BR112014019330B1

BR112014019330B1 - Unidade de ferramenta de preparaqao, metodo para operar uma ferramenta de furo descendente, e, sistema de poqo

Info

Publication number: BR112014019330B1
Application number: BR112014019330-4A
Authority: BR
Inventors: Jimmie Robert Williamson; James Dan Vick
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2020-11-17
Also published as: WO2013133784A1; US8893806B2; US20130199795A1; BR112014019330A8; US9845661B2; BR112014019330A2; WO2013133784A8; US20140290939A1

Abstract

UNIDADE DE FERRAMENTA DE PREPARAÇÃO, MÉTODO PARA OPERAR UMA FERRAMENTA DE FURO DESCENDENTE, E, SISTEMA DE POÇO Uma unidade de ferramenta de preparação para operar uma ferramenta de furo descendente auxiliar a um sistema atuador primário da ferramenta de furo descendente, inclui um mandril cilíndrico configurado para ser recebido no furo central da ferramenta de furo descendente. Um mandril de pistão está no e selado com o mandril cilíndrico. A unidade de ferramenta de preparação é configurada para acoplar-se a uma luva atuadora da ferramenta de furo descendente e para acoplar-se à ferramenta de furo descendente em um local separado da luva atuadora. O mandril de pistão é responsive a uma mudança de pressão, dentro do furo central, para transladar em relação ao mandril cilíndrico e transladar o acoplamento com a luva atuadora, em relação ao acoplamento no local separado da luva atuadora.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] Muitas ferramentas de poço, operadas em resposta a um sinal hidráulico, também têm provisões para operação mecânica, por exemplo, com uma ferramenta de deslocamento de uma coluna de trabalho ou uma ferramenta atuadora de funcionamento com cabo. Tais provisões possibilitam operação mecânica contingente da ferramenta de poço, quando a operação hidráulica é impossível ou impraticável. Por exemplo, uma válvula de segurança de subsuperficie controlada na superfície colocada profunda (SCSSV) pode às vezes tomar-se inoperável devido a detritos de poço e pode prender em uma posição aberta, fechada ou parcialmente fechada, quando operada durante teste de furo descendente periódico. Em razão da pequena área do pistão operando do atuador hidráulico e das forças limitadas produzidas pela mola de retomo da válvula, não é às vezes possível operar completamente a SCSSV com a pressão de linha de controle disponível. Ferramentas de preparação funcionando e operadas com cabo existem, por exemplo, a ferramenta de preparação de válvula de segurança “42TLXXX” produzida e vendida por Halliburton Energy Services, Inc. Tal ferramenta de preparação é presa em um perfil dentro do tubo de fluxo de SCSSV e sacudi mento para cima e para baixo, juntamente com a pressão da linha de controle, é usado para forçar o movimento da luva atuadora dentro da SCSSV. A ação de sacudir é às vezes ineficaz porque a ferramenta de preparação deve funcionar contra a mola da SCSSV, pistão hidráulico e a vedação de lubrificante.

SUMÁRIO

[0002] Certos aspectos abrangem uma unidade de ferramenta de preparação, para operar um auxiliar de ferramenta de furo descendente para um sistema atuador primário da ferramenta de fíiro descendente. A unidade de ferramenta de preparação inclui um mandril cilíndrico, configurado para ser recebido no fíiro central da ferramenta de furo descendente. Um mandril de pistão está no e selado com o mandril cilíndrico. A unidade de ferramenta de preparação é configurada para acoplar-se a uma luva atuadora da ferramenta de furo descendente. O mandril de pistão é responsive a uma mudança de pressão no fíiro central, para transladar em relação ao mandril cilíndrico e transladar o acoplamento com a luva atuadora, em relação ao acoplamento, no local separado da luva atuadora.

[0003] Certos aspectos abrangem um método de operar um auxiliar de ferramenta de furo descendente para um sistema atuador primário da ferramenta de fíiro descendente. De acordo com o método, uma unidade de ferramenta de preparação agarra uma parede de um furo central da ferramenta de fíiro descendente. A unidade de ferramenta de preparação agarra uma luva atuadora da ferramenta de furo descendente. Em resposta a uma mudança de pressão do fluido no fíiro central, a unidade de ferramenta de preparação é operada para deslocar a luva atuadora e operar a ferramenta de furo descendente.

[0004] Certos aspectos abrangem um sistema de poço. Uma ferramenta de fíiro descendente é provida em um furo de poço do sistema de poço. A ferramenta de furo descendente tem um sistema de acionamento responsivo a sinal, para atuar a ferramenta de fíiro descendente, em resposta a um sinal remotamente gerado e uma luva atuadora para manualmente atuar a ferramenta de fíiro descendente. Uma unidade de ferramenta de preparação é recebida na ferramenta de furo descendente. A unidade de ferramenta de preparação agarra a ferramenta de furo descendente em um primeiro local da luva atuadora e agarra a ferramenta de fíiro descendente em um segundo local separado da luva atuadora. A unidade de ferramenta de preparação é responsiva a pressão na ferramenta de furo descendente, para transladar o primeiro local em relação ao segundo local.

[0005] Outros detalhes, objetivos e vantagens serão evidentes pela descrição e desenhos e pelas reivindicações.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0006] A Fig. 1 é uma vista em seção transversal lateral de um sistema de poço exemplo, com uma unidade de ferramenta de preparação.

[0007] As Figs. 2A - 2C são vistas em seção transversal lateral de uma válvula de segurança se subsuperfície controlada na superfície com uma unidade de ferramenta de preparação exemplo recebida em seu poro central. As vistas sequencialmente representam a operação da unidade de ferramenta de preparação. A Fig. 2A representa a unidade de ferramenta de preparação acoplada a uma ferramenta em funcionamento após ter sido inicialmente operada e localizada na SCSSV. A Fig. 2B representa a unidade de ferramenta de preparação, localizada na posição apropriada para atuar travada em encaixe de agarramento dentro da SCSSV. A Fig. 2C representa a unidade de ferramenta de preparação estendida, tendo transladado a luva atuadora da SCSSV no furo descendente para abrir o fechamento da válvula de segurança. A Fig. 2D representa a unidade de ferramenta de preparação acoplada a uma ferramenta de puxar. A unidade de ferramenta de preparação é equalizada e preparada para ser puxada da SCSSV e do poço.

[0008] Símbolos de referência iguais nos vários desenhos indicam elementos iguais.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0009] A presente descrição abrange uma unidade de ferramenta de preparação operada hidraulicamente, que pode operar um auxiliar de ferramenta de poço para o sistema atuador remoto a bordo da fluido de poço (isto é, sistema atuador primário), para suplementar o sistema atuador de ferramenta de poço (isto é, tanto a unidade de ferramenta de preparação como o sistema atuador sendo operados para operar a ferramenta de poço) ou pra operar a ferramenta de poço sem o sistema atuador ser operado, via as provisões da ferramenta de poço para operação mecânica. A unidade de ferramenta de preparação pode ser usada para ciciar a ferramenta de poço acima e em furo descendente, através de seus estados operacionais, por exemplo, para ciciar a luva atuadora de ferramenta, tanto poço acima como em furo descendente, repetidamente. No contexto de uma SCSSV, a unidade de ferramenta de preparação pode abrir e fechar um SCSSV uma, duas ou mais vezes. A unidade de ferramenta de preparação não necessita ser suportada por ou mesmo acoplada em um cabo (p. ex., linha sem cabo, linha inteligente, linha-e e/ou outra) ou uma coluna de tubulação (p. ex., tubulação enrolada, tubulação unida e/ou outra) quando operando a ferramenta de poço, assim possibilitando que a unidade de ferramenta de preparação seja operada dentro de um poço em uma ferramenta operando via cabo ou tubulação, e então o cabo afrouxado ou a ferramenta operando e cabo ou coluna de tubo removido do poço. Com o cabo ou tubulação removido do poço, o poço pode ser robustamente fechado (p. ex., por uma válvula de furo descendente ou superfície) e a unidade de ferramenta de preparação pode ser hidraulicamente operada para ciciar a ferramenta de poço sem necessitar um vaso capaz de aparelho ou cabo no poço.

[00010] A Fig. 1 representa um sistema de poço submarino exemplo 10, incorporando uma unidade de ferramenta de preparação 12, construída de acordo com as concepções aqui. O sistema de poço 10 tem um furo de poço subterrâneo 14, que se estende de uma cabeça de poço 16 na superfície terrestre 18 para dentro de uma ou mais zonas subterrâneas de interesse. Aqui, o sistema de poço 10 é um poço submarino, de modo que a superfície terrestre 18 é o fíindo do mar, porém as concepções descritas aqui poderiam ser igualmente aplicadas a um sistema de poço de superfície. A cabeça de poço 16 inclui uma ou mais válvulas 20, que podem ser seletivamente abertas ou fechadas para fechar o poço impedindo o fluxo através da cabeça de poço 16. A cabeça de poço 16 pode incluir outros componentes, tais como protetoras contra explosões e/ou outros componentes. Uma coluna de completação 22, incluindo tubulação e ferramentas de poço, estende-se para o furo descendente a partir da cabeça de poço 16. Entre outras coisas, a coluna de complementação 22 inclui uma ferramenta de poço 24 a ser operada pela unidade de ferramenta de preparação 12. Em certos exemplos, por exemplo, quando a unidade de ferramenta de preparação 12 é operada dentro do poço em tubulação enrolada ou cabo, a cabeça de poço 16 pode ainda incluir um lubrificante 26 para selar em tomo da tubulação ou cabo e selar o poço.

[00011] A unidade de ferramenta de preparação 12 é configurada para ser operada dentro do poço 14, dentro do fíiro interno central da coluna de completação 22 e ferramenta de poço 24, contido em uma ferramenta operando 28, que é acoplada com uma unidade de ferramenta de preparação 12. No exemplo representado na Figura 1, a ferramenta 28 e a unidade de ferramenta de preparação 12 são operadas em uma controlador de força da cabo de perfuração, porém em outros exemplos a unidade de ferramenta de preparação 12 e ferramenta operando 28 podem ser operadas na tubulação (espiralada e/ou unida). Em certos exemplos, a coluna de ferramentas inclui ainda jarras e haste de cabo de perfuração. Operando-se a unidade de ferramenta de preparação em uma coluna de ferramentas de uma cabo de perfuração, linha inteligente ou similares possibilita-se que a coluna de ferramentas seja operada dentro do sistema de poço 10 com um vaso tendo recursos de manuseio de cabo. Assim, uma estrutura com recursos de manuseio de tubulação unida ou tubulação enrolada não é necessária. Tais vasos com somente capacidade de manuseio de cabo são tipicamente menores e mais abundantes e, assim, de aluguel e operação mais baratos e mais fáceis de programar do que uma estrutura com recursos de manuseio de tubulação unida ou espiralada.

[00012] Quando operada dentro da ferramenta de poço 24, a unidade de ferramenta de preparação 12 inicialmente encaixa com e agarra a ferramenta de poço 24 em uma luva atuadora da ferramenta de poço 24 e em um local afastado da luva atuadora. Em seguida, a ferramenta operando 28 é operada (hidráulica e eletricamente por manipulação mecânica e/ou de outro modo) para prender a unidade de ferramenta de preparação 12 em encaixe de agarramento com a ferramenta de poço 24. Quando a ferramenta operando 28 é removida, uma válvula equalizante da unidade de ferramenta de preparação 12 é fechada para impedir comunicação de pressão entre o furo central da ferramenta de poço 24 (bem como o furo central da unidade de ferramenta de preparação 12) e o exterior da unidade de ferramenta de preparação 12. Com a unidade de ferramenta de preparação 28 em encaixe de agarramento com a ferramenta de poço 24, o peso da unidade de ferramenta de preparação 28 é suportado e a unidade de ferramenta de preparação 28 é ancorada na ferramenta de poço 24. A ferramenta operando 28 pode ser liberada da unidade de ferramenta de preparação 12 e pode ser removida do poço 10, juntamente com a coluna e cabo (ou tubulação) de ferramentas restantes, a ferramenta operando 28 é introduzida. A remoção da coluna de ferramentas e cabo do poço 10 permite que o poço 10 seja robustamente fechado pela válvula 20 na cabeça de poço 16 para segurança. As válvulas são tipicamente mais robustas do que a vedação obtida por um protetor contra explosões selado em tomo de uma tubulação ou lubrificante selado em tomo de um cabo, e múltiplas válvulas podem ser usadas para assegurar vedações redundantes que atendem exigências reguladoras. Em certos exemplos, a válvula 20 pode ser de um tipo tendo uma vedação de metal com metal hermética a gás.

[00013] A unidade de ferramenta de preparação 12 pode ser operada para ciciar a luva atuadora da ferramenta de poço 24, poço acima e poço abaixo e, assim, operar a ferramenta de poço 24 para abrir e fechar, tantas vezes quantas forem desejadas, sem intervenção dentro do poço. Por exemplo, a unidade de ferramenta de preparação 12 pode ser operada altemativamente aumentando-se e diminuindo-se a pressão no furo central da coluna de completação 22, relativa a uma pressão especificada. Em certos exemplos, a pressão especificada é a pressão em que a unidade de ferramenta de preparação 12 foi equalizada (isto e, a pressão no furo central, quando a válvula de equalização da unidade de ferramenta de preparação 12 foi fechada). Por exemplo, os fluidos podem ser bombeados dentro e liberado do furo central via um orifício na cabeça de poço 16. Em certos exemplos de um poço submarino, os fluidos podem ser bombeados dentro do poço 10 usando- se um veículo operado remotamente (ROV) submarino ou outro sistema de bombeio de superfície ou submarino remoto. Como metanol é tipicamente facilmente disponível nos poços submarinos para prevenção de hidratos, o fluido bombeado dentro do poço, em certos exemplos, pode ser metanol e/ou outros químicos de tratamento usados na completação ou produção de poço. Ainda outros fluidos podem ser usados. Em um exemplo, a unidade de ferramenta de preparação 12 expande-se, em resposta a pressão aumentada dentro do furo central, assim fazendo com que a unidade de ferramenta de preparação 12 mova a luva atuadora de ferramenta de poço 24 metade de um ciclo. A unidade de ferramenta de preparação 12 contrai-se, em resposta à pressão diminuída dentro do furo central, para retrair a luva de ferramenta de poço 24 poço acima e completar o ciclo. Em certos exemplos, a unidade de ferramenta de preparação 12 pode ser propendida por mola para um estado retraído, para facilitar a contração em resposta à pressão diminuída. Em outros exemplos, a unidade de ferramenta de preparação 12 pode ser altemativamente configurada para contrair-se quando do aumento da pressão dentro do furo central e expandir-se em resposta à pressão diminuída. O sistema atuador da ferramenta de poço 24 (isto é, o sistema que normalmente seria operado para operar a ferramenta de poço 24) pode, em certos exemplos, ser operado em cooperação com a unidade de ferramenta de preparação 12, para facilitar ciciar a ferramenta de poço 24. Em outros exemplos, o sistema atuador da ferramenta de poço 24 pode não ser operado e a ferramenta de poço 24 ciciada por operação apenas da unidade de ferramenta de preparação 12.

[00014] A unidade de ferramenta de preparação 12 pode ser removida operando-se a ferramenta de operação 28, ou uma ferramenta de puxar específica, de volta para a coluna de completação 22 sobre o cabo e/ou tubulação e encaixando no pescoço de pescar da unidade de ferramenta de preparação 12. Retirando-se a unidade de ferramenta de preparação 12 libera- se o encaixe e agarramento da unidade de ferramenta de preparação 12 com a ferramenta de poço 24, permitindo-se que a unidade de ferramenta de preparação 12 seja puxada do poço 10.

[00015] Voltando agora às Figs. 2A-D, uma unidade de ferramenta de preparação exemplo 200 é mostrada em meio-lado através da seção em conexão com uma ferramenta de poço exemplo e operando-se a ferramenta SCSSV 210 e operando-se a ferramenta 212. A unidade de ferramenta de preparação exemplo 200 pode ser usada como a unidade de ferramenta de preparação 12 e, como a unidade de ferramenta de preparação 12, a unidade de ferramenta de preparação exemplo 200 pode ser usada em outros tipos de ferramentas de poço que não a SCSSV 210 específica representada. A unidade de ferramenta de preparação 200 inclui um mandril de travamento 244, acoplado (rosqueavelmente e/ou de outro modo) com um sub de preparação 288 e uma válvula equalizadora 246 recebida no sub de preparação 288. Em outros exemplos, os aspectos do mandril de travamento 244 e/ou válvula equalizadora 246 podem ser integrados em uma única ferramenta. Também, embora representados com um mandril de travamento específico 244 e válvula de equalização 246, há outros tipos de mandris de travamento e válvulas equalizadoras que poderiam ser usados.

[00016] A SCSSV exemplo 210 é uma válvula primária operada hidraulicamente, configurada para permanecer aberta, em resposta a um sinal hidráulico recebido através de uma linha de controle 214 e fechada quando o sinal hidráulico na linha de controle 214 é reduzido ou cessado. O sinal hidráulico é uma pressão hidráulica acima de uma pressão de controle especificada. A pressão atua sobre um pistão atuador 216 da SCSSV 210, para acionar o pistão 216 para o furo descendente (em direção à direita da Fig. 2A) para uma posição acionada. O pistão 216, por sua vez, contata com a luva atuadora 218 da SCSSV 210 e aciona a luva atuadora 218 para o furo descendente para sua posição acionada. A luva atuadora 218 interage com o fechamento de válvula 220, para abrir o fechamento de válvula 220, e permitir fluxo através do furo central 226 da SCSSV 210, quando na posição acionada. No exemplo representado, o fechamento de válvula 220 é uma mola chapeleta propendida fechada para selar contra o fluxo através do furo central 226 e a luva atuadora 218 empurra a chapeleta abrindo-a, quando movida para o furo descendente para sua posição acionada. Em outros exemplos, o fechamento de válvula 220 pode ser uma válvula de esfera e a luva atuadora 218 é acoplada à ligação que gira a esfera. Uma mola de retomo 222 reage entre um local fixo sobre o recinto da SCSSV 224 e a luva atuadora 218, para propender a luva atuadora 218 e pistão 216 para o alto do poço, para suas respectivas posições não-acionadas, assim permitindo que a SCSSV 210 retome com o fechamento de válvula 220 fechado. Notavelmente, como uma válvula de segurança, o sistema atuador primário da SCSSV 210 é o sistema de acionamento hidráulico, incluindo as linhas de controle 214 e pistão atuador 216. A SCSSV exemplo 210 tem provisões para operação de contingência separada do sistema de acionamento hidráulico, por exemplo, se o sistema de acionamento hidráulico falhar ou não puder produzir bastante força para abrir o fechamento 220. Particularmente, a SCSSV 210 inclui um perfil de encaixe de chaveta 228 no interior da luva atuadora 218, que permite que a luva atuadora 218 seja encaixada pelas chavetas de uma ferramenta de deslocamento, posicionada em uma coluna de trabalho. Uma vez encaixada, a ferramenta de deslocamento pode ser usada para manualmente manipular a luva atuadora 218 via a coluna de trabalho e sem hidraulicamente operar o sistema de acionamento hidráulico.

[00017] A unidade de ferramenta de preparação 200 é representada na Fig. 2A como exposto na SCSSV 210, encaixada com a SCSSV 210 e parcialmente travada na SCSSV 210. A unidade de ferramenta de preparação 200 foi transportada para dentro do poço e para dentro da SCSSV 210 sobre a ferramenta 212 operando e, como será discutido mais detalhadamente abaixo, a pressão poço acima e poço abaixo da unidade de ferramenta de preparação 200 foi equalizada.

[00018] A ferramenta operando 212 representada é uma ferramenta operacional Otis RO, onde OTIS é uma marca comercial registrada da Halliburton Energy Services, Inc. Entretanto, outras diferentes ferramentas operacionais poderiam ser usadas.

[00019] A sub de preparação 288 inclui um mandril cilíndrico 230 e um mandril de pistão 232 nos e selados com (via vedações 234a e 234b) o interior do mandril cilíndrico 230. O mandril de pistão 232 contém uma pluralidade de chavetas de preparação 236, disposta em tomo de sua circunferência. As chavetas de preparação de mandril de pistão 236 são configuradas para encaixar e agarrar no perfil de preparação 228 da luva atuadora 218. O retentor de chaveta de mandril de travação 244 contém outro conjunto de chavetas de travação 238 disposto em tomo de sua circunferência e axialmente afastado das chavetas de preparação 236. As chavetas de mandril de travação 238 são configuradas para encaixar e agarrar no perfil de mandril de travação 240, um perfil provido separado da luva atuadora 218. Por exemplo, a Fig. 2A mostra um perfil de mandril de travação 240 na parede do recinto SCSSV 224, que é encaixado pelas chavetas de mandril de travação 238, porém o perfil 240 poderia estar em outro local acima da SCSSV 210. As chavetas de mandril de travaçào 238 são propendidas por mola radialmente para fora pelas molas 243. As chavetas de preparação 236 são propendidas por mola radialmente para fora pelas molas 243. Sendo propendidas por mola como tal, permite que as chavetas 236, 238 deslizem ao longo do interior do furo central 226 quando a unidade de ferramenta de preparação 200 é operada para dentro da SCSSV 210, e encaixada sob pressão em encaixe inicial, quando a unidade de ferramenta de preparação 200 é totalmente recebida na SCSSV 210 e as chavetas de mandril de travação 238 alinham-se com o perfil de mandril de travação 240. As chavetas do sub 236 de preparação são posicionadas de modo que elas encaixem e prendam no perfil de preparação 228, quando elas se deslocam para baixo. O perfil de travação ilustrado 240 e o mandril de travação 238 são configurados com um encaixe inicial tipo nada- feito, que para o movimento mais para o furo descendente da unidade de ferramenta de preparação 200, quando ela está sendo recebida dentro da SCSSV 210, para precisamente posicionar a unidade de ferramenta de preparação 200 em relação à SCSSV 210.

[00020] O mandril de travação 244 recebe intemamente um mandril expansor de chaveta 242, que pode transladar axialmente dentro do mandril de travação 244, entre uma posição radialmente embaixo das chavetas de mandril de travação 238 e uma posição separada das chavetas de mandril de travação 238. Quando posicionada radialmente embaixo das chavetas de mandril de travação 238, o mandril expansor de chaveta 242 trava as chavetas 238 em uma posição radialmente expandida. Por exemplo, como visto na Fig. 2A, quando as chavetas de mandril de travação 238 são inicialmente posicionadas alinhadas com o perfil 240, a translação do mandril expansor de chaveta 242 radialmente embaixo das chavetas de mandril de travação 238, prende as chavetas em encaixe de agarramento com o perfil de mandril de travação 240. O mandril expansor de chaveta 242, entretanto, é inicialmente mantido separado das chavetas de mandril de travação 238 por um pino de cisalhamento (não mostrado). A ferramenta operando 212 encaixa no pescoço de pesca interna, que se fixa ao mandril expansor de chaveta 242. Uma vez a unidade de ferramenta de preparação 200 seja localizada em posição com as chavetas de mandril de travação 238 na SCSSV 210, as jarras e hastes (não mostradas) são usadas para chocar-se abaixo sobre a ferramenta operando 212 sobre o pescoço de pesca, cortando o pino de cisalhamento e prendendo as chavetas do mandril de travação 238 apoiada no perfil de travamento 240. Com as chavetas de mandril de travação 238 presas em encaixe de agarramento com o perfil 240, a unidade de ferramenta de preparação 200 é presa na SCSSV 210 e não pode ser mover poço acima ou poço abaixo. Em seguida, a coluna de ferramentas e a ferramenta operando 212 podem ser liberadas e retiradas poço acima da unidade de ferramenta de preparação 200 e do poço.

[00021] O mandril de travação 244 contém vedações 244 em tomo de sua circunferência, que são configuradas para selar com o interior do furo central 226. Assim, a pressão acima da pressão de equalização de fechamento de válvula aplicada poço acima dentro do furo central 226 é transmitida através do mandril de travação 244 e mandril cilíndrico 230, para atuar sobre o mandril de pistão 232 e acionar o mandril de pistão 232 axialmente poço abaixo em relação ao mandril de travação244 e mandril 230.

[00022] A válvula de equalização 246 tem um ou mais furos de equalização de furo descendente da vedação 244 para comunicar-se com o interior e exterior do mandril cilíndrico 230, enquanto a unidade de ferramenta de preparação 200 está sendo operada para dentro/fora da SCSSV 210 e poço. A extremidade de furo descendente do mandril de travação 244 é aberta para permitir comunicação de fluido através do interior do mandril de travação 244. Entretanto, o mandril de pistão 232 inclui uma válvula de retenção 248, que sela na direção de comunicação de fluido do alto do poço do mandril de pistão 232 de furo descendente, e permite comunicação do fluido do fíiro descendente do mandril de pistão 232 poço acima do mandril de pistão 232. A válvula de retenção 248 é mostrada como uma esfera que é propendida por mola para um local, porém poderia tomar outras formas. Os orifícios de válvula de equalização 246 e válvula de retenção 248 cooperam para permitir mais elevada pressão de furo descendente da unidade de ferramenta de preparação 200, para equalizar poço acima da unidade de ferramenta de preparação 200, quando ela é operada para dentro da SCSSV 210, assim permitindo que a pressão seja equalizada poço acima e poço abaixo da unidade de ferramenta de preparação 200, a uma pressão especificada. Em certos exemplos, a pressão é equalizada em pressão hidrostática dentro do poço.

[00023] O recinto de válvula de equalização 231 recebe intemamente uma luva de vedação 250, que tem duas vedações axialmente afastadas 252, que selam em direção ao interior do recinto de válvula de equalização 232. A luva de vedação 250 pode axialmente transladar entre uma posição de furo descendente, onde ambas as vedações 252 estão no furo descendente dos orifícios de equalização 246 e permitem comunicação de fluido através dos orifícios 246, e uma posição de alto do poço, onde as vedações 252 suportam os orifícios 246 e selam em direção à comunicação de fluido através dos orifícios 246. A luva de vedação 250 está incialmente na posição de furo descendente, quando a unidade de ferramenta de preparação 200 é operada para dentro do poço (Fig. 2A) e a pressão está equalizada. A luva de vedação 250 inclui um ou mais dedos de mola 254, que propendem radialmente para fora, porém detêm-se radialmente dentro pela parede interna do recinto de válvula de equalização 231, para agarrar a extremidade de dente de furo descendente da ferramenta operando 212. Quando a ferramenta operando 212 é retirada poço acima da unidade de ferramenta de preparação 200, a luva 250 é transladada poço acima para selar os orifícios 246. Os dedos de mola 254 são também movidos para uma parte de maior diâmetro 255 do recinto de válvula de equalização 231, para permitir que os dedos de mola 254 expandam-se para fora, liberem-se da extremidade em dente da ferramenta operando 212 e liberem a luva 250 da ferramenta operando 212 (Fig. 2B). Os dedos de mola 254 então contatam a extremidade de furo descendente da parte de maior diâmetro 255, para reter a luva 250 selando os orifícios 246.

[00024] O mandril de pistão 232 é inicialmente fixado no mandril cilíndrico 230 por um pino de cisalhamento 256 quando a unidade de ferramenta de preparação 200 é operada para dentro do poço (Fig. 2A). Com o mandril cilíndrico 230 travado no perfil 240, aplicando-se pressão poço acima através do fíiro central 226 aciona-se o mandril de pistão 232 para o fíiro descendente e cisalha-se o pino 256 para liberar o mandril de pistão 232 do mandril cilíndrico 230 (Fig. 2B).

[00025] As chavetas de preparação 236 são retidas na luva de retenção de chaveta 258 recebida sobre e configuradas para transladar axialmente em relação ao mandril de pistão 232. A superfície externa do mandril de pistão 232 próxima das chavetas 236 define um perfil de expansor de chaveta 260. Quando o mandril de pistão 232 é retido no mandril cilíndrico 230 pelo pino de cisalhamento 256 (Fig. 2A), o expansor de chaveta 26 é axialmente posicionado para permitir que as chavetas 236 retraiam-se radialmente. Entretanto, quando pressão é aplicada por cima através do fíiro central 226, o pino de cisalhamento 256 é cisalhado e o mandril de pistão 232 é transladado para o fíiro descendente, o expansor de chaveta 260 é movido para uma posição axial, que trava as chaves 236 radialmente estendidas para dentro do encaixe de agarramento com o perfil de luva atuadora 228 (Fig. 2B). Um ou mais pinos de cisalhamento 262 são levados pela luva retentora de chaveta 258 e propendidos para dentro pelas molas 264. Quando o mandril de pistão 232 translada para o fíiro descendente para travar as chavetas 236 radialmente expandidas, o(s) pino(s) de cisalhamento 262 propendem para dentro para um receptáculo de pino de cisalhamento 266 do mandril de pistão 232 e fixa a luva contendo pistão 258 para o mandril de pistão 232 com as chavetas 236 travadas radialmente expandidas. Mais pressão aplicada poço acima através do furo central 226 aciona o mandril de pistão 232 mais para o furo descendente, para acionar a luva atuadora 218 para o furo descendente. As forças de reação de acionamento da luva atuadora 218 para o furo descendente são pressionadas pelas chavetas 238. Notavelmente, a área do pistão apresentada pelo mandril de pistão 232 e válvula de retenção 248 (isto é, a área dentro das vedações 234a) é substancialmente maior do que a área de pistão apresentada pelos pistões atuadores 216 da SCSSV 120. Portanto, uma força máxima muito maior é aplicada para acionar a luva atuadora 218 para o furo descendente via pressão aplicada à unidade de ferramenta de preparação 200 em vez de via a mesma magnitude de pressão aplicada ao pistão atuador 216 da SCSSV 210. Em certos exemplos, a pressão pode ser aplicada tanto à unidade de ferramenta de preparação 200 como ao pistão atuador 216 da SCSSV 210, concomitantemente, para maximizar a força aplicada para atuar a luva atuadora 218 para o furo descendente.

[00026] Uma porca de ajuste 270, acoplada ao mandril de pistão 232, contata um ressalto limitador 272 correspondente do mandril cilíndrico 230, para limitar a translação ou curso de furo descendente do mandril de pistão 232, relativo ao mandril cilíndrico 230 (Fig. 2B). Nas figuras, a porca de ajuste 270 é atarraxada no exterior da válvula de retenção 248, a fim de que sua posição possa ser axialmente ajustada em relação ao mandril de pistão 232, para possibilitar o ajuste do curso. Em outros exemplos, a porca de ajuste 270 pode ser acoplada ao mandril de pistão 232 em uma diferente maneira (p. ex., sobre o próprio mandril de pistão 232 ou a outro componente) e não necessita ser atarraxada. A porca de ajuste 270 possibilita o ajuste do curso da unidade de ferramenta de preparação 200 em relação ao curso da luva atuadora 218 (p. ex., para ser igual, ligeiramente mais curta ou outra), de modo que a operação da unidade de ferramenta de preparação 200 não se super-estenda e avarie a luva atuadora 128 ou SCSSV 210.

[00027] Uma mola de retomo é provida para retomar o mandril de pistão 232 axialmente poço acima em relação ao mandril cilíndrico 230, quando pressão poço acima através do furo central 226 é reduzida de volta para a pressão de equalização. Na Fig. 2A, a mola de retomo é uma mola tipo fluido, definida pela câmara 268, entre o mandril de pistão 232 e o mandril cilíndrico 230, e selada pela vedações 234a e 234b. A câmara 268 pode ser selada quando o mandril de pistão 232 e o mandril cilíndrico 230 são axialmente contraídos, por exemplo, quando pinados pelo pino de cisalhamento 256. Em certos exemplos, o fluido dentro da câmara está em pressão atmosférica quando o mandril de pistão 232 e o mandril cilíndrico 230 são selados no estado axialmente contraído. Em seguida, quando o mandril de pistão 232 é axialmente estendido do mandril cilíndrico 230 poço abaixo, a câmara 268 é ampliada e uma pressão menor do que a pressão atmosférica é criada dentro da câmara 268. Quando a pressão é liberada do furo central 226 e linha de controle 214, a pressão diferencial entre a pressão da câmara versus a pressão hidrostática força o mandril de pistão 232 de volta para dentro do mandril cilíndrico 230 e retoma a luva atuadora 218 poço acima. No caso de uma SCSSV 210, a mola de retomo 222 da SCSSV 210 também auxiliará em empurrar o mandril de pistão 232 de volta para dentro do mandril de cilindro 230 e a luva atuadora 218 poço acima.

[00028] Notavelmente, embora descrito como uma mola de fluido que opera reduzindo a pressão dentro da câmara 268 (isto é, vácuo), a mola de fluido poderia operar no aumento da pressão dentro da câmara 268, por exemplo, com a câmara sendo configurada para reduzir de tamanho e comprimir um gás dentro da câmara, quando o mandril de pistão 232 é axialmente estendido do mandril cilíndrico 230. Altemativamente ou em adição a uma mola de fluido, uma mola mecânica poderia ser usada (p. ex., mola espiral, arruelas Belleville, e/ou outra mola mecânica) entre o mandril de pistão 232 e o mandril cilíndrico 230.

[00029] As operações descritas acima, para estender e retrair o mandril de pistão 232 e a luva atuadora 218, podem ser repetidas uma vez, duas vezes ou tantas vezes quantas forem desejadas. Além disso, no exemplo de uma SCSSV 210, o fechamento de válvula 220 pode ser testado em pressão com pressão de furo descendente do fechamento 220. Se houver qualquer vazamento além do fechamento de válvula 220, a unidade de ferramenta de preparação 200 não reterá a pressão, porém sem dúvida permitirá comunicação da pressão de poço acima através da válvula de retenção 248.

[00030] Quando for desejado remover a unidade de ferramenta de preparação 200, a ferramenta pode ser incapacitada para facilitar a remoção do poço. Para este fim, a mola de fluido da câmara atmosférica 268 tem um orifício de alívio 276 em comunicação fluida com o interior do mandril cilíndrico 230. O orifício de alívio 276 é selado por um tampão de alívio de pressão 274, tal como um disco de ruptura, válvula de alívio de pressão e/ou outro dispositivo, que sela o orifício 276 até exposto a pressão através de uma pressão especificada. Uma vez acima da pressão especificada, o tampão de alívio de pressão 274 abre-se (Fig. 2D) para permitir comunicação de fluido com o interior do mandril cilíndrico 230, assim incapacitando a mola de retomo. Por exemplo, quando for desejado incapacitar a unidade de ferramenta de preparação 200, a pressão especificada pode ser aplicada através do furo central 226 para abrir o tampão 274. Em certos exemplos, a pressão especificada é selecionada para ser acima das pressões esperadas, experimentadas quando operando a unidade de ferramenta de preparação 200 para ciciar a luva atuadora 218.

[00031] Uma ferramenta de puxar 278 (Fig. 2D) pode ser usada para equalizar a pressão através da válvula de equalização 246 e liberar as chavetas de mandril de travação 238 do encaixe de agarramento com o perfil de mandril de travação 240. A ferramenta de tração 278 é operada para dentro do mandril de travação 244, para empurrar a válvula equalizadora 246 para a posição aberta. Sacudimento para cima sobre a ferramenta de puxar 278 libera as chavetas de mandril de travação 238 do perfil de travação 240. A ferramenta de puxar 278 (Fig. 2D) pode ser usada para sacudir o mandril cilíndrico 230 e o mandril de pistão 232 com ela, poço acima, em relação à luva retentora de chaveta 258 e as chavetas de preparação 236, que são ainda encaixadas com a luva atuadora 218. O sacudimento poço acima corta o(s) pino(s) de cisalhamento 262 e libera a luva contendo pistão 258 do mandril de pistão 232, permite que as chavetas de preparação 236 não sejam suportadas pelo mandril expansor 260 e permite que as chavetas de preparação 236 sejam puxadas poço acima a partir do perfil de luva atuadora 228. Em razão de o pino de cisalhamento 262 ser cortado por um movimento poço acima, a luva atuadora 218 é deixada em uma posição de topo de poço. Mais translação poço acima da ferramenta de tração 278 retira a unidade de ferramenta de preparação 200 da SCSSV 210 e do poço. Em seguida, a SCSSV 210é deixada em operação normal.

[00032] Numerosas formas de realização foram descritas. Contudo, deve ser entendido que várias modificações podem ser feitas. Portanto, outras formas de realização estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims

1. Unidade de ferramenta de preparação (200), para operar uma ferramenta de furo descendente auxiliar de um sistema atuador primário da ferramenta de furo descendente, a unidade de ferramenta de preparação (200) caracterizada pelo fato de que compreende: um mandril cilíndrico (230), configurado para ser recebido em um furo central (226) e através de um interior do sistema de atuador primário da ferramenta de furo descendente; e um mandril de pistão (232) no e selado com o mandril cilíndrico (230), a unidade de ferramenta de preparação (200) configurada para acoplar-se a uma luva atuadora (218) da ferramenta de furo descendente e para acoplar-se à ferramenta de furo descendente, em um local separado da luva atuadora (218), o mandril de pistão (232) responsivo a uma mudança da pressão no furo central (226), para transladar em relação ao mandril cilíndrico (230) e transladar o acoplamento com a luva atuadora (218) em relação ao acoplamento no local separado da luva atuadora (218), em que a unidade de ferramenta de preparação (200) é configurada para acoplar-se a um cabo ou uma tubulação para ser transportada para o furo descendente sobre o cabo ou a tubulação e é adicionalmente configurada para transladar o acoplamento com a luva atuadora (218) em relação ao acoplamento no local separado da luva atuadora (218) após a ferramenta de preparação (200) ser desacoplada do cabo ou tubulação.

2. Unidade de ferramenta de preparação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mandril de pistão (232) é responsivo a um aumento de pressão para transladar de uma primeira posição para uma segunda posição, e a unidade de ferramenta de preparação (200) compreende ainda uma mola de retomo (222), configurada para retomar o mandril de pistão (232) para a primeira posição em resposta a uma diminuição de pressão.

3. Unidade de ferramenta de preparação (200) de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a mola de retomo (222) compreende uma câmara (268) de pressão.

4. Unidade de ferramenta de preparação (200) de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a câmara (268) de pressão compreende um gás na ou próximo da pressão atmosférica.

5. Unidade de ferramenta de preparação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é configurada para acoplar-se a um cabo para ser transportada para o furo descendente sobre o cabo e para operar para trasladar o acoplamento com a luva atuadora (218) em relação ao acoplamento no local separado da luva atuadora (218) enquanto o cabo está folgado.

6. Unidade de ferramenta de preparação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de furo descendente compreende uma válvula de furo descendente e a luva atuadora (218) é acoplada a um fechamento da válvula, para abrir o furo central (226) quando a luva atuadora (218) é transladada em uma primeira direção e para fechar o furo central (226) quando a luva atuadora (218) é transladada em uma segunda direção.

7. Unidade de ferramenta de preparação (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema atuador primário da ferramenta de furo descendente é operado por um sinal hidráulico e tem uma primeira área hidráulica, sobre a qual o sinal hidráulico atua, e onde o mandril de pistão (232) tem uma segunda área hidráulica que é maior do que a primeira área hidráulica.

8. Método para operar uma ferramenta de furo descendente auxiliar a um sistema atuador primário da ferramenta de furo descendente, dito método caracterizado pelo fato de que compreende: agarrar, com uma unidade de ferramenta de preparação (200), uma parede de um furo central (226) do sistema atuador primário da ferramenta de furo descendente, agarrar, com a unidade de ferramenta de preparação (200), uma luva atuadora (218) da ferramenta de furo descendente; e em resposta a uma mudança de pressão do fluido do furo central (226), operar a unidade de ferramenta de preparação (200) para deslocar a luva atuadora (218) e operar a ferramenta de furo descendente; transportar a unidade de ferramenta de preparação (200) para o furo descendente com um cabo ou tubulação acoplado à unidade de ferramenta de preparação (200) e liberar o cabo ou tubulação da unidade de ferramenta de preparação (200) antes de deslocar a luva atuadora (218) com a unidade de ferramenta de preparação (200).

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda transportar a unidade de ferramenta de preparação (200) para o furo descendente com um cabo acoplado à unidade de ferramenta de preparação (200) e operar a unidade de ferramenta de preparação (200) para deslocar a luva atuadora (218) e operar a ferramenta de furo descendente, enquanto o cabo de perfuração está folgado.

10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda retirar o cabo ou tubulação de um poço contendo a unidade de ferramenta de preparação (200) e fechar o poço com uma válvula furo acima da ferramenta de preparação (200), antes e durante o deslocar da luva atuadora (218) com a unidade de ferramenta de preparação (200).

11. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, em resposta a uma mudança de pressão de fluido do fíiro central (226), deslocar a luva atuadora (218) com a unidade de ferramenta de preparação (200), para operar a ferramenta de furo descendente, compreende: em resposta a um aumento de pressão de fluido do furo central (226), deslocar a luva atuadora (218) em uma primeira direção, para operar a ferramenta de furo descendente, e em resposta a uma diminuição de pressão de fluido do furo central (226), deslocar a luva atuadora (218) em uma segunda direção, para operar a ferramenta de furo descendente.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda, em resposta a um segundo aumento de pressão de fluido do furo central (226), deslocar a luva atuadora (218) na primeira direção; e em resposta a uma segunda diminuição de fluido do furo central (226), deslocar a luva atuadora (218) na segunda direção.

13. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que deslocar a luva atuadora (218) em uma segunda direção compreende expandir um fluido em uma câmara (268) de pressão da unidade de ferramenta de preparação (200).

14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de furo descendente é uma válvula e a luva atuadora (218) é acoplada a um fechamento da válvula para abrir o furo central (226) quando a luva atuadora (218) é transladada em uma primeira direção e para fechar o furo central (226) quando a luva atuadora (218) é transladada em uma segunda direção.

15. Sistema de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: uma ferramenta de furo descendente dentro de um furo de poço, a ferramenta de furo descendente tendo um sistema de acionamento responsivo a um sinal para acionar a ferramenta de furo descendente em resposta a um sinal remotamente gerado e uma luva atuadora (218) para manualmente acionar a ferramenta de furo descendente; e uma unidade de ferramenta de preparação (200) recebida na ferramenta de furo descendente, a unidade de ferramenta de preparação (200) agarrando a ferramenta de furo descendente em um primeiro local da luva atuadora (218) e agarrando a ferramenta de furo descendente em um segundo local separado da luva atuadora (218) e responsivo à pressão na ferramenta de furo descendente, para transladar o primeiro local relativo ao segundo local, em que a unidade de ferramenta de preparação (200) é configurada para acoplar-se a um cabo ou uma tubulação para ser transportada para o furo descendente sobre o cabo ou a tubulação e é adicionalmente configurada para transladar o acoplamento com a luva atuadora (218) em relação ao acoplamento no local separado da luva atuadora (218) após a ferramenta de preparação (200) ser desacoplada do cabo ou tubulação.

16. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a unidade de ferramenta de preparação (200) não é acoplada a um cabo ou tubulação que se estenda de próximo a uma superfície terrestre.

17. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a unidade de ferramenta de preparação (200) é acoplada a uma linha de cabo que é folgada.

18. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que transladar o primeiro local em relação ao segundo local translada a luva atuadora (218).

19. Sistema de poço de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a unidade de ferramenta de preparação (200) é responsiva a um aumento de pressão na ferramenta de furo descendente, para transladar o primeiro local em relação ao segundo local; e a unidade de ferramenta de preparação (200) compreende uma