BR112015001715B1

BR112015001715B1 - Dispositivo de tamponamento

Info

Publication number: BR112015001715B1
Application number: BR112015001715-0A
Authority: BR
Inventors: Hiorth Espen
Original assignee: Interwell Technology As
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2021-08-31
Also published as: BR112015001715A2; WO2014016408A2; WO2014016408A3; MX353262B; US20150247374A1; BR112015001715B8; MX2015000851A; EP2888435B1; NO338075B1; US9945205B2; NO20120851A1; DK2888435T3; EP2888435A2

Abstract

dispositivo de tamponamento. a presente invenção está correlacionada a um dispositivo de tamponamento (1) para vedação contra uma superfície interna de uma tubulação. o dispositivo compreende um mandril (2), um dispositivo de vedação (10) e um dispositivo de acionamento (3). o dispositivo de vedação (10) compreende um primeiro corpo (12) provido perifericamente em torno do mandril (2), um dispositivo de suporte superior (20) provido axialmente acima do primeiro corpo (12), e um dispositivo de suporte inferior (22) provido axialmente abaixo do primeiro corpo (12). o dispositivo de acionamento (3) é conectado com pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22), para acionamento do dispositivo de vedação (10) entre um estado retraído e um estado expandido. o dispositivo de vedação (10) compreende ainda um segundo corpo de vedação (14), feito de um material elástico ou dúctil e provido perifericamente em volta do mandril (2). o segundo corpo de vedação (14) é provido axialmente de modo adjacente ao primeiro corpo (12) no estado retraído. uma superfície interna (14i) do segundo corpo de vedação (14) é engatada com uma superfície externa (12o) do primeiro corpo (12) no estado expandido. o segundo corpo de vedação (14) é movido do estado retraído para o estado expandido por meio de um deslocamento axial de pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22) na direção do outro.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção está correlacionada a um dispositivo de tamponamento para vedação contra uma superfície interna de uma tubulação.

Antecedentes da Invenção

[002] Diversos tipos de dispositivos de tamponamento são conhecidos para vedação contra uma superfície interna de uma tubulação, tal como, um furo de poço de um poço de petróleo e/ou gás. O dispositivo de tamponamento é abaixado dentro do poço em um estado retraído ou um estado de operação e, numa desejada localização, o dispositivo de tamponamento é acionado para se expandir radialmente do estado retraído para um estado expandido ou estado ajustado. Tipicamente, os dispositivos de tamponamento compreendem um dispositivo de deslizamento para fixação do dispositivo de tamponamento à superfície interna do furo de poço, e um dispositivo de vedação para promover a vedação contra a superfície interna do furo de poço, isto é, para separar o petróleo e o gás abaixo do dispositivo de vedação, da área acima do dispositivo de vedação.

[003] Tipi camente, os parâmetros de projeto para os dispositivos de tamponamento incluem a relação entre o diâmetro externo no estado retraído e o diâmetro externo no estado expandido, e ainda a temperatura e pressão no poço, etc.

[004] Um exemplo de um dispositivo de tamponamento citado pelo estado da técnica é apresentado na Patente US 7.178.602. Nesse exemplo, a diferença entre o diâmetro externo do dispositivo de vedação no estado expandido e no estado retraído é relativamente baixa, isto é, não é possível se expandir demasiadamente o dispositivo de vedação. Em determinados poços de petróleo e gás, existe uma necessidade de dispositivos de tamponamento que devam passar por uma parte relativamente estreita de um furo de poço, e depois serem capazes de se expandir radialmente, de modo a vedar uma parte mais larga do furo de poço, numa posição ainda mais baixa no poço. Os dispositivos de tamponamento acima mencionados não podem ser usados em muitos desses poços devido à limitada expansão.

[005] Outro exemplo citado no estado da técnica de dispositivo de tamponamento é divulgado no documento de patente US 2004/0069502. Aqui, os elementos de vedação (30a, 30b, 30c) são providos parcialmente de modo exterior entre si, no estado de operação, e através de compressão axial, os elementos de vedação são comprimidos ainda mais para fora, desse modo, radialmente expandidos, para vedar o poço. No estado ajustado, os elementos de vedação formam um corpo de vedação no formato de cone. Cada elemento de vedação compreende diversas linguetas de expansão. Os elementos de vedação em expansão são suportados por um sistema antiextrusão (40), o qual é novamente suportado por anéis de apoio (50), e também um cone cilíndrico (60) conectado e podendo ser axialmente deslocado em relação ao mandril interno. O cone (60) também funciona como um ponto de articulação para o anel de apoio (50). Deve ser observado que cada dos elementos de vedação se dispõe em contato com o mandril ou é conectado com dispositivos de conexão em contato com o mandril, no estado operativo e estado ajustado.

[006] Em determinados poços, existe a necessidade de se inserir o dispositivo de tamponamento através de uma válvula de segurança de inserção, de packer (tipo de ferramenta cilíndrica) de grande abertura ou outros tipos de packers tendo um furo vazado de fluido. Em outros poços, o furo de poço em si pode ter desmoronado, permitindo somente a passagem de dispositivos de tamponamento de pequeno diâmetro.

[007] Consequentemente, o objetivo da presente invenção é de prover um dispositivo de tamponamento capaz de passar através de um furo de poço relativamente estreito, quando no seu estado retraído e, após isso, ser ajustado para vedar um furo de poço relativamente mais largo no estado expandido. Outro objetivo da invenção consiste da possibilidade de usar uma ampla faixa de materiais no dispositivo de vedação.

Resumo da Invenção

[008] A presente invenção se refere a um dispositivo de tamponamento para vedação contra uma superfície interna de uma tubulação, compreendendo: - um mandril; - um dispositivo de vedação compreendendo um primeiro corpo provido perifericamente em volta do mandril, um dispositivo de suporte superior provido axialmente acima do primeiro corpo, e um dispositivo de suporte inferior provido axialmente abaixo do primeiro corpo, - um dispositivo de acionamento conectado com pelo menos um dos dispositivos de suporte para acionamento do dispositivo de vedação entre um estado retraído e um estado expandido; caracterizado em que o dispositivo de vedação compreende ainda um segundo corpo de vedação, feito de um material elástico ou dúctil e provido perifericamente em volta do mandril, onde: - o segundo corpo de vedação é provido axialmente, de modo adjacente ao primeiro corpo de vedação, quando no estado retraído; - uma superfície interna do segundo corpo de vedação é conectada com a superfície externa do primeiro corpo de vedação, quando no estado expandido; - o segundo corpo de vedação é movido do estado retraído para o estado expandido, mediante deslocamento axial de pelo menos um dos dispositivos de suporte na direção do outro.

[009] Em um aspecto da invenção, o primeiro corpo é um primeiro corpo de vedação feito de um material elástico ou dúctil, e onde uma superfície interna do primeiro corpo de vedação é conectada com uma superfície externa do mandril. De acordo com essa modalidade, o segundo corpo de vedação é o segundo corpo de vedação do dispositivo de tamponamento.

[010] Em um aspecto da invenção, o primeiro corpo é cilíndrico no seu estado retraído e no seu estado expandido.

[011] Em um aspecto da invenção, o primeiro corpo de vedação compreende uma superfície deslizante inclinada, disposta de modo oposto ao adjacente segundo corpo de vedação.

[012] Em um aspecto da invenção, o segundo corpo de vedação compreende uma superfície deslizante inclinada, disposta de modo oposto ao adjacente primeiro corpo de vedação.

[013] Em um aspecto da invenção, a superfície externa do primeiro corpo de vedação é alinhada com a superfície externa do segundo corpo de vedação, quando no estado retraído.

[014] Em um aspecto da invenção, o segundo corpo de vedação apresenta o formato de um cilindro inclinado, quando no estado retraído.

[015] Em um aspecto da invenção, o segundo corpo de vedação apresenta o formato de um cilindro circular inclinado, quando no estado retraído.

[016] Em um aspecto da invenção, o segundo corpo de vedação compreende um dispositivo de suporte antiextrusão.

[017] Em um aspecto da invenção, o dispositivo de vedação compreende ainda um terceiro corpo de vedação, feito de um material elástico ou dúctil e provido perifericamente em torno do mandril, onde: - o terceiro corpo de vedação é provido axialmente de modo adjacente ao segundo corpo de vedação, quando no estado retraído; - uma superfície interna do terceiro corpo de vedação é conectada com a superfície externa do segundo corpo de vedação, quando no estado expandido; - o terceiro corpo de vedação é movido do estado retraído para o estado expandido, mediante deslocamento axial de pelo menos um dos dispositivos de suporte na direção do outro.

[018] Em um aspecto da invenção, o terceiro corpo de vedação apresenta o formato de um cilindro inclinado, quando no estado retraído.

[019] Em um aspecto da invenção, o terceiro corpo de vedação compreende um dispositivo de suporte antiextrusão.

[020] Em um aspecto da invenção, a superfície externa do segundo corpo de vedação é alinhada com a superfície externa do terceiro corpo de vedação, quando no estado retraído.

Descrição Detalhada da Invenção

[021] As modalidades da invenção serão agora descritas em maiores detalhes, fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1a ilustra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade do dispositivo de vedação, quando no estado retraído; - a figura 1b ilustra uma vista em seção transversal do primeiro corpo de vedação, quando no estado retraído; - a figura 1c ilustra uma vista em seção transversal do segundo corpo de vedação, quando no estado retraído; - a figura 2a ilustra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade do dispositivo de vedação, quando no estado expandido; - a figura 2b ilustra uma vista em seção transversal do primeiro corpo de vedação, quando no estado expandido; - a figura 2c ilustra uma vista em seção transversal do segundo corpo de vedação, quando no estado expandido; - a figura 3 ilustra uma vista em perspectiva do segundo corpo de vedação, quando no estado retraído; - a figura 4a ilustra uma segunda modalidade do dispositivo de vedação, quando no estado retraído; - a figura 4b ilustra uma vista em seção transversal do terceiro corpo de vedação, quando no estado retraído; - a figura 5a ilustra a segunda modalidade do dispositivo de vedação, quando no estado expandido; - a figura 5b ilustra uma vista em seção transversal do terceiro corpo de vedação, quando no estado expandido; - as figuras 6a, 6b e 6c ilustram uma modalidade alternativa do segundo corpo de vedação.

[022] Agora será feita referência à figura 1a, onde uma parte do dispositivo de tamponamento (1) para vedação contra uma superfície interna de uma tubulação é mostrada. A maior parte da figura 1a ilustra um dispositivo de vedação. O dispositivo de tamponamento (1) compreende um mandril (2), onde o dispositivo de vedação (10) é provido radialmente para fora do mandril (2). O mandril (2) está indicando uma parte estrutural do dispositivo de tamponamento, à qual outras partes são conectadas. Nos dispositivos de tamponamento, o mandril apresenta um formato substancialmente cilíndrico. Normalmente, o mandril (2) é o principal elemento suportador do dispositivo de tamponamento.

[023] Na figura 1a e na figura 2a, o eixo central longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento é indicado. O eixo longitudinal (I) forma também um eixo central do mandril (2).

[024] O dispositivo de vedação (10) é configurado para ser provido em um estado retraído e em um estado expandido, em que o raio radial (RE) do dispositivo de vedação no estado expandido é maior que o raio radial (RR) do dispositivo de vedação, quando no estado retraído.

[025] O raio radial (RE) é a distância radial do eixo central (I) para a superfície externa do dispositivo de vedação, quando no estado expandido. O raio radial (RR) é a distância radial do eixo central (I) para a superfície externa do dispositivo de vedação, quando no estado de operação.

[026] Além disso, o dispositivo de tamponamento (1), tipicamente, compreende um dispositivo de deslizamento (não mostrado) para fixar o dispositivo de tamponamento (1) na superfície interior da tubulação, antes do dispositivo de vedação ser levado de seu estado retraído para seu estado expandido. O dispositivo de deslizamento pode ser baseado no princípio mostrado na Patente US 7.178.602, ou em outro princípio, e não será aqui descrito em maiores detalhes.

[027] Além disso, o dispositivo de tamponamento (1), tipicamente, compreende uma interface de conexão (não mostrado), para conexão com uma ferramenta de ajuste. A ferramenta de ajuste é usada para acionar o dispositivo de vedação (10) (e o dispositivo de deslizamento) do estado retraído para o estado expandido. Nos desenhos, o lado esquerdo representa o lado superior do dispositivo de tamponamento (1), isto é, a interface de conexão é provida no lado esquerdo do dispositivo de vedação (10), conforme mostrado na figura 1a. O lado direito representa o lado inferior do dispositivo de tamponamento (1).

[028] O projeto/modelo desafiador para a presente invenção é que o dispositivo de tamponamento deva passar através de um primeiro furo de poço, tendo um diâmetro interno de 2’’ (5,08 cm), quando no estado retraído, em seguida, promovendo a vedação de um segundo furo de poço tendo um diâmetro interno de 6,276’’ (15,94 cm), quando no estado expandido. Logicamente, a presente invenção não está limitada a esse uso.

[029] O dispositivo de vedação (10) compreende um primeiro corpo de vedação (12), provido perifericamente em volta do mandril (2), um dispositivo de suporte superior (20) provido axialmente acima do primeiro corpo de vedação (12), e um dispositivo de suporte inferior (22) provido axialmente abaixo do primeiro corpo de vedação (12). O dispositivo de tamponamento (1) compreende ainda um dispositivo de acionamento (3), conectado com pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22), para acionar o dispositivo de vedação (10) entre um estado retraído e um estado expandido, tipicamente, através da acima mencionada interface de conexão.

[030] O dispositivo de suporte superior (20), o dispositivo de suporte inferior (22) e o dispositivo de acionamento (3) são considerados como conhecidos para um especialista versado na técnica, por exemplo, da Patente US 7.178.602, e não serão aqui mais descritos em detalhes. Quando se compara a figura 1a com a figura 2a, é evidente que os dispositivos de suporte superior e inferior (20, 22), individualmente, compreendem pernas ou braços de suporte, conectadas de modo articulado entre si, conforme as referências (21) e (23), respectivamente. Nas figuras 1a e 2a, é mostrado que o dispositivo de acionamento (3) é um elemento alongado, provido axialmente de modo exterior ao mandril (2), onde dito elemento alongado é provido a partir da extremidade superior do dispositivo de vedação e descendentemente para a parte mais inferior do dispositivo de suporte inferior (22), ao qual o elemento alongado é conectado.

[031] O dispositivo de vedação (10) se encontra no estado retraído na figura 1a, quando inserido dentro da tubulação. No local desejado, o dispositivo de vedação (10) é trazido para seu estado expandido, puxando-se o dispositivo de acionamento (3) axialmente para cima, em relação ao mandril (2). Deve ser observado que o dispositivo de suporte superior (20) não é puxado axialmente para cima juntamente com o dispositivo de acionamento (3), e a extremidade superior do dispositivo de suporte superior (20) é conectada ao mandril (2) somente na forma de articulação, conforme mostrado nas figuras 1a e 2a.

[032] Conforme mencionado acima, essa operação é tipicamente executada por meio da ferramenta de ajuste, através da interface de conexão. Consequentemente, os dispositivos de suporte superior e inferior (20, 22) se articulam em torno de (21) e (23) e suportam o primeiro corpo de vedação (12). Numa modalidade preferida, o primeiro corpo de vedação (12) é também axialmente comprimido, desse modo, causando uma expansão radial do primeiro corpo de vedação (12). Deve ser observado que a expansão radial do primeiro corpo de vedação (12) pode ser dirigida radialmente na direção interna, a fim de melhorar a vedação de fluido entre o primeiro corpo de vedação (12) e o mandril (2), e radialmente para fora.

[033] Na figura 1b e figura 2b, é mostrado que uma superfície interna (12I) do primeiro corpo de vedação (12) é conectada com uma superfície externa do mandril (2), ambas as superfícies no estado retraído (figura 1a) e estado expandido (figura 2a). Consequentemente, a superfície interna (12I) é paralela ao eixo longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento (1) em ambos os estados expandido e retraído. Também, a superfície externa (12O) é paralela ao eixo longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento (1) em ambos os estados ajustado e de operação. Nessa modalidade, o primeiro corpo de vedação (12) forma o corpo de vedação mais interno no estado expandido. Nas figuras 1a e 1b é mostrado que o dispositivo de vedação (10) compreende ainda um segundo corpo de vedação (14), provido perifericamente em torno do mandril (2). O segundo corpo de vedação (14) é provido axialmente, adjacente ao primeiro corpo de vedação (12), quando no estado retraído. Na figura 1a é mostrado que o Segundo corpo de vedação (14) é provido no lado inferior (isto é, para o lado direito) do primeiro corpo de vedação (12). Uma superfície interna (14I) (figuras 1b, 1c, 2b, 2c) do Segundo corpo de vedação (14) é também conectada com a superfície externa do mandril (2), quando no estado retraído. A superfície interna (14I) do segundo corpo de vedação (14) é conectada com a superfície externa (12O) do primeiro corpo de vedação (12), quando no estado expandido. Consequentemente, conforme mostrado na figura 2a, o Segundo corpo de vedação (14) é provido perifericamente em torno do primeiro corpo de vedação (12), quando no estado expandido.

[034] Também, a superfície interna (14I) é paralela ao eixo longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento (1) em ambos os estados ajustado e de operação, e a superfície externa (14O) é paralela ao eixo longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento (1) em ambos os estados ajustado e de operação. Nessa modalidade, o segundo corpo de vedação (14) forma o corpo de vedação mais externo, quando no estado expandido.

[035] Deve ser observado que o segundo corpo de vedação (14) é desconectado do mandril (2) no estado expandido, conforme ilustrado na figura 2a. Nesse caso, a superfície interna (14I) se dispõe apenas em contato com o mandril (2) através do primeiro corpo de vedação (12), não havendo nenhum dispositivo de conexão conectando o segundo corpo de vedação (14) com o mandril (2). Consequentemente, é possível se prover todo o segundo corpo de vedação (14) radialmente para fora do primeiro corpo de vedação (12). O segundo corpo de vedação (14) é movido do estado retraído para o estado expandido, mediante um deslocamento axial de pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22) na direção do outro. Conforme descrito acima, nas figuras 1a e 2a, o dispositivo de suporte inferior (22) é axialmente deslocado para cima, na direção do dispositivo de suporte superior (20). Entretanto, é também possível axialmente deslocar o dispositivo de suporte superior (20) descendentemente, na direção do dispositivo de suporte inferior (22), alternativamente, para deslocamento de ambos os dispositivos relativamente entre si.

[036] A fim de simplificar o movimento do segundo corpo de vedação (14) do estado retraído para o estado expandido, o primeiro corpo de vedação (12) pode compreender uma superfície deslizante inclinada (12a), disposta de modo oposto ao adjacente segundo corpo de vedação (14). A superfície deslizante inclinada (12a) irá ajudar o segundo corpo de vedação (14) a deslizar para cima e para fora do primeiro corpo de vedação (12), durante a movimentação do estado retraído para o estado expandido. Além disso, o segundo corpo de vedação (14) pode também compreender uma superfície deslizante inclinada (14a), disposta de modo oposto ao adjacente primeiro corpo de vedação (12), a fim de ajudar mais ainda o segundo corpo de vedação (14) a deslizar para cima e para fora do primeiro corpo de vedação (12), durante a movimentação do estado retraído para o estado expandido.

[037] Conforme mostrado nas figuras 1b e 2b, o primeiro corpo de vedação (12) é cilíndrico no seu estado retraído e seu estado expandido. O diâmetro radial externo (D12R) no estado retraído pode ser igual ao diâmetro externo (D12E) no estado expandido, alternativamente, o diâmetro radial externo (D12R) no estado expandido pode ser ligeiramente maior que o diâmetro radial externo (D12R) no estado retraído, devido a um aumento de espessura (T12E) no estado expandido, devido à compressão axial do primeiro corpo de vedação (12) por meio dos dispositivos de suporte superior e inferior (20, 22). Entretanto, deve ser observado que a principal contribuição para o aumento de diâmetro do dispositivo de vedação no estado expandido é provida pela montagem do segundo corpo de vedação (14) radialmente para fora do primeiro corpo de vedação (12).

[038] Conforme mostrado nas figuras 1c e 2c, o segundo corpo de vedação (14) apresenta o formato de um cilindro inclinado ou apresenta o formato de um cilindro circular inclinado, quando no estado retraído (figura 1c). Uma vista em perspectiva do formato do segundo corpo de vedação (14) é mostrada na figura 3. No estado expandido, o segundo corpo de vedação (14) é cilíndrico (figura 2c). Preferivelmente, a superfície externa (12O) do primeiro corpo de vedação (12) é alinhada com a superfície externa (14O) do segundo corpo de vedação (14), quando no estado retraído, isto é, o diâmetro radial externo (D12R) do primeiro corpo de vedação (12) no estado retraído é igual ao diâmetro radial externo (D14R) do segundo corpo de vedação (14) no estado retraído. No estado expandido, o diâmetro radial externo (D14E) do segundo corpo de vedação (14) é substancialmente igual ao diâmetro radial externo (D12E) do primeiro corpo de vedação (12), mais duas vezes a espessura radial (T14E) do segundo corpo de vedação (14), quando no estado expandido. Conforme mostrado na figura 2a, também, o segundo corpo de vedação (14) pode ser axialmente comprimido e, desse modo, se expandir radialmente, devido aos dispositivos de suporte superior e inferior (20, 22).

[039] No estado expandido mostrado na figura 2a, o primeiro corpo de vedação (12) promove a vedação contra a superfície externa do mandril (2), a superfície externa (12O) do primeiro corpo de vedação (12) promove a vedação contra a superfície interna (14I) do segundo corpo de vedação (14), e a superfície externa (14O) promove a vedação contra a superfície interna da tubulação. Na modalidade mostrada nas figuras 1a e 2a, o raio radial externo (RE), quando no estado expandido, é de aproximadamente 1,5 vezes o raio radial externo (RR), quando no estado retraído.

[040] Os primeiro e segundo corpos de vedação (12, 14) são feitos de um material elástico ou dúctil, tal como, borracha, elastômeros, ou qualquer outro material adequado para sugar corpos de vedação. Deve ser observado que mediante provisão do segundo corpo de vedação (14), conforme descrito acima como um cilindro inclinado no estado retraído, e após isso, como um cilindro exterior ao primeiro corpo de vedação (12) no estado expandido, existe uma considerável redução na tensão dos corpos de vedação no estado expandido, quando comparado aos corpos de vedação citados pelo estado da técnica. Assim, o material do segundo corpo de vedação será torcido, não esticado nem comprimido. Consequentemente, os materiais que são adequados (tipicamente, materiais de borracha) devido às suas propriedades mecânicas, às propriedades de resistência à temperatura e propriedades químicas, mas que apresentam fracas propriedades com relação ao alongamento antes de rompimento, resistência ao rasgamento, etc., podem ainda ser usados no dito dispositivo de tamponamento. Consequentemente, por exemplo, materiais de FKM (fluoroelastômeros) e FFKM (perfluoro-elastômeros) podem ser usados como materiais no corpo de vedação, pois são materiais que podem suportar altas temperaturas e/ou altas concentrações de H2S, CO, HCl, inibidores de salmoura, etc.

[041] A fim de impedir a extrusão do material no segundo corpo de vedação (14), quando no estado expandido, o segundo corpo de vedação (14) pode compreender um ou diversos dispositivos de suporte antiextrusão (30) (figuras 6a, 6b e 6c) incorporados no corpo de vedação. Esses dispositivos de suporte antiextrusão são considerados conhecidos, pelo que, não serão aqui descritos em maiores detalhes. Um tipo de dispositivo de suporte antiextrusão é, por exemplo, descrito na Patente US 2006/0290066. Deve ser observado que também o primeiro corpo de vedação (12) pode compreender tal tipo de dispositivo de suporte. Entretanto, como o primeiro corpo de vedação (12) é suportado entre os dispositivos de suporte superior e inferior (20, 22), isso, normalmente, não será necessário.

[042] Agora, será feita referência às figuras 4a, 4b, 5a e 5b. Nesse caso, além do primeiro corpo de vedação (12) e do segundo corpo de vedação (14) descritos acima, o dispositivo de vedação (10) compreende um terceiro corpo de vedação (16) provido perifericamente em volta do mandril (2). O terceiro corpo de vedação (16) é provido axialmente, adjacente ao segundo corpo de vedação (14), quando no estado retraído. O terceiro corpo de vedação (16) é feito de um material elástico ou dúctil.

[043] Conforme mostrado na figura 4a, o terceiro corpo de vedação (16) é provido no lado inferior do segundo corpo de vedação (14). Uma superfície interna (16I) do terceiro corpo de vedação (16) é também conectada com a superfície externa do mandril (2), quando no estado retraído. Uma superfície interna (16I) do terceiro corpo de vedação (16) é conectada com a superfície externa (14O) do segundo corpo de vedação (14), quando no estado expandido. Consequentemente, conforme mostrado na figura 5a, o terceiro corpo de vedação (16) é provido perifericamente em torno do segundo corpo de vedação (14), quando no estado expandido. O terceiro corpo de vedação (16) é movido do estado retraído para o estado expandido mediante um deslocamento axial de pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22) na direção do outro.

[044] Também, a superfície interna (16I) é paralela ao eixo longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento (1) em ambos os estados ajustado e de operação, e a superfície externa (16O) é paralela ao eixo longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento (1) em ambos os estados ajustado e de operação. Nessa modalidade, o terceiro corpo de vedação forma o corpo de vedação mais externo, quando no estado expandido.

[045] Deve ser observado que o terceiro corpo de vedação (16) é desconectado do mandril (2) no estado expandido, conforme ilustrado na figura 5a. Aqui, a superfície interna (16I) se dispõe somente em contato com o mandril (2) através dos primeiro e segundo corpos de vedação (12, 14), não havendo nenhum dispositivo de conexão conectando o terceiro corpo de vedação (16) com o mandril (2). Desse modo, é possível prover todo o terceiro corpo de vedação (16) radialmente para fora do segundo corpo de vedação (14).

[046] O t erceiro corpo de vedação (16) apresenta o formato de um cilindro circular inclinado, quando no estado retraído. Além disso, conforme descrito acima, o segundo corpo de vedação (14) pode compreender uma superfície deslizante inclinada (14b), disposta de modo oposto ao adjacente terceiro corpo de vedação (16). A superfície deslizante inclinada (14b) irá ajudar o terceiro corpo de vedação (16) a deslizar para cima e para fora do segundo corpo de vedação (14), durante a movimentação do estado retraído para o estado expandido. Além disso, o terceiro corpo de vedação (16) pode também compreender uma superfície deslizante inclinada (16a), disposta de modo oposto ao adjacente segundo corpo de vedação (14), a fim de ajudar mais ainda o terceiro corpo de vedação (16) a deslizar para cima e para fora do segundo corpo de vedação (14), durante a movimentação do estado retraído para o estado expandido.

[047] No estado expandido, o terceiro corpo de vedação (16) é o corpo de vedação mais externo, isto é, o terceiro corpo de vedação (16) é que promove a vedação contra a superfície interna da tubulação. Consequentemente, o terceiro corpo de vedação (16) pode compreender um ou diversos dispositivos de suporte antiextrusão.

[048] Na modalidade mostrada nas figuras 4a e 5, o raio radial externo (RE) no estado expandido é de aproximadamente 2,25 vezes o raio radial externo (RR) no estado retraído. Dependendo do modelo do dispositivo de tamponamento, isto é, da relação entre o diâmetro externo do mandril e a espessura dos corpos de vedação, é possível se prover um dispositivo de tamponamento onde o raio radial externo (RE) no estado expandido seja, preferivelmente, de 1,5 a 3,5 vezes o raio radial externo (RR) no estado retraído, entretanto, expansões maiores serão possíveis. No entanto, através da adição de adicionais corpos de vedação, expansões ainda maiores serão possíveis.

[049] Nas modalidades acima, a superfície externa (12O) do primeiro corpo de vedação (12) é alinhada com a superfície externa (14O) do segundo corpo de vedação (14), isto é, seus diâmetros radiais externos no estado retraído são iguais entre si. Além disso, também a superfície externa (16O) do terceiro corpo de vedação (16) é alinhada com os primeiro e segundo corpos de vedação (12, 14).

[050] Nas modalidades acima, é mostrado que os braços dos dispositivos de suporte superior e inferior (20, 22) por serem mais próximos dos corpos de vedação são articulados a partir de uma posição substancialmente paralela ao eixo longitudinal (I), quando no estado retraído, para uma posição substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal (I), quando no estado expandido. Nessas modalidades, as extensões (L12E), (L14E) e (L16E) de cada corpo de vedação (12), (14), (16) no estado expandido são substancialmente iguais entre si. Entretanto, numa modalidade alternativa, os braços dos dispositivos de suporte superior e inferior (20, 22) por serem mais próximos dos corpos de vedação, podem ser articulados para uma posição na qual os mesmos apresentam um ângulo de 30 - 60°. Nesse caso, as extensões (L12E), (L14E) e (L16E) de cada corpo de vedação (12), (14), (16) no estado expandido e, possivelmente, também seus formatos de seção transversal, poderão ser adaptados para o espaço disponível entre os dispositivos de suporte superior e inferior.

[051] Nas modalidades acima, o corpo de vedação mais externo no estado expandido se projeta radialmente com relação aos primeiro e segundo dispositivos de suporte (20, 22). O dispositivo de vedação (10) é preferivelmente projetado para evitar que os primeiro e segundo dispositivos de suporte (20, 22) se disponham em contato com a superfície interna da tubulação, isto é, os mesmos apresentam um diâmetro radial externo, no estado expandido, menor que o diâmetro interno da tubulação. Os dispositivos de suporte antiextrusão (30), desse modo, impedem o material do corpo de vedação mais externo de se extrudar dentro do espaço entre os primeiro e segundo dispositivos de suporte (20, 22) e a superfície interna da tubulação.

[052] Numa modalidade alternativa, o primeiro corpo de vedação pode ser feito de outro material diferente de um material de vedação, isto é, o material elástico ou dúctil acima mencionado. Assim, o chamado primeiro corpo pode ser um corpo conectado ou fixado (soldado, colado ou até mesmo integralizado) com o mandril (2), de modo a impedir a qualquer fluido de passar entre o primeiro corpo e o mandril (2). O primeiro corpo pode ser feito do mesmo material do mandril, ou de outro adequado material, tal como, metal. Consequentemente, o primeiro corpo é idêntico no estado retraído e estado expandido. O segundo corpo de vedação será aqui somente o corpo de vedação que proporciona a necessária vedação entre a superfície externa do primeiro corpo e a superfície interna do segundo corpo de vedação, e entre a superfície externa do segundo corpo de vedação e a superfície interna do poço.

[053] Es sa modalidade pode parecer idêntica à modalidade mostrada nas figuras 1a e 1b, a única diferença é que o material do primeiro corpo (12) pode ser diferente.

[054] Também, é possível se usar um primeiro corpo (12) com mais de um corpo de vedação, por exemplo, dois corpos de vedação (14, 16), conforme mostrado na figura 5a.

Claims

1. Dispositivo de tamponamento (1) para vedação contra uma superfície interna de uma tubulação, compreendendo: - um mandril (2); - um dispositivo de vedação (10) compreendendo um primeiro corpo (12) provido perifericamente em volta do mandril (2), um dispositivo de suporte superior (20) provido axialmente acima do primeiro corpo (12), e um dispositivo de suporte inferior (22) provido axialmente abaixo do primeiro corpo (12), e onde o dispositivo de vedação (10) compreende ainda um segundo corpo de vedação (14), feito de um material elástico ou dúctil e provido perifericamente em volta do mandril (2); - um dispositivo de acionamento (3) conectado a pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22), para acionamento do dispositivo de vedação (10) entre um estado retraído e um estado expandido; - onde o segundo corpo de vedação (14) é provido axialmente, de modo adjacente ao primeiro corpo (12), quando no estado retraído; - onde o segundo corpo de vedação (14) é movido do estado retraído para o estado expandido, mediante deslocamento axial de pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22) na direção do outro; caracterizado pelo fato de que o segundo corpo de vedação (14) é montado radialmente para fora do primeiro corpo (12), quando no estado expandido.

2. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro corpo é um primeiro corpo de vedação (12) feito de um material elástico ou dúctil, e em que uma superfície interna (12I) do primeiro corpo de vedação (12) é conectada com uma superfície externa do mandril (2).

3. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro corpo (12) é cilíndrico no seu estado retraído e no seu estado expandido.

4. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro corpo (12) compreende uma superfície deslizante inclinada (12a), voltada para o segundo corpo de vedação adjacente (14).

5. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo corpo de vedação (14) compreende uma superfície deslizante inclinada (14a), voltada para o primeiro corpo adjacente (12).

6. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a superfície externa (12O) do primeiro corpo (12) é alinhada com a superfície externa (14O) do segundo corpo de vedação (14), quando no estado retraído.

7. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo corpo de vedação (14) apresenta o formato de um cilindro inclinado, quando no estado retraído.

8. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo corpo de vedação (14) apresenta o formato de um cilindro circular inclinado, quando no estado retraído.

9. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo corpo de vedação (14) compreende um dispositivo de suporte antiextrusão (30).

10. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de vedação (10) compreende ainda um terceiro corpo de vedação (16), feito de um material elástico ou dúctil e provido perifericamente em torno do mandril (2), onde: - o terceiro corpo de vedação (16) é provido axialmente de modo adjacente ao segundo corpo de vedação (14), quando no estado retraído; - uma superfície interna (16I) do terceiro corpo de vedação (16) é conectada com a superfície externa (14O) do segundo corpo de vedação (14), quando no estado expandido; - o terceiro corpo de vedação (16) é movido do estado retraído para o estado expandido, mediante deslocamento axial de pelo menos um dos dispositivos de suporte (20, 22) na direção do outro.

11. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o terceiro corpo de vedação (16) apresenta o formato de um cilindro inclinado, quando no estado retraído.

12. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o terceiro corpo de vedação (16) compreende um dispositivo de suporte antiextrusão.

13. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a superfície externa (14O) do segundo corpo de vedação (14) é alinhada com a superfície externa (16O) do terceiro corpo de vedação (16) no estado retraído.

14. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo corpo de vedação (14) é desconectado do mandril (2) no estado expandido.

15. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o terceiro corpo de vedação (16) é desconectado do mandril (2) no estado expandido.

16. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma superfície interna (14I) do segundo corpo de vedação (14) é paralela ao eixo longitudinal (I) do dispositivo de tamponamento (1), no estado ajustado e no estado operativo.

17. Dispositivo de tamponamento (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a superfície interna (14I) do segundo corpo de vedação (14) é conectada com a superfície externa do mandril (2) no estado retraído, e conectada com uma superfície externa (12O) do primeiro corpo de vedação (12) no estado expandido.