BR112014000977B1

BR112014000977B1 - método de ajustar uma ferramenta em uma localização subterrânea

Info

Publication number: BR112014000977B1
Application number: BR112014000977-5A
Authority: BR
Inventors: Michael Ramon; Amy L. Farrar; Ammar A. Munshi; Basil J. Joseph; Keven O'Connor; Aubrey C. Mills; Nathaniel Wagner; Steve Rosenblatt
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2020-12-01
Also published as: WO2013012509A3; WO2013012509A2; NO20131606A1; NO344952B1; GB201322537D0; RU2598264C2; GB2507424B; GB2507424A; RU2014106229A; BR112014000977A2; US20130020092A1; US8881798B2

Abstract

MANIPULAÇÃO E CONTROLE REMOTOS PARA FERRAMENTAS SUBTERRÂNEAS. A presente invenção refere-se a uma ferramenta (18) subterrânea que é autocontida para atuação que pode ser deslocada em uma localização desejada em um modo de ajuste automático controlado por um temporizador (T). Se surge um problema em levar a ferramenta (18) para a localização desejada em tempo de um campo magnético criado por permanente ou eletroímãs pode ser executado para sustentar na ferramenta (18) para parar o temporizador (T) antes que a ferramenta (18) atue. Uma vez que a ferramenta (18) é subsequentemente posicionada na localização desejada, qualquer campo magnético pode ser executado para sustentar perto da ferramenta (18) para ajustá-lo. Alternativamente, a ferramenta (18) pode ser deslocada para a localização desejada sem ativação com o temporizador (T) e então o campo magnético pode ser trazido para a ferramenta (18) para ajustá-la. O campo magnético pode ser reduzido para a ferramenta (18) com linha física ou pode ser descartado ou bombeado através da ferramenta (18) para atuar a ferramenta (18). Opcionalmente, o campo pode ser gerado de dentro de um objeto (22) que finalmente chega a um assento para fornecer uma forma de backup para ajustar a ferramenta (18) usando pressão de tubulação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se às ferramentas operadas em uma localização subterrânea com um campo magnético aplicado que também têm um recurso de atuação temporizado automático e habilidade para pausar a atuação se existirem problemas que atrasam a colocação enquanto oferecem a habilidade de mudar subsequentemente de um modo de pausa para um modo de atuação quando a ferramenta está na localização desejada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Ferramentas subterrâneas precisam ser colocadas em posição em um poço antes de serem atuadas. Uma das tais ferramentas é um obturador, que é usado para isolar entre as zonas por uma variedade de razões incluindo controle e produção de poço. Dependendo da profundidade que o obturador deve ser determinando e assumindo que não existem problemas imprevistos no deslocamento do obturador na profundidade alvo é possível ter um obturador colocado automaticamente depois de um tempo previsto em um temporizador que está ligado ao mecanismo de ajuste. Existe uma variedade de maneiras conhecidas em colocar tal como usar pressão hidrostática, movimento relativo induzido em uma variedade de maneiras, expansão e inflação, para nomear algumas poucas maneiras.

O desencadeamento de tal configuração do obturador pode envolver um mecanismo de travamento que é destravado tal como, por exemplo, com um campo magnético gerado por um ímã permanente que é bombeado em fundo de poço usando elementos de obturação opostos 76 e 78, como mostrado na figura 1 de Patente U.S. 3.264.994. Em outros modelos uma linha física distribui um eletroímã ou permanente que quando colocado na proximidade estreita da ferramenta muda as propriedades físicas de fluido na ferramenta de modo que o fluxo é permitido de modo que a ferramenta pode ser ajustada. Este desenho é mostrado na Publicação U.S. 2010/0126716.

A presente invenção se refere a ferramentas que podem ser dis-paradas para ajustar em um temporizador que pode se parado se existe um problema em colocar a ferramenta em posição dentro do tempo predetermi-nado. O sistema também tem a capacidade de ter um temporizador reiniciado para contar o tempo restante ou ir imediatamente para atuar o mecanismo de fixação para a ferramenta. Na modalidade preferida, a ferramenta é um obturador que é configurado com uma reação que gera pressão de gás para criar o movimento para ajustar o obturador. A reação é de preferência iniciada pela aplicação de um campo magnético que faz uma válvula abrir para permitir que os reagentes se misturem para gerar o gás que ajusta o obturador. O campo magnético pode ser colocado na proximidade estreita com a ferramenta com um eletroímã ou permanente que pode ser distribuído tanto em linha física quanto guia ou pode ser montado internamente em um objeto de modo que uma esfera ou plugue que podem alcançar a ferramenta por gravidade em um poço vertical ou pode ser ajudado no movimento da localização desejada com circulação. Opcionalmente, o objeto transportando o ímã pode chegar a um assento na coluna que foi usado para colocar o ob-turador para fornecer uma capacidade de emergência para ajustar o obtura-dor com pressão no objeto assentado.

Aqueles versados na técnica apreciarão melhor os detalhes da invenção de uma revisão da descrição de modalidade preferida e desenhos associados ao reconhecer que o escopo completo da invenção é ser determinado a partir das reivindicações anexas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Uma ferramenta subterrânea que é autocontida para atuação pode ser deslocada em uma localização desejada em um modo de ajuste automático controlado por um temporizador. Se surge um problema em levar a ferramenta para a localização desejada em tempo de um campo magnético poder ser exercido na ferramenta para parar o temporizador antes que a ferramenta atue. Uma vez que a ferramenta é subsequentemente posicionada na localização desejada, qualquer campo magnético pode ser exercido perto da ferramenta para ajustá-lo. Alternativamente, a ferramenta pode ser deslocada para a localização desejada sem ativação com o temporizador e então o campo magnético pode ser trazido para a ferramenta para ajustá-la. O campo magnético pode ser reduzido para a ferramenta com linha física ou pode ser descartado ou bombeado através da ferramenta para atuar a ferramenta. Opcionalmente, o campo pode ser gerado de dentro do objeto que finalmente chega a um assento para fornecer uma forma de retorno para ajustar a ferramenta usando pressão de tubulação na coluna usada para colocar a ferramenta.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As figuras 1a-1e mostram a posição de ajuste da ferramenta em uma vista em seção; as figuras 2a-2e são vistas da figura 1 mostrada no deslocamento em posição; a figura 3 mostra a operação automática de ativação e pausa com um campo magnético distribuído em linha física; e a figura 4 é uma alternativa à figura 3 mostrando o campo magnético distribuído em uma esfera caída ou bombeada através da ferramenta.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

Referindo-se às figuras 2a-3, existem duas câmaras 10 e 12 se-paradas por uma válvula 14. A válvula 14 tem um sistema de controle 16 mostrado esquematicamente na figura 3 que tem um temporizador T. o temporizador T pode ser ajustado a um tempo específico ao se deslocar de modo que no tempo transcorrido, a válvula 14 abrirá e a ferramenta 18 se ajustará. Por outro lado, o temporizador T, se atuado antes do deslocamento, pode ser parado introduzindo um campo magnético com uma característica predeterminada de modo que o sistema de controle reconhecerá o campo e desligará a contagem para ajustar a ferramenta 18. Isto pode acontecer se mais tempo é necessário que o definido no temporizador T para colocar a ferramenta 18 em posição. Uma vez que a ferramenta 18 é colocada em posição então de preferência um campo magnético distinto pode ser colocado na vizinhança do sistema de controle 16 e acionar a válvula 14 para abrir e ajustar a ferramenta.

Como mostrado nas figuras 3 e 4, o campo magnético pode ser distribuído em linha física ou guia 20. O campo magnético pode ser gerado de dentro de um objeto 22 tal como uma esfera ou plugue ou outro formato que pode limpar os desvios em um poço e pode descer com forças de gravitaçãoe/ou com a ajuda da circulação de fluido dentro do furo. O objeto 22 pode também chegar a um assento 24 para permitir uma maneira de retorno para ajustar a ferramenta 18 usando pressão no objeto assentado 22 na passagem de tubulação 26. Depois que a ferramenta 18 é ajustada e a produção começa, o objeto 22 pode apenas ser produzido na superfície e ras- treado para fora ou pode ser soprado através do assento 24 ou soprado com o assento 24 ainda mais para dentro do poço.

Referindo-se de volta às figuras 2a-e, uma das câmaras 10 ou 12 pode ter água e a outra um material que é reativo com água para gerar pressão de gás contra a luva de travamento 28 de modo a romper o pino de cisalhamento 30 e alinhar a ranhura 32 sobre o pino de trava ou anel 34 como mostrado na figura 1c. Quando isto acontece existem orifícios de entrada abertos 36, 37 e 39 para deixar em pressão hidrostática ou pressão elevada na coroa anular circundante dentro dos espaços 40, 41 e 43 respectivamente. As câmaras atmosféricas 44, 45 e 48 estão localizadas em lados opostos a partir das barreiras 50, 52 e 54 respectivamente. Quando o pino 34 é liberado, a montagem de pistões empilhados 58, 60, 62 e 64 podem todos ser acionados contra as câmaras atmosféricas 44, 45 e 48 que declinam em volume enquanto apresentam resistência mínima ao movimento do pistão. Finalmente, a montagem de vedação/deslizamento 66 é acionada ao longo da rampa 68 e contra o tubular circundante para ajuste, como mostrado na figura 1a.

Como descrito acima, o gás gerado da reação é de preferência usado para liberar o pino 34 de modo que a pressão hidrostática pode ser usada nos orifícios de entrada 36, 37 e 39 para finalmente colocar a montagem de vedação/deslizamento 66 na posição de ajuste. Enquanto uma reação que gera gás pode ser uma maneira de liberar a trava em resposta a um campo magnético como um sinal, existem alternativas que podem ser usadas em conjunto ou como uma substituição para a reação de geração de gás para liberar o pino 34 ou mesmo fornecer a força total necessária para um ajuste da vedação/deslizamento 66. Por exemplo, se usar um objeto 22 que chega a um assento 24, ele permite que a passagem de tubulação 26 seja pressurizada. A trava, que compreende o pino 34 mantido pela luva de trava 28, pode ser impelida a mover da posição da figura 2c para a da figura 1c, a adição de uma mola esquematicamente ilustrada como 70 que empurra em um bloco 72 que é ligado à parede 74 do mandril da ferramenta 76. Com a pressão na passagem 26, a parede 74 flexiona e libera o bloco 72 que permanece atado á luva de trava 28 para movê-la de modo a liberar o pino 34 para permitir o movimento necessário com pressão hidrostática como descrito anteriormente para ajustar o elemento/deslizamento 66. Alternativamente, um sensor pode detectar a flexão da parede e disparar a ferramenta para atuar usando pressão hidrostática como descrito acima ou usando uma fonte de energia potencial implantada para criar energia cinética para atuação. Dependendo da quantidade de movimento axial e força exigida para ajustar a ferramenta 18, a mola 70 poderia ser usada como a força de ajuste em vez de hidrostática para a ferramenta 18. Se feito desta maneira, não existem orifícios de parede na parede 74 que pode ser um recurso indesejável para alguns operadores em algumas aplicações.

Aqueles versados na técnica apreciarão que qualquer tipo de ferramenta pode ser magneticamente ajustada, com uma habilidade adicional em ajustar automaticamente com base em um temporizador interrompido, com uma habilidade adicional de ajustar mais tarde usando um sinal magnético. Como um backup, o dispositivo de sinalização magnético pode também chegar a um assento na tubulação para permitir o acúmulo de pressão na tubulação para desencadear um ajuste para a ferramenta. Em uma maneira, isto é feito através da parede flexionando para liberar uma trava de modo que a ferramenta pode ser ajustada com uma força de energia potencial que pode ser coroa anular hidrostática ou um gás comprimido ou mola localizada na ferramenta. Alternativamente, em algumas aplicações onde a coroa anular pode ser pressurizada, a trava pode ser liberada da coroa anular com pressão aplicada na coroa anular e a ferramenta então ajustada com diferencial de pressão usando a pressão da coroa anular. Neste caso a luva 28 é movida com pressão aplicada de coroa anular acima da hidrostática esperada na profundidade de ajuste para desencadear o destravamento e ajuste da ferramenta.

Se para disparar a trava com um campo magnético é usado o eletroímã ou permanente ou outra fonte usada para gerar o campo reconhecido que pode ser distribuído em uma variedade de transportes ou descartado ou bombeado para a ferramenta. O temporizador T se disparado quando a ferramenta 18 é deslocada simplesmente destravará a trava na forma do pino 34 sem a necessidade de um campo magnético para acionar a liberação de trava. De preferência, um campo magnético discreto é usado para parar o temporizador T quando oposto a fornecer o sinal para destravar de modo que a ferramenta 18 então ajusta. Estas diferenças podem ser no comprimento de onda ou frequência do campo ou outras maneiras detectá- veis pelo processador associado com a ferramenta 18.

Outros tipos de campos de energia são considerados tais como frequência de rádio, energia nuclear, bem como vários tipos de campos elétricos e magnéticos que podem ser detectados sem te um orifício em um mandril de ferramenta em uma localização fora do mandril.

O reagente preferido é material de liga de alumínio reativo com água conhecido como TAFA e vendido por Tafa Inc. de New Hampshire, USA.

Enquanto o foco da modalidade tem sido o uso de campos mag-néticos, o escopo da invenção abrange um dispositivo de controle que pode ajustar ou atuar a ferramenta que tem a capacidade de ser interrompido antes que uma condição pré-planejada de qualquer tipo ocorra e então ser disparado em um tempo posterior para ajustar ou atuar a ferramenta. Se um temporizador está envolvido e o tempo não expirou, o temporizador pode ser parado. Depois disto existem opções para reiniciar o temporizador para o tempo restante, reajustar o temporizador para o tempo determinado origi- nalmente ou algum outro intervalo de tempo ou simplesmente desviar do temporizador e ir diretamente para a atuação de ferramenta. Se não existe temporizador, e o evento de disparo ainda não ocorreu, então um sinal pode parar o ajuste da ferramenta e um sinal posterior, que é o mesmo ou diferente, pode permitir que a ferramenta atue. O evento de disparo inicial pode ser pressão, temperatura, pH ou outras condições de poço que preexistem ou que podem ser criados na localização desejada tal como vibração, tensão de parede de tubo, pulsos de pressão acústicos ou frequências de rádio. Em essência, a condição de ajuste ou evento programável pode ser o temporizador ou temporizadores ou condições de poço existentes ou criados. Ao usar condições de poço e parar a configuração, as opções para ajustar a ferramenta são para permitir que o sistema aguarde a existência da condição de poço ou simplesmente permitir que a ferramenta ajuste imediatamente na recepção do sinal. O sinal pode chegar em forma de esferas que são descartadas, barra suspensa, plugues tampões ou plugues de tampõescursor para citar algumas opções. Para a maioria destas opções, a orientação do objeto na inserção do poço não é importante para a habilidade do sensor em detectar a condição alvo, tal como um campo magnético, por exemplo. O transmissor de sinal pode ser distribuído para a localização desejada por gravidade, fluxo de fluido, linha física, linha elétrica, guia ou um trator, para citar algumas opções. O sensor para o sinal pode ser montado integralmente em uma coluna ou em um mandril de ferramenta separado que é parte da coluna. Ao usar um sinal magnético, por exemplo, o alojamento para o sensor deste sinal não deve criar interferência. Assim, um alojamento para um sensor de campo magnético criado por um eletroímã ou permanente, por exemplo, pode estar contido em um alojamento não magnético. O sensor para a condição alvo pode ser pelo menos parcialmente exposto a fluidos do poço em uma coluna tubular ou em um espaço anular circundante. As aberturas de parede na coluna são de preferência evitadas para melhorar a certeza de separação entre o fluido de tubulação e os fluidos da coroa anular circundante.

A descrição acima é ilustrativa da modalidade preferida e muitas modificações podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar da invenção cujo escopo deve ser determinado a partir do escopo literal e equivalente das reivindicações abaixo.

Claims

1. Método de ajustar uma ferramenta em uma localização sub-terrânea caracterizado por compreender: permitir que um dispositivo de ajuste (14) associado com a ferramenta (18) detecte pelo menos um sinal; usar o dispositivo de ajuste (14) para operação automática da ferramenta (18) após um retardo temporal; descer a ferramenta (18) na direção da localização subterrânea desejada; parar manualmente o dispositivo de ajuste (14) de ajustar a ferramenta (18) com o pelo menos um sinal antes que o atraso temporal se esgote; permitir manualmente de novo que a operação automática do dispositivo de ajuste (14) faça o ajuste da ferramenta (18) depois da dita parada, em resposta ao pelo menos um sinal.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: prover o dispositivo de ajuste (14) em um alojamento tubular, o alojamento tubular sendo isento de aberturas de parede, para separar o fluido em uma passagem dentro do alojamento tubular a partir de fluido em torno de um anular circundante para o alojamento tubular.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: utilizar como o referido sinal, pelo menos um dentre tempo, tem-peratura,pressão, vibração, tensão, pulso acústico, campo de energia e campo magnético.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende: prover o campo magnético com ímãs permanentes ou eletroí- mãs.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: iniciar um temporizador (T) associado com o dispositivo é ajustado para um tempo predeterminado; parar o temporizador (T) antes que o tempo do temporizador (T) se esgote; atuar o temporizador (T) depois da parada pelo tempo restante do tempo predeterminado, quando o temporizador (T) for parado, ou por um tempo diferente, ou ajustar a ferramenta (18) com o dispositivo de ajuste (14) sem utilizar o temporizador (T).

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende: usar um primeiro campo de energia para parar o temporizador (T).

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende: usar um campo magnético como o primeiro campo de energia; proporcionar uma forma de backup para ajustar a ferramenta (18) se o primeiro campo magnético deixa de permitir que a ferramenta (18) faça o ajuste.

8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende: usar o primeiro campo de energia para reajustar posteriormente o temporizador (T) em tempo transcorrido zero, enquanto retém o tempo total para a atuação.

9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende: usar um segundo campo de energia para ajustar a ferramenta (18) depois de parar o temporizador (T).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender: mover a ferramenta (18) após a parada do temporizador (T); distribuir pelo menos um do campo de energia com um objeto (22); usar pelo menos um dentre gravidade, fluido em movimento, uma guia de trator, linha ou cabo elétrico ou da rede fixa para avançar o objeto (22) além da ferramenta (18).

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende: pousar o objeto (22) em um assento para permitir pressioná-lo sobre uma parede de tubulação em uma coluna que distribuiu a ferramenta (18); usar a pressão acumulada sobre o objeto (22) no assento como uma forma de backup para permitir que a ferramenta (18) ajuste.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende: utilizar para o objeto (22), pelo menos um dentre uma barra suspensa, plugue, esfera, haste e dardo.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender: fazer a orientação do objeto (22) independente da sua capacidade para funcionar.

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender: flexionar a parede de tubulação para ajustar a ferramenta (18).

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender: detectar a flexão com um sensor.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende: usar pressão hidrostática do anular para mover pelo menos um pistão para ajuste da ferramenta (18).

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por compreender: utilizar uma pluralidade de pistões empilhados que trabalham contra reservatórios de baixa pressão para mover pelo menos um dentre uma vedação e um deslizamento contra um tubular circundante.

18. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender: fazer os primeiro e segundo campos de energia magnéticos e di-ferente entre si.

19. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender: fazer do segundo campo de energia um campo magnético; usar a detecção do segundo campo magnético para desencadear um travamento na ferramenta (18) que evita que a ferramenta (18) faça o ajuste.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender: utilizar o travamento para travar pelo menos um pistão a um mandril da ferramenta (18).

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por compreender: utilizar uma pluralidade de pistões empilhados que trabalham contra reservatórios de baixa pressão para mover pelo menos um dentre uma vedação e um deslizamento contra um tubular circundante.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por compreender: desencadear o travamento abrindo uma válvula; permitir a abertura da válvula para criar pressão sobre uma luva de travamento; permitindo a um retentor que prenda a pluralidade de pistões empilhados a um mandril de ferramenta (18) para liberar a partir do mandril devido ao movimento da luva de travamento com a pressão.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende: iniciar uma reação química de produção e gás por abertura da válvula.

24. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que compreende: usar pressão hidrostática que circunda a ferramenta (18) para mover o pistão.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende: definir pelo menos um dentre uma vedação e um deslizamento contra um tubular circundante com o movimento do pistão.

26. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que compreende: usar uma força da energia potencial armazenada na ferramenta (18) para mover o pistão.

27. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pe lo fato de que compreende: detectar um dos campos com pelo menos um sensor montado sobre a ferramenta (18) ou o dispositivo de ajuste (14).

28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende: descer a ferramenta (18) como parte de uma coluna tubular.

29. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que compreende: formar um alojamento da ferramenta (18), em que o sensor está localizado, de um material não-magnético.

30. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que compreende: çocalizar o sensor em pelo menos uma ranhura localizada na coluna tubular.

31. Método de ajustar uma ferramenta em uma localização sub-terrânea abaixo de uma superfície, caracterizado por compreender: prover um dispositivo de ajuste (14) para a ferramenta (18) em um alojamento tubular que é isento de aberturas de parede para separar o fluido no alojamento de fluido em um anular circundante para o alojamento tubular; descer a ferramenta (18) para a localização subterrânea deseja-da em um modo automático para um dispositivo de ajuste (14) para ajustar a ferramenta (18) após a passagem de um tempo predeterminado; 5 sobrepor manualmente o modo automático de um dispositivo de ajuste (14) antes do tempo predeterminado expirar no evento de um proble-ma atingir a localização subterrânea desejada com o modo automático habi-litado; manualmente reabilitar o modo automático para ajuste subse- 10 quente com o dispositivo de ajuste (14) quando atingir a localização subter-rânea desejada ou atingir a localização subterrânea desejada e depois atuar o dispositivo de ajuste (14) com um sinal sem o modo automático.