BR112014021338B1

BR112014021338B1 - atuador de válvula dupla para tubo de perfuração e suas configurações na válvula do tubo de perfuração, e, válvula dupla para tubo de perfuração

Info

Publication number: BR112014021338B1
Application number: BR112014021338-0A
Authority: BR
Inventors: Espen Alhaug; Stein Erik Meinseth
Original assignee: Reelwell As
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2021-02-02
Also published as: CA2865566A1; US9267344B2; US20130220622A1; WO2013127609A3; CA2865566C; EP2834445A2; EP2834445B1; WO2013127609A2

Abstract

ATUADOR DE VÁLVULA DUPLA PARA TUBO DE PERFURAÇÃO E SUAS CONFIGURAÇÕES NA VÁLVULA DO TUBO DE PERFURAÇÃO. O atuador de tubo duplo de perfuração (100) inclui um pistão (114) disposto em um alojamento (110), que é configurado para ser acoplado com vedação em suas extremidades longitudinais com uma extremidade do segmento encaixado no tubo duplo de perfuração. Um conduto superior interno (112) é montado no alojamento (110) próximo a uma das suas extremidades longitudinais. Um conduto inferior interno (115) é montado no alojamento (110) próximo a sua outra extremidade longitudinal. O pistão (114) é engatado de forma deslizante e com vedação entre os condutos superior (112) e inferior (115) internos, definindo juntos e entre eles uma passagem interna de fluxo de fluido. O conduto superior interno (112), o pistão (114) e o conduto inferior interno (115) também definem uma passagem externa de fluxo entre suas respectivas superfícies exteriores e o interior do alojamento (110), fazendo com que a aplicação da pressão do fluido na passagem externa de fluxo movimente o pistão.

Description

Campo

[001] A invenção se refere ao campo dos tubos duplos de perfuração. Mais especificamente, ela se refere a um sistema de atuador e válvula e às configurações de um sistema de válvula utilizado com tubos duplos de perfuração.

Fundamentos

[002] No estado da técnica, é conhecida a perfuração de poços subterrâneos que utiliza um único tubo de perfuração, dois tubos paralelos ou dois tubos encaixados ou concêntricos. Os tubos concêntricos ou encaixados se referem a um tubo composto por juntas de tubos internos e dispostos nas juntas de tubos externos e conectados de ponta a ponta.

[003] Nos tubos de perfuração concêntricos ou encaixados, o tubo interno forma um poço de fluxo estendido desde a superfície até a broca na extremidade inferior do tubo de perfuração. Um ânulo entre o tubo externo e o tubo interno forma o segundo poço de fluxo estendido desde a superfície até a broca. Além disso, a invenção supra propõe barreiras ou válvulas (isto é, válvulas de retenção) no tubo de perfuração para que não haja escapamento de gás, explosões, etc. em direção à superfície durante as operações de perfuração. As operações de perfuração se referem à perfuração de um poço, incluindo a conexão e desconexão de segmentos tubulares (juntas ou ‘braços’ de juntas múltiplas) durante as operações de perfuração. As barreiras podem ter a forma de válvulas nos poços de fluxo, dispostas para vedarem fluxo sem controle, como em escapamento de gás e explosões. As válvulas podem ser válvulas de retenção que liberam o fluxo em uma direção e o impedem na outra.

[004] O termo ‘perfuração’, na forma aqui utilizada, refere-se à criação de um poço na subsuperfície pelo tubo de perfuração. Ele se aplica particularmente à perfuração na crosta terrestre destinada à recuperação de petróleo, túneis, canais, ou energia geotérmica, em terra e no mar.

[005] A Publicação do Pedido de Patente americano n.° 2010/0116501 A1 (a publicação ‘501) apresenta um sistema de controle de fluxo de recuperação de segurança em tubos de perfuração concêntricos. A publicação ‘501 apresenta uma disposição básica de válvula de isolamento anular e uma disposição de reforço de válvula de isolamento anular no espaço anular e uma disposição básica de válvula de isolamento anular no furo interno. Além disso, em caso de falha da disposição básica de válvula de isolamento no furo interno, o sistema do controle de fluxo inclui uma válvula de reforço de isolamento no furo interno por meio de uma válvula que pode ser descida da superfície pelo furo interno. Quando a pressão no poço é controlada, o tubo de perfuração pode ser removido do poço, para que a válvula de reforço de isolamento interno seja retirada.

[006] Pelas razões acima, faz-se necessário um sistema de válvula para uso com tubos duplos de perfuração, que propicia um controle de fluxo reforçado.

Sumário

[007] Um aspecto da invenção diz respeito ao atuador do tubo duplo de perfuração que inclui um pistão em um alojamento. O alojamento é configurado para ser acoplado com vedação em suas extremidades longitudinais com uma extremidade do segmento encaixado no tubo duplo de perfuração. Um conduto superior interno é montado no alojamento próximo a uma das suas extremidades longitudinais. O conduto inferior interno é montado no alojamento próximo a sua outra extremidade longitudinal. O pistão é engatado de forma deslizante e com vedação entre os condutos superior e inferior internos, definindo entre eles uma passagem interna de fluxo de fluido. O conduto superior interno, o pistão e o conduto inferior interno também definem uma passagem externa de fluxo entre suas respectivas superfícies externas e o interior do alojamento, fazendo com que a aplicação da pressão do fluido na passagem externa de fluxo movimente o pistão.

[008] Pelo menos em uma modalidade, o atuador também inclui um dispositivo de polarização disposto para destacar o pistão, para mover o conduto superior interno.

[009] Pelo menos em uma modalidade, o dispositivo de polarização compreende uma mola.

[010] Pelo menos em uma modalidade, o pistão é acoplado de modo operacional em pelo menos uma válvula, no qual a última válvula é disposta para fechar de forma seletiva o fluxo do fluido na passagem interna de fluxo do fluido ou passagem externa de fluxo do fluido.

[011] Pelo menos em uma modalidade, a última válvula inclui um assento de válvula disposto em uma extremidade longitudinal do conduto superior interno e uma superfície de vedação disposta em uma porção do pistão, em que o assento de válvula e a superfície de vedação são configurados para fechar a passagem externa de fluxo quando o pistão é destacado em direção ao conduto superior interno.

[012] Pelo menos em uma modalidade, a última válvula inclui um assento de válvula disposto próximo a uma extremidade do conduto superior interno e um assento de válvula disposto em uma porção do pistão engatado de forma deslizante com o interior do conduto superior interno, em que o movimento do pistão em direção ao conduto superior interno fecha a passagem interna de fluxo do fluxo do fluido.

[013] Pelo menos em uma modalidade, o atuador do tubo duplo de perfuração também inclui o primeiro assento de válvula disposto na extremidade longitudinal do conduto superior interno e a superfície de vedação disposta em uma porção do pistão, em que o primeiro assento de válvula e a superfície de vedação são configurados para fechar a passagem externa de fluxo, quando o pistão é destacado em direção ao conduto superior interno. O segundo assento de válvula é disposto próximo a uma extremidade do conduto superior interno, e o assento de válvula é disposto em uma porção do pistão engatado de forma deslizante com o interior do conduto superior interno, em que o movimento do pistão em direção ao conduto superior interno fecha a passagem interna de fluxo e a passagem externa de fluxo do fluxo do fluido.

[014] Outros aspectos e vantagens da invenção são apresentados a partir da descrição e das reivindicações abaixo.

Breve Descrição dos Desenhos

[015] A FIG. 1 mostra um exemplo do sistema de perfuração que utiliza um tubo de perfuração concêntrico ou encaixado e válvulas no tubo de perfuração.

[016] As FIGs. 2A a 2D mostram vistas cortadas do atuador e vários exemplos da disposição de válvula dupla no tubo de perfuração, na posição fechada (ou desativada).

[017] As FIGs. 3A a 3D mostram os mesmos exemplos das FIGs. 2A a 2D, respectivamente, porém na posição aberta (ativada).

[018] As FIGs. 4, 5, 6, 7, 8 e 9 mostram várias implementações do atuador e das disposições da válvula, como mostrado nas FIGs. 2A-2C e 3A-3C, incluindo o uso de válvulas convencionais no tubo de perfuração abaixo do derivador de fluxo subsuperficial no tubo de perfuração e nas válvulas duplas do tubo de perfuração.

Descrição Detalhada

[019] A FIG. 1 mostra um tubo duplo de perfuração encaixado ou concêntrico 1 inserido em um poço 17 perfurado nas formações da subsuperfície 33. A parede do poço 17 cria um espaço anular (ânulo do poço 9) entre o exterior do tubo duplo de perfuração 1 e a parede do poço 17. O tubo duplo de perfuração 1 pode compreender um tubo duplo de perfuração de poço de um tubo interno 3 disposto em um tubo externo 2. O fluxo de abastecimento do fluido de perfuração (isto é, ‘lama de perfuração’), mostrado em A, é introduzido por um girador apropriado 24, como um controlador de perfuração, no espaço anular (‘passagem do fluxo de abastecimento de fluido’) 4 disposto entre o tubo interno 3 e o tubo externo 2. O fluxo de abastecimento do fluido de perfuração A pode, em última análise, ser direcionado para a broca 7, que corta as formações 33. O fluxo do fluido de retorno na perfuração, mostrado em B, é transportado da base do poço 17 no furo interno (‘passagem do fluido de retorno’) 5 no tubo interno 3.

[020] No exemplo mostrado na FIG. 1, o tubo duplo de perfuração 1 pode ser disposto em um pistão 20 preso no tubo duplo de perfuração 1 e vedado com a parede do poço 17. O motor de topo 24 também pode girar ou acionar o tubo duplo de perfuração 1. Um sistema de prevenção de fluxo descontrolado (BOP) 22 e um dispositivo de controle giratório (RCD) 23 podem ser dispostos no topo do poço 17. Com a disposição do RCD 23 e o pistão 20, surge um espaço isolado na parte superior do poço 17. Neste exemplo, o fluido pode ser introduzido pela entrada do fluido 21 no espaço isolado. O fluido introduzido confere pressão ao pistão 20, quando a perfuração é executada, forçando o pistão 20 e o tubo duplo de perfuração 1 para baixo. Como observado pelos técnicos conhecedores, outras disposições além das do pistão 20, mostrada na FIG. 1, podem ser utilizadas para conferir força motriz ao tubo duplo de perfuração 1, ou omitidas, no qual o espaço isolado no ânulo do poço 9 é fechado pelo BOP 22 e RCD 23. Por estas razões, o uso do pistão 20 no ânulo do poço 9 não se limita ao âmbito da invenção.

[021] O tubo duplo de perfuração 1 é normalmente disposto em um derivador de fluxo 6 em sua extremidade inferior conectada na composição de fundo de poço (BHA) 8 mantendo a broca 7 na porção da extremidade inferior do tubo de perfuração. A composição de fundo de poço (BHA) 8 pode ser a BHA padrão e utilizada com ferramentas de perfuração e de tubo de perfuração convencionais (poço de fluxo individual), incluindo, sem limitação, motores hidráulicos (lama), colares de perfuração, medição e/ou registro durante o uso das ferramentas de perfuração. A BHA também pode ser do tipo fluxo reverso, como o utilizado em operações de perfuração e mineração a céu aberto. O derivador de fluxo 6 tem uma disposição de passagem de fluxo 10a que propicia a conexão do fluido entre a passagem do fluxo de abastecimento do fluido 4 do tubo duplo de perfuração 1 e um canal 14 ou disposição de canal da BHA 8. O canal 14 da BHA é mostrado no exemplo da FIG. 1 na forma de um furo axial, e a disposição de passagem do fluxo 10a é mostrada essencialmente em forma de Y na seção axial e transversal. Os primeiros ramos divergentes 30 com encaixe em Y e em conexão com a passagem do fluxo de abastecimento do fluido 4, além de parte da passagem axial 31, correspondem à porção de haste do Y, que se encaixa em conexão com o canal em forma axial 14 da BHA 8. O fluxo de abastecimento A sai do canal 14 e entra na BHA 8 e dali segue para a área de corte da broca 7.

[022] A partir da broca 7, o fluxo do fluido de retorno B se move no ânulo do poço 9 até o interior da disposição da passagem do fluxo de retorno 10b disposta no derivador de fluxo 6. A seção axial e transversal na disposição da passagem do fluxo de retorno 10b tem também forma de Y com os segundos ramos divergentes 41 que se abrem em uma extremidade dentro do ânulo do poço 9 e uma parte da passagem axial 40 é conectada na passagem do fluxo do fluido de retorno 5. O fluido de retorno B ingressa na entrada da passagem do fluxo de retorno do derivador de fluxo 10b e retorna pela passagem do fluxo do fluido de retorno 5 no tubo duplo de perfuração 1.

[023] O tubo duplo de perfuração 1 pode ser disposto, por exemplo, em um número selecionado de elementos de válvulas (quatro são mostradas no referido exemplo), muito embora o número de válvulas e sua colocação no tubo de perfuração não visem limitar o âmbito da invenção. Dois dos elementos da válvula podem ser dispostos para fechar e abrir o fluxo de abastecimento do fluido A, e dois dos seus elementos podem ser dispostos para fechar e abrir o fluxo do fluido de retorno B. Na disposição dos elementos da válvula, pode-se dispor de um sistema de dupla barreira para o controle do fluxo de abastecimento do fluido A e do fluxo do fluido de retorno B. O fechamento dos elementos da válvula pode, em alguns exemplos, ser realizado automaticamente, sendo necessário o fechamento do sistema de perfuração, e, em caso de emergência, por exemplo, na formação de fluxo no poço ou em outras condições indesejadas em relação ao controle do fluido no poço. Em outros exemplos de elementos de válvula, descritos abaixo em maiores detalhes, é possível fechar a passagem do fluxo de abastecimento do fluido 4 e a passagem do fluido de retorno 5.

[024] Na FIG. 1, são mostrados exemplos esquemáticos das localizações dos quatro elementos de válvula. Duas válvulas inferiores 11c, 11d são dispostas para abrir e fechar o fluxo de abastecimento A e podem estar localizadas na disposição do furo inferior 8. As válvulas inferiores 11c, 11d podem ser posicionadas para abrir e fechar o canal 14, e uma das válvulas inferiores, isto é, 11c, pode ser posicionada para controlar a abertura e o fechamento da saída 15 do canal 14. A outra válvula inferior 11d pode ser posicionada a montante do canal 14 na disposição do furo inferior 8. As válvulas inferiores 11c, 11d podem ser válvulas de retenção convencionais do tubo de perfuração na forma utilizada com componentes individuais do tubo de perfuração. As válvulas superiores 11a, 11b podem ser posicionadas no tubo duplo de perfuração 1. As válvulas superiores 11a, 11b podem ser configuradas de forma específica para serem conectadas no tubo duplo de perfuração encaixado no poço, como, por exemplo, mostrado na Patente americana n.° 3.208.539, concedida para Henderson, e as válvulas 11a, 11b, para fins objetivos, passam a ser denominadas válvulas duplas do tubo de perfuração.

[025] Os atuadores do tubo duplo de perfuração e as válvulas 11a, 11b podem ser mais bem compreendidos com referência às FIGs. 2A a 2D e 3A a 3D. De acordo com a invenção, um componente importante da válvula dupla do tubo de perfuração, e com referência às FIGs. 2A e 3A, diz respeito ao atuador de válvula dupla compatível do tubo de perfuração 100. Com referência à FIG. 2A, ela exemplifica o atuador de válvula dupla do tubo de perfuração 100 que pode ser delimitado em um alojamento 110 e ter conexões (não mostradas) em cada extremidade longitudinal para engatar o alojamento 110 no segmento do tubo duplo de perfuração 1, na FIG. 1, em uma ou nas suas duas extremidades longitudinais. O ‘engate’ pode incluir vedação de metal a metal, ou outra forma de vedação, entre o alojamento 110 e cada segmento conectado do tubo externo, como explicado com referência à FIG. 1. O ‘engate’ também pode incluir um conduto superior interno 112 montado em posição fixa e longitudinal no alojamento 110. A montagem pode incluir, sem limitação, parafusos ajustados por fricção, soldagem, ligação por aderência, etc. O conduto superior interno 112 pode ser configurado para engatar com vedação no tubo interno (3, FIG. 1), concluindo a passagem do fluxo do fluido de retorno (5, FIG. 1) pelo atuador 100. A passagem do fluxo do fluido de retorno formada pelos componentes do atuador 100 é mostrada de forma geral em 113 e 113A. Como melhor se observará adiante, o atuador 100 também pode dispor de uma passagem de fluxo do fluido entre o interior do alojamento 110 e o exterior do conduto superior interno, além dos componentes adicionais explicados abaixo. Pelas razões mencionadas, o atuador 100 pode ser configurado para que seu funcionamento no tubo duplo de perfuração (1, FIG. 1) seja essencialmente ‘transparente’, isto é, fazendo com que o operador ou usuário do aparelho de perfuração manuseie o atuador 100 da mesma forma como em qualquer outro segmento do tubo duplo de perfuração (1, FIG. 1).

[026] No presente exemplo, um pistão 114 pode ser disposto dentro do alojamento 110 e incluir em uma extremidade longitudinal um tubo 114A engatado de forma deslizante no furo interno do conduto superior interno 112. O tubo 114A pode ser vedado no conduto superior interno 112, utilizando quaisquer vedações D1 conhecidas no estado da técnica, para que ocorra o movimento longitudinal, ao mesmo tempo que se mantém a vedação contra pressão, isto é, com anéis em forma de O ou similares. Um conduto inferior interno 115 pode ser montado no alojamento 110 em sua extremidade oposta e longitudinal 100. O conduto inferior interno 115 pode ser configurado em sua extremidade longitudinal para engatar com vedação no outro segmento do tubo duplo de perfuração, como mostrado na FIG. 1. O conduto inferior interno 115 pode ser de qualquer forma dentro do alojamento 110, como já explicado, com referência ao conduto superior interno 112. O pistão 114 também pode engatar de forma deslizante no conduto inferior interno 115. O engate deslizante pode incluir vedação contra pressão, por exemplo, utilizando anéis em forma de O ou vedações similares, como mostrado em D2. Pelas razões mencionadas, o pistão 114 pode se mover longitudinalmente em relação aos condutos superior 112 e inferior 115 internos, ao mesmo tempo que se mantém a passagem interna e vedada do fluido, mostrada com a combinação dos elementos 113, 114B e 113A. No exemplo mostrado nas FIGs. 2A e 3A, uma mola ou dispositivo de polarização 116 pode destacar o pistão 114 em sua posição elevada (FIG. 2A) na ausência do fluxo do fluido no atuador 100.

[027] A montagem do conduto superior interno 112 e conduto inferior interno 115 no alojamento 110 pode ser configurada para liberar o fluxo do fluido na passagem formada entre a parede interior do alojamento 110 e o exterior do conduto superior interno 112, o pistão 114 e o conduto inferior interno 115. Consequentemente, o atuador 100 pode ser substancialmente transparente no tubo duplo de perfuração, visto que o fluxo flui por meio deles; a estrutura descrita apresenta uma passagem interna de fluxo e uma passagem externa de fluxo correspondentes àquelas do tubo duplo de perfuração (1, FIG. 1).

[028] Com referência específica à FIG. 2A, o atuador 100 é mostrado em seu estado efetivo quando cessa o fluxo de abastecimento do fluido (A, FIG. 1). A BHA 8 é mostrada esquematicamente na posição abaixo do atuador 100. A BHA 8 pode incluir um flutuador convencional ou válvula de retenção, mostrados em 8A, e a parte inferior da BHA 8, que pode incluir um motor de perfuração de ‘lama’ (não mostrado) e a broca (7, FIG. 1), é mostrada esquematicamente em 8B como uma resistência ao fluxo que flui entre eles. Na FIG. 2A, o pistão 114 está em sua posição mais superior. Com referência à FIG. 3A, quando o fluxo de abastecimento do fluido (A, FIG. 1) é ligado, a pressão P1 ocorre na passagem entre a parede interna do alojamento 110 e o exterior do conduto superior interno 112, o pistão 114 e o conduto inferior interno 115. Em razão da resistência ao fluxo apresentada pela BHA 8, a pressão P1 é normalmente superior àquela abaixo do atuador 100. A pressão P1 atua no pistão 114 ao movê-lo para baixo, como mostrado na FIG. 3A. A válvula do flutuador 8A é aberta, como mostra a FIG. 3A, o que decorre do fluxo que sai do atuador 100.

[029] O atuador 100, mostrado e explicado com referência às FIGs. 2A e 3A, pode ser utilizado com qualquer outro aparelho disponível no tubo de perfuração. Para fins de uso, basta dispor de uma conexão para que o movimento do pistão 114 inicie a operação de outro dispositivo.

[030] Observa-se que o derivador de fluxo (6, FIG. 1) e outros componentes detalhados da BHA 8 não aparecem nas FIGs. 2A e 3A, para simplificar a ilustração. Na prática efetiva da perfuração, os componentes podem, caso necessário, ser incluídos no tubo duplo de perfuração.

[031] Com referência às FIGs. 2B e 3B, é explicado um exemplo da válvula do tubo de perfuração associada ao atuador descrito acima. A válvula do tubo de perfuração 111 que utiliza o atuador, nas FIGs. 2A e 3A, pode ser formada com a inclusão do assento de válvula 118 na base do conduto superior interno 112. Uma superfície de vedação correspondente 118A pode ser disposta em uma parte do pistão 114 contatando a base do conduto superior interno 112 quando o pistão 114 está em sua posição mais superior. Nesta configuração, a passagem do fluido entre a parede interna do alojamento 110 e o exterior do conduto superior interno 112, o pistão 114 e o conduto inferior interno 115 podem ser fechados quando é desligado o fluxo de abastecimento do fluido (A, FIG. 1). Assim, o fluxo do poço na passagem do fluxo de abastecimento do fluido (2, FIG. 1) pode ser parada (considerando que a válvula 111 é conectada diretamente no tubo duplo de perfuração). FIG. 3B mostra a condição da válvula no tubo de perfuração e do atuador 111 quando é ligado o fluxo do fluido de abastecimento (A, FIG. 1). O pistão 114 é movido para que a superfície de vedação 118A se distancie do assento da válvula 118, abrindo a passagem do fluxo do fluido supracitada.

[032] As FIGs. 2C e 3C mostram outro exemplo de combinação do atuador e da válvula dupla no tubo de perfuração 211 em que se pode fechar seletivamente a passagem interna de fluxo do fluido no conduto superior interno 112, no pistão 114 e no conduto inferior interno 115. Com referência à FIG. 2C, a extremidade inferior do conduto superior interno 112 pode incluir um assento de válvula 119. A parte mais superior do pistão 114 pode incluir nela um assento de válvula 120. Quando o pistão 114 está em sua posição mais superior, isto é, ao ser desligado o fluxo do fluido de abastecimento (A, FIG. 1), o assento da válvula 120 pode engatar no assento da válvula 119, fechando a passagem de fluxo supracitada. FIG. 3C mostra a combinação do atuador e da válvula no tubo de perfuração 211 na posição aberta, ao ser ligado o fluxo de abastecimento do fluido (A, FIG. 1).

[033] As FIGs. 2D e 3D mostram, respectivamente, uma combinação do acumulador e da válvula dupla no tubo de perfuração 311 com componentes internos, como já explicados, com referência às FIG s. 2B e 3B e 2C e 3C. A combinação do acumulador e da válvula dupla no tubo de perfuração 311 fecha de forma seletiva a passagem interna do fluxo no e externamente ao conduto superior interno 112, pistão 114 e conduto inferior interno 115. FIG. 2D mostra a válvula dupla no tubo de perfuração 311 na posição fechada, enquanto que a FIG. 3D mostra a referida válvula 311 na posição aberta. Os tipos de válvulas supracitados não são limitativos; pode-se utilizar outras configurações de válvulas, isto é, válvulas de membrana, manga, etc., observando-se que o movimento do pistão 114 é utilizado para operá-la(s).

[034] As FIGs. 4 a 9 mostram várias implementações da válvula e do atuador, como explicado, com referência às FIGs. 2A-2C e 3A-3C. Nas FIGs. 4 a 9, a passagem do fluxo de abastecimento do fluido é indicada pelo número 4. A passagem do fluxo do fluido de retorno é indicada pelo número 5, e o ânulo do poço pelo número 9, todos na forma utilizada com referência à FIG. 1.

[035] A FIG. 4 mostra duas válvulas duplas no tubo de perfuração 11a, 11b configuradas, como explicado com referência às FIGs. 2A e 3A, conectadas em série. Os atuadores da válvula dupla no tubo de perfuração 110, que podem ser disposições de pistão e conduto interno, na forma acima explicada, são expostos à pressão do fluxo de abastecimento do fluido, em 4, e à pressão do fluxo do fluido de retorno, em 5. Quando o fluxo de abastecimento do fluido é ativado, sua pressão pode exceder a do fluxo do fluido de retorno, fazendo com que os atuadores da válvula 11e abram as respectivas válvulas 11a, 11b. Assim, o fluxo do fluido pode ser aberto no retorno de fluxo do fluido 5. O derivador de fluxo (6, FIG. 1), não mostrado na FIG. 4, em que o fluxo do ânulo do poço se aproxima da BHA (8, FIG. 1), pode ser movido na passagem interna (5, FIG. 1). FIG. 5 mostra a configuração da válvula dupla no tubo de perfuração, por exemplo, como mostrado nas FIGs. 2 e 3, configurada para abrir e fechar o fluxo do fluido de retorno 5 quando o atuador 110 é liberado. FIG. 5 também mostra o derivador de fluxo 6 e a BHA 8 esquematicamente para neles ilustrar as passagens do fluido.

[036] A FIG. 6 mostra duas válvulas duplas no tubo de perfuração 11a, 11b em série e na configuração similar àquela mostrada na FIG. 5.

[037] A FIG. 7 mostra duas válvulas duplas no tubo de perfuração 11a, 11b em série, porém com a válvula dupla inferior no tubo de perfuração 11b configurada para fechar seletivamente o fluxo na passagem do fluido de retorno 5, enquanto que a válvula dupla superior no tubo de perfuração 11a fecha seletivamente o fluxo na passagem de abastecimento do fluido 4. A passagem de abastecimento do fluido, após ele se mover no derivador de fluxo 6, pode ser parada por válvulas de retenção simples no tubo de perfuração 11c, 11d próximas à BHA 8, como descrito com referência à FIG. 1.

[038] A FIG. 8 mostra duas válvulas duplas no tubo de perfuração 11a, 11b conectadas em série, em que as válvulas 11a e 11b são configuradas, como explicado com referência às FIGs. 2 e 3. As válvulas 11a, 11b, na FIG. 8, fecham seletivamente o fluxo da passagem interna 5 e passagem externa 4 quando os atuadores 110 são operados.

[039] A FIG. 9 mostra duas válvulas duplas no tubo de perfuração em série, como explicado com referência às FIGs. 2A e 3A, em que a válvula superior 11a fecha seletivamente o fluxo da passagem externa 4, e a válvula inferior 11b fecha o fluxo da passagem interna 5. A BHA 8 pode incluir uma válvula de retenção convencional no tubo de perfuração 11c.

[040] Na presente invenção, as válvulas duplas no tubo de perfuração de acordo com os vários aspectos da invenção podem conferir um melhor controle para a pressão do poço e ser utilizadas de modo mais flexível e com um maior número de combinações superiores aos das válvulas dos tubos de perfuração conhecidos no estado da técnica.

[041] Embora a invenção seja descrita com relação a um número limitado de modalidades, os técnicos conhecedores, que se beneficiam da invenção, observam poderem ser concebidas outras modalidades sem partirem do âmbito da invenção, como na forma apresentada. Por esta razão, seu âmbito deve se limitar somente às reivindicações anexadas.

Claims

1. Atuador de válvula dupla para tubo de perfuração (100, 111, 211, 311), caracterizado por compreender: um pistão (114) disposto em um alojamento (110), o alojamento (110) sendo configurado para ser acoplado com vedação em suas extremidades longitudinais com uma extremidade do segmento encaixado no tubo duplo de perfuração; um conduto superior interno (112) montado no alojamento (110) próximo a uma das suas extremidades longitudinais; um conduto inferior interno (115) montado no alojamento (110) próximo a sua outra extremidade longitudinal, o pistão (114) é engatado de forma deslizante e com vedação entre os condutos superior (112) e inferior (115) internos, definindo entre eles uma passagem interna de fluxo de fluido; e em que o conduto superior interno (112), o pistão (114) e o conduto inferior interno (115) definem uma passagem externa de fluxo entre suas respectivas superfícies externas e o interior do alojamento, fazendo com que a aplicação da pressão do fluido na passagem externa de fluxo distancie o pistão do conduto superior interno, em que o pistão (114) é acoplado de modo operacional em pelo menos uma válvula, a pelo menos uma válvula sendo disposta para fechar de forma seletiva o fluxo do fluido na passagem interna de fluxo do fluido.

2. Atuador (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um dispositivo de polarização (116) disposto para destacar o pistão (114) e movê-lo em direção ao conduto superior interno (112).

3. Atuador (100) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o dispositivo de polarização (116) compreender uma mola.

4. Atuador (100, 111) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma válvula compreender um assento de válvula (118) disposto em uma extremidade longitudinal do conduto superior interno (112) e uma superfície de vedação (118A) disposta em uma porção do pistão (114), o assento de válvula (118) e a superfície de vedação (118A) sendo configurados para fechar a passagem externa de fluxo quando o pistão (114) é destacado em direção ao conduto superior interno (112).

5. Atuador (100, 211) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma válvula compreender um assento de válvula (119) disposto próximo a uma extremidade do conduto superior interno (112) e um assento de válvula (120) disposto em uma porção do pistão (114) engatado de forma deslizante com o interior do conduto superior interno (112), em que o movimento do pistão (114) em direção ao conduto superior interno (112) fecha a passagem interna de fluxo para o fluxo do fluido.

6. Atuador (100, 311) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente o primeiro assento de válvula (118) disposto na extremidade longitudinal do conduto superior interno (112) e a superfície de vedação (118A) disposta em uma porção do pistão (114), o primeiro assento de válvula (118) e a superfície de vedação (118A) sendo configurados para fechar a passagem externa de fluxo, quando o pistão (114) é destacado em direção ao conduto superior interno (112), o segundo assento de válvula (119) disposto próximo a uma extremidade do conduto superior interno (112) e o assento de válvula (120) disposto em uma porção do pistão (114) sendo engatado de forma deslizante com o interior do conduto superior interno (112), em que o movimento do pistão (114) em direção ao conduto superior interno (112) fecha a passagem interna de fluxo e a passagem externa para o fluxo do fluido.

7. Atuador de válvula dupla para tubo de perfuração e combinação de válvula, caracterizados por compreender o seguinte: uma primeira válvula dupla do tubo de perfuração (11a) e uma segunda válvula dupla do tubo de perfuração (11b) acopladas em posições selecionadas no encaixe do tubo duplo de perfuração (1), cada primeira (11a) e segunda (11b) válvulas duplas do tubo de perfuração compreendendo o seguinte: um pistão (114) disposto em um alojamento (110), o alojamento (110) sendo configurado para ser acoplado com vedação em suas extremidades longitudinais com uma extremidade do segmento encaixado no tubo duplo de perfuração; um conduto superior interno (112) montado no alojamento (110) próximo a uma das suas extremidades longitudinais; um conduto inferior interno (115) montado no alojamento (110) próximo a sua outra extremidade longitudinal, o pistão (114) sendo engatado de forma deslizante e com vedação entre os condutos superior (112) e inferior (115) internos, definindo entre eles uma passagem interna de fluxo do fluido, em que o conduto superior interno (112), o pistão (114) e o conduto inferior interno (115) definem uma passagem externa de fluxo entre suas respectivas superfícies externas e o interior do alojamento (110), fazendo com que a aplicação da pressão do fluido na passagem externa de fluxo distancie o pistão (114) do conduto superior interno (112), e o primeiro assento de válvula (118) disposto na extremidade longitudinal do conduto superior interno (112) e a superfície de vedação (118A) disposta em uma porção do pistão (114), o primeiro assento de válvula (118) e a superfície de vedação (118A) sendo configurados para fechar a passagem externa de fluxo, quando o pistão (114) é destacado em direção ao conduto superior interno (112), o segundo assento de válvula (119) disposto próximo a uma extremidade do conduto superior interno (112) e o assento de válvula (120) disposto em uma porção do pistão (114) sendo engatado de forma deslizante com o interior do conduto superior interno (112), em que o movimento do pistão (114) em direção ao conduto superior interno (112) fecha a passagem interna de fluxo e a passagem externa para o fluxo do fluido.

8. Válvula dupla para tubo de perfuração caracterizada por compreender o seguinte: um pistão (114) disposto em um alojamento (110), o alojamento (110) sendo configurado para ser acoplado com vedação em suas extremidades longitudinais com uma extremidade do segmento encaixado no tubo duplo de perfuração; um conduto superior interno (112) montado no alojamento (110) próximo a uma das suas extremidades longitudinais; um conduto inferior interno (115) montado no alojamento (110) próximo a sua outra extremidade longitudinal, o pistão (114) sendo engatado de forma deslizante e com vedação entre os condutos superior (112) e inferior (115) internos, definindo entre eles uma passagem interna de fluxo do fluido, em que o conduto superior interno (112), o pistão (114) e o conduto inferior interno (115) definem uma passagem externa de fluxo entre suas respectivas superfícies externas e o interior do alojamento (110), fazendo com que a aplicação da pressão do fluido na passagem externa de fluxo distancie o pistão (114) do conduto superior interno (112), e uma válvula acoplada de modo operacional ao pistão, em que a válvula compreende um assento de válvula (118) disposto em uma extremidade longitudinal do conduto superior interno (112) e uma superfície de vedação (118A) disposta em uma porção do pistão (114), o assento de válvula (118) e a superfície de vedação (118A) sendo configurados para fechar a passagem externa de fluxo quando o pistão (114) é destacado em direção ao conduto superior interno (112).

9. Válvula dupla para tubo de perfuração de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por compreender adicionalmente um assento de válvula (119) disposto próximo a uma extremidade do conduto superior interno (112) e um assento de válvula (120) disposto em uma porção do pistão (114) engatado de forma deslizante com o interior do conduto superior interno (112), em que o movimento do pistão (114) em direção ao conduto superior interno (112) fecha a passagem interna de fluxo para o fluxo do fluido.

10. Válvula dupla para tubo de perfuração de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por compreender adicionalmente um dispositivo de polarização (116) disposto para destacar o pistão (114) e movê-lo em direção ao conduto superior interno (112).

11. Válvula dupla para tubo de perfuração de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por o dispositivo de polarização (116) compreender uma mola.