BR112014017324B1

BR112014017324B1 - montagem de vedação para um tubo de perfuração

Info

Publication number: BR112014017324B1
Application number: BR112014017324-9A
Authority: BR
Inventors: Espen Alhaug
Original assignee: Reelwell As
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2020-12-08
Also published as: EP2802731A2; WO2013104769A3; US8770628B2; EP2802731B1; CA2860904A1; CA2860904C; BR112014017324A2; BR112014017324A8; US20130181439A1; WO2013104769A2

Abstract

MONTAGEM DE VEDAÇÃO PARA UM TUBO DE PERFURAÇÃO. Uma montagem para um tubo de perfuração duplo embutido inclui um tubo de perfuração que possui uma montagem de vedação fêmea (18, 118) e uma montagem de vedação macho (16A, 116) em suas extremidades longitudinais. A montagem de vedação fêmea inclui uma porção de maior diâmetro interno (18E), um afunilamento (18E) adjacente a esta, e uma porção de menor diâmetro interno (18F) adjacente ao afunilamento. A montagem de vedação macho inclui uma porção de menor diâmetro externo (16G), uma área ou sulco de vedação (16F) adjacente a esta, e uma porção de maior diâmetro externo (16E) adjacente à área ou sulco de vedação. A porção de menor diâmetro interno (18F) e a porção de maior diâmetro externo ( 16E) têm diâmetros selecionados para permitir o livre movimento longitudinal da montagem de vedação macho para dentro da montagem de vedação fêmea enquanto o deslocamento axial é limitado para manter um anel de vedação (38) na área ou sulco de vedação totalmente energizado.

Description

Campo técnico

[001] A divulgação se refere de modo geral à área de tubos de perfuração utilizados para a perfuração de poços através de formações subterrâneas. Mais particularmente, a divulgação se refere a um tubo de perfuração “duplo”, no qual dois dutos de fluido separados são fornecidos dentro de um único tubo que se estende a partir de uma unidade de perfuração para dentro de um poço, e a vedações para manter conexões impermeáveis entre os dutos de fluido internos dentro de tal tubo de perfuração duplo.

Fundamentos

[002] Um tubo de perfuração duplo é divulgado, por exemplo, na Patente US n° 3.208.539 concedida a Henderson (“a patente ‘539 de Henderson”). Geralmente, o tubo de perfuração duplo inclui um tubo de perfuração convencional, de conexão rosqueada, de acordo com os padrões determinados pelo American Petroleum Institute,Washington, D.C., EUA. Um duto ou tubo interno pode ser disposto no interior do tubo de perfuração convencional para fornecer um duto de fluido adicional. Como explicado na patente ‘539 de Henderson, o duto de fluido adicional pode ser utilizado para transportar os detritos de perfuração de uma broca de volta à superfície durante operações de perfuração. Uma possível vantagem da utilização do duto adicional com tal propósito reside no fato de que o duto possui uma área de seção transversal menor do que o espaço anular entre o exterior do tubo de perfuração convencional e a parede do poço. Essa menor área de seção transversal permite uma maior velocidade do fluido de perfuração, necessitando assim de menos fluido de perfuração para arrastar os detritos de perfuração e retomá-los à superfície. Outra possível vantagem do uso do duto adicional para o retomo de detritos se encontra na perfuração de poços altamente inclinados. Nesses poços, os detritos tendem a assentar no fundo do poço, às vezes levando a um “congestionamento”, e fazendo com que o tubo de perfuração fique no preso no poço em consequência.

[003] As estruturas de tubos de perfuração duplos conhecidas na técnica requerem características de encaixe vedante estendidas para que o tubo interno se encaixe de forma vedante entre segmentos do tubo de perfuração duplo, e tais características de encaixe vedante podem não acomodar um desalinhamento axial extenso dos segmentos do tubo de perfuração durante uma montagem ou desmontagem. Existe uma necessidade de dispositivos de vedação aprimorados para o tubo interno de um tubo de perfuração duplo aninhado.

Descrição resumida

[004] A presente divulgação descreve uma montagem de vedação para um tubo de perfuração duplo aninhado, ou para um tubo de perfuração simples, incluindo uma montagem de vedação fêmea em uma extremidade longitudinal de um tubo de perfuração e uma montagem de vedação macho na outra extremidade longitudinal do tubo de perfuração. A montagem de vedação fêmea inclui uma porção de diâmetro interno maior em uma extremidade aberta, um afunilamento adjacente à porção de maior diâmetro interno, e uma porção de diâmetro interno menor adjacente ao afunilamento. A montagem de vedação macho inclui uma porção de diâmetro externo menor em uma extremidade aberta, uma área de vedação adjacente porção de menor diâmetro externo, e uma porção de diâmetro externo maior adjacente à área de vedação. A porção de diâmetro interno maior e a porção de diâmetro externo menor têm diâmetros selecionados para impedir o contato entre si durante a montagem de dois segmentos de tubo de perfuração adjacentes no deslocamento axial máximo destes. As porções de diâmetro interno maior e menor e as porções de diâmetro externo maior e menor têm diâmetros selecionados para permitir um movimento longitudinal livre da montagem de vedação macho para dentro da montagem de vedação fêmea enquanto se mantém um anel de vedação na área de vedação totalmente energizado.

[005] Em ao menos uma modalidade, a área de vedação inclui ainda um anel de antiextrusão em um lado do anel de vedação, sendo que o anel de antiextrusão possui um diâmetro selecionado para caber dentro da porção de diâmetro interno menor.

[006] Em ao menos uma modalidade, a área de vedação inclui ainda um anel de antiextrusão em um lado do anel de vedação, sendo que o anel de antiextrusão possui um diâmetro selecionado para caber dentro da porção de diâmetro interno maior.

[007] Em ao menos uma modalidade, o afunilamento possui um diâmetro interno igual ao diâmetro interno da porção de menor diâmetro interno em uma extremidade longitudinal adjacente a esta e um diâmetro interno igual ao diâmetro interno da porção de maior diâmetro interno em uma extremidade longitudinal adjacente a esta.

[008] Em ao menos uma modalidade, a montagem de vedação fêmea possui uma porção de diâmetro interno mínimo longitudinalmente para dentro e proximamente à porção de menor diâmetro interno, sendo que a porção de diâmetro interno mínimo possui um diâmetro interno menor do que o diâmetro exterior da porção de menor diâmetro externo da montagem de vedação macho.

[009] Em um aspecto, o tubo de perfuração é um tubo interno que pode ser aninhado em um segmento de tubo de perfuração que tenha uma guia de montagem afunilada em cada uma de suas extremidades longitudinais.

[010] Em ao menos uma modalidade, a guia de montagem afunilada em cada extremidade longitudinal do segmento de tubo de perfuração inclui uma junta rosqueada afunilada correspondente.

[011] Em outro aspecto, o tubo de perfuração é um segmento de tubo de perfuração que tem uma guia de montagem afunilada em cada uma de suas extremidades longitudinais.

[012] Em ao menos uma modalidade, a guia de montagem afunilada em cada extremidade longitudinal do segmento de tubo de perfuração inclui roscas afuniladas.

[013] Em ao menos uma modalidade, o segmento de tubo de perfuração forma um tubo externo de um segmento de tubo de perfuração duplo aninhado.

[014] Em ao menos uma modalidade, um tubo interno aninhado no segmento de tubo de perfuração que forma o tubo externo de um segmento de tubo de perfuração duplo aninhado inclui outra montagem de vedação fêmea em uma extremidade longitudinal e outra montagem de vedação macho na outra extremidade longitudinal;

[015] Outros aspectos e vantagens ficarão mais evidentes a partir da descrição a seguir.

Breve descrição dos desenhos

[016] A Fig. 1 mostra um exemplo de um segmento de tubo de perfuração duplo montado de acordo com a invenção.

[017] As Figs. 2A e 2B mostram, respectivamente, uma seção de extremidade e uma seção lateral de um exemplo de extremidade macho (pino) de um tubo de perfuração convencional modificado para reter um tubo interno.

[018] As Figs. 3A e 3B mostram, respectivamente, uma seção de extremidade e uma seção lateral de um exemplo de extremidade fêmea (caixa) de um tubo de perfuração convencional modificado para reter um tubo interno.

[019] As Figs. 4A e 4B mostram, respectivamente, uma vista de extremidade e uma seção lateral de um dispositivo de retenção/vedação de tubos disposto na extremidade de pino modificada (Figs. 2A e 2B) do tubo de perfuração convencional.

[020] A Fig. 5 mostra um exemplo de uma extremidade fêmea de uma montagem de vedação de tubo interno.

[021] A Fig. 6 mostra uma vista lateral de um anel de retenção disposto na extremidade do tubo interno encaixada na extremidade de caixa modificada mostrada nas Figs. 3A e 3B.

[022] A Fig. 7 mostra um exemplo de montagem de assento de vedação fêmea disposta na extremidade do tubo interno.

[023] A Fig. 8 mostra um exemplo de uma extremidade macho de uma montagem de vedação de tubo interno.

[024] A Fig. 9 mostra as seções macho e fêmea da montagem de vedação interna parcialmente encaixadas.

[025] A Fig. 10 mostra uma vista detalhada da porção de vedação das seções mostradas na Fig. 9.

[026] As Figs. 11 e 12 mostram vistas semelhantes às Figs. 9 e 10, com as porções de vedação mais proximamente encaixadas.

[027] As Figs. 13 e 14 mostram vistas semelhantes às Figs. 11 e 12, respectivamente, sendo a montagem de vedação utilizada em um tubo de perfuração.

Descrição detalhada

[028] Um exemplo de um tubo de perfuração duplo de acordo com os vários aspectos da invenção é mostrado em uma vista de corte na Fig. 1. O tubo de perfuração duplo 11 pode incluir um segmento (“junta”) 10 de tubo de perfuração “convencional”, por exemplo, feito conforme padrões industriais determinados pelo American Petroleum Institute,Washington, D.C., EUA (“API”). O tubo de perfuração convencional pode ser conectado de forma rosqueada de ponta a ponta utilizando-se acoplamentos rosqueados padrão API denominados “juntas de ferramenta” dispostos em cada extremidade longitudinal da junta de tubo de perfuração 10. Os acoplamentos são tipicamente referidos como uma “caixa” ou extremidade rosqueada fêmea, mostrada em 12 na Fig. 1, que se encaixa de forma rosqueada e realiza uma conexão vedada a um “pino” ou extremidade rosqueada macho em uma junta de tubo adjacente. A extremidade de pino é mostrada em 14 na Fig. 1. As roscas na extremidade de caixa e na extremidade de pino podem ser afuniladas, e a significância de tal afunilamento das roscas será explicado adiante. Está também dentro do escopo da presente divulgação o fato de que segmentos adjacentes de tubo de perfuração têm juntas de ferramenta de extremidade de pino e extremidade de caixa que se acoplam entre si além do uso de roscas externas na extremidade de pino e de roscas internas na extremidade de caixa. Em tais exemplos, uma montagem de vedação como explicada aqui pode ser utilizada com qualquer combinação de juntas de ferramenta no tubo (de perfuração) externo que sejam guiadas em conjunto utilizando-se recursos afunilados correspondentes nas respectivas juntas de ferramenta. Para os propósitos de definição do escopo da presente divulgação, os recursos precedentes, incluindo roscas afuniladas, podem ser referidos como “guias afuniladas”. Para os propósitos de explicação dos vários exemplos fornecidos aqui, a expressão “deslocamento axial” pode ser utilizada para descrever a quantidade de afastamento entre o eixo longitudinal de cada um dos dois segmentos de tubo de perfuração sendo montados.

[029] Um duto interno ou tubo 16 pode ser disposto no furo interior da junta de tubo 10. Um retentor de tubo 18 pode ser fixo a uma extremidade do tubo interno 16. O retentor de tubo 18 pode possuir um furo interno (explicado adiante) configurado para se encaixar à extremidade oposta do tubo interno 16, sendo que dispositivos de vedação adequados podem ser utilizados para fornecer uma vedação de pressão firme entre segmentos adjacentes do tubo interno 16, e tal segmento adjacente está incluído em uma junta adjacente do tubo de perfuração duplo 11. A extremidade oposta do tubo interno 16 pode incluir um dispositivo 20 para reter o tubo interno 16 longitudinalmente fixo no interior da junta de tubo 10. O dispositivo 20 pode incluir passagens 24 para permitir que fluido seja movimentado em um espaço anular 13 entre a parede externa do tubo interno 16 e a parede interna da junta de tubo 10. Uma pluralidade de bloqueios 30 pode ser fixa à parede exterior do tubo interno em posições longitudinalmente espaçadas e em várias orientações circunferenciais.

[030] O tubo interno 16 pode ser feito de um material que tenha ao menos o mesmo limite de escoamento que o material do qual a junta de tubo 10 é feita.

[031] Um exemplo de estrutura para a junta de ferramenta de extremidade de pino 14 é mostrado em uma vista de extremidade na Fig. 2A e em uma vista de corte lateral na Fig. 2B. Na Fig. 2B, o interior da extremidade do acoplamento rosqueado macho pode incluir um recurso de retenção, tal como um furo receptor de formato geralmente cilíndrico 15 (“pino e furo receptor”) com um diâmetro maior do que o diâmetro interno nominal da extremidade de pino 14. O furo receptor 15 pode se estender longitudinalmente por um comprimento selecionado para terminar em um ressalto interno 17, sendo que a extremidade de pino 14 pode ser mantida em seu diâmetro interno nominal. O ressalto 17 fornece uma parada positiva para o retentor de tubo (18 na Fig. 1) quando o tubo interno (16 na Fig. 1) é inserido na junta de tubo (10 na Fig. 1).

[032] Um exemplo de estrutura para a junta de ferramenta de extremidade de caixa 12 é mostrado em uma vista de extremidade na Fig. 3A e em uma vista de corte lateral na Fig. 3B. Na Fig. 3B, a porção longitudinalmente mais interna do acoplamento rosqueado pode incluir um recurso de retenção, tal como um furo receptor de formato geralmente cilíndrico 19 (“caixa e furo receptor”) com um diâmetro maior do que o diâmetro interno nominal da extremidade de caixa 12 e que se estende longitudinalmente para dentro da junta de ferramenta por um comprimento selecionado. O furo receptor de extremidade de caixa 19, de modo semelhante ao furo receptor de extremidade de pino, termina em um ressalto 21 onde o diâmetro interno nominal da junta de ferramenta 12 reinicia. O ressalto 21 fornece uma parada positiva para o dispositivo de retenção (20 na Fig. 1).

[033] As Figs. 4A e 4B mostram, respectivamente, uma vista de extremidade e uma vista de corte lateral do retentor de extremidade de pino 18 (também referido aqui como “montagem de vedação de tubo interno de extremidade de pino”). A Fig. 4B mostra que o retentor de tubo de extremidade de pino 18 pode incluir um corpo principal de formato geralmente cilíndrico 18C com uma pluralidade de protrusões circunferencialmente espaçadas 18B. As protrusões 18B subentendem um diâmetro que pode ser aproximadamente o mesmo do furo de recepção de extremidade de pino (15 na Fig. 2B). As protrusões 18B oferecem ao retentor de tubo de extremidade de pino de pino 18 a capacidade de ser longitudinalmente parado pelo ressalto (17 na Fig. 2B) quanto permitem o fluxo de fluido através do espaço anular (13 na Fig. 1). O retentor de tubo de extremidade de pino 18 pode ser fixado ao tubo interno 16, por exemplo, por soldagem. O retentor de tubo de extremidade de pino 18 pode incluir um furo interno geralmente cilíndrico 18A com um diâmetro selecionado para encaixe em uma montagem de vedação (Fig. 6) disposta na extremidade oposta de um segmento adjacente do tubo interno. O furo interno 18A do retentor de tubo de extremidade de pino 18 pode ter um afunilamento em seu diâmetro interno para o encaixe de anéis de antiextrusão (Fig. 6) que segurem uma vedação na montagem de vedação, como será explicado adiante com referência à Fig. 5.

[034] A Fig. 5 mostra uma vista de seção da junta de tubo de perfuração duplo 11, em particular do dispositivo de retenção de tubo interno de extremidade de caixa 20. No presente exemplo, o retentor de tubo interno de extremidade de caixa 20 (referido daqui por diante como “montagem de vedação macho”) pode ser acoplado de forma enroscada a uma rosca correspondente formada a uma distância selecionada da extremidade longitudinal do tubo interno 16.0 retentor de tubo interno de extremidade de caixa 20 pode então ser fixado de forma enroscada ao tubo interno 16. Um anel de encaixe ou anel de travamento em espiral 32 pode ser utilizado para segurar o retentor de extremidade de caixa 20 no lugar no tubo interno 16.

[035] A montagem da junta do tubo de perfuração duplo 11 pode incluir as seguintes etapas. O tubo interno 16 pode ter o retentor de tubo de extremidade de pino 18 fixo a uma de suas extremidades longitudinais, por exemplo, por soldagem. O tubo interno 16 e retentor de tubo de extremidade de pino 18 montados podem ser inseridos na junta de tubo (10 na Fig. 1) através da junta de ferramenta de extremidade de pino (12 na Fig. 1) até que o dispositivo de retenção de extremidade de pino 18 pare no ressalto de extremidade de pino (17 na Fig. 2B). O comprimento do tubo interno 16 no presente exemplo pode ser selecionado de modo que, quando nenhuma tensão longitudinal for aplicada ao tubo interno 16, as roscas para o retentor de extremidade de caixa 20 estejam em uma posição longitudinal dentro da junta de ferramenta além do ressalto de extremidade de caixa (21 na Fig. 3B). Uma tensão longitudinal pode ser aplicada ao tubo interno 16 para que as roscas para o retentor de extremidade de caixa 20 se tomem acessíveis. O retentor de extremidade de caixa 20 pode então ser enroscado ao exterior do tubo interno 16, e o anel de travamento 32 fixo ao tubo interno 16. A extremidade longitudinal do retentor de extremidade de caixa 20 pode incluir um entalhe, ranhura ou recesso 32A em seu diâmetro interno que cubra o anel de travamento 32 ao desenroscar-se o retentor de extremidade de caixa 20 do tubo interno 16 até que o desenroscamento seja parado pelo anel de travamento 32. Tal configuração pode oferecer confiabilidade aprimorada ao prevenir que o anel de travamento 32 se desencaixe do tubo interno 16. A tensão pode então ser liberada do tubo interno 16 para que o retentor de extremidade de caixa 20 repouse sobre o ressalto de extremidade de caixa (21 na Fig. 3B). Assim, o tubo interno 16 pode ser retido na junta de tubo 10 de modo que as extremidades longitudinais do tubo interno 16 fiquem em relação substancialmente fixa com as extremidades longitudinais da junta de tubo 10. A altura e a configuração de um ou mais bloqueios (30 na Fig. 1) interagem com a tensão retida no tubo interno 16 para fornecer uma torção estável do tubo interno 16 quando a junta de tubo 10 é torcida durante operações de perfurações ordinárias e previnem substancialmente o colapso do tubo interno 16. A tensão pode ser retida no tubo interno 16 após o procedimento de montagem anterior por uma seleção adequada do comprimento não tensionado do tubo interno 16.

[036] Após a finalização do procedimento de montagem anterior, e com referência à Fig. 6, um primeiro exemplo de uma montagem de vedação pode ser fixado à extremidade do tubo interno 16 que se estende longitudinalmente para fora (relativamente à extremidade de caixa) além do retentor de extremidade de caixa 20. A montagem de vedação pode incluir um espaçador conector 34 posto em contato com o retentor de extremidade de caixa 20 por deslizamento longitudinal ao longo do tubo interno 16. Em seguida, um primeiro anel de antiextrusão 36 pode ser aplicado à extremidade do tubo interno 16. Uma vedação 38, que pode ser feita de elastômero e moldada substancialmente como um anel, pode ser disposta na extremidade do tubo interno 16. A vedação 38 pode ser seguida por um segundo anel de antiextrusão 40. O segundo anel de antiextrusão 40 pode ter um diâmetro menor do que o primeiro anel de antiextrusão 36 para encaixe de forma interativa à superfície interna afunilada (18A na Fig. 4B) do retentor de extremidade de pino (18 na Fig. 4B). O segundo anel de antiextrusão 40 pode ser seguido por um calço espaçador 42 conforme for necessário e por um espiral ou outro tipo de anel de travamento 44 para segurar toda a montagem de vedação, como descrito, longitudinalmente na extremidade do tubo interno 16.

[037] Quando uma junta de tubo de perfuração duplo configurada e montada como explicado acima é acoplada de forma rosqueada a uma junta adjacente do tubo de perfuração duplo, a montagem de vedação mostrada na Fig. 6 se encaixa de forma vedante na superfície interior do retentor de extremidade de pino 18 na junta de tubo de perfuração duplo adjacente. As roscas de extremidade de caixa e de pino podem ser projetadas para uma vedação de metal para metal, ou um dispositivo de vedação separado pode ser utilizado para fazer com que as juntas de tubo 10 se encaixem de forma vedante entre si quando enroscadas juntas. Como explicado anteriormente, as roscas nas respectivas juntas de ferramenta (12, 14 na Fig. 1) podem ser afuniladas. O formato, o afunilamento e os respectivos diâmetros internos da superfície interna do retentor de extremidade de pino (Fig. 4B) podem permitir a montagem de uma junta de tubo à seguinte utilizando-se técnicas de montagem de tubos de perfuração convencionais, em que as roscas nas juntas de ferramenta casadas permitem uma quantidade selecionada de desalinhamento axial durante o enroscamento inicial da extremidade de pino à extremidade de caixa.

[038] Deve ser observado pelos técnicos no assunto que o exemplo de disposição de um tubo de perfuração duplo em que o tubo interno fica ordinariamente tensionado pode ser reconfigurado para que o tubo interno 16 esteja ordinariamente em compressão longitudinal. Por exemplo, o ressalto na junta de ferramenta de extremidade de pino (14 na Fig. 1) ou na junta de ferramenta de extremidade de caixa (12 na Fig. 1) pode ser usinado para impedir que o retentor correspondente saia longitudinalmente da respectiva junta de ferramenta, ao invés de impedir que o retentor correspondente entre mais ainda na respectiva junta de ferramenta. A junta de ferramenta oposta pode ter uma ranhura adequada nela usinada para um anel de retenção, tal como um anel de travamento em espiral ou um anel de encaixe, de modo que, quando o tubo interno 16 for inserido na junta de tubo 10, depois que o respectivo dispositivo de retenção parar no ressalto correspondente, o tubo interno seja comprimido para permitir a inserção do anel de retenção. O comprimento descomprimido do tubo interno 16 pode ser selecionado de modo que, quando descomprimido, a ranhura do anel de encaixe não está acessível para reter o respectivo dispositivo de retenção na junta de tubo 10.

[039] Exemplos de componentes de montagem de vedação de tubo interno serão agora explicados mais detalhadamente com referência às Figs. 7- 12.

[040] A Fig. 7 mostra um exemplo de um retentor de tubo interno de extremidade de pino 18 que, como indicado acima, pode também realizar a função da montagem de vedação de tubo interno de extremidade de pino. O retentor de tubo interno de extremidade de pino 18 (daqui por diante referido como a montagem de vedação de tubo interno fêmea) pode incluir um ressalto 18B que se encaixa interativamente ao ressalto (15 na Fig. 2B) formado na conexão de junta de ferramenta de extremidade de pino (14 na Fig. 2B). Uma abertura interna em uma extremidade da montagem de vedação de tubo interno fêmea 18, mostrada em 18C, pode possuir um diâmetro interno selecionado para receber uma extremidade do tubo interno (16 na Fig. 1). A montagem de vedação de tubo interno fêmea 18 pode ser soldada à extremidade do tubo interno (16 na Fig. 1) ou pode ser fixada, por exemplo, utilizando-se um anel de retenção 18E1 e uma vedação interna 18D. Um furo interno na extremidade aberta da montagem de vedação de tubo interno fêmea 18, para receber a extremidade oposta de um segmento adjacente do tubo interno (16 na Fig. 1), pode incluir um segmento de maior diâmetro 18E com um diâmetro interno selecionado para encaixe a um anel de vedação (explicado com referência à Fig. 8). O segmento de maior diâmetro 18E pode ser adjacente, através de um afunilamento adequado ou porção chanfrada 18E1, a uma porção de menor diâmetro 18F. A porção de menor diâmetro 18F pode se encaixar a uma porção correspondente da extremidade de caixa da montagem de vedação de tubo interno (explicada com referência à Fig. 8). A porção de menor diâmetro 18F pode ser ainda afunilada em sua extremidade longitudinal oposta, em 18F1, até uma porção de diâmetro interno mínimo 18G, que pode formar uma parada positiva para o movimento longitudinal da montagem de vedação de tubo interno de extremidade de caixa (Fig. 8) em direção à extremidade de pino da montagem de vedação de tubo interno 18.

[041] Uma extremidade de caixa da montagem de vedação de tubo interno é mostrada em 16A na Fig. 8. O presente exemplo da montagem de vedação de tubo interno de extremidade de caixa 16A, referida daqui por diante como “montagem de vedação macho”, pode ser formado diretamente na extremidade longitudinal do tubo interno que se estende além do retentor de tubo interno 20. O retentor de tubo interno 20 pode ser encaixado de forma rosqueada a uma superfície externa do tubo interno 16. A extremidade longitudinal oposta da montagem de vedação de tubo interno é mostrada em 16A pode incluir uma porção de maior diâmetro externo 16E adjacente a uma área de vedação ou ranhura 16F na qual se pode incluir um elastômero ou anel de vedação 38 similar. Uma porção de menor diâmetro externo da extremidade longitudinal oposta, mostrada em 16G, pode ser adjacente à outra extremidade da ranhura de vedação 16E. A ranhura de vedação 16F pode incluir, como explicado com referência à Fig. 6, um anel de travamento 44, um calço espaçador 42, um anel de antiextrusão 40, a vedação 38, e um anel de antiextrusão 36.

[042] Como o tubo interno (16 na Fig. 1) é mantido em relação longitudinal fixa com o segmento de tubo de perfuração (11 na Fig. 1), enquanto a sua extremidade de pino e extremidade de caixa são encaixadas de forma enroscada como explicado acima, a montagem de vedação de tubo interno fêmea 16A será trazida ao encaixe longitudinal com a montagem de vedação de tubo interno macho (18 na Fig. 7). Com referência à Fig. 9, os dois componentes da montagem de vedação de tubo interno são mostrados sendo aproximados um do outro. A extremidade de caixa e a extremidade de pino de tubo de perfuração são omitidas da Fig. 9 para maior clareza da ilustração. As porções relevantes das montagens de vedação de tubo interno macho e fêmea 16A, 18 são mostradas em detalhes na Fig. 10. A porção de menor diâmetro 16G da montagem de vedação de tubo interno macho pode ser longitudinalmente disposta dentro da porção de maior diâmetro 18E da montagem de vedação fêmea 18 durante o encaixe. Os diâmetros relativos dos componentes precedentes podem ser selecionados para permitir uma quantidade selecionada de desalinhamento axial (por exemplo, deslocamento lateral dos eixos dos segmentos de tubo de perfuração adjacentes durante o encaixe rosqueado) sem causar contato entre os respectivos componentes da montagem de vedação de tubo no deslocamento axial máximo possível utilizando-se roscas afuniladas nas respectivas juntas de ferramenta (12, 14 na Fig. 1). As Figs. 9 e 10 mostram as montagens de vedação quando os dois segmentos de tubo de perfuração estão em seus deslocamentos transversais máximos em relação ao respectivo eixo longitudinal de cada segmento de tubo de perfuração.

[043] Na Fig. 11, a montagem de vedação de tubo interno macho 16A e a sua fêmea 18 são mostradas enquanto os dois segmentos de tubo de perfuração estão totalmente encaixados de forma rosqueada. Detalhes dos mesmos componentes mostrados na Fig. 10 são mostrados na Fig. 12 quando totalmente encaixados longitudinalmente. A porção de menor diâmetro 16G da montagem de vedação macho pode ser observada em grande proximidade à porção de menor diâmetro 18F da montagem de vedação fêmea. As respectivas porções de menor diâmetro 16G, 18F podem ter diâmetros externo e interno selecionados, respectivamente, para permitir um movimento longitudinal livre das porções de menor diâmetro 16G, 18F por entre si, ao mesmo tempo em que fazem com que o anel de vedação 38 permaneça totalmente energizado.

[044] Um tubo de perfuração duplo aninhado com uma montagem de vedação de tubo interno de acordo com o presente exemplo pode ter uma ou mais das seguintes vantagens. O tubo de perfuração duplo pode ser montado de modo substancialmente idêntico a um tubo de perfuração convencional. O tubo interno não requer comprimento estendido ou superfícies de vedação especialmente configuradas, porque as extremidades do tubo interno podem estar longitudinalmente fixas em relação às extremidades longitudinais da junta de tubo. O tubo interno pode ser menos suscetível a colapsos ou danos por causa do formato helicoidal imposto pela configuração de bloqueios, e um elemento de vedação pode ser menos suscetível à extrusão enquanto permite uma montagem simples e um desalinhamento axial de segmentos de tubo de perfuração adjacentes durante a montagem e desmontagem rosqueadas.

[045] Em outro exemplo, a montagem de vedação utilizada em um tubo interno de um tubo de perfuração duplo aninhado pode ser utilizada no tubo externo, ou em um tubo de perfuração simples convencional. A Fig. 13 mostra uma junta de ferramenta de extremidade de pino 114 de um segmento de um tubo de perfuração (semelhante ao mostrado na Fig. 1) acoplada a uma junta de ferramenta de extremidade de caixa 112 de um segmento adjacente de tubo de perfuração. As juntas de ferramenta 112, 114 podem ser acopladas por respectivas roscas afuniladas 112A, 114A. As roscas 112A, 114A podem ser de qualquer tipo conhecido na técnica utilizado para tubos de perfuração. No exemplo mostrado na Fig. 13, as roscas 112A, 114A podem ser impedidas de se encaixarem mais por correspondentes ressaltos de rosca 112B, 114B. Uma montagem de vedação, incluindo uma montagem de vedação macho 116 e uma montagem de vedação fêmea 118, pode ser disposta nas respectivas extremidades das roscas 114A, 112A. A montagem de vedação fêmea 118 e a montagem de vedação macho 116 podem ter estruturas semelhantes à mostrada e explicada com referência às Figs. 8 e 7, respectivamente.

[046] As montagens de vedação são mostradas na Fig. 14 em detalhes. A montagem de vedação macho (116 na Fig. 13) pode incluir a porção de diâmetro reduzido 16G, o anel de travamento 44, o anel espaçador 42, o primeiro anel de antiextrusão 40, o anel de vedação 38 e o segundo anel de antiextrusão 36. A montagem de vedação fêmea (118 na Fig. 13) pode incluir características de diâmetro similares como explicado com referência à Fig. 7.

[047] O segmento de tubo de perfuração com montagens de vedação como explicado com referência às Figs. 3 e 14 também podem ser utilizados como o tubo externo em uma montagem de tubo de perfuração duplo aninhado, como explicado com referência às Figs. 1-12.

[048] Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de modalidades, os técnicos no assunto, tendo o benefício desta divulgação, irão perceber que outras modalidades podem ser concebidas sem sair do escopo da invenção revelada aqui. Sendo assim, o escopo da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Montagem de vedação para um tubo de perfuração embutido ou um tubo de perfuração simples, compreendendo uma montagem de vedação fêmea (18, 118) em uma extremidade longitudinal de um tubo de perfuração e uma montagem de vedação macho (16A, 116) na outra extremidade longitudinal do tubo de perfuração; o tubo embutível em um segmento de tubo de perfuração tendo uma guia de montagem afunilada em cada extremidade longitudinal; caracterizada por: a montagem de vedação fêmea (18, 118) incluir uma porção de maior diâmetro interno (18E) em uma extremidade aberta da mesma, um afunilamento (18E1) adjacente à porção de maior diâmetro interno (18E), e uma porção de menor diâmetro interno (18F) adjacente ao afunilamento (18E1); a montagem de vedação macho (16A, 116) incluir uma porção de menor diâmetro externo (16G) em uma extremidade aberta da mesma, uma área de vedação (16F) adjacente à porção de menor diâmetro externo (16G), e uma porção de maior diâmetro externo (16E) adjacente à área de vedação; e a porção de maior diâmetro interno (18E) e a porção de menor diâmetro externo (16G) terem diâmetros selecionados para prevenir o contato entre elas durante a montagem de dois segmentos de tubo de perfuração adjacentes em um desalinhamento axial máximo com relação a uma quantidade de encaixes de roscas nas guias de montagem afuniladas nos segmentos adjacentes do tubo de perfuração em que as roscas não estão totalmente encaixadas, e pelas porções de maior (18E) e menor (18F) diâmetro interno e as porções de maior (16E) e menor (16F) diâmetro externo terem diâmetros selecionados para permitir o livre movimentolongitudinal da montagem de vedação macho (16A, 116) para dentro da montagem de vedação fêmea (18, 118) enquanto um anel de vedação (38) é mantido na área de vedação (16F) totalmente energizado.

2. Montagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a área de vedação (16F) compreender adicionalmente um anel de antiextrusão (40) em um lado do anel de vedação (38), o anel de antiextrusão (40) tendo um diâmetro selecionado para encaixe dentro da porção de menor diâmetro interno (18F).

3. Montagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a área de vedação (16F) compreender adicionalmente um anel de antiextrusão (36) em um lado do anel de vedação (38), o anel de antiextrusão (36) tendo um diâmetro selecionado para encaixe dentro da porção de maior diâmetro interno (18E).

4. Montagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o afunilamento (18E1) compreender um diâmetro interno igual ao diâmetro interno da porção de menor diâmetro interno (18F) em uma extremidade longitudinal adjacente a esta, e um diâmetro interno igual ao diâmetro interno da porção de maior diâmetro interno (18E) em uma extremidade longitudinal adjacente a esta.

5. Montagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a montagem de vedação fêmea (18, 118) compreender uma porção de diâmetro interno mínimo longitudinalmente interna e próxima à porção de menor diâmetro interno (18F), a porção de diâmetro interno mínimo tendo um diâmetro interno menor do que o diâmetro externo da porção de menor diâmetro externo (16G) da montagem de vedação macho (16A).

6. Montagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a guia de montagem afunilada (12, 14) em cada extremidade longitudinal do tubo de perfuração (10) compreender uma junta rosqueada afunilada correspondente.

7. Montagem de vedação para um tubo de perfuração embutido ou um tubo de perfuração simples, compreendendo um segmento de tubo de perfuração tendo uma montagem de vedação fêmea (18, 118) em uma extremidade longitudinal do mesmo e uma montagem de vedação macho (16A, 116) na outra extremidade longitudinal do mesmo; osegmento de tubo de perfuração tendo uma guia de montagem afunilada em cada extremidade longitudinal; caracterizada por: a montagem de vedação fêmea (18, 118) incluir uma porção de maior diâmetro interno (18E) em uma extremidade aberta da mesma, um afunilamento (18E1) adjacente à porção de maior diâmetro interno (18E), e uma porção de menor diâmetro interno (18F) adjacente ao afunilamento (18E1); a montagem de vedação macho (16A, 116) incluir uma porção de menor diâmetro externo (16G) em uma extremidade aberta da mesma, uma área de vedação (16F) adjacente à porção de menor diâmetro externo (16G), e uma porção de maior diâmetro externo (16E) adjacente à área de vedação; e a porção de maior diâmetro interno (18E) e a porção de menor diâmetro externo (16G) terem diâmetros selecionados para prevenir o contato entre elas durante a montagem de dois segmentos de tubo de perfuração adjacentes em um desalinhamento axial máximo com relação a uma quantidade de encaixes de roscas nas guias de montagem afuniladas nos segmentos adjacentes do tubo de perfuração em que as roscas não estão totalmente encaixadas, e pelas porções de maior (18E) e menor (18F) diâmetro interno e as porções de maior (16E) e menor (16F) diâmetro externo terem diâmetros selecionados para permitir o livre movimento longitudinal da montagem de vedação macho (16A, 116) para dentro da montagem de vedação fêmea (18, 118) enquanto um anel de vedação (38) é mantido na área de vedação (16F) totalmente energizado.

8. Montagem de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por o segmento de tubo de perfuração formar um tubo externo de um segmento de tubo de perfuração duplo embutido.

9. Montagem de vedação de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por um tubo interno embutido no segmento de tubo de perfuração compreender uma montagem de vedação de tubo fêmea (18, 118) em uma extremidade longitudinal do mesmo e uma montagem de vedação de tubo macho (16A, 116) na outra extremidade longitudinal do mesmo; a montagem de vedação de tubo fêmea (18, 118) incluir uma porção de maior diâmetro interno (18E) em uma extremidade aberta da mesma, um afunilamento (18E1) adjacente à porção de maior diâmetro interno (18E), e uma porção de menor diâmetro interno (18F) adjacente ao afunilamento (18E1); a montagem de vedação de tubo macho (16A, 116) incluir uma porção de menor diâmetro externo (16G) em uma extremidade aberta da mesma, uma área de vedação (16F) adjacente à porção de menor diâmetro externo (16G), e uma porção de maior diâmetro externo (16E) adjacente à área de vedação; e a porção de maior diâmetro interno (18E) e a porção de menor diâmetro externo (16G) das respectivas montagens de vedação de tubo terem diâmetros selecionados para prevenir o contato entre elas durante a montagem de dois segmentos de tubo de perfuração adjacentes em um deslocamento axial máximo dos mesmos, em que as porções de maior (18E) e menor (18F) diâmetro interno e as porções de maior (16E) e menor (16F) diâmetro externo das respectivas montagens de vedação de tubo terem diâmetros selecionados para permitir o livre movimento longitudinal da montagem de vedação macho (16A, 116) para dentro da montagem de vedação fêmea (18, 118) enquanto um anel de vedação (38) é mantido na área de vedação (16F) totalmente energizado.

10. Montagem de acordo com a reivindicação 7,caracterizada por as guias afuniladas compreenderem roscas afuniladas.

11. Montagem de acordo com a reivindicação 7,caracterizada por a área de vedação (16F) compreender adicionalmente um anel de antiextrusão (40) em um lado do anel de vedação (38), o anel de antiextrusão (40) tendo um diâmetro selecionado para encaixe dentro da porção de menor diâmetro interno (18F).

12. Montagem de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a área de vedação (16F) compreender adicionalmente um anel de antiextrusão (36) em um lado do anel de vedação (38), o anel de antiextrusão (36) tendo um diâmetro selecionado para encaixe dentro da porção de maior diâmetro interno (18E).

13. Montagem de vedação para um tubo de perfuração embutido ou um tubo de perfuração simples, compreendendo uma montagem de vedação fêmea (18, 118) em uma extremidade longitudinal de um tubo de perfuração e uma montagem de vedação macho (16A, 116) na outra extremidade longitudinal do tubo de perfuração; o tubo embutível em um segmento de tubo de perfuração tendo uma guia de montagem afunilada em cada extremidade longitudinal; caracterizada por: a montagem de vedação fêmea (18, 118) incluir uma porção de maior diâmetro interno (18E) em uma extremidade aberta da mesma, um afunilamento (18E1) adjacente à porção de maior diâmetro interno (18E), e uma porção de menor diâmetro interno (18F) adjacente ao afunilamento (18E1); a montagem de vedação macho (16A, 116) incluir uma porção de menor diâmetro externo (16G) em uma extremidade aberta da mesma, uma área de vedação (16F) adjacente à porção de menor diâmetro externo (16G), e uma porção de maior diâmetro externo (16E) adjacente à área de vedação; a porção de maior diâmetro interno (18E) e a porção de menor diâmetro externo (16G) terem diâmetros selecionados para prevenir o contato entre elas durante a montagem de dois segmentos de tubo de perfuração adjacentes em um deslocamento axial máximo dos mesmos, em que as porções de maior (18E) e menor (18F) diâmetro interno e as porções de maior (16E) e menor (16F) diâmetro externo terem diâmetros selecionados para permitir o livre movimento longitudinal da montagem de vedação macho (16A, 116) para dentro da montagem de vedação fêmea (18, 118) enquanto um anel de vedação (38) é mantido na área de vedação (16F) totalmente energizado; e a área de vedação (16F) compreender adicionalmente um anel de antiextrusão (36, 40) em pelo menos um lado do anel de vedação (38), o anel de antiextrusão (36, 40) tendo um diâmetro selecionado para encaixe dentro de pelo menos uma da porção de menor diâmetro interno (18F) e a porção de maior diâmetro interno (18E).

14. Montagem de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por o afunilamento (18E1) compreender um diâmetro interno igual ao diâmetro interno da porção de menor diâmetro interno (18F) em uma extremidade longitudinal adjacente a esta, e um diâmetro interno igual ao diâmetro interno da porção de maior diâmetro interno (18E) em uma extremidade longitudinal adjacente a esta.

15. Montagem de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a montagem de vedação fêmea (18, 118) compreender uma porção de diâmetro interno mínimo longitudinalmente interna e próxima à porção de menor diâmetro interno (18F), a porção de diâmetro interno mínimo tendo um diâmetro interno menor do que o diâmetro externo da porção de menor diâmetro externo (16G) da montagem de vedação macho (16A).

16. Montagem de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a guia de montagem afunilada (12, 14) em cadaextremidade longitudinal do tubo de perfuração (10) compreender uma junta rosqueada afunilada correspondente.