BR112012033687B1

BR112012033687B1 - Ferramenta para uso em produção subterrânea de hidrocarbonetos e ferramenta de válvula de circulação

Info

Publication number: BR112012033687B1
Application number: BR112012033687-8A
Authority: BR
Inventors: James Alan Crider; Charles W. Pleasant's; Gregory L. Hern
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2020-03-24
Also published as: WO2012005869A2; AU2011276769A1; AU2011276769B2; GB201221171D0; NO346200B1; WO2012005869A3; US20110315389A1; GB2494798A; GB2494798B; US8739864B2; NO20121353A1; BR112012033687A2

Abstract

ferramenta de ciclo múltiplo de fundo de poço. a presente invenção refere-se a uma ferramenta, para uso em uma boca de poço, que inclui um alojamento, tendo uma boca de escoamento axial e uma luva de pistão disposta de forma móvel dentro da boca de escoamento. a ferramenta é móvel entre as primeira e segunda posições operacionais por mecanismo de atuação tendo um pistão com uma sede de bola. a ferramenta pode ser movimentada entre as primeira e segunda posições operacionais, com o uso de bolas de atuação de diferentes tamanhos, que podem ser aterradas na sede de bola.

Description

FERRAMENTA PARA USO EM PRODUÇÃO SUBTERRÂNEA DE HIDROCARBONETOS E FERRAMENTA DE VÁLVULA DE CIRCULAÇÃO.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO / CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se, de uma maneira geral, a válvulas de circulação e ferramentas de luvas deslizantes. Em aspectos particulares, a invenção se refere a mecanismos de atuação para essas ferramentas.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR [002] As ferramentas de furo de poço têm sido projetadas para que sejam operadas por uso de uma esfera ou tampão, que é aterrado em uma sede dentro do furo de escoamento da coluna de ferramentas. A esfera ou tampão serve para aumentar a pressão e/ou redirigir o escoamento de fluido pela ferramenta, para operar a mesma. As ferramentas desse tipo incluem válvulas de circulação, que são usadas para abrir e fechar, seletivamente, os orifícios de escoamento de fluido laterais em uma ferramenta de índice, para permitir que o fluido escoando axialmente pela ferramenta seja desviado para o furo de escoamento circundante. As válvulas de circulação desse tipo são descritas nas patentes U.S. 4.889.199, emitida para Lee, patente U.S. 5.499.687, emitida para Lee, patente U.S. 7.281.584, emitida para McGarian et al., e patente U.S. 7.416.029, emitida para Telfer et al.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [003] Uma válvula de circulação exemplificativa é descrita, que inclui um alojamento substancialmente cilíndrico, com um furo de escoamento axial central e uma luva de pistão disposta dentro do furo de escoamento. A ferramenta inclui um alojamento externo, que define um furo de escoamento axial. Orifícios de escoamento laterais externos são dispostos pelo alojamento. O alojamento retém uma luva de

2/14 pistão, tendo orifícios de escoamento laterais internos, e o movimento da luva de pistão, dentro do alojamento, vai colocar os orifícios de escoamento internos em e fora de alinhamento com os orifícios de escoamento externos.

[004] Um mecanismo de registro é usado para controlar a posição axial da luva de pistão dentro do alojamento. Esse mecanismo de registro permite que a ferramenta seja submetida a um ciclo alternado entre uma primeira posição operacional, na qual os orifícios de escoamento externos são fechados para escoamento de fluido, e uma segunda posição operacional, na qual os orifícios de escoamento laterais externos são abertos para escoamento de fluido. Em uma concretização descrita, o mecanismo de registro inclui uma luva de registro, com um caminho de ressalto inscrito nela. Os ressaltos são conduzidos pelo alojamento e são dispostos dentro do caminho de ressalto, para movimentar entre as várias posições dentro do caminho, na medida em que a luva de pistão é movimentada axialmente. A posição axial da luva de pistão é governada pela localização dos ressaltos dentro do caminho de ressalto.

[005] A ferramenta também apresenta um mecanismo de atuação, que permite que a ferramenta seja alternada entre as suas primeira e segunda posições operacionais, por meio de esferas ou tampões em queda, que são aterrados em uma sede de esfera dentro da luva de pistão. Em uma concretização atualmente preferida, a sede de esfera é formada por um ou mais grampos, que são retidos dentro de ranhuras na luva de pistão. O mecanismo de atuação contém uma câmara de expansão, que retém os grampos de uma maneira radialmente restrita. A câmara de expansão apresenta partes de câmara tendo diferentes diâmetros. Em uma concretização descrita, a câmara de expansão tem pelo menos três partes de câmera tendo diâmetros

3/14 progressivamente crescentes.

[006] Pressão de fluido variável é usada para movimentar a luva de pistão axialmente para baixo contra uma força de impulsão, tal como uma mola. O movimento descendente da luva de pistão movimenta os grampos em uma parte da câmara de expansão de maior diâmetro. O maior diâmetro permite que os grampos se movimentam radialmente para fora, liberando uma esfera de atuação. A ferramenta requer que um tamanho de esfera de atuação movimente a ferramenta de uma primeira posição operacional para uma segunda posição operacional, e que um segundo tamanho de esfera de atuação movimente a ferramenta da segunda posição operacional de volta para a primeira posição operacional.

[007] Durante o processo de esferas em queda pelo furo da ferramenta, uma indicação de realimentação positiva é proporcionada a um operador na superfície por meio da pressão de fluido resultante na coluna de ferramentas, com o que a operação da ferramenta é confirmada.

[008] De acordo com outro aspecto da invenção, a ferramenta incorpora, de preferência, um amortecedor para controlar a velocidade de movimento relativa dos pistão e corpo, durante ciclos operacionais. O amortecedor ajuda a impedir dano à operação do mecanismo de registro da ferramenta.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [009] As vantagens e outros aspectos da invenção vão ser considerados facilmente por aqueles versados na técnica, pois estes ficam melhor entendidos por referência à descrição detalhada apresentada a seguir, quando considerada em conjunto com os desenhos em anexo, nos quais os caracteres de referência similares indicam elementos iguais ou similares ao longo das várias figuras do desenho, e em que:

4/14 [0010] a Figura 1 é uma vista em seção transversal, lateral de uma ferramenta de índice de circulação exemplificativa, construída de acordo com a presente invenção, em uma primeira posição operacional;

[0011] a Figura 1A é uma vista em seção transversal, ampliada de partes da sede de esfera da ferramenta mostrada na Figura 1;

[0012] a Figura 2 é uma vista em seção transversal, lateral da ferramenta mostrada na Figura 1, nesse caso em uma primeira posição intermediária;

[0013] a Figura 3 é uma vista em seção transversal, lateral da ferramenta mostrada nas Figuras 1 e 2, nesse caso em uma segunda posição operacional;

[0014] a Figura 4 é uma vista em seção transversal, lateral da ferramenta mostrada nas Figuras 1 a 3, nesse caso em uma segunda posição intermediária;

[0015] a Figura 5 é uma vista em seção transversal, lateral, ampliada de partes da ferramenta mostrada na Figura 4, em uma primeira posição operacional;

[0016] a Figura 6 é uma vista em seção transversal, lateral, ampliada das partes da ferramenta mostradas na Figura 5, nesse caso em uma primeira posição intermediária;

[0017] a Figura 7 é uma vista em seção transversal, lateral, ampliada das partes de ferramenta mostradas nas Figuras 5 e 6, nesse caso em uma segunda posição operacional; e [0018] a Figura 8 é uma vista em seção transversal, lateral, ampliada das partes de ferramenta mostradas nas Figuras 5 a 7, nesse caso em uma segunda posição intermediária.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS [0019] As Figuras 1 a 4 ilustram uma ferramenta de válvula de circulação exemplificativa 10, que é construída de acordo com a presente

5/14 invenção. A parte superior da ferramenta 10 é mostrada no lado esquerdo das Figuras 1 a 4, enquanto que a parte inferior da ferramenta 10 é mostrada no lado direito das Figuras 1 a 4. A ferramenta de válvula de circulação 10 inclui um alojamento externo geralmente cilíndrico 12, que apresenta uma extremidade axial superior 14 e uma extremidade axial inferior 16. A extremidade superior 14 inclui uma conexão rosqueada do tipo caixa 18, e a extremidade inferior 16 proporciona uma conexão rosqueada do tipo pino 20. As conexões 18 e 20 são de um tipo conhecido na técnica para incorporar a ferramenta 10 em uma coluna de ferramentas (não mostrada) e disposta em um furo de poço. O alojamento 12 define um orifício de escoamento central 22 ao longo do seu comprimento. Em uma concretização preferida, o alojamento 12 é constituído de um índice superior 24 e um índice inferior 26, que são rosqueados conjuntamente na conexão 28. Orifícios para fluido laterais externos 30 são dispostos pelo alojamento 12.

[0020] Localizada dentro do alojamento 12, e, de preferência, dentro da extremidade inferior do índice superior 23, fica uma câmara de expansão escalonada, mostrada genericamente em 32. A Figura 1A ilustra essa câmara 32 em mais detalhes. Como melhor mostrado no presente relatório descritivo, a câmara de expansão 32 inclui três partes de câmera 32a, 32b e 32c, tendo diâmetros internos que aumentam sequencialmente. A parte da câmara 32a tem o menor diâmetro. A parte da câmara de grande diâmetro 32c tem o maior diâmetro. A parte da câmara de diâmetro intermediário 32b tem um diâmetro que é maior do que a parte da câmara pequena 32a, mas é menor do que aquele da parte da câmara de grande diâmetro 32c.

[0021] Uma câmara de registro 34 é definida dentro do alojamento 12, abaixo da câmara de expansão 32. Um ou mais ressaltos de registro 36 são dispostos pelo alojamento e se projetam para a câmara de

6/14 registro 34. Embora apenas um único ressalto 36 seja visível nas Figuras 1 a 4, é atualmente preferido que haja ressaltos múltiplos 36, que são espaçados angularmente em torno da circunferência do alojamento 12.

[0022] Abaixo da câmara de registro 34, uma câmara de amortecimento 38 é definida dentro do alojamento 12. Orifícios de enchimento laterais 40 são dispostos pelo alojamento 12 e fechado com os tampões 42.

[0023] Uma luva de pistão 44 é disposta dentro do furo de escoamento 22. A luva de pistão 44 tem um corpo geralmente cilíndrico 46, que define um caminho de escoamento central 47. Um flange 48 se projeta radialmente para fora do corpo 46, e tem orifícios para fluido radiais internos 50 dispostos dentro dele. Os selos para fluido anulares 51 circundam o corpo 46 e selam o alojamento circundante 12, isolando, desse modo, os orifícios para fluido 50. Várias ranhuras longitudinais 52 (vide a Figura 1A) são formadas dentro da extremidade superior do corpo 46. De preferência, há quatro dessas ranhuras 52, três das quais são visíveis na Figura 1A. No entanto, pode haver um número diferente das ditas ranhuras 52, se desejado. Também, de preferência, as ranhuras 52 são espaçadas equidistantemente em torno da circunferência do corpo 46. Cada ranhura 52 contém um grampo 54, que pode ser movimentado radialmente para dentro e para fora pela ranhura 52. Prefere-se atualmente que os grampos 54 sejam geralmente de forma retangular e apresentem partes inferiores projetando-se para dentro. Os grampos 54 formam coletivamente uma sede de esfera, indicada geralmente pelo número de referência 55. Quando os grampos 54 são localizados dentro da parte de diâmetro restrito 32a, a sede de esfera 55 vai ter uma abertura de menor diâmetro, de modo que tanto uma esfera de atuação menor 84 e uma esfera de atuação maior

7/14 possam ser assentadas na sede de esfera 55. Quando os grampos 54 são localizados dentro da parte da câmara de diâmetro intermediário 32b, a sede de esfera 55 vai proporcionar uma abertura central de maior diâmetro, de modo que a esfera de atuação maior 86 vai ser ainda capturada pela sede de esfera 55. No entanto, a esfera de atuação menor 84 vai passar pela sede esfera 55. No entanto, a esfera de atuação menor 84 vai passar pela sede de esfera 55. Quando os grampos 54 são localizados dentro da parte da câmara de maior diâmetro 32c, a sede de esfera 55 vai proporcionar uma abertura central de diâmetro ainda maior, que vai permitir que ambas a esfera menor 84 e a esfera maior 86 passem pela sede de esfera 55.

[0024] Uma luva de registro 56 circunda uma parte inferior do corpo 46 dentro da câmara de registro 34, e é móvel dentro da câmara de registro 34. A luva de registro 56 é geralmente cilíndrica, e tem uma parte sai radialmente ampliada 58. Uma câmara de mola anular 60 é definida radialmente entre a parte saia 58 e o corpo 46 da luva de pistão 44. A extremidade superior da luva de registro 56 tem um flange estendendo-se para dentro 62, que acopla o corpo 46. Uma mola de compressão 64 circunda a luva de pistão 44, e reside geralmente dentro da câmara de mola 60. A extremidade superior da mola de compressão 64 entra em contato com o flange 62, enquanto a extremidade inferior da mola 64 entra em contato com um elemento tampão anular 66, que é disposto dentro da câmara de registro 34 e sela a câmara de registro 34 da câmara de amortecimento 38. Deve-se notar que um selo para fluido anular 67 forma um selo entre o índice inferior 26 e a luva de pistão 44. Os selos para fluido 69 são localizados em torno e dentro do elemento tampão 66, para proporcionar selagem contra a luva de pistão 44 e a câmara de registro 34.

[0025] Como pode-se notar com referência às Figuras 5 a 8, a luva

8/14 de registro 56 apresenta uma superfície radial externa 68, que tem um caminho de ressalto 70 gravado nele. O caminho de ressalto 70 é moldado e dimensionado para reter as extremidades internas de todos ressaltos 36 dentro dele. O caminho de ressalto 70 inclui geralmente um caminho circunferencial central 72. Várias pernas se estendem axialmente do caminho central 72. O caminho 70 é projetado de modo que o número de tipos de perna é igual ao número de ressaltos 36, que são usados com o caminho 70. Pernas longas 74 e pernas curtas 76 se estendem axialmente para baixo do caminho central 72. Além disso, as pernas longas 78 e as pernas curtas 80 se estendem axialmente para cima do caminho central 72.

[0026] Com referência mais uma vez às Figuras 1 a 4, deve-se notar que um pistão de amortecimento 82 é disposto dentro da câmara de amortecimento 38. O pistão de amortecimento 82 é fixado firmemente na luva de pistão 44, e contém um ou mais orifícios de escoamento de fluido restritos 83, que se estendem inteiramente pelo pistão de amortecimento 82. O selo para fluido 85 circunda radialmente o pistão de amortecimento 82 e forma um selo para fluido na parede interna da câmara de amortecimento 38. Um fluido hidráulico enche a câmara de amortecimento 38, tanto acima quanto abaixo do pistão de amortecimento 82.

[0027] A ferramenta 10 pode ser alternada repetidamente entre uma primeira posição operacional, na qual os orifícios para fluido externos 30 são fechados para escoamento de fluido, e uma segunda posição operacional, na qual os orifícios para fluido externos 30 são abertos para escoamento de fluido. Para que isso seja feito, as esferas de atuação 84 e 86 são deixadas cair pelo furo de escoamento 22 da ferramenta 10, para fazer com que a ferramenta 10 seja atuada entre essas posições. A esfera 84 é de um tamanho menor do que a esfera

9/14

86. Deve-se notar ainda que, ainda que esferas esféricas sejam ilustradas para ambas as esferas 84 e 86, um elemento esférico não é necessário. De fato, dados ou tampões de outras formas e configurações podem ser também usados e esses são intencionados para ser incluídos dentro do significado geral da palavra esfera, como usado no presente relatório descritivo. Quando a ferramenta 10 é formada inicialmente em uma coluna de ferramentas e estendida em um furo de escoamento, está, tipicamente, na primeira posição operacional mostrada na Figura 1, embora a esfera 84 não esteja presente. Os grampos 54, que formam a sede de esfera 55, são localizados dentro da parte da câmara de diâmetro reduzido 32a da câmara de expansão 32. Os grampos 36 são localizados dentro das pernas estendendo-se para baixo longas 74 (vide a Figura 5). Nessa posição, o escoamento de fluido pelos orifícios para fluido laterais 30 é fechado pela luva de registro 56. Os orifícios de escoamento de fluido internos 50 também não são alinhados com os orifícios de escoamento de fluido externos 30, e os selos para fluido 51 impedem a comunicação de fluido com os orifícios internos 50. O fluido pode ser escoado, e as ferramentas podem ser passadas axialmente pelo furo de escoamento 22 da ferramenta 10.

[0028] Quando se deseja abrir os orifícios para fluido laterais 30, para permitir comunicação fluida entre o furo de escoamento 22 e o furo do poço, a esfera menor 84 é deixada cair no furo de escoamento 22, na qual é assentada na sede de esfera 55 proporcionada pelos grampos 54 (vide as Figuras 1 e 1A). A pressão do fluido é então aumentada dentro do furo de escoamento 22, acima da esfera aterrada 84. A maior pressão de fluido faz com que a luva do pistão 44 e a luva de registro fixada 56 se movimentam axialmente para baixo com relação ao alojamento 12, como ilustrado na Figura 2. A mola de com

10/14 pressão 64 é comprimida. Os ressaltos 36 vão se movimentar ao longo do caminho 70 para ficarem localizados dentro das pernas estendendo-se para cima 36 do caminho 70 (vide a Figura 6). Na medida em que esse movimento axial ocorre, a luva de registro 56 e a luva de pistão 44 são giradas dentro do alojamento 12.

[0029] Na medida em que a luva de pistão 44 se movimenta axialmente para baixo, para a primeira posição intermediária ilustrada nas Figuras 2 e 6, os grampos 54 são movimentados para a parte da câmara de maior diâmetro 32b da câmara de expansão 32. O maior diâmetro da parte da câmara 32b permite que os grampos 54 sejam movimentados radialmente para fora e liberem a pequena esfera 84, como mostrado. Os ressaltos 36 vão ser suportados nas pernas estendendo-se para cima, curtas 80 do caminho de ressalto 70, quando os grampos 54 ficam em posição para liberar a esfera 84. A esfera 84 liberada pode ser capturada por um apanhador de esfera (não mostrado) de um tipo conhecido na técnica, que é localizado dentro da coluna de ferramentas abaixo da ferramenta 10.

[0030] Após a esfera 84 ter sido liberada da sede de esfera 55, a mola 64 vai impulsionar a luva de pistão 4 e a luva de registro 56 axialmente para cima dentro do alojamento 12. O movimento ascendente da luva de pistão 44 e da luva de registro 56 vai terminar quando os ressaltos 36 ficarem suportados nas pernas estendendo-se para baixo, curtas 76 do caminho de ressalto 70. A ferramenta 10 vai ficar então na segunda posição operacional ilustrada nas Figuras 3 e 7. Nessa posição operacional, os orifícios de escoamento de fluido internos 50 da luva de pistão 44 são alinhados com os orifícios de escoamento de fluido externos 30 do alojamento 12, de modo que o fluido possa escoar entre o furo de escoamento interna 22 e o furo de poço circundante. Deve-se também notar que os grampos 54 são mostrados mais

11/14 uma vez localizados radialmente dentro da parte da câmara 32a da câmara de expansão 32.

[0031] Quando se deseja retornar a ferramenta 10 para a primeira posição operacional (fechada), ilustrada nas Figuras 1 e 5, a maior esfera 86 é jogada no furo de escoamento 22 e aterrada na sede de esfera 55. A pressão de fluido é então variada e aumentada dentro do furo de escoamento 22 acima da esfera 86. A maior pressão de fluido vai impelir a luva de pistão 44 e a luva de registro 56 axialmente para baixo dentro do alojamento 12 e comprimir a mola 64. A ferramenta 10 fica então na segunda posição intermediária ilustrada na Figura 4. Os ressaltos 36 são movimentados para as pernas longas estendendo-se para cima 78 do caminho de ressalto 70 (vide a Figura 8). Por conseguinte, os grampos 54 são movimentados para baixo, no sentido da parte da câmara de diâmetro ampliado 32c da câmara de expansão 32, permitindo, desse modo, que os grampos 54 sejam movimentados radialmente para fora adequadamente, para permitir que a maior esfera 86 seja liberada da sede de esfera 55.

[0032] Na medida em que a maior esfera 86 é liberada da sede de esfera 55, a mola 64 vai impulsionar a luva de pistão 44 e a luva de registro 56 axialmente para cima mais uma vez e retornar a ferramenta para a primeira posição operacional ilustrada nas Figuras 1 e 5. Dessa primeira posição operacional, pode ser mais uma vez passada para a segunda posição operacional (Figuras 3 e 7) e de volta por repetição das etapas descritas acima. Deve-se notar que a ferramenta 10 pode ser alternada entre as primeira e segunda posições operacionais repetidamente por uso sequencial de uma esfera menor 84, seguida por uma esfera maior 86. Aqueles versados na técnica vão entender que, em virtude do caminho de ressalto 70 circundar a luva de registro 56 em uma maneira contínua, as etapas descritas acima podem ser repe

12/14 tidas, para fazer com que a ferramenta 10 seja submetida a um ciclo entre as posições operacionais.

[0033] Apenas uma esfera menor 84 vai ser útil para movimentar a ferramenta 10 da primeira posição operacional (fechada) para uma segunda posição operacional (aberta). Se uma esfera grande 86 for aterrada na sede de esfera 55, quando a ferramenta 10 está na primeira posição operacional (Figuras 1 e 5), a esfera grande 86 não vai ser liberada da sede de esfera 55, quando a sede 55 for movimentada para baixo no sentido da parte da câmara de diâmetro intermediário 32b (Figura 2). Os ressaltos 36 vão ser suportados nas pernas 80 do caminho de ressalto 70 (Figura 6). A pressão dentro do furo de escoamento 22 vai ter que ser variada, para que seja reduzida, para permitir que a ferramenta 10 se movimente para a posição ilustrada nas Figuras 3 e 7. Depois, a pressão de fluido pode ser mais uma vez variada e aumentada dentro do furo de escoamento 22, o que vai movimentar a ferramenta 10 para a segunda posição intermediária mostrada nas Figuras 4 e 8, e a esfera maior 86 vai ser liberada na medida em que a sede de esfera 55 for movimentada no sentido da parte da câmara de grande diâmetro 32c.

[0034] Contrariamente, apenas uma esfera maior 86 vai ser útil para movimentar a ferramenta 10 da segunda posição operacional (aberta) para a primeira posição operacional (fechada). Se uma esfera menor 84 for jogada com a intenção de ficar aterrada na sede de esfera 55, quando a ferramenta 10 estiver na segunda posição operacional (Figuras 3 e 7), vai passar pela sede de esfera 55 mais uma vez em que a sede de esfera 55 fique localizada dentro da parte da câmara de diâmetro intermediário 32b. Por conseguinte, com a esfera menor 84, a ferramenta 10 é incapaz de ser movimentada para a segunda posição intermediária (Figuras 4 e 8), porque vai liberar a esfera menor 84

13/14 antes que a ferramenta possa atingir a segunda posição intermediária. [0035] Durante os movimentos da luva de pistão 44 e da luva de registro 56 descritos acima, um conjunto de amortecimento, que inclui a câmara de amortecimento 38 e o pistão de amortecimento 82, controla a velocidade relativa desses componentes dentro do alojamento

12. Por exemplo, na medida em que a luva de pistão 44 é movimentada axialmente para baixo dentro do alojamento 12 (como seria quando da movimentação da posição mostrada na Figura 1 para a posição mostrada na Figura 2), o pistão de amortecimento fixado 82 vai ser impulsionado para baixo dentro da câmara de amortecimento 38. O fluido abaixo do pistão de amortecimento 82, dentro da câmara de amortecimento 38, deve ser transferido pelo pistão de amortecimento 82 pelo orifício 83, para acomodar o pistão de amortecimento 82. Essa transferência de fluido requer algum tempo para que ocorra, porque o orifício 83 é restritivo. Portanto, a taxa de movimento do pistão de amortecimento 82 e a luva de pistão fixada 44 é diminuída.

[0036] Deve-se entender que a ferramenta 10 proporciona um mecanismo de atuação, que apresenta uma sede de esfera 55, que vai liberar esferas de diferentes tamanhos 84 e 86, quando a ferramenta 10 é deslocada de ambas as duas posições operacionais. Deve-se também notar que a ferramenta 10 é operada por uso de esferas de atuação 84 e 86, que são de diferentes tamanhos. Apenas a esfera grande 86 pode fechar a ferramenta 10, e a esfera pequena 84 pode abrir a ferramenta 10. Por conseguinte, fica fácil para que um operador mantenha rastreio de qual posição está a ferramenta 10. Esse aspecto ajuda a garantir que o retorno inadvertido da ferramenta 10, para sua primeira posição operacional, não ocorre. Isso é porque uma esfera menor 84 vai ser liberada pela sede de esfera 55, antes que seja movimentada pela luva de registro 56 para a primeira posição operacio

14/14 nal, e apenas o uso de uma esfera maior 86 vai funcionar para retornar a ferramenta 10 para sua primeira posição operacional.

[0037] A descrição apresentada acima é dirigida às concretizações particulares da presente invenção, com a finalidade de ilustração e explicação. Vai ser evidente, no entanto, para aqueles versados na técnica que muitas modificações e variações na concretização apresentada acima são possíveis, sem que se afaste dos âmbito e espírito da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Ferramenta para uso em produção subterrânea de hidrocarbonetos, a ferramenta caracterizada por compreender:

um alojamento (12) definindo um furo de escoamento axial (22);

uma luva de pistão (44) axialmente móvel, disposta dentro do furo de escoamento, entre uma primeira posição, correspondente a uma primeira posição operacional para a ferramenta, e uma segunda posição, correspondente a uma segunda posição operacional para a ferramenta; e um mecanismo de atuação para movimentar a ferramenta entre as primeira e segunda posições operacionais, o mecanismo de atuação compreendendo uma sede de esfera (55) conduzida pela luva de pistão (44), em que a sede de esfera (55) é formada por grampos (54) sobre os quais uma esfera de atuação pode repousar e que são móveis de forma radial interna e externamente para capturar e liberar a esfera de atuação;

em que

a) o mecanismo de atuação movimenta a ferramenta da primeira posição operacional para a segunda posição operacional, por aterragem de uma primeira esfera de atuação na sede de esfera (55), e depois variação da pressão de fluido dentro do furo de escoamento do alojamento (12); e

b) o mecanismo de atuação movimenta a ferramenta da segunda posição operacional para a primeira posição operacional, por aterramento de uma segunda esfera de atuação, que é de diferente tamanho da primeira esfera de atuação, na sede de esfera (55), após a primeira esfera de atuação ter sido liberada da sede de esfera (55) e depois variação da pressão de fluido dentro do furo de escoamento do
2/8 alojamento (12); e um mecanismo de registro (34) que regula a posição axial da luva de pistão (44) em relação ao alojamento (12), o mecanismo de registro (34) compreende:

a) uma via de ressalto (70) anular que tem posições correspondentes às posições operacionais da ferramenta; e

b) uma lingueta que se move dentro da via de ressalto (70) à medida que a ferramenta é movida entre posições operacionais.

2. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os grampos (54) são dispostos móveis dentro de ranhuras na luva de pistão (44).
3. Ferramenta de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o mecanismo de atuação compreende ainda:

uma câmara de expansão (32) formada no alojamento (12), a câmara de expansão (32) tendo uma pluralidade de partes de câmara de diferentes diâmetros;

em que a sede de esfera (55) proporciona uma abertura de um primeiro diâmetro, quando os um ou mais grampos (54) residem dentro de uma da pluralidade de partes de câmara; e a sede de esfera (55) proporciona uma abertura de um segundo diâmetro, que é maior do que o primeiro diâmetro, quando os grampos (54) residem dentro de outra das partes de câmara.
4. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda:

um orifício para fluido lateral externo (30) formado no alojamento (12);

um orifício para fluido lateral interno formado na luva de pistão (44);

em que o orifício para fluido lateral interno não é alinhado

3/8 com o orifício lateral externo, quando a ferramenta está na primeira posição operacional; e o orifício para fluido lateral interno é alinhado com o orifício lateral externo, quando a ferramenta está na segunda posição operacional.
5. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um conjunto de amortecimento (38) para controlar a velocidade de movimento axial relativo da luva de pistão (44) com relação ao alojamento (12).
6. Ferramenta de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o conjunto de amortecimento (38) compreende:

uma câmara de amortecimento definida entre o alojamento (12) e a luva de pistão (44), a câmara de amortecimento sendo cheia com um fluido;

um pistão de amortecimento fixado na luva de pistão (44) e disposto dentro da câmara de amortecimento; e um orifício limitador disposto através do pistão, para permitir que o fluido seja transferido através do pistão.
7. Ferramenta de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a ferramenta pode ser submetida a um ciclo entre as primeira e segunda posições operacionais, repetidamente.
8. Ferramenta de válvula de circulação, para uso em produção subterrânea de hidrocarboneto, caracterizada por compreender:

um alojamento (12) definindo um furo de escoamento axial (22) e tendo um orifício para fluido lateral externo (30) formado nele;

uma luva de pistão (44) disposta axialmente móvel dentro do furo de escoamento e tendo um orifício para fluido lateral interno, a luva de pistão (44) sendo móvel entre uma primeira posição, correspondente a uma primeira posição operacional para a ferramenta, e

4/8 uma segunda posição, correspondente a uma segunda posição operacional para a ferramenta; e um mecanismo de atuação para movimentar a ferramenta entre as primeira e segunda posições operacionais, o mecanismo de atuação compreendendo uma sede de esfera (55) conduzida pela luva de pistão (44), a sede da esfera sendo formada de grampos (54) sobre os quais uma esfera de atuação pode repousar e que são móveis de forma radial interna e externamente para capturar e liberar a esfera de atuação;

um mecanismo de registro (34) que regula a posição axial da luva de pistão (44) em relação ao alojamento (12), o mecanismo de registro (34) compreende uma via de ressalto (70) anular que tem posições correspondentes às posições operacionais da ferramenta e um ressalto que se desloca no interior da via de ressalto (70) enquanto a ferramenta é deslocada entre posições operacionais; e em que:

a) o mecanismo de atuação movimenta a ferramenta da primeira posição operacional para a segunda posição operacional, por aterragem de uma primeira esfera de atuação na sede de esfera (55), e depois variação da pressão de fluido dentro do furo de escoamento do alojamento (12); e

b) o mecanismo de atuação movimenta a ferramenta da segunda posição operacional para a primeira posição operacional, por aterramento de uma segunda esfera de atuação, que é de diferente tamanho da primeira esfera de atuação, na sede de esfera (55), após a primeira esfera de atuação ter sido liberada da sede de esfera (55), e depois variação da pressão de fluido dentro do furo de escoamento do alojamento (12);

uma primeira esfera de atuação; e

5/8 uma segunda esfera de atuação, que é de um tamanho diferente da primeira esfera de atuação.
9. Ferramenta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a sede de esfera (55) é formada por um ou mais grampos (54), dispostos de forma móvel dentro de ranhuras na luva de pistão (44).
10. Ferramenta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o mecanismo de atuação compreende ainda:

uma câmara de expansão (32) formada no alojamento (12), a câmara de expansão (32) tendo uma pluralidade de partes de câmara de diferentes diâmetros, em que a sede de esfera (55) proporciona uma abertura de um primeiro diâmetro, quando reside dentro de uma da pluralidade de partes de câmara; e a sede de esfera (55) proporciona uma abertura de um segundo diâmetro, quando reside dentro de outra das partes de câmara.
11. Ferramenta de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um conjunto de amortecimento (38), para controlar a velocidade do movimento axial relativo da luva de pistão (44) com relação ao alojamento (12).
12. Ferramenta de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o conjunto de amortecimento (38) compreende:

uma câmara de amortecimento definida entre o alojamento (12) e a luva de pistão (44), a câmara de amortecimento sendo cheia com um fluido;

um pistão de amortecimento fixado na luva de pistão (44) e disposto dentro da câmara de amortecimento; e um orifício limitador disposto através do pistão, para permitir que o fluido seja transferido através do pistão.

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13. Ferramenta de válvula de circulação, para uso em produção subterrânea de hidrocarboneto, caracterizada por compreender:

um alojamento (12) definindo um furo de escoamento axial (22) e tendo um orifício para fluido lateral externo (30) formado nele;

uma luva de pistão (44) disposta axialmente móvel dentro do furo de escoamento e tendo um orifício para fluido lateral interno, a luva de pistão (44) sendo móvel entre uma primeira posição, correspondente a uma primeira posição operacional para a ferramenta, e uma segunda posição, correspondente a uma segunda posição operacional para a ferramenta;

um mecanismo de registro (34) que regula a posição axial da manga do êmbolo em relação ao alojamento (12), o mecanismo de registro (34) compreende uma via de ressalto (70) anular que tem posições correspondentes às posições operacionais da ferramenta e um ressalto que se desloca no interior da via de ressalto (70) enquanto a ferramenta é deslocada entre posições operacionais;

um mecanismo de atuação para movimentar a ferramenta entre as primeira e segunda posições operacionais, o mecanismo de atuação compreendendo uma sede de esfera (55) conduzida pela luva de pistão (44), a sede da esfera sendo formada de grampos (54) sobre os quais uma esfera de atuação pode repousar e que são móveis de forma radial interna e externamente para capturar e liberar a esfera de atuação;

em que o mecanismo de atuação movimenta a ferramenta da primeira posição operacional para a segunda posição operacional, por aterragem de uma primeira esfera de atuação na sede de esfera (55), e depois variação da pressão de fluido dentro do furo de escoamento do alojamento (12); e

7/8 em que o mecanismo de atuação movimenta a ferramenta da segunda posição operacional para a primeira posição operacional, por aterramento de uma segunda esfera de atuação, que é de diferente tamanho da primeira esfera de atuação, na sede de esfera (55), após a primeira esfera de atuação ter sido liberada da sede de esfera (55), e depois variação da pressão de fluido dentro do furo de escoamento do alojamento (12).
14. Ferramenta de válvula de circulação de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um conjunto de amortecimento (38), para controlar a velocidade de movimento axial relativo da luva de pistão (44) com relação ao alojamento (12).
15. Ferramenta de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o mecanismo de atuação compreende ainda:

uma câmara de expansão (32) formada no alojamento (12), a câmara de expansão (32) tendo uma pluralidade de partes de câmara de diferentes diâmetros, em que a sede de esfera (55) proporciona uma abertura de um primeiro diâmetro, quando reside dentro de uma da pluralidade de partes de câmara; e a sede de esfera (55) proporciona uma abertura de um segundo diâmetro, que é maior do que o primeiro diâmetro, quando reside dentro de outra das partes da câmara.
16. Ferramenta de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a sede de esfera (55) é formada por um ou mais grampos (54), dispostos móveis dentro de ranhuras na luva de pistão (44).
17. Ferramenta de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o conjunto de amortecimento (38) compreende:

8/8 uma câmara de amortecimento definida entre o alojamento (12) e a luva de pistão (44), a câmara de amortecimento sendo cheia com um fluido;

um pistão de amortecimento fixado na luva de pistão (44) e disposto dentro da câmara de amortecimento; e um orifício limitador disposto pelo pistão, para permitir que o fluido seja transferido através do pistão.
18. Ferramenta de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a ferramenta pode ser submetida a um ciclo entre as primeira e segunda posições operacionais, repetidamente.