta compreende: uma passagem de fluxo (14) e um elemento gaveta (22) móvel para interceptar a passagem de fluxo. o elemento gaveta inclui um orificio da gaveta (28) que estende-se de uma face (34a) até uma face oposta (34b) do elemento gaveta e é alinhável com a passagem de fluxo para permitir que material na passagem de fluxo passe através do elemento gaveta, e um entalhe ou recesso estendo-se de uma face até a face oposta do elemento gaveta. a presente invenção diz respeito adicionalmente a um método para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço,e usos de uma válvula gaveta.

Description

“VÁLVULA GAVETA, MÉTODO PARA CONTROLE DE PRESSÃO DE LAMA DE PERFURAÇÃO RETORNADA E/OU EXTINÇÃO DE POÇO E USO DE UMA VÁLVULA GAVETA” [0001] A presente invenção diz respeito a uma válvula gaveta, um método para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço, e usos de uma válvula gaveta.

[0002] Um exemplo de uma válvula gaveta é revelado na patente US 2.664.267 (Ray) relacionada a uma estrutura de válvula gaveta hidraulicamente balanceada, em que um elemento gaveta é deslizável para posição aberta e fechada, de maneira a estabelecer ou interromper comunicação entre uma passagem de entrada e uma passagem de saída. A gaveta tem uma abertura passante adaptada para alinhar com a passagem de entrada e saída, quando a válvula está na posição aberta. A gaveta é adicionalmente provida com uma fenda ou abertura oblíqua passante separada da abertura passante, cuja fenda ou abertura oblíqua passante é registrável com a passagem de entrada e um recesso fora da passagem de saída, quando a gaveta está na posição fechada.

[0003] Um outro exemplo de uma válvula gaveta é revelado na patente US 4.711.262 (Wafer et al.), cuja válvula gaveta compreende um orifício de alívio de pressão. Em uma modalidade, o orifício de alívio de pressão fica localizado próximo da extremidade inferior da face de entrada da gaveta da válvula, e estende-se entre a dita face e a dita passagem de fluxo da gaveta.

[0004] Adicionalmente, US 2003/0136927 A1 (Balogh) revela um restritor ou conector de linha de extinção para uma pilha de sistema de segurança contra explosão submarino. O conector compreende um elemento deslizante que é provido com um caminho de fluxo em um ângulo.

[0005] De volta para o controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço, em particular com relação a um poço de petróleo, um restritor de perfuração pode ser usado para aplicações como esta. Um estrangulador como este tem um caminho de fluxo em ângulo reto e uma construção demasiadamente complicada. Um exemplo de um estrangulador com um caminho de fluxo em ângulo

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2/8 reto é revelado na patente US 6.536.473 (Bohaychuk).

[0006] Adicionalmente, os tipos de restritores usados em MPD (perfuração com pressão controlada) hoje em dia são padrões ou derivações dos restritores de perfuração e restritores de produção de óleo e gás. A faixa de pressão normal é de 345 bar e até 1.380 bar. Entretanto, MPD é realizada atualmente a cerca de 50 bar de contrapressão e adicionalmente são planejadas até 150 bar. O orifício de fluxo no restritor então será tão pequeno para os cascalhos de perfuração e sujeira passar.

[0007] Também, MPD exige fluxo uniforme e contínuo que podem flutuar rapidamente para manter a pressão de fundo de poço exigida dentro de uma pequena janela (± 2,5 bar). Entretanto, o desenho de restritor tradicional não é adequado para este serviço.

[0008] É um objetivo da presente invenção superar pelo menos parcialmente os inconvenientes com restritores tradicionais e prover um dispositivo e método melhorado ou diferente para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço.

[0009] É um outro objetivo da presente invenção prover uma válvula gaveta melhorada ou diferente.

[0010] Esses e outros objetivos que ficarão aparentes a partir da descrição seguinte são alcançados pela presente invenção definida nas reivindicações independentes anexas. Modalidades são apresentadas nas reivindicações dependentes seguintes.

[0011] De acordo com um aspecto da presente invenção, é provida uma válvula gaveta, em particular para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço, a válvula gaveta compreendendo: uma passagem de fluxo, e um elemento gaveta móvel para interceptar a passagem de fluxo, em que o elemento gaveta inclui um orifício da gaveta que estende-se de uma face até uma face oposta do elemento gaveta e é alinhável com a passagem de fluxo para permitir que material na passagem de fluxo passe através do elemento gaveta, e em que um entalhe ou recesso é provido em uma parede interna do orifício da gaveta, o entalhe ou recesso estendendo-se de uma face até a face opostas do elemento gaveta.

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3/8 [0012] O entalhe ou recesso pode ter uma seção transversal em forma de copo ou forma de lua, ou substancialmente circular.

[0013] O orifício da gaveta exceto o entalhe ou recesso pode conformar-se com a passagem de fluxo, por exemplo, ter substancialmente o mesmo diâmetro desta.

[0014] A válvula gaveta pode adicionalmente compreender duas sedes, em que o elemento gaveta é provido ou balanceado entre as duas sedes.

[0015] As duas sedes podem ser completamente com saia.

[0016] A válvula gaveta pode adicionalmente compreender uma camada resiliente provida entre cada sede e um alojamento da válvula gaveta.

[0017] A passagem de fluxo pode ser substancialmente reta.

[0018] O entalhe ou recesso da presente válvula gaveta permite baixo fluxo com uma abertura ao máximo possível circular para permitir que os cascalhos passem e permitir uma regulagem de fluxo precisa. O orifício da gaveta com o entalhe ou recesso pode ser tal que toda regulagem de fluxo seja basicamente através do entalhe ou recesso, e abertura total do orifício seja usado somente para lavagem ou quando a restrição de fluxo não é necessária (perfuração normal). Adicionalmente, a válvula gaveta pode ser aberta/fechada bem rapidamente, permitindo, por exemplo, que sujeira ou cascalho de perfuração passe com uma baixa variação na pressão à jusante.

[0019] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é provido um método para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço, em que uma válvula gaveta do tipo supradescrito é conectada a um tubo ou similares associado com um poço ou furo de sondagem, o método compreendendo a etapa de movimentar o elemento gaveta em relação à passagem de fluxo para regular qualquer fluxo na passagem de fluxo. A movimentação do elemento gaveta em relação à passagem de fluxo pode compreender: movimentar o elemento gaveta para uma posição em que o entalhe ou recesso fica alinhado com a passagem de fluxo, por meio do que material na passagem de fluxo pode passar pelo elemento gaveta através do entalhe ou recesso. Este aspecto da invenção pode apresentar recursos e efeitos técnicos iguais ou similares ao aspecto previamente descrito.

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4/8 [0020] Outros aspectos da presente invenção dizem respeito ao uso de uma válvula gaveta do tipo supradescrito como um restritor na perfuração com pressão controlada, e ao uso de uma válvula gaveta do tipo supradescrito como um restritor de perfuração para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço. Esses aspectos da invenção podem apresentar recursos e efeitos técnicos iguais ou similares aos aspectos previamente descritos.

[0021] A presente válvula gaveta poderia também ser definida como uma válvula gaveta de conduto passante compreendendo uma passagem de fluxo e uma gaveta, em que a gaveta é provida com um orifício da gaveta estendido, e em que a válvula é projetada de maneira tal que, em uma posição regulatória da gaveta, a abertura resultante através da gaveta fique substancialmente circular.

[0022] Esses e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos com mais detalhes, com referência aos desenhos anexos, mostrando modalidades atualmente preferidas da invenção.

[0023] A figura 1 é uma vista seccional em perspectiva de uma válvula gaveta de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0024] As figuras 2a - 2c ilustram uma operação exemplar da válvula gaveta da figura 1.

[0025] As figuras 3a - 3c ilustram exemplos de orifícios de gaveta estendidos de acordo com a presente invenção.

[0026] A figura 1 mostra uma válvula gaveta 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0027] A válvula gaveta 10 compreende um corpo da gaveta ou alojamento 12. O corpo da gaveta 12 define ou compreende uma passagem de fluxo ou de fluido 14 formada como um furo reto com uma seção transversal substancialmente circular. Em uma extremidade da passagem 14, o corpo da gaveta 12 é provido com um primeiro flange 16a, ou flange superior, para conexão, por exemplo, a um tubo (não mostrado). Um segundo flange 16b, ou flange inferior é similarmente provido na outra extremidade da passagem 14 para conexão a um outro elemento, por exemplo, um tubo (não mostrado).

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5/8 [0028] Um castelo da válvula 18 do corpo da gaveta 12 acomoda adicionalmente uma primeira sede 20a, ou sede à montante, e uma segunda sede 20b, ou sede à jusante. Entre a primeira e segunda sedes 20a e 20b no castelo 18 é provido um elemento gaveta 22. O elemento gaveta 22 é arranjado para mover em direções substancialmente perpendiculares à direção principal (fluxo) da passagem 14, por exemplo, para a esquerda e direita na figura 1. O elemento gaveta 22 pode ser hidraulicamente atuado por meio de pelo menos um cilindro hidráulico 24 e a haste da válvula 26. O elemento gaveta 22 pode também ser atuado por outro dispositivo adequado, por exemplo, eletricamente, e não deve ficar limitado somente aos exemplos citados.

[0029] O elemento gaveta 22 inclui um orifício de gaveta fixo 28. O orifício da gaveta 28 é uma abertura que estende-se através do elemento gaveta 22 de uma face 34a até a outra 34b. O orifício de gaveta 28 tem uma seção transversal circular geral com o mesmo diâmetro da passagem 14. Consequentemente, como o elemento gaveta 22 é devidamente posicionado, o orifício da gaveta 28 pode ser completamente alinhado com a passagem 14, de forma que material na passagem 14 possa passar livremente pelo elemento gaveta 22. Uma válvula gaveta, em que a gaveta tem um orifício ou abertura que pode ser alinhado com a passagem de fluxo, pode no geral ser referido como uma válvula gaveta de conduto passante (ajustável).

[0030] Na presente válvula gaveta 10, um recesso ou entalhe 30 é adicionalmente provido na parede interna 32 do orifício da gaveta 28. O orifício da gaveta 28 com o recesso ou entalhe 30 pode ser referido como um orifício da gaveta estendido. O recesso ou entalhe 30 estende-se em um caminho substancialmente reto da face 34a até a face 34b. A seção transversal do recesso ou entalhe 30 no plano x-y pode ser em forma de copo (por exemplo, semicircular) ou em forma de lua, ou substancialmente circular. A seção transversal do recesso ou entalhe 30 pode ser a mesma em todo o recesso ou entalhe 30. A largura W do recesso ou entalhe 30 pode, por exemplo, ser cerca de 12,5 milímetros ou mais, e a profundidade D do recesso ou entalhe 30 pode, por exemplo, ser cerca de 6,25

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6/8 milímetros ou mais (vide figura 2a). Quando o resto do orifício da gaveta 28 é substancialmente removido da passagem 14, a comunicação na passagem 14 através do elemento gaveta 22 pode ainda ser permitida através do recesso ou entalhe 30, como será explicado adi. a seguir com referência às figuras 2a - 2c. [0031] As figuras 2a - 2c ilustram três estados do presente orifício da gaveta 10 (a saber, diferentes posições do elemento gaveta 22), embora estados adicionais possam ser possíveis. Para a esquerda nas figuras 1a -2c estão vistas laterais esquemáticas, enquanto vistas de topo esquemáticas correspondentes são mostradas na direita. A direção de fluxo geral através da passagem 14 está indicada pela seta em negrito.

[0032] A figura 2a ilustra uma posição completamente aberta, em que o elemento gaveta 22 é posicionado de forma que a seção circular principal do orifício da gaveta 28 (isto é, o orifício da gaveta 28 exceto o entalhe ou recesso 30) é completamente alinhado com a passagem de fluxo 14.

[0033] A figura 2b ilustra uma primeira posição de regulagem, em que o orifício da gaveta 28 está alinhado apenas parcialmente com a passagem de fluxo 14, de forma que o fluxo através da passagem 14 além do elemento gaveta 22 é mais limitado, comparado com a posição completamente aberta da figura 2a.

[0034] A figura 2c ilustra uma segunda posição de regulagem, ou “fechada”, em que a seção circular principal do orifício da gaveta 28 é substancialmente fora da passagem 14, mas em que o entalhe ou recesso 30 ainda está alinhado com a passagem 14, permitindo que material tais como cascalhos e sujeira passem pelo elemento gaveta 22. A porção do orifício da gaveta 28 (incluindo o entalhe ou recesso 30) que é “exposta” à passagem de fluxo 14 nesta posição é demasiadamente circular (vide figura 2c para a direita) para permitir que cascalho passe e permitir regulagem de fluxo precisa.

[0035] O elemento gaveta 22 poderia também ser movimentado adicionalmente para bloquear completamente a passagem de fluxo 14.

[0036] As figuras 3a - 3c ilustram formas alternativas do orifício da gaveta estendido. Na figura 3a, o elemento gaveta 22 é provido com um orifício da gaveta

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7/8 modelado como um mostrado nas figuras 1 e 2a - 2c. Na figura 3b, um outro entalhe ou recesso 34 é provido no “fundo” do entalhe ou recesso 30, como ilustrado. Na figura 3c, o orifício da gaveta 28 exceto o entalhe ou recesso 30 tem uma menor área ou extensão no plano x-y do que a passagem de fluxo.

[0037] A presente válvula gaveta 10 pode, por exemplo, ser usada como um restritor em perfuração com pressão controlada, ou como um restritor de perfuração para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço. Entretanto, a presente válvula gaveta pode ser igualmente usada em outras aplicações. Adicionalmente, a presente válvula gaveta pode ser usada no fundo do mar, na superfície ou em terra. Para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço, a presente válvula gaveta pode ser conectada a um tubo ou similar (não mostrado) de um poço. O fluxo de material na passagem 14 da válvula 10 é então regulado movendo o elemento gaveta 22 na passagem de fluxo 14 substancialmente perpendicular à passagem de fluxo 14, como indicado nas figuras 2a - 2c.

[0038] Recursos da presente válvula gaveta podem incluir (adicionalmente):

- Gaveta balanceada (haste) na válvula estranguladora

- Válvula estranguladora de furo reto e abertura total

- Furo de gaveta total com abertura estendida para permitir que sujeira passe a um fluxo mínimo. O orifício da gaveta pode ter qualquer forma e modelo aplicável para regular o fluxo.

- Sede completamente com saia (isto é, o elemento gaveta está sempre em contato com as sedes, e suportado por elas, independente da posição do elemento gaveta) para aprisionar conteúdo no orifício da gaveta quando a válvula está na posição fechada.

- Camada resiliente em sedes no corpo da válvula para manter prétensão na gaveta para a faixa de pressão de trabalho da válvula.

- Carretel de desgaste intercambiável inserido no carretel de saída e à jusante da sede para impedir corrosão.

- Carretel de entrada e saída pode ser removido e substituído em

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8/8 qualquer conexão de extremidade e permitir a inserção para troca do carretei usado.

- Sulco (sinais de referência 38a e 38b na figura 3a) em cada lado da gaveta para permitir que enchimento do corpo escape quando a válvula é operada.

- Sedes pré-tensionadas para obstruir o corpo da válvula para manter contato com a gaveta.

- Revestimento com diamante da gaveta à jusante e face da sede.

- O castelo da válvula gaveta pode ser provido com um orifício de enchimento do corpo (sinal de referência 36 na figura 2a).

[0039] Versados na técnica perceberão que a presente invenção não está de maneira nenhuma limitada às modalidades supradescritas. Pelo contrário, muitas modificações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Válvula gaveta (10), para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço, a válvula gaveta caracterizada pelo fato de que compreende:

uma passagem de fluxo (14); e um elemento gaveta (22) móvel para interceptar a passagem de fluxo;

em que o elemento gaveta inclui um orifício da gaveta (28) que estendese de uma face (34a) até uma face oposta (34b) do elemento gaveta e é alinhável com a passagem de fluxo para permitir que material na passagem de fluxo passe através do elemento gaveta, e em que um entalhe ou recesso (30) é provido em uma parede interna (32) do orifício de gaveta, o entalhe ou recesso estendendo-se de uma face até a face oposta do elemento gaveta, em que a válvula possui uma posição de regulagem, na qual uma seção circular principal do orifício da gaveta está fora da passagem, e o entalhe ou recesso está alinhado com a passagem para permitir que material passe pelo elemento gaveta.
2. Válvula gaveta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o entalhe ou recesso tem uma seção transversal em forma de copo ou em forma de lua, ou substancialmente circular.
3. Válvula gaveta, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o orifício da gaveta, exceto o entalhe ou recesso, conforma-se com a passagem de fluxo, por exemplo, tem o mesmo diâmetro desta.
4. Válvula gaveta, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente duas sedes (20a, 20b) em que o elemento gaveta é provido ou balanceado entre as duas sedes.
5. Válvula gaveta, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que as duas sedes são completamente com saia.
6. Válvula gaveta, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada resiliente provida entre cada sede e um alojamento (12) da válvula gaveta.
7. Válvula gaveta, de acordo com qualquer uma das reivindicações

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2/2 anteriores, caracterizada pelo fato de que a passagem de fluxo é substancialmente reta.
8. Método para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço, em que uma válvula gaveta (10) como definida em qualquer uma das reivindicações 1-7 é conectada a um tubo ou similar associado com um poço ou furo de sondagem, o método caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de:

movimentar o elemento gaveta em relação à passagem de fluxo para regular qualquer fluxo na passagem de fluxo.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que movimentar o elemento gaveta em relação à passagem de fluxo compreende:

movimentar o elemento gaveta para uma posição em que o entalhe ou recesso é alinhado com a passagem de fluxo, por meio do que material na passagem de fluxo pode passar pelo elemento gaveta através do entalhe ou recesso.
10. Uso de uma válvula gaveta do tipo revelada em qualquer uma das reivindicações 1-7, caracterizada pelo fato de que é como pelo menos um de:

- um restritor em perfuração de pressão controlada; e

- um restritor de perfuração para controle de pressão de lama de perfuração retornada e/ou extinção de poço.