BR112014011686B1

BR112014011686B1 - ferramenta de tração, sistema de recuperação de furo descendente para puxar um objeto em um furo do poço, e método de conectar e desconectar o sistema de recuperação

Info

Publication number: BR112014011686B1
Application number: BR112014011686-5A
Authority: BR
Inventors: Jorgen Hallundbaek; Steffen Evertsen; Rasmus Sommer
Original assignee: Welltec A/S
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2020-11-24
Also published as: MX2014005901A; EP2785959B1; CN104024563B; DK2785959T3; EP2599952A1; WO2013079573A1; RU2606473C1; US9695658B2; EP2785959A1; AU2012343912B2; IN2014CN04494A; AU2012343912A1; BR112014011686A2; CA2856166A1; CN104024563A; US20140311757A1; MX354497B; MY172340A

Abstract

FERRAMENTA DE TRAÇÃO. A invenção refere-se a uma ferramenta de tração (1) engatando-se em um objeto (30) como um plugue, em um furo descendente em um furo do poço. A ferramenta de tração compreende um elemento de base (10) estendendo-se em uma direção longitudinal a partir de uma extremidade proximal (10a) sendo conectada a uma ferramenta de linha de fio a uma extremidade distal (10b) adaptada engatando-se o objeto, e um mecanismo de engate (13) circundando o elemento de base e sendo móvel na direção longitudinal entre uma posição desativada e uma posição ativada, compreendendo uma luva de pistão (14), um elemento-chave (17) engatando-se no objeto do furo descendente, o elemento-chave sendo deslizavelmente recebido dentro da luva de pistão e estendendo-se de uma extremidade da luva de pistão para a extremidade distal do elemento de base e uma mola de pistão (16a) forçando a luva de pistão na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base. Além disso, a presente invenção refere-se a um sistema de recuperação de furo descendente puxando um objeto em um furo do poço e um método de conectar e desconectar sistema de recuperação a um objeto do furo descendente.

Description

FERRAMENTA DE TRAÇÃO, SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE FURO DESCENDENTE PARA PUXAR UM OBJETO EM UM FURO DO POÇO, E MÉTODO DE CONECTAR E DESCONECTAR O SISTEMA DE RECUPERAÇÃO

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma ferramenta de tração engate em um objeto, tal como um plugue, no furo descendente em um furo do poço. Além do mais, a presente invenção refere-se a um furo do poço e a um método de conexão e desconexão de tal sistema de recuperação a um objeto do furo descendente.

ANTECEDENTE DA TÉCNICA

[002] Ferramentas de tração de furo descendente conhecidos são frequentemente ferramentas inteiramente mecânicas, em que um mecanismo de travamento mecânico é usado para prover uma conexão rígida entre a ferramenta de tração e um objeto a ser recuperado, tal como plugues de furo descendente, ferramentas, etc. O mecanismo de travamento mecânico frequentemente compreende meios de travamento tal como chaves, detentores ou dedos, que se estendem do corpo da ferramenta de tração para engatar um recesso, também indicado como gargalo para passar para superfície um objeto a ser recuperado. Os meios de travamento são usualmente travados no dito gargalo para passar para superfície objetos pela aplicação de uma força de tração à ferramenta de tração, e subsequentemente o objeto pode ser puxado para fora do poço.

[003] Ferramentas ou plugues instalados em um poço frequentemente desenvolvem algum tipo de mecanismo de ancoragem que tem de ser liberado antes deles podem ser tracionados do poço. Este mecanismo de ancoragem pode ser desengatado pela aplicação de uma força de tração ou de impulsão para a ferramenta ou plugue, pelo que um pino de cisalhamento é quebrado. Quando o pino de cisalhamento se quebra, o mecanismo de ancoragem é automaticamente recuperado ou desengatado. Todavia, em alguns casos, o mecanismo de ancoragem pode chegar a encalhar ou podem não ser possível puxar a ferramenta ou o plugue fora do poço por outras razões. Naqueles casos, a ferramenta de tração requer um mecanismo seguro contra falha que assegura que a conexão entre a ferramenta de tração e o objeto a ser recuperado possa ser destacado do furo descendente destacado. Nas ferramentas de tração conhecidas tais mecanismos seguro contra falha são frequentemente constituídos por um pino de cisalhamento ou outro membro de travamento. Se a ferramenta de tração encalhar, o pino de cisalhamento pode ser quebrado por sacudir para baixo na ferramenta de tração GS, isto é, pela aplicação de uma força de impulsão à ferramenta de tração, pelo que o mecanismo de travamento mecânico é desengatado e a ferramenta de tração é destacada da ferramenta no poço e recuperada para a superfície. Uma das desvantagens das ferramentas de tração conhecidas é que as ferramentas são danificadas ou tornam-se inoperáveis seguindo a ativação do mecanismo seguro contra falha.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] É um objetivo da presente invenção total ou parcialmente remover as desvantagens e defeitos acima mencionados da técnica anterior. Mais especificamente é um objetivo prover uma ferramenta de tração aperfeiçoada e um sistema de recuperação tendo um sistema de desengate confiável.

[005] Os objetivos acima, juntamente com numerosos outros objetivos, vantagens e aspectos, que se tornarão evidentes a partir da descrição abaixo, são realizados por uma solução de acordo com a presente invenção, por uma ferramenta de tração para engatar em um objeto, tal como um plugue, do furo descendente em um furo do poço, compreendendo:

[006] -um elemento de base estendendo-se em u ma direção longitudinal a partir de uma extremidade proximal a ser conectada à uma ferramenta de linha de fios a uma extremidade distai adaptada para engatar o objeto, e

[007] -um mecanismo de engate circundando o elemento de base e sendo móvel na direção longitudinal entre uma posição desativada e uma posição ativada, compreendendo:

[008] -uma luva de pistão,

[009] -um elemento-chave para engatar no objeto do furo descendente, o elemento-chave sendo recebido de modo deslizável dentro da luva de pistão e estendendo-se a partir de uma extremidade da luva de pistão à extremidade distal do elemento de base, e

[0010] -uma mola de pistão forçando a luva d pistão na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base,

[0011] em que o mecanismo de engate é adaptado para engatar no objeto do furo descendente quando está sendo ativado pelo fornecimento de um fluido hidráulico via um canal de fluido que se estende da extremidade proximal do elemento de base para uma câmara de pistão expansível que é pelo menos parcialmente definida por uma luva de pistão, pelo que o mecanismo de engate é deslocável da posição desativada para a posição ativada e o mecanismo de engate é adaptado para ser desengatado do objeto do furo descendente quando o fornecimento de fluido é terminado, pelo que o mecanismo de engate passa a ser deslocável da posição ativada para a posição desativada pela mola de pistão.

[0012] A ferramenta de tração sendo ativada pelo fornecimento de fluido hidráulico leva a ferramenta de tração a ser inversamente desativada quando o fornecimento do fluido hidráulico é terminado. A ferramenta de tração assim possui um sistema de segurança contra falha passivo, significando que a ferramenta de tração pode sempre ser desengatada quando em um estado desativado ou passivo e a ferramenta de tração tem de ser ativada para ser operável. Se, por exemplo, o sistema hidráulico falhar, a ferramenta de tração pode sempre ser desengatada.

[0013] Em uma concretização, o elemento-chave pode compreender uma pluralidade de braços flexíveis em uma direção radial, os braços tendo protrusões em uma extremidade distal para engatar um recesso do objeto de furo descendente.

[0014] Ainda, o elemento de base pode ser adaptado para permitir uma flexão para dentro dos braços quando o mecanismo de engate está na posição desativada.

[0015] Uma seção do elemento de base, adjacente à extremidade distal dos braços quando o mecanismo de engate está na posição desativada,pode ter um diâmetro reduzido, de modo que a pluralidade de braços é flexível de modo voltado para dentro, quando o mecanismo de engate está na posição desativada.

[0016] Ainda, o mecanismo de engate pode ser ativado pelo fornecimento de um fluido hidráulico à câmara de pistão expansível a uma taxa de fluxo de 0,1 - 1,0 litro/minuto, de preferência 0,2 - 0,4 litro/minuto.

[0017] A ferramenta de tração pode assim ser ativada usando um fluxo volumétrico muito baixo de fluido hidráulico em comparação às ferramentas de tração conhecidas, tais como ferramentas de tração de tubulação embobinada que demanda uma taxa de fluxo de aproximadamente 160 litros/minuto.

[0018] Também, o elemento-chave pode ser deslizável na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base, quando o mecanismo de engate está na posição ativada e o elemento de base pode ser adaptado para permitir uma flexão para dentro dos braços, quando o elemento-chave é deslocado para a extremidade proximal do elemento de base.

[0019] Em uma outra concretização, o elemento-chave pode ser deslizável na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base, quando o mecanismo de engate está na posição ativada, de modo que os braços podem ser deslocados para a extremidade proximal do elemento de base e encurvados para dentro devido ao diâmetro reduzido de uma seção do elemento de base.

[0020] Além do mais, o elemento de base pode compreender um flange projetante adjacente à extremidade distal para fixar com pinos por baixo a pluralidade de braços do elemento-chave, quando o mecanismo de engate está na posição ativada, o flange prevenindo o movimento radial para dentro direto.

[0021] Adicionalmente, o elemento de base pode compreender uma protrusão adjacente à extremidade distal, restringindo deste modo o movimento longitudinal do elemento-chave além da protrusão.

[0022] Os braços do elemento-chave podem ser restringidos da flexão para dentro pelo flange e restringido do movimento na direção longitudinal pela protrusão do elemento de base em uma direção e pelas protrusões nos braços do elemento-chave sendo presos no recesso do objeto de furo descendente na outra direção. Pelo que, a conexão entre a ferramenta de tração e o objeto do furo descendente é mecanicamente travada quando a força de tração é aplicada na ferramenta de tração. Quando o objeto do furo descendente está sendo puxado do poço, não é assim necessário fornecer continuamente o fluido hidráulico para a ferramenta de tração para manter a conexão entre a ferramenta de tração e o objeto do furo descendente, desde que uma força de tração constante seja aplicada à ferramenta de tração.

[0023] A mola de pistão pode assim forçar a luva de pistão em uma direção oposta à direção em que o fluido hidráulico força a luva de pistão, deste modo provendo um sistema seguro contra falha que assegura que o mecanismo de engate seja forçado para a posição desativada se a pressão hidráulica for perdida e a tensão na ferramenta de tração for removida.

[0024] Ainda, a mola de pistão pode conectar a luva de pistão e o elemento de base, deste modo deslocando a luva de pistão em relação ao elemento de base.

[0025] Também, a câmara de pistão pode ser definida pelo elemento de base e a luva de pistão.

[0026] O mecanismo de travamento pode ainda compreender uma mola de chave forçando o elemento-chave na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base.

[0027] Em adição, a mola de chave pode contatar a luva de pistão e uma extremidade proximal do elemento-chave, forçando deste modo o elemento-chave na direção longitudinal para a extremidade distal do elemento de base.

[0028] Além do mais, o elemento de base pode compreender um elemento de base superior e um elemento de base inferior que são rosqueadamente conectados.

[0029] A presente invenção ainda refere-se a um sistema de recuperação de furo descendente para puxar um objeto em um furo de poço, compreendendo:

[0030] -uma ferramenta de tração para engatar em um objeto no furo descendente, tal como um plugue, e

[0031] -um sistema hidráulico para fornecimento de fluido hidráulico para a ferramenta de tração,

[0032] em que a ferramenta de tração é uma ferramenta de tração como acima descrita.

[0033] Tal sistema de recuperação pode ainda compreender um motor para acionar o sistema hidráulico, uma unidade compensadora para fornecimento de um fluído ao sistema de recuperação para prover uma pressão em excesso dentro do sistema de recuperação em comparação aos circundantes, e uma seção eletrônica para energizar e controlar o sistema de recuperação.

[0034] O sistema de recuperação de furo descendente como acima descrito pode ainda compreender:

[0035] -uma ferramenta percussora para prover uma força em uma direção axial compreendendo:

[0036] -um sistema hidráulico acionado por um motor,

[0037] -um cilindro percussor, e

[0038] -uma haste de pistão hidráulico acionado pelo sistema hidráulico e móvel na direção axial no cilindro percussor, a haste de pistão sendo conectada com as ferramenta de tração e com o primeiro sistema hidráulico mencionado.

[0039] Além do mais, o sistema de recuperação de furo descendente como acima descrito pode compreender:

[0040] -um cilindro percussor, e

[0041] -uma haste de pistão hidráulico móvel na direção axial no cilindro percussor,

[0042] em que a ferramenta de tração é montada na haste de pistão e o sistema hidráulico fornece o fluido hidráulico para ambos, ferramenta de tração e cilindro percussor para acionar a haste de pistão hidráulica na direção axial e para a ferramenta de tração.

[0043] Pelo uso de um sistema hidráulico comum e montagem da ferramenta de tração em uma haste de pistão, a extensão total do sistema de recuperação pode ser reduzida quando comparado aos sistemas que usam sistemas hidráulicos separados para o cilindro percussor e ferramenta de tração. Isto é vantajoso quando a extensão da série de ferramentas, isto é, a extensão total do sistema de recuperação e do objeto a ser recuperado, é frequentemente um fator limitativo. A extensão total da série de ferramentas é limitada pelo inibidor de ruptura por pressão (BOP) uma vez que a extensão da série de ferramentas não pode exceder a extensão entre as válvulas de segurança do BOP.

[0044] O sistema de recuperação de furo descendente como acima descrito pode ainda compreender uma unidade de acionamento para acionar o sistema de recuperação todo para frente nas seções de inclinação de um furo do poço.

[0045] Finalmente, a presente invenção refere-se a um método de conectar e desconectar o sistema de recuperação como acima descrito a/de um objeto de furo descendente, compreendendo as etapas de:

[0046] -ativar a ferramenta de tração fornecendo um fluido hidráulico à ferramenta de tração, pelo que o mecanismo de engate é movido na direção longitudinal,

[0047] -engatar a ferramenta de tração no objeto,

[0048] -prover uma força de tração na ferramenta de tração,

[0049] -terminar o fornecimento de fluido hidráulico à ferramenta de tração, e

[0050] -desengatar a ferramenta de tração do objeto.

[0051] No dito método, a etapa de engatar a ferramenta de tração no objeto pode compreender as etapas de:

[0052] -inserir a extremidade distai da ferramenta de tração no objeto de furo descendente até o elemento-chave contatar o objeto de furo descendente,

[0053] -forçar a ferramenta de tração mais para o objeto de furo descendente, pelo que o elemento-chave fica forçado para a extremidade proximal do elemento de base, comprimindo deste modo a mola de chave e os braços entram em uma posição que permite uma flexão para dentro, e

[0054] -mover a ferramenta de tração ainda mais para o objeto do furo descendente, pelo que as projeções nos braços do elemento-chave passam por um gargalo para passar objetos para superfície do furo descendente e entram no recesso do objeto do furo descendente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0055] A invenção e suas muitas vantagens serão descritas em maiores detalhes abaixo com referência aos desenhos esquemáticos anexos, que para o propósito de ilustração mostram algumas concretizações não limitativas e em que:

[0056] Figura 1a mostra uma ferramenta de tração no estado desativado,

[0057] Figura 1b mostra uma ferramenta de tração no estado ativado,

[0058] Figuras 2a e 2b mostram uma ferramenta de tração engatando um recesso em um objeto do furo descendente,

[0059] Figura 3 mostra um sistema de recuperação.

[0060] Figura 4 mostra um outro sistema de recuperação, e

[0061] Figura 5 mostra um furo do poço com um furo descendente desdobrado do sistema de recuperação.

[0062] Todas as figuras são altamente esquemáticas e não necessariamente à escala e elas mostram apenas aquelas partes que são necessárias a fim de elucidar a invenção, outras partes sendo omitidas ou meramente sugeridas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0063] As figuras 1a e 1b mostram uma ferramenta de tração 1 em um estado desativado e um estado ativado, respectivamente. A ferramenta de tração 1 compreende um elemento de base 10 estendendo-se em uma direção longitudinal, a partir de uma extremidade proximal 10a para ser conectada à uma ferramenta com linha de fio até uma extremidade distal 10b adaptada para engatar um objeto do furo descendente. A extremidade proximal da ferramenta de tração 1 pode alternativamente conectada à uma ferramenta de tubagem embobinada, tubagem embobinada ou uma série de perfuratrizes para inserção no poço. A ferramenta de tração 1 ainda compreende um mecanismo de travamento 13 circundando o elemento de base 10 e sendo móvel na direção longitudinal entre uma posição desativada como mostrada na figura 1a e uma posição ativada como mostrada na figura 1 b.

[0064] O mecanismo de engate 13 compreende uma luva de pistão 14 recebida de modo deslizável em torno do elemento de base 10. A luva de pistão 14 assim constitui um pistão anular externa móvel na direção longitudinal ao longo do elemento de base 10. O mecanismo de travamento ainda compreende um elemento-chave 17 para engate em um objeto do furo descendente. O elemento-chave 17 estende-se de uma extremidade da luva de pistão 14 para a extremidade distal 10b do elemento de base 10. Ainda, o elemento-chave 17 é deslizável mente recebido dentro da parte da luva de pistão 14 e é deslizável em relação ao elemento de base 10.

[0065] Em uma concretização, o elemento de base 10 pode compreender um elemento de base superior 11 e um elemento de base inferior 12 que são rosqueadamente conectados via uma rosca 20.

[0066] Também, em uma concretização, a luva de pistão 14 compreende uma parte de pistão 15a e uma parte de luva 15b que são rigidamente conectadas. A parte de pistão 15a contata-se de modo deslizável com o elemento de base 10 e elementos de vedação 141 provê uma vedação hermética ao fluido entre a parte de pistão 15a e o elemento de base 10. Ainda, a parte de pistão 15a tem um furo 142 de diâmetro aumentado e a parte de pistão 15a assim circunda uma seção do elemento de base 10 tendo um diâmetro externo correspondentemente aumentado. Aqui, o elemento de base 10 e a parte de pistão 15a definem uma câmara de pistão expansível 22 para a qual o fluido hidráulico é fornecido via um canal de fluido 21 que se estende da extremidade proximal 10a do elemento de base 10. O fluido hidráulico fornecido à câmara de pistão 22 exerce uma força em uma face 143 da parte de pistão 15a, pelo que a parte de pistão e então a luva de pistão 14 é deslocada na direção longitudinal em relação ao elemento de base 10 até o mecanismo de engate estar na posição ativada, como mostrado na figura 1b. Ainda, a câmara de pistão 22 é expandida a partir do volume inicial mostrado na figura 1a a volume mostrado na figura 1b. A parte de luva 15b da luva de pistão 14 estende-se da parte de pistão 15a para a extremidade distal 10b do elemento de base 10, provendo deste modo um alojamento para uma mola de pistão 16a e uma mola de chave 16b do mecanismo de engate, como será adiante descrito.

[0067] A mola de pistão 16a é disposta em torno do elemento de base 10 e uma extremidade da mola de pistão 16a contata-se com o elemento de base e a extremidade oposta na parte do pistão 15a. Aqui, a mola de pistão 16a força a luva de pistão na direção longitudinal para a extremidade proximal 10a do elemento de base. Por ter uma mola de pistão 16a forçando a luva de pistão em uma direção oposta à direção em que o fluido hidráulico força a luva de pistão, um sistema seguro contra a falha é provido assegurando que o mecanismo de engate seja forçado para a posição desativada se a pressão hidráulica for perdida e a tensão na ferramenta de tração 1 for removida. O sistema seguro contra a falha será mais detalhado abaixo.

[0068] A mola de chave 16b contata-se com uma face da parte de pistão 15a e em uma extremidade proximal do elemento-chave 17, forçando deste modo o elemento-chave 17 a separar-se da parte de pistão. Em uma concretização, o elemento-chave compreende uma pluralidade de braços 173 flexíveis em uma direção radial. Os braços 173 estendem-se em uma direção longitudinal do elemento-chave 17 e são adaptados para encurvarem para dentro para o elemento de base 10. Os braços compreendem protrusões 175 em uma extremidade distai 172 para engatar um recesso 32 de um furo descendente do objeto 30, como ilustrado nas figuras 2a e 2b e descritos em maiores detalhes abaixo.

[0069] O elemento de base 10 é construído de modo que os braços 173 possam encurvar-se ou flexionar-se para dentro, quando o mecanismo de engate está na posição desativada. Uma seção 101 do elemento de base tem um diâmetro reduzido, de modo que a pluralidade de braços são flexíveis internamente quando o mecanismo de engate está na posição desativada. A seção de diâmetro reduzido 101 termina para a extremidade distal do elemento de base em um flange projetante 18 tendo um diâmetro que é substancialmente igual a um diâmetro interno do elemento-chave 17. Quando o mecanismo de engate 13 está na posição ativada, a extremidade distal do elemento-chave 17 circunda o flange projetante 18, e os braços 173 assim serão por descuido fixados com pino por baixo ou apoiados no flange 18. Aqui, os braços 171 são restringidos de encurvar diretamente para dentro e são assim travados na direção radial. Todavia, se o elemento-chave e assim os braços 173 forem forçados na direção longitudinal para a parte de pistão 15a, isto é, para trás em relação ao elemento de base, comprimindo deste modo a mola de chave 16b, os braços entrarão eventualmente em uma posição que permite flexão para dentro. Tão logo os braços 173 estiverem livres do flange projetante 18, a flexão para dentro não é mais restringida e os braços 173 podem encurvar quando sujeitos a uma força de compressão externa. Em uso, isto ocorre tipicamente quando a ferramenta de tração 1 está no processo de engate em um objeto de furo descendente, como mostrado nas figuras 2a e 2b. O elemento-chave 17 contata-se com o gargalo para passar objetos para superfície 31 do furo descendente, e quando movimentar a ferramenta de tração mais para o objeto do furo descendente, o elemento-chave 17 é forçado para a extremidade proximal do elemento de base, pelo que os o braços entram em uma posição que permite flexão para dentro. Aqui, as protrusões 175 na extremidade distal dos braços 173 são capazes de passar pelo gargalo para passar objetos para superfície 31 e serem dispostas dentro do objeto do furo descendente como mostrado na figura 2b.

[0070] Em uma extremidade distal do flange 18, o elemento de base 10 compreende uma protrusão 19 provendo um movimento longitudinal de restringir a parada do elemento-chave 17 além de uma certa posição. Quando a ferramenta de tração 1 é conectada com um objeto do furo descendente e uma força de tração é aplicada, os braços 173 do elemento-chave 17 são assim restringidos de encurvar para dentro pelo flange 28 e restringidos de se mover na direção longitudinal pela protrusão 18 em uma direção e pelo peso do objeto que atua na outra direção nas protrusões 175 dos braços 173. Aqui, a conexão entre a ferramenta de tração 1 e o objeto é mecanicamente travada.

[0071] Em uso, a ferramenta de tração 1 é parte de um sistema de recuperação de furo descendente 40 para puxar um objeto em um furo de poço como mostrado na figura 3. O sistema de recuperação mostrado na figura 3 compreende uma seção de ferramenta de tração 60, uma ferramenta percussora 50 e uma unidade de acionamento 70 tal como trator para furo descendente. A seção de ferramenta de tração 60 compreende um sistema hidráulico 61 para fornecimento de fluido hidráulico à ferramenta de tração 1, um motor 62 acionando uma bomba do sistema hidráulico, uma unidade compensadora 63 para fornecer um fluido à seção de ferramenta para prover uma pressão em excesso dentro da seção de ferramenta em comparação às circundantes e uma seção eletrônica 64 para prover força e funções de controle. A seção de ferramentas de tração 60 é conectada a uma haste de pistão hidráulica 51 da ferramenta percussora 50 provendo uma força ou percussão em uma direção axial. A haste de pistão hidráulico 51 estende de um cilindro percussor 52 e é acionada por um sistema hidráulico 54. A ferramenta percussora 50 ainda compreende um motor 55 que aciona o sistema hidráulico, uma seção de âncora 53 para ancoragem da ferramenta percussora e o sistema de recuperação no furo do poço, e uma seção eletrônica 56 e um compensador 57 similar aquele da seção de ferramenta de tração 60. Se o sistema de recuperação 40 for disposto em um furo do poço inclinado 80, o sistema de recuperação pode compreender uma unidade de acionamento 70 para acionar o sistema de recuperação todo para frente em seções que se inclinam de um furo do poço 80. A unidade de acionamento pode ser do tipo do trator do furo descendente que provê um movimento de avanço por meio de múltiplas rodas de acionamento 71 que se estendem para o lado do furo do poço 80. As rodas podem ser acionadas por um sistema hidráulico e provêem a tração necessária para assegurar a propulsão do furo descendente do sistema de recuperação. Como uma alternativa para a força gerada pela ferramenta percussora 50, a unidade de acionamento 70 pode ser usada para aplicar uma força de tração à ferramenta de tração 1. A unidade de acionamento 70 pode também ser usada em combinação com a ferramenta percussora 50 para provisão de uma força de tração necessária.

[0072] A figura 4 mostra uma outra concretização de um sistema de recuperação em que a ferramenta de tração 1 é montada na haste de pistão hidráulico 51 móvel na direção axial no cilindro percussor 52. Nesta concretização, o sistema hidráulico 54 fornece o fluido hidráulico a ambos, à ferramenta de tração 1 para prover ativação necessária do mecanismo de engate 13 e ao cilindro percussor para acionar a haste de pistão hidráulico 51 na direção axial. De outro modo, a ferramenta percussora 50 é substancialmente similar à ferramenta percussora descrita acima em conexão com a concretização prévia.

[0073] A figura 5 mostra um sistema de recuperação de furo descendente 40 suspenso em um furo do poço 80 em uma linha de fio 75. Em uso, o sistema de recuperação pode ser montado na superfície do poço e nas unidades necessárias e seção de ferramenta pode ser incluída nas ferramentas em série de acordo com as necessidades específicas. A fim de puxar um objeto do furo descendente, o sistema de recuperação é inserido no furo do poço 80 e movido para o furo descendente em local desejado.

[0074] Antes de engatar um objeto 30, tal como plugue do furo descendente, ferramenta, etc., o fluido hidráulico sob pressão é fornecido á ferramenta de tração, pelo que a ferramenta de tração é ativada e o mecanismo de engate 13 move-se para a posição ativada como mostrada na figura 1b. Subsequentemente, a ferramenta de tração é engatada no objeto pelo movimento da ferramenta de tração para o engate com o objeto, por ex., para engate com um gargalo para passar objetos para superfície 31 como mostrado nas figuras 2a e 2b. Quando a ferramenta de tração se move para o engate com o objeto, os braços 171 do elemento-chave 17 são forçados para trás pelo objeto até eles encurvarem para dentro para a seção 101 do elemento de base 10 da ferramenta de tração tendo um diâmetro reduzido. Pelo que, uma extremidade dianteira da ferramenta de tração entra no objeto. Quando a extremidade distal 172 do elemento-chave atingir um recesso 32 no objeto, os braços 171 do elemento de chave 17 curvam-se para fora e deslizam para o flange projetante 18 devido à força da mola de chave 16b mostrada na figura 1b. Pelo que, as protrusões 175 dos braços 171 engatam um recesso 32 no objeto e os braços 171 apoiam-se na protrusão 18 do elemento de base 10 como mostrado na figura 2b. Subsequentemente, uma força de tração pode ser provida para puxar o objeto.

[0075] A força de tração pode ser aplicada usando a ferramenta percussora 50, a unidade acionadora 70 ou uma combinação das duas. Para a ferramenta percussora 50 prover uma força de tração, a seção de âncora 53 é ativada, pelo que uma pluralidade de âncoras 531 engatam o lado do furo do poço 80 a fim de restringir o movimento do sistema de recuperação 40 no furo do poço 80, como mostrado na figura 5. Quando uma força de tração é aplicada à ferramenta de tração, a conexão entre a ferramenta de tração e o objeto é mecanicamente travada pela interação mútua do flange 18 e a protrusão 19 do elemento de base 10 e as protrusões 175 nos braços 172, como acima descrito. Este arranjo de travamento mecânico não é dependente do fornecimento constante de fluido hidráulico e da pressão hidráulica na ferramenta de tração. O fornecimento de fluido hidráulico a ferramenta de tração é assim não necessário quando o objeto a ser puxado está sendo puxado fora do poço, exceto que uma força de tração constante seja aplicada à ferramenta de tração. Consequentemente, o fornecimento de fluido hidráulico pode ser interrompido,quando uma força de tração é aplicada ao sistema de recuperação. Similarmente, se os sistemas hidráulicos falharem de modo não intencional, a conexão entre a ferramenta de tração e o objeto a ser puxado não é desengatada.

[0076] Se o objeto por alguma razão não puder ser puxado ou ficar imobilizado durante a recuperação do poço, a conexão pode ser desengatada. Para desengatar a ferramenta de tração, o fornecimento de fluido hidráulico para a câmara de pistão expansível 22 é terminado, pelo que a pressão hidráulica na parte de pistão 15a decresce. A mola do pistão 16a então tentará forçar a luva de pistão 14 e o elemento-chave 17 na direção oposta à extremidade próxima 10a do elemento de base 10. Como o elemento-chave 17 é mecanicamente travado no objeto imobilizado, o elemento de base 10 moverá mais para o objeto imobilizado 30, exceto que a tensão na ferramenta de tração seja liberada. Quando os braços 173 do elemento-chave estão em um posição que permite flexão para dentro, a ferramenta de tração pode ser removida do objeto imobilizado como braços 173 encurvados para dentro para desengatar a conexão entre a ferramenta de tração 1 e o objeto 30. Subsequentemente, a ferramenta de tração e o sistema de recuperação podem ser removidos do poço.

[0077] A funcionalidade acima descrita envolve um sistema seguro contra falha ou mecanismo em que a ferramenta de tração pode sempre ser desengatada do objeto a ser puxado do furo descendente. Se, por exemplo, os sistemas hidráulicos falharem ou a comunicação entre o sistema de recuperação e um operador na superfície for perdida, serão sempre possível desengatar a ferramenta de tração.

[0078] Para prevenir a interrupção não intencional no fornecimento de fluido hidráulico, o sistema de recuperação pode compreender um acumulador ou bateria para energizar o sistema hidráulico 54, 61 no caso de falha de força. Todavia, tal sistema pode também demandar que o fornecimento de fluido hidráulico na ferramenta de tração seja continua de modo não intencional, por exemplo se a comunicação com o sistema de recuperação for perdida e os sistemas hidráulicos não pudessem ser manualmente controlados. Consequentemente, o sistema de recuperação pode compreender um cronômetro ajustado para interromper o fornecimento de fluido hidráulico após um predeterminado período de tempo. Para prevenir o cronômetro de interromper de modo não intencional o fornecimento de fluido hidráulico após a falha de força, o sistema de recuperação pode também compreender meios para detectar mudanças na corrente na linha de fio. Se nenhuma corrente for detectada, o acumulador ou a bateria é ligado e é desligada novamente quando a força retornar. Ainda, os meios de detecção podem prover um sinal de reinicializar ao cronômetro quando detectar a corrente no linha de fio, pelo que o cronômetro é reinicializado.

[0079] Em uma concretização, o cronômetro é um cronômetro elétrico, porém pode igualmente ser um cronômetro mecânico. O meio de detecção é um meio de não contato tal como um pick-up, uma bobina, um capacitor, um elemento hall ou similar. Em uma outra concretização, o meio de detecção pode ser um voltímetro ou similar estando em contato com a corrente na linha de fio ou quaisquer outros fios no sistema de furo descendente.

[0080] Pelo fluido ou fluido do poço entende-se qualquer tipo de fluido que possa estar presente nos furos descendentes dos poços de óleo ou de gás tais como gás natural, óleo, lama de óleo, óleo bruto, água,etc. Pelo gás entende-se qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, acabamento ou furo aberto, e pelo óleo entende-se qualquer tipo de composição de óleo, tal como óleo bruto, um fluido contendo óleo, etc. Os fluidos de gás, óleo e água podem assim todos compreender outros elementos ou substâncias que gás, óleo e/ou água, respectiva mente.

[0081] Por um invólucro entende-se qualquer tipo de tubo de aço, tubagem, tubular, forro, cordão, etc., furo descendente usado em relação à produção de óleo ou gás natural.

[0082] No caso em que as ferramentas não são submersíveis de todo modo no invólucro, um trator do furo descendente pode ser usado para impulsionar as ferramentas de todo modo para posicionar no poço. Um trator de furo descendente é qualquer tipo de ferramenta acionadora capaz de empurrar ou puxar as ferramentas em um furo descendente do poço tal como WELL TRACTOR®.

[0083] Embora a invenção tenha sido descrita acima em conexão com as concretizações preferidas da invenção, será evidente para uma pessoa versada na técnica que várias modificações são concebíveis sem se distanciar da invenção, como definido pelas seguintes reivindicações.

Claims

Ferramenta de tração (1) para engatar em um objeto (30), tal como um plugue, um furo descendente em um furo do poço, compreendendo:
um elemento de base (10) estendendo-se em uma direção longitudinal a partir de uma extremidade proximal (10a) para estar conectado à uma ferramenta de linha de fios até uma extremidade distai (10b) adaptada para engatar o objeto, e
um mecanismo de engate (13) circundando o elemento de base e sendo móvel na direção longitudinal entre uma posição desativada e uma posição ativada compreendendo:
uma luva de pistão (14), e
um elemento-chave (17) para engatar no objeto do furo descendente, o elemento-chave sendo recebido de modo deslizável dentro da luva de pistão e estendendo-se de uma extremidade da luva de pistão para a extremidade distal do elemento de base, e
caracterizada pelo fato de que compreende ainda:
uma mola de pistão (16a) forçando a luva de pistão na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base,
em que o mecanismo de engate é adaptado para engatar no objeto de furo descendente quando está sendo ativado pelo fornecimento de um fluido hidráulico via um canal de fluido (21) que se estende da extremidade proximal do elemento de base até uma câmara de pistão expansível (22) que é pelo menos parcialmente definido pela luva de pistão, pelo que o mecanismo de engate é deslocável da posição desativada para a posição ativada e o mecanismo de engate é adaptado para ser desengatado do objeto do furo descendente quando o fornecimento de fluido hidráulico é terminado, pelo que o mecanismo de engate é deslocável da posição ativada para a posição desativada pela mola de pistão.
Ferramenta de tração de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento-chave compreende uma pluralidade de braços (173) flexíveis em uma direção radial, os braços tendo protrusões em uma extremidade distal (172) para engatar um recesso (32) do objeto do furo descendente.
Ferramenta de tração de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o elemento de base é adaptado para permitir uma flexão para dentro dos braços quando o mecanismo de engate está na posição desativada.
Ferramenta de tração de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o elemento-chave é deslizável na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base quando o mecanismo de engate está na posição ativada e o elemento de base é adaptado para permitir uma flexão para dentro dos braços, quando o elemento-chave é deslocado na direção da extremidade proximal do elemento de base.
Ferramenta de tração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o elemento de base compreende um flange projetante (18) adjacente à extremidade distal para fixar com pinos por baixo a pluralidade de braços do elemento chave, quando o mecanismo de engate está na posição ativada, o flange prevenindo o movimento radial para dentro direto.
Ferramenta de tração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o elemento de base ainda compreende uma protrusão (19) adjacente à extremidade distal, restringindo deste modo o movimento longitudinal do elemento-chave além da protrusão.
Ferramenta de tração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o mecanismo de engate ainda compreende uma mola de chave (16b) forçando o elemento-chave na direção longitudinal para a extremidade proximal do elemento de base.
Sistema de recuperação de furo descendente (40) para puxar um objeto em um furo do poço caracterizado pelo fato de que compreende:
uma ferramenta de tração para engatar um objeto (30) do furo descendente tal como um plugue, e
um sistema hidráulico (61) para fornecimento de fluido hidráulico para a ferramenta de tração, em que a ferramenta de tração é uma ferramenta de tração como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
Sistema de recuperação do furo descendente (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:
uma ferramenta percussora (50) para proporcionar uma força em uma direção axial compreendendo:
um sistema hidráulico (54) acionado por um motor (55),
um cilindro percussor (52),e
uma haste de pistão hidráulico (51) acionada pelo sistema hidráulico e móvel na direção axial no cilindro percussor, a haste de pistão sendo conectada com a ferramenta de tração e primeiro sistema hidráulico mencionado.
Sistema de recuperação de furo descendente (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:
um cilindro percussor (52), e
uma haste de pistão hidráulico (51) móvel na direção axial no cilindro percussor,
em que a ferramenta de tração é montada na haste de pistão e o sistema hidráulico fornece o fluido hidráulico para ambos, a ferramenta de tração e o cilindro percussor, para acionar a haste de pistão hidráulica na direção axial e para a ferramenta de tração.
Sistema de recuperação (1) do furo descendente de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma unidade de acionamento para acionar o sistema de recuperação todo para frente nas seções de inclinação de um furo do poço.
Método de conectar e desconectar o sistema de recuperação como definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 10, de um objeto do furo descendente, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
ativar a ferramenta de tração fornecendo um fluido hidráulico à ferramenta de tração, pelo que o mecanismo de engate (13) é movido na direção longitudinal,
engatar a ferramenta de tração no objeto,
prover uma força de tração na ferramenta de tração,
terminar o fornecimento de fluido hidráulico à ferramenta de tração, e
desengatar a ferramenta de tração do objeto.
Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de engatar a ferramenta de tração no objeto compreende as etapas de:
inserir a extremidade distal da ferramenta de tração no objeto de furo descendente até o elemento-chave contatar o objeto de furo descendente,
forçar a ferramenta de tração mais na direção do objeto de furo descendente, pelo que o elemento-chave é forçado para a extremidade proximal do elemento de base, comprimindo deste modo a mola de chave e os braços entram em um posição que permite flexão para dentro, e
mover a ferramenta de tração ainda mais na direção do objeto de furo descendente, pelo que as projeções nos braços do elemento-chave passam por um gargalo de passagem do objeto do furo descendente e entram no recesso do objeto de furo descendente.