BR112014011704B1

BR112014011704B1 - atuador, sistema de poço, e método de atuação

Info

Publication number: BR112014011704B1
Application number: BR112014011704-7A
Authority: BR
Inventors: Richard T. Caminari
Original assignee: Prad Research And Development Limited
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2021-05-11
Also published as: GB201408613D0; GB2511952B; AU2012339874B2; US20130118758A1; GB2511952A; AU2012339874A1; BR112014011704A2; US9074438B2; MY175201A; WO2013074392A1

Abstract

ATUADOR, SISTEMA DE POÇO, E MÉTODO DE ATUAÇÃO. Um atuador que pode ser usado num furo do poço para alterar o estado de uma ferramenta do fundo do poço. O atuador possui um operador que é axialmente móvel em resposta a mudança na pressão do tubo de produção. O atuador inclui um circuito hidráulico que cria uma pressão de referência temporária contra os índices de pressão do tubo de produção do operador.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] Esta seção provê informações fundamentais para facilitar uma melhor compreensão dos vários aspectos da divulgação. Deve ser entendido que as declarações nesta seção deste documento são para ser lidas com esta luz e não como admissões de estado da técnica.

[0002] Fluidos de hidrocarbonetos tais como petróleo e gás natural são obtidos a partir de uma formação geológica subterrânea, referida como um reservatório, por perfuração de um poço que penetra a formação contendo hidrocarbonetos. Formas de componentes de conclusão de poço podem ser instaladas no furo do poço para controlar e melhorar a eficiência de produção de fluidos do reservatório. Alguns dos equipamentos utilizados na perfuração, conclusão, e ou produção do poço são atuados de uma posição para outra.

RESUMO

[0003] De acordo com uma ou mais modalidades, um atuador independente de pressão hidrostática inclui um operador axialmente móvel em resposta a uma pressão diferencial entre uma primeira câmara e uma segunda câmara. Um circuito hidráulico acopla a primeira câmara e a segunda câmara a um furo axial do atuador. A segunda câmara é hidraulicamente acoplada ao furo axial através de um dispositivo de controle para criar um pressão temporária diferencial entre a primeira câmara e a segunda câmara quando manipulando a pressão do furo axial. Por exemplo, o circuito hidráulico pode manter uma pressão na segunda câmara menor do que a pressão axial quando aumentar a pressão de furo axial. Em algumas modalidades, por exemplo, o circuito hidráulico pode manter uma pressão na segunda câmara maior que a pressão do furo axial quando a pressão do furo axial está sendo diminuída.

[0004] De acordo com uma ou mais modalidades, um método inclui a manipulação de pressão da tubo de produção em uma coluna tubular dispondo um atuador em um furo de poço, criando uma pressão temporária diferencial entre uma primeira câmara e uma segunda câmara do atuador ao manipular a pressão e movendo axialmente um operador em resposta à pressão temporária diferencial.

[0005] Este resumo é fornecido para apresentar uma seleção de conceitos que são melhor descritos abaixo na descrição detalhada. Este resumo não pretende identificar a características chave ou essenciais da matéria de objeto reivindicado, nem se destina a ser usado como um auxílio na limitação do escopo da matéria de objeto reivindicado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0006] Modalidades dos atuadores independente de pressão hidrostática e métodos são descritos com referência as figuras a seguir. Os mesmos números são usados ao longo das figuras para referenciar características e componentes parecidos. Ressalta que, de acordo com a prática padrão na indústria, várias características não são necessariamente desenhadas em escala. De fato, as dimensões de vários recursos podem ser arbitrariamente aumentadas ou reduzidas para esclarecimento da discussão.

[0007] Figura 1 ilustra um sistema de poço em que modalidades de atuadores independentes de pressão hidrostática e métodos podem ser utilizados.

[0008] Figura 2 ilustra um exemplo de uma ferramenta de fundo de poço incorporando urn atuador independente de pressão hidrostática de acordo com um ou mais modalidades.

[0009] Figura 3 ilustra um exemplo de um mecanismo de contagem que pode ser utilizado com atuadores independentes de pressão hidrostática e métodos de acordo com uma ou mais modalidades.

[0010] Figura 4 é um diagrama esquemático de uma modalidade de um circuito hidráulico de acordo com uma ou mais modalidades de atuador independente de pressão hidrostática.

[0011] Figura 5 é uma ilustração gráfica de uma resposta de pressão versus tempo da modalidade ilustrada na Figura 4.

[0012] Figura 6 é um diagrama esquemático de uma modalidade de um circuito hidráulico de acordo com uma ou mais modalidades de atuador independente de pressão hidrostática.

[0013] Figura 7 é uma ilustração gráfica de resposta de pressão versus tempo da modalidade ilustrada na Figura 6.

[0008] Figura 8 é um diagrama esquemático de uma modalidade de um circuito hidráulico de acordo com uma ou mais modalidades de atuador independente de pressão hidrostática.

[0015] Figura 9 é uma ilustração gráfica de uma resposta de pressão versus tempo da modalidade ilustrada na Figura 8.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] É para ser entendido que a seguinte divulgação provê muitas modalidades diferentes ou exemplos para a implementação de diferentes características de várias modalidades. Exemplos específicos de componentes e arranjos estão descritos abaixo para simplificar a divulgação. Estes são, naturalmente, apenas exemplos e não se destinam a ser um fator limitante. Além disso, a divulgação pode repetir números de referência e/ou letras nos vários exemplos. Esta repetição é para fins de simplicidade e clareza e não dita em si uma relação entre as várias modalidades e/ou configurações discutidas.

[0017] Como usado aqui, os termos "conectar", "conexão", "conectado", "em conexão com" e "conectando" são usadas para significar "em conexão direta com" ou "em conexão com através de um ou mais elementos"; e o termo "conjunto" é usado para significar "um elemento" ou "mais de um elemento". Além disso, os termos "par", "acoplamento", "acoplado", "acoplados juntos" e "acoplado com" são usados para significar "diretamente acoplados juntos" ou "acoplados juntos através de um ou mais elementos". Como utilizado neste documento, os termos "para cima" e "para baixo"; "superior" e "inferior"; "topo" e "base"; e outro como termos indicando a posições relativas a um determinado ponto ou elemento são utilizados para mais claramente descrever alguns elementos. Comumente, estes termos referem-se a um ponto de referência como a superficie da qual as operações de perfuração são iniciadas como sendo o ponto de topo e a profundidade total sendo o ponto mais baixo, em que o poço (por exemplo, furo de poço, orificio de poço) é vertical, horizontal ou inclinado em relação à superficie. Nesta divulgação, "hidraulicamente acoplado," "hidraulicamente conectado" e termos semelhantes, podem ser usados para descrever corpos que estão conectados de tal forma que a pressão do fluido pode ser transmitida entre e dentre os itens conectados.

[0018] Figura 1 ilustra um exemplo de um sistema de poço 10 em que modalidades de atuadores independentes de pressão hidrostática e métodos, geralmente denotados pelo numeral 12, podem ser utilizados. O sistema de poço ilustrado 10 compreende uma conclusão de poço 14 implantado para uso em um poço 16 tendo um furo de poço 18. Furo de poço 18 pode ser revestido com cobertura 20 por exemplo tendo aberturas 22 (por exemplo, perfurações, revestimento entalhado, telas) através das quais o fluido é capaz de fluir entre a formação circundante 24 e furo de poço 18. Conclusão 14 é implantada no furo de poço 18 abaixo de uma boca de poço 26 disposta em uma superfície 28 (por exemplo, superfície terrestre, fundo do mar) .

[0019] Atuador 12 é operacionalmente conectado com um elemento de ferramenta 40 para formar uma ferramenta de fundo de poço 30. Nessa modalidade ferramenta de fundo de poço 30 é implantada em furo de poço 18 em uma coluna tubular 32. Coluna tubular 32, também conhecida como tubo de produção 32, pode ser formada por seções interconectadas de cano rosqueado, comprimentos contínuos de canos (por exemplo, tubulação bobinada, flexitubo), e assim proporcionando um furo axial 42. Embora a ferramenta de fundo de poço 30 seja retratada como sendo disposta em uma porção vertical do furo de poço 18, ferramenta de fundo de poço 30 pode ser disposta em uma seção lateral ou desviada. Um anel 36 está localizado entre uma superfície exterior do tubo de produção de 32 e ferramenta de fundo de poço 30 e a superfície interior do furo de poço 18. A pressão no anel 36 pode ser referida em algumas encarnações como pressão de cobertura e está associada com a pressão hidrostática da coluna de fluido no anel 36.

[0020] Em um exemplo de não limitação, ferramenta de fundo de poço 30 é descrita como uma válvula, por exemplo uma válvula de isolamento de formação, e elemento de ferramenta 40 pode ser um elemento de controle de válvula do tipo esfera ou um elemento de controle de válvula do tipo flapper. Outros tipos de elementos de ferramenta, por exemplo mangas, são contemplados e considerados dentro do escopo das reivindicações em anexo. Ferramenta de fundo de poço 30 é um dispositivo que tem duas ou mais posições operacionais (ou seja, estados), por exemplo, posição aberta e fechada para controlar o fluxo de fluido, posições de controle fluido parcialmente abertas (por exemplo, engasgada) e posições de liga e desliga. Exemplos de ferramentas de fundo de poço 30 incluem sem limitação, válvulas tais como válvulas de isolamento de formação (na sigla em inglês para formation isolation valves,"FIV"), dispositivos de controle de entrada- saida (na sigla em inglês para inflow-outflow control devices,"CDI") , válvulas de controle de fluxo (na sigla em inglês para flow control valves,"FCV"), engasgos e afins, bem como outros dispositivos de fundo de poço.

[0021] Atuador 12 opera elemento de ferramenta 40 para controlar o estado, por exemplo aberto ou fechado, do elemento de ferramenta 40. Atuador 12 é um aparelho de menos intervenção, também conhecido como um dispositivo economizador de trajeto, facilitando o acionamento remoto do elemento de ferramenta 40, por exemplo, a partir da superfície 28. A este respeito, de acordo com algumas modalidades, atuador 12 de ferramenta de fundo de poço 30 pode ser operado remotamente manipulando-se a pressão, neste documento, chamada a "pressão de tubo de produção", dentro da coluna tubular 32. A pressão do tubo de produção pode ser manipulada por exemplo pela operação da bomba 34 para aumentar e diminuir a pressão do tubo de produção. Atuador 12 pode incluir um mecanismo de contagem 46 (por exemplo, indexador, J-slot) que impede que o atuador 12 mude a posição do elemento de ferramenta 40 até um pré-determinado número ou sequência de ciclos de pressão serem aplicados. Um ciclo de pressão pode ser completado pelo aumento da pressão do tubo de produção e o subsequente alivio da pressão de tubulação. De acordo com algumas modalidades, atuador 12 é operado pelas mudanças na pressão do tubo de produção e a operação do atuador não é dependente de uma pressão de referência separada tal como pressão de cobertura ou uma câmara de gás altamente pressurizado, como o nitrogênio.

[0022] Figura 2 ilustra um exemplo de uma ferramenta de fundo do poço 30 retratada como uma válvula de isolamento de formação ("FIV") incorporando um atuador 12 de acordo com uma ou mais modalidades. Na modalidade retratada, membro de ferramenta 40 é um membro de encerramento de válvula do tipo esfera. Membro da ferramenta 40 é ilustrado em uma posição fechada bloqueando o fluxo de fluido através do furo axial 42. Referindo-se às figuras 1 e 2, a ferramenta de fundo de poço 30 inclui extremidades rosqueadas 44 para se conectar ao tubo de produção 32 e formando furo axial 42 através de tubo de produção 32 e ferramenta de fundo de poço 30.

[0023] Atuador exibido 12 inclui um operador de ferramenta ou mandril de operador 54 (por exemplo, pistão), uma primeira câmara 56 e uma segunda câmara 58. Na modalidade retratada, mandril de operador 54 é operacionalmente conectado ao alojamento 60 por um mecanismo de contagem 46. Tendo como referência a Figura 3, uma modalidade do mecanismo de contagem 46 inclui um padrão de J-slot 50 formado por exemplo sobre uma superficie exterior 64 de uma porção do mandril de operador 54. O mecanismo de contagem retratado 4 6 é um exemplo de não limitação de um mecanismo de contagem que pode ser utilizado em várias modalidades, e que podem ser configuradas diferentes variações e incluem vários dispositivos.

[0024] Movimento axial do mandril de operador 54 pode ser mantido entre uma primeira parada 76 e uma segunda parada 78 pela conexão do mandril de operador 54 com alojamento 60 pelo mecanismo de contagem 46. Por exemplo, na modalidade retratada, movimento axial ascendente do mandril de operador 54 pode ser interrompido pelo contato do ressalto 52 do mandril de operador 54 contra a primeira parada 76 que é retratada como um ombro do alojamento 60. Movimento descendente do mandril de operador 54 pode ser limitado pelo mecanismo de contagem 46 para uma posição acima da segunda parada 78 até que a sequência de ciclos de pressão de tubo de produção definida pelo padrão J-slot 50 de mecanismo de contagem 46 esteja completa. Após a conclusão do contra ciclo do mecanismo de contagem 46, mandril de operador 54 é permitido se mover axialmente além do previamente permitido para engajar membro de trava 62 para mover o membro de ferramenta 40 para a próxima posição, por exemplo para a posição aberta nesta modalidade. No curso de atuação, ou ciclo, de mandril de operador 54, ressalto 52 pode ser movido próximo a ou em contato com a segunda parada 78. Mandril de operador 54 é descrito como axialmente móvel entre uma primeira posição e uma segunda posição. Para fins de descrição, a primeira posição é descrita com referência à primeira parada 76 e a segunda posição é descrita com referência à segunda parada 78, no entanto, é de notar que a primeira e segunda posições não são usadas para identificar as localizações exatas mas usadas geralmente para identificar posições que são espaçadas axialmente para além uma da outra.

[0025] Câmaras 56, 58 podem ser providas na parede do alojamento 60. Por exemplo, na modalidade retratada cada câmara 56, 58 é formada entre uma porção de mandril de operador 54 e alojando 60 entre selos 70, por exemplo, anéis O. Mandril de operador 54 inclui um primeiro lado 72 aberto para a primeira câmara 56 e um segundo lado 74 aberto para a segunda secção 58. Primeira e segunda câmaras 56, 58 são, cada uma, hidraulicamente acopladas com furo axial 42 por exemplo através do compensador de pressão 66 (ou seja, compensador de tubulação) e conduite 68 como adicionalmente descrito abaixo tendo como referência os circuitos hidráulicos ilustrados 38. De acordo com algumas modalidades dos atuadores independentes de pressão hidrostática e métodos, o circuito hidráulico pode ser um sistema de ciclo fechado contendo um fluido de operação limpo (por exemplo, óleo, água, gás, liquidos compressiveis). De acordo com uma ou mais modalidades, segunda câmara 58 é hidraulicamente acoplada com furo axial 42 através de um ou mais dispositivos de controle, geralmente denotados pelo numeral 75. Dispositivos de controle 75 podem incluir sem limitação, dispositivos de alivio 80 (Figuras 4, 8), válvula de retenção 82 (figuras 4, 8), restritores de fluxo 84 (Figura 6) e outros. Dispositivo de controle 75 pode ser acoplado hidraulicamente entre furo axial 42 e a segunda câmara 58 para criar uma pressão de referência na segunda câmara 58 em resposta à manipulação da pressão do tubo de produção, por exemplo aumentando a pressão do tubo de produção e ou reduzindo a pressão do tubo de produção. O volume da segunda câmara 58 e o volume do fluido operacional são suficientes para permitir uma pressão diferencial através de mandril 54 e para permitir que o mandril 54 lance. Nesse sentido, em algumas modalidades fluido de operação pode ser um fluido compressivel (isto é, liquido, gás).

[0026] Mandril de operador 54 pode ser instado a uma primeira posição em resposta a um membro de inclinação resiliente 48 (por exemplo, mola mecânica) agindo no mandril de operador 54 em uma primeira direção. Na modalidade retratada na Figura 2, mola mecânica 48 está na segunda câmara 58. A primeira posição é associada uma posição próxima à primeira parada 76 em relação à segunda posição que está localizada em direção a segunda parada 78. De acordo com uma ou mais modalidades, em resposta à manipulação do tubo de produção circuito hidráulico de atuador de pressão 38 cria uma pressão de referência temporária, por exemplo, na segunda câmara 58, contra a qual mandril de operador 54 é um ciclo para permitir que o mecanismo de contagem 46 conte ciclos e libere o mandril de operador 54 para envolver e operar membro de ferramenta 40 para a próxima posição.

[0027] Figura 4 é um diagrama esquemático de uma modalidade de um circuito hidráulico 38 de acordo com uma ou mais modalidades do atuador independente de pressão hidrostática 12. Figura 5 ilustra uma representação gráfica de uma resposta de pressão versus tempo da modalidade ilustrada na Figura 4.

[0028] Com referência também às figuras 1 e 2, mandril de operador 54 é ilustrado como um pistão, axialmente móvel entre uma primeira posição representada pela primeira parada 76 e uma segunda posição, representada pela segunda parada 78. Mandril de operador 54 é operacionalmente conectado com um mecanismo de contagem 46. Primeiro lado 72 do mandril de operador 54 é aberto para a primeira câmara 56 e o segundo lado 74 do mandril de operador 54 é aberto para a segunda secção 58. Circuito hidráulico 38 é retratado como um sistema de ciclo fechado cheio com um fluido de funcionamento 39. De acordo com algumas modalidades fluido de operação 39 pode ser um fluido compressivel (isto é, liquido, gás) . Furo axial 40 do tubo de produção 32 é hidraulicamente acoplado com a primeira câmara 56 e segunda câmara 58 através de compensador de pressão 66 (ou seja, compensador de tubulação) e conduite 68. Segunda câmara 58 é hidraulicamente acoplada com furo axial 42 (i.e., pressão de tubulação PT) através de um ou mais dispositivos de controle, geralmente denotados pelo numeral 75 na Figura 2 e especificamente ilustrado como uma válvula de alivio de pressão 80 (por exemplo, válvula de assento) e uma válvula de retenção 82 (ou seja, válvula unidirecional) na Figura 4, para criar uma pressão de referência temporária contra qual para realizar ciclo axialmente ao mandril de operador 54. Na modalidade retratada na Figura 4, primeiro lado 72 e segundo lado 7 4 do mandril de operador 54 tem substancialmente a mesma área de superficie aberta para a respectiva primeira e segunda câmaras, 56, 58 e, portanto, mandril de operador 54 é um pistão balanceado.

[0029] Um exemplo de um método de operar um atuador 12 e uma ferramenta de fundo do poço 30 agora é descrito com referência às figuras 1-5. Na modalidade retratada, válvula de retenção 82 permite fluido de operação 39 fluir para fora da segunda câmara 58 e válvula de alivio 80 (i.e., válvula de assento) manter a pressão P2 na segunda câmara 58 em um valor inferior à pressão PI. Por exemplo, quando ferramenta de fundo do poço 30 é residente em furo de poço 18 por um periodo de tempo, a pressão do tubo de produção PT e pressão PI na primeira câmara 56 equaliza e membro de inclinação 48 na modalidade localiza mandril de operador 54 em uma primeira posição. Mandril de operador 54 é ilustrado em uma primeira posição na Figura 4 . Quando a pressão do tubo de produção PT é aumentada, aumenta a primeira pressão PI e válvula de alívio de pressão 80 mantém uma pressão de diferença entre a primeira câmara 56 (isto é, pressão PI) e segunda câmara 58 (ou seja, a pressão P2) que permite o mandril de operador 54 mover na segunda direção em direção à segunda parada 78. A pressão diferencial criada durante o aumento de pressão do tubo de produção é em resposta à pressão de referência temporária criada na segunda câmara 58 durante o meio aumento de pressão de um ciclo de pressão do tubo de produção (ou seja, contagem de ciclo) . Por exemplo, a medida que pressão do tubo de produção PT e a primeira pressão PI aumenta, circuito hidráulico 38 mantém uma pressão mais baixa P2 na segunda câmara 58 do que a pressão do tubo de produção PT não permitindo fluido de operação 39 entrar na segunda câmara 58 através de válvula de alivio 80. O volume da segunda câmara 58 e/ou a compressibilidade do fluido de operação 39 permite uma pressão diferencial. Após o alívio da pressão do tubo de produção PT, válvula de retenção 82 permite a pressão equalizar através de mandril de operador 54 (ou seja, PI = P2) e a força do membro de inclinação de resiliente 48 insta mandril de operador 54 na primeira direção em direção à primeira parada 76. Nesse sentido, manipulação da pressão do tubo de produção PT realiza ciclo do mandril de operador 54 para cima e para baixo, criando uma pressão de referência temporária na segunda câmara 58, eliminando assim a dependência de uma pressão de referência separada como uma alteração de gás de alta pressão ou a pressão de anel hidrostático 36.

[0030] Figura 6 é um diagrama esquemático de uma modalidade de um circuito hidráulico 38 de acordo com uma ou mais modalidades do atuador independente de pressão hidrostática 12. Figura 7 ilustra uma representação gráfica de uma resposta de pressão versus tempo da modalidade ilustrada na Figura 6.

[0031] Com referência também às figuras 1 e 2, mandril de operador 54 é ilustrado como um pistão, axialmente móvel entre uma primeira posição representada pela primeira parada 76 e uma segunda posição, representada pela segunda parada 78. Mandril de operador 54 é operacionalmente conectado com um mecanismo de contagem 46. Primeiro lado 72 do mandril de operador 54 é aberto para a primeira câmara 56 e o segundo lado 7 4 do mandril de operador 54 é aberto para a segunda secção 58. Circuito hidráulico 38 é retratado como um sistema de ciclo fechado contendo fluido de funcionamento 39. Furo axial 40 do tubo de produção 32 é hidraulicamente acoplado com a primeira câmara 56 e segunda câmara 58 através de compensador de pressão 66 (ou seja, compensador de tubulação) e conduite 68. Segunda câmara 58 é hidraulicamente acoplada com furo axial 42 (i.e., pressão do tubo de produção PT) através de um ou mais dispositivos de controle, geralmente denotados pelo numeral 75 na Figura 2 e especificamente ilustrado como um restritor de fluxo 84 (por exemplo, orificio) na figura 6, para criar uma pressão de referência temporária contra a qual para realizar ciclo ao mandril de operador 54. Na modalidade retratada na Figura 6, primeiro lado 72 e segundo lado 74 do mandril de operador 54 tem substancialmente a mesma área de superficie aberta para a respectiva primeira e segunda câmaras, 56, 58 e, portanto, mandril de operador 54 é um pistão balanceado.

[0032] Um exemplo de um método de operar um atuador 12 e uma ferramenta de fundo do poço 30 agora é descrito com referência às figuras 1-3 e 6-7. Após residência da ferramenta de fundo do poço 30 no furo de poço 18 por um periodo de tempo, a pressão do tubo de produção PT e a pressão PI na primeira câmara 56 e segunda pressão P2 na segunda câmara 58 equalizarem PT = Pl = P2. Quando a pressão é equalizada, membro de inclinação 48 na modalidade retratada localiza mandril de operador 54 em uma primeira posição. Mandril de operador 54 é ilustrado na primeira posição na figura 6. Quando a pressão do tubo de produção PT é aumentada, aumenta a primeira pressão PI e restritor de fluxo 84 restringe a taxa na qual fluido de operação 39 preenche a segunda câmara 58, criando assim uma pressão de referência temporária na segunda câmara 58 que é menor que a pressão PI na primeira câmara 56 e menor que a pressão da tubulação PT. A pressão de referência temporária é dependente da taxa de pressão de mudança entre a primeira câmara 56 e a segunda câmara 58. Mandril de operador 54 se move na segunda direção em resposta à pressão diferencial temporária que é criada durante o aumento de pressão do tubo de produção PT. A medida que fluido operacional 39 continua a fluir através do restritor de fluxo 84, a pressão equaliza na primeira câmara 56 e segunda câmara 58, PT = Pl = P2, com mandril de operador 54 na segunda posição. De acordo com modalidades utilizando um membro de inclinação resiliente 48, mandril de operador 54 pode ser instado na primeira direção e de volta para a primeira posição pelo membro de inclinação 48.

[0033] Após a redução da pressão do tubo de produção PT, fluido de operação 39 flui mais rapidamente para fora da primeira câmara 56 do que flui através do restritor de fluxo 84 e para fora da segunda câmara 58, criando assim uma pressão de referência temporária na segunda câmara 58 que é maior do que a primeira pressão PI na primeira câmara 56 e maior que a pressão do tubo de produção PT. Mandril de operador 54 se move na segunda direção em resposta à pressão temporária diferencial criada durante o alivio de pressão do tubo de produção PT. Nesse sentido, manipulação do mandril de operador de indices de pressão do tubo de produção 54 para cima e para baixo, criando uma pressão de referência temporária na segunda câmara 58, eliminando assim a dependência de uma pressão de referência separada como uma alteração de gás de alta pressão ou a pressão de anel hidrostático 36.

[0034] Figura 8 é um diagrama esquemático de uma modalidade de um circuito hidráulico 38 de acordo com uma ou mais modalidades do atuador independente de pressão hidrostática 12. Figura 9 ilustra uma representação gráfica de uma resposta de pressão versus tempo da modalidade ilustrada na Figura 8.

[0035] Com referência também às figuras 1 e 2, mandril de operador 54 é ilustrado como um pistão, axialmente móvel entre uma primeira posição representada pela primeira parada 76 e uma segunda posição representada pela segunda parada 78. Mandril de operador 54 é operacionalmente conectado com um mecanismo de contagem 46. Primeiro lado 72 do mandril de operador 54 é aberto para a primeira câmara 56 e o segundo lado 7 4 do mandril de operador 54 é aberto para a segunda secção 58. Circuito hidráulico 38 é retratado como um sistema de ciclo fechado contendo fluido de funcionamento 39. Furo axial 40 do tubo de produção 32 é hidraulicamente acoplado com a primeira câmara 56 e segunda câmara 58 através de compensador de pressão 66 (ou seja, compensador de tubulação) e conduite 68. Segunda câmara 58 é hidraulicamente acoplada com furo axial 42 (i.e., pressão do tubo de produção PT) através de um ou mais dispositivos de controle, geralmente denotados pelo numeral 75 na Figura 2 e especificamente ilustrado como uma válvula de alivio de pressão 80 e uma válvula de retenção 82 (ou seja, válvula unidirecional) na Figura 8, para criar uma pressão de referência temporária contra a qual para realizar ciclo ao mandril de operador 54.

[0036] Na modalidade retratada na Figura 8, uma câmara atmosférica 86 é selada entre a primeira e segunda câmaras 56, 58. Primeiro lado 72 tem uma área de superficie maior do que o segundo lado 74 e mandril de operador 54 pode ser referido como um pistão não balanceado. Membro de inclinação resiliente 48 provê uma força adicional para o segundo lado 72 para instar mandril de operador 54 na primeira direção. Mandril de operador 54 é ilustrado na Figura 8 na primeira posição. De acordo com modalidades, primeiro e segundo lados 72, 74 são dimensionados tais que quando a pressão PI na primeira câmara 56 e a pressão P2 na segunda câmara são iguais, mandril de operador 54 é instado na segunda direção e mantida na segunda posição, por exemplo, posição para baixo. Válvula de retenção 82 permite pressão equalizar nas câmaras, 56, 58 durante a porção de aumento da pressão do tubo de pressão PT do ciclo da pressão. Nesse sentido, em uma posição estática, por exemplo quando ferramenta de fundo do poço 30 é residente no furo de poço por um periodo de tempo, a pressão na primeira câmara 56 e segunda câmara 58 equalize com a pressão do tubo de produção PT, ou seja, PT = Pl = P2. Na posição estática, mandril de operador não balanceado 54 é inclinado para a segunda posição localizada em direção à segunda parada 78. Mandril de operador 54 é ilustrado na Figura 8 na primeira posição.

[0037] Um exemplo de um método de operar uma modalidade do atuador 12 e uma ferramenta de fundo do poço 30 agora é descrito com referência às figuras 1-3 e 8-9. Após a residência no furo de poço 18, pressão PI na primeira câmara 56 e pressão P2 na segunda câmara 58 equalizam com pressão do tubo de produção PT e mandril de operador 54 é movido em direção à segunda posição em resposta a área da superficie do primeiro lado 72 sendo maior que a área de superficie do segundo lado 74. Para o mandril de operador de ciclo 54 e o mecanismo de contagem acoplado 46, pressão do tubo de produção PT é manipulada por alivio da pressão de tubulação PT e criando uma pressão temporária diferencial entre a primeira câmara 56 e a segunda câmara 58. A medida que a pressão do tubo de pressão PT é reduzida, válvula de alivio 80 mantém uma contrapressão na segunda câmara 58, criando uma pressão de referência temporária na segunda câmara 58 que é maior do que a primeira pressão PI e pressão do tubo de produção PT. Mandril de operador 54 move na primeira direção em resposta à pressão temporária diferencial criada. Nesta modalidade, uma pressão de referência temporária é criada na segunda câmara 58 durante a pressão do tubo de produção PT escorrendo para baixo para mandril de operador de ciclo 54 na primeira direção. A medida que pressão do tubo de produção PT é aumentada novamente, a pressão irá equalizer na primeira e segunda câmaras 56, 58 e mandril de operador 54 moverá novamente na segunda direção em direção à segunda parada 78.

[0038] 0 anterior descreve características das várias modalidades de atuadores independentes de pressão hidrostática e métodos para que aqueles versados na técnica possam entender melhor os aspectos da divulgação. Aqueles versados na técnica devem apreciar que eles podem facilmente usar a divulgação como uma base para projetar ou modificar outros processos e estruturas para realizar os mesmos fins e/ou atingir as mesmas vantagens das modalidades apresentadas neste documento. Aqueles versados na técnica também devem perceber que tais construções equivalentes não se afastam do espirito e o escopo da divulgação, e que eles podem fazer várias alterações, substituições e alterações neste documento sem se afastarem do espirito e o escopo da divulgação. 0 escopo da invenção deve ser determinado apenas pela linguagem das reivindicações a seguir. 0 termo "compreendendo" dentro das reivindicações destina-se a dizer "incluindo pelo menos" tal que a listagem recitada de elementos em uma reivindicação seja um grupo aberto. Os termos "uma", "um" e outros termos singulares destinam-se a incluir as formas plurais dos mesmos a menos que especificamente excluídos.

Claims

1. ATUADOR, caracterizado pelo fato de compreender: um operador (54) disposto em um atuador empregado em um sistema de poço, o operador incluindo um furo axial (42), um primeiro lado (72) em comunicação com uma primeira câmara (56) dentro do atuador, um segundo lado (74) em comunicação com uma segunda câmara (58) dentro do atuador, e um selo para manter o isolamento da primeira câmara em relação à segunda câmara através do operador, o operador móvel axialmente em resposta a uma pressão diferencial entre a primeira câmara e a segunda câmara; um circuito hidráulico (38) acoplando hidraulicamente a primeira câmara e a segunda câmara ao furo axial; um dispositivo de controle (75) hidraulicamente acoplado entre o furo axial e a segunda câmara, pelo qual o dispositivo de controle cria uma pressão temporária diferencial entre a primeira câmara e segunda câmara ao manipular uma pressão no furo axial, em que a manipulação da pressão do furo axial é um aumento da pressão do furo axial e diminuição da pressão do furo axial; e um membro de inclinação que age contra o operador para inclinar o operador em uma direção desejada.

2. Atuador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara menor do que a pressão do furo axial quando a pressão do furo axial aumenta.

3. Atuador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de controle compreende um selecionado a partir de um restritor de fluxo (84) e um dispositivo de alívio de pressão (80); e o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara menor do que a pressão do furo axial quando aumenta a pressão do furo axial.

4. Atuador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara maior do que a pressão do furo axial quando diminui a pressão do furo axial.

5. Atuador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de controle compreende um selecionado a partir de um restritor de fluxo e um dispositivo de alívio de pressão; e o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara maior que a pressão do furo axial quando diminui a pressão do furo axial.

6. Atuador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara menor do que a pressão do furo axial quando aumentando a pressão do furo axial para mover o operador em uma primeira direção; e o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara maior do que a pressão do furo axial quando diminuindo a pressão do furo axial para mover o operador em uma segunda direção.

7. Atuador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: o primeiro lado do operador e o segundo lado do operador tendo áreas de superfície substancialmente iguais; e o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara menor do que a pressão do furo axial quando aumentando a pressão do furo axial para mover o operador na segunda direção.

8. Atuador, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle compreende um selecionado a partir de um restritor de fluxo e um dispositivo de alívio de pressão.

9. SISTEMA DE POÇO, caracterizado pelo fato de compreender: um tubo de produção (32), tendo um furo axial (42) disposto no furo do poço (18); uma ferramenta de fundo do poço (30) operável de um primeiro estado para um segundo estado implantado no tubo de produção no furo do poço; um atuador (12) acoplado a ferramenta do fundo do poço para alterar o estado da ferramenta de fundo do poço, o atuador operado pela manipulação de pressão do tubo de produção no furo axial, o atuador compreendendo: um operador (54) incluindo um primeiro lado (72), exposto para uma primeira câmara (56), e um segundo lado (74) exposto para uma segunda câmara (58), o operador fornecendo uma barreira selada entre a primeira câmara e a segunda câmara enquanto sendo móvel axialmente em resposta a uma pressão diferencial entre a primeira câmara e segunda câmara; um circuito hidráulico (38) acoplando hidraulicamente a primeira câmara e a segunda câmara ao furo axial; e um dispositivo de controle (75) hidraulicamente acoplado entre o furo axial e a segunda câmara por meio de um conduite conduzido externamente do operador, pelo qual o dispositivo de controle cria uma pressão temporária diferencial entre a primeira câmara e a segunda câmara em resposta à manipulação da pressão do tubo de produção.

10. Sistema do poço de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que: o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara menor do que a pressão do tubo de produção quando aumenta a pressão do tubo de produção; e o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara maior que a pressão do tubo de produção quando diminui a pressão do tubo de produção.

11. Sistema do poço, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender: um membro de inclinação (48) induzindo o operador em uma primeira direção; o primeiro lado do operador tendo uma superfície maior do que o segundo lado do operador para mover o operador para uma segunda posição em resposta a uma pressão igual na primeira câmara e na segunda câmara; e o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara maior que a pressão do tubo de produção para mover o operador na segunda direção quando diminui a pressão do tubo de produção.

12. Sistema do poço, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender: um membro de inclinação induzindo o operador em uma primeira direção; o primeiro lado do operador e o segundo lado do operador tendo áreas de superfície substancialmente iguais; e o dispositivo de controle mantém uma pressão na segunda câmara menor do que o tubo de produção para mover o operador em uma segunda direção ao aumentar a pressão do tubo de produção.

13. MÉTODO DE ATUAÇÃO, caracterizado pelo fato de compreender: a manipulação de uma pressão do tubo de produção em um furo axial (42) de uma coluna tubular (32) dispostos no furo do poço (18), compreendendo um atuador (12) tendo um operador (54) tendo um primeiro lado (72) aberto para uma primeira câmara (56) e um segundo lado (74) aberto para uma segunda câmara (58), a primeira câmara e segunda câmara hidraulicamente acopladas ao furo axial; a inclinação do operador em uma direção desejada com um mecanismo de inclinação; a criação de uma pressão diferencial temporária entre a primeira câmara e segunda câmara ao manipular a pressão do tubo de produção pela aplicação da pressão diferencial temporária através de caminhos de fluxo externos ao operador; e a movimentação axial do operador em resposta à pressão diferencial temporária.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a segunda câmara é hidraulicamente acoplada ao furo axial através de um dispositivo de controle (75).

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a criação de uma pressão diferencial temporária compreende a manutenção da pressão na segunda câmara em um valor menor do que a pressão do tubo de produção quando aumenta a pressão do tubo de produção.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a criação de uma pressão temporária diferencial compreende a manutenção da pressão na segunda câmara em um valor maior do que a pressão do tubo de produção quando aumenta a pressão do tubo de produção.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender: a movimentação axial do operador em uma primeira direção em resposta à manutenção de uma pressão na segunda câmara em um valor menor do que a pressão do tubo de produção quando aumenta a pressão do tubo de produção; e a movimentação axial do operador em uma segunda direção em resposta à manutenção de uma pressão na segunda câmara em um valor maior que a pressão do tubo de produção quando diminui a pressão do tubo de produção.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender: a movimentação do operador para uma segunda posição em resposta ao fato de a pressão na primeira câmara e a pressão na segunda câmara serem iguais; e a movimentação axial do operador na primeira direção da segunda posição em resposta à manutenção de uma pressão na segunda câmara em um valor maior que a pressão do tubo de produção quando diminui a pressão do tubo de produção.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender: a movimentação axial do operador em uma segunda direção em resposta à manutenção da pressão na segunda câmara em um valor menor do que a pressão do tubo de produção quando aumenta a pressão do tubo de produção.

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender: a movimentação axial do operador em uma segunda direção em resposta à manutenção da pressão na segunda câmara em um valor menor do que a pressão do tubo de produção quando aumenta a pressão do tubo de produção; e em que a segunda câmara é hidraulicamente acoplada ao furo axial através de um dispositivo de controle (75) selecionado a partir de um restritor de fluxo (84) e um dispositivo de alívio de pressão (80).