BR112015019594B1

BR112015019594B1 - Dispositivo de tamponamento fresável

Info

Publication number: BR112015019594B1
Application number: BR112015019594-6A
Authority: BR
Inventors: Hiorth Espen
Original assignee: Interwell Technology As
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2021-07-20
Also published as: US9695668B2; EP2956614B1; NO20130268A1; AU2013378560A1; US20150376978A1; MX356748B; MX2015010355A; WO2014124712A3; DK2956614T3; AU2013378560B2; EP2956614A2; WO2014124712A2; NO335473B1

Abstract

dispositivo de tamponamento capaz de ser moído a presente invenção está correlacionada a um dispositivo de tamponamento capaz de ser moído (1), para uso em uma tubulação de poço (wp). o dispositivo compreende um mandril interno (2), compreendendo uma primeira seção de mandril (2a) e uma segunda seção de mandril (2b), onde a primeira seção de mandril (2a) apresenta uma superfície cilíndrica externa e onde a segunda seção de mandril (2b) apresenta uma superfície cilíndrica externa. 0 dispositivo compreende ainda uma carcaça externa (3) provida exteriormente de forma radial, em pelo menos partes do mandril interno (2). a carcaça externa (3) compreende uma primeira seção de carcaça (3a) e uma segunda seção de carcaça (3b), onde a segunda seção de carcaça (3b) compreende um compartimento cilíndrico (4b). uma unidade de vedação (10) é provida radialmente fora do mandril interno (2), onde a unidade de vedação (10) é configurada para ser trazida de um estado de funcionamento para um estado montado, mediante um deslocamento relativo axial entre o mandril interno (2) e a carcaça externa (3). 0 dispositivo de tamponamento capaz de ser moído (1) apresenta um primeiro eixo central (i1). a segunda seção de mandril (2b) apresenta um segundo eixo central (i2b) que é deslocado paralelamente em relação ao primeiro eixo central (i1). pelo menos uma parte da segunda seção de mandril (2b) é provida dentro do compartimento (4b) no estado montado. a rotação do mandril interno (2) no estado montado traz uma terceira seção de mandril (2c) do dito mandril (2) para um estado travado, no qual uma posterior rotação do mandril interno (2) é impedida.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção está correlacionada a um dispositivo de tamponamento capaz de ser fresado. Especificamente, a presente invenção se refere a um dispositivo de tamponamento capaz de permanentemente ser fresado.

Antecedentes da Invenção

[002] Os dispositivos de tamponamento são ferramentas comuns usadas em poços de petróleo e/ou gás. Os dispositivos de tamponamento, normalmente, compreendem um mandril interno e uma carcaça externa, onde um deslocamento axial do mandril interno em relação à carcaça externa proporciona uma operação de montagem do dispositivo de tamponamento. Durante a operação de montagem, um dispositivo de vedação é radialmente expandido de um estado de funcionamento para um estado montado. O dispositivo de vedação compreende um elemento de vedação que impede a circulação axial de fluido, entre a carcaça externa e a superfície interna da tubulação de poço, e dispositivos de calços que suportam o dispositivo de tamponamento na superfície interna da tubulação do poço. Alguns dispositivos de tamponamento são referidos como “packers ”, isto é, o mandril interno compreende um furo com uma válvula, onde a circulação de fluido é permitida através do furo quando a válvula é aberta, e a circulação de fluido é impedida através do furo quando a válvula é fechada.

[003] Os dispositivos de tamponamento recuperáveis são projetados para recuperação do poço após o uso dos mesmos, mediante uma ferramenta de recuperação, enquanto dispositivos de tamponamento permanentes são estabelecidos no poço de modo permanente. Os dispositivos de tamponamento permanentes são normalmente de projeto mais simples, e podem suportar temperaturas e/ou pressões mais altas do que os dispositivos de tamponamento recuperáveis. O único modo de remover um dispositivo de tamponamento permanente é através de destruição do mesmo através de moagem ou mediante uso de explosivos, etc.

[004] Se um dispositivo de tamponamento recuperável for estabelecido em um poço durante diversos anos, é comum o problema de que o mecanismo de liberação não mais funcione, consequentemente, também o dispositivo de tamponamento recuperável deverá ser destruído, através de moagem, a fim de remover o mesmo.

[005] Consequentemente, dispositivos de tamponamento permanentes, capazes de serem moídos ou perfurados foram desenvolvidos. Eles apresentam as vantagens do dispositivo de tamponamento permanente (isto é, um projeto simples, podendo suportar alta pressão e/ou alta temperatura), mas são feitos de materiais que são fáceis de remoção por moagem, isto é, podem ser feitos de materiais compósitos, ferro fundido, latão, etc.

[006] Um problema que pode ocorrer durante a moagem é que o mandril interno é rotativo, junto com o dispositivo de moagem, em relação à carcaça externa. Durante essa rotação não ocorre nenhum progresso de moagem do mandril interno e a ferramenta de moagem é impedida de moer também as outras partes do dispositivo de tamponamento. Nesses casos, pode ser necessário colocar uma determinada quantidade de peso na broca de moagem, e/ou aumentar a velocidade de rotação da broca de moagem, a fim de “soldar” o mandril interno à carcaça externa através do resultante aumento de temperatura, desse modo, impedindo a rotação relativa. Se isso não funcionar, pode ser necessário bombear cimento no topo do dispositivo de tamponamento e deixar que o mesmo seja endurecido, antes de tentar uma nova operação de moagem.

[007] Outro problema que pode ocorrer é que durante a moagem, as diferentes partes do dispositivo de tamponamento se desmontam e caem dentro do poço. Se essas partes desmontadas forem demasiadamente grandes, uma operação de pesca pode ser executada para remover as ditas partes do poço. A operação de pesca é mais simples, quando, por exemplo, se utilizam imãs, no caso de as partes desmontadas serem relativamente pequenas. Além disso, a operação de pesca pode não ser necessária, caso as partes desmontadas sejam bastante pequenas, o que permite que as mesmas possam ser bombeadas para fora do poço.

[008] Uma solução para esse problema é proporcionar o mandril interno com uma superfície externa não circular e a carcaça externa com uma correspondente superfície interna não circular, a fim de impedir a rotação relativa entre o mandril interno e a carcaça externa. Essa solução é mostrada na Patente U.S. No. 6.491.108. Uma desvantagem nesse caso é o alto custo que existe para se usinar os formatos não circulares das carcaças interna e externa. Além disso, é difícil se proporcionar vedações confiáveis, tais como, O-rings, anéis de suporte de vedação, etc., para esses mandris não circulares. Consequentemente, é difícil se obter determinadas capacidades nominais de produtos, por exemplo, a capacidade nominal da Norma ISO 14310:2008 V0, para os ditos dispositivos de tamponamento.

[009] O documento de patente U.S. No. 2010/0132960 descreve um tampão tipo ponte capaz de ser perfurado, com um mandril tendo estrias externas dispostas sobre uma superfície externa do mandril, um elemento de vedação disposto em volta do mandril, um cone superior disposto em volta do mandril próximo de uma extremidade superior do elemento de vedação, e um cone inferior disposto em volta do mandril próximo de uma extremidade inferior do elemento de vedação. Uma superfície interna do cone inferior compreende estrias internas, configuradas para se engatar com as estrias externas.

[010] O documento de patente U.S. No. 2012/0255723 descreve um calço para suportar uma ferramenta dentro do poço, em um tubo de revestimento de poço. O diâmetro externo da corrediça é quase igual ao diâmetro interno do tubo de revestimento do poço. O calço é posicionado sobre o mandril e se expande radialmente após a aplicação de força. Um material de vime sobre o calço se engate de modo deformável com o revestimento em resposta a uma força.

[011] O documento de patente U.S. No. 2007/0246224 descreve um equipamento flutuante sendo construído, de modo a ter uma válvula de contrapressão em um desvio e/ou numa posição inclinada com relação à linha central da carcaça tubular que faz parte da coluna de produção. O projeto é aplicável às válvulas de contrapressão do tipo haste e prato, assim como, às válvulas tipo flapper, que são acionadas com um tubo de fluxo. A posição descentralizada e/ou inclinada dos componentes da válvula permite cortar a estrutura com uma broca de perfuração, em vez da área do bocal na base da broca, proporcionando um íntimo contato com os componentes da válvula, para acelerar a execução da moagem e de um adicional furo, além da coluna recentemente cimentada.

[012] O objetivo da invenção é de proporcionar um dispositivo de tamponamento capaz de ser moído e removido de um poço, de uma maneira confiável e eficiente. Consequentemente, o objetivo da invenção é de proporcionar um dispositivo de tamponamento capaz de ser moído, em que as desvantagens dos dispositivos de tamponamento citados pelo estado da técnica são evitadas. Outro objetivo da invenção é proporcionar que o máximo possível do dispositivo de tamponamento seja moído antes da desmontagem e queda do dispositivo de tamponamento dentro do poço.

Resumo da Invenção

[013] A invenção se refere a um dispositivo de tamponamento capaz de ser moído, para uso em uma tubulação de poço, compreendendo: - um mandril interno, compreendendo uma primeira seção de mandril e uma segunda seção de mandril, onde a primeira seção de mandril apresenta uma superfície cilíndrica externa e onde a segunda seção de mandril apresenta uma superfície cilíndrica externa; - uma carcaça externa provida exteriormente de forma radial, em pelo menos partes do mandril interno, onde a carcaça externa compreende uma primeira seção de carcaça e uma segunda seção de carcaça, em que a segunda seção de carcaça compreende um compartimento cilíndrico; - uma unidade de vedação provida radialmente fora do mandril interno, onde a unidade de vedação é configurada para ser trazida de um estado de funcionamento para um estado montado, mediante um deslocamento relativo axial entre o mandril interno e a carcaça externa; - onde o dispositivo de tamponamento capaz de ser moído apresenta um primeiro eixo central; caracterizado pelo fato de que a segunda seção de mandril apresenta um segundo eixo central que é deslocado paralelamente em relação ao primeiro eixo central; - pelo menos partes da segunda seção de mandril são providas dentro do compartimento no estado montado; - onde a rotação do mandril interno no estado montado traz uma terceira seção de mandril do dito mandril para um estado travado, no qual uma posterior rotação do mandril interno é impedida.

[014] Quando a rotação do mandril interno é impedida, o mandril interno não irá girar junto com o dispositivo de moagem ou broca de moagem. Consequentemente, o mandril interno será moído e irá produzir detritos.

[015] Em um aspecto, a terceira seção de mandril compreende uma primeira área de contato, a qual é colocada em contato com a tubulação do poço no estado travado.

[016] Em um aspecto, a primeira área de contato compreende calços que se estendem radialmente.

[017] Em um aspecto, a rotação da carcaça externa no estado montado traz uma terceira seção de carcaça da carcaça externa para um estado travado, no qual uma posterior rotação da carcaça externa é impedida. Consequentemente, é garantido que a carcaça externa não irá girar junto com o dispositivo de moagem ou broca de moagem.

[018] Em um aspecto, a terceira seção de carcaça compreende uma segunda área de contato que é trazida para contato com a tubulação de poço no estado travado.

[019] Em um aspecto, a segunda área de contato compreende calços que se salientam radialmente.

[020] Em um aspecto, a terceira seção de mandril é proporcionada abaixo da unidade de vedação.

[021] Em um aspecto, a primeira seção de mandril é orientada através de uma abertura, provida na primeira seção de carcaça.

[022] Em um aspecto, a primeira seção de mandril compreende um primeiro mecanismo de fixação e a primeira seção de carcaça compreende um segundo mecanismo de fixação, em que o primeiro mecanismo de fixação pode ser fixado ao segundo mecanismo de fixação durante a montagem do dispositivo de tamponamento.

[023] Em um aspecto, os primeiro e segundo mecanismos de fixação são dotados de um mecanismo de catraca.

Descrição Detalhada da Invenção

[024] As modalidades da invenção serão agora descritas fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 ilustra uma vista lateral de uma primeira modalidade, em um estado de funcionamento; - a figura 2 ilustra uma vista lateral de uma primeira modalidade, em um estado montado; - a figura 3 ilustra uma vista lateral do mandril do dispositivo de tamponamento; - a figura 4 ilustra uma vista lateral do mandril e da carcaça externa no estado montado; - a figura 5 ilustra uma vista de topo do mandril; - a figura 6 ilustra uma vista em perspectiva, e em seção transversal da carcaça externa; - a figura 7 ilustra uma vista lateral, em seção transversal, de uma segunda modalidade do dispositivo de tamponamento no estado de funcionamento; - a figura 8 ilustra uma vista lateral, em seção transversal, da segunda modalidade do dispositivo de tamponamento no estado montado; - a figura 9 ilustra uma vista lateral, em seção transversal, da segunda modalidade do dispositivo de tamponamento no estado travado; - as figuras 10a, 10b, 10c ilustram o dispositivo de tamponamento visto de cima, nos estados operacional, montado e travado, respectivamente.

[025] Primeiramente, deve ser observado que o termo “moagem” (“moedor”, “capaz de ser moído”, etc.,) é aqui usado para todas as operações que envolvem uma ferramenta rotativa para remoção de um dispositivo de tamponamento em um poço, através do corte do dispositivo de tamponamento em pequenos pedaços. Consequentemente, os termos “capaz de ser moído” e “capaz de ser perfurado” são usados como sinônimos na descrição que se segue.

[026] Agora, é feita referência às figuras 1 e 2, onde é mostrado um dispositivo de tamponamento. O dispositivo de tamponamento se constitui de um tampão para uso em uma tubulação de poço, tal como, um poço de petróleo e/ou gás, etc., tubulação de petróleo e/ou gás, etc. Nos desenhos, o lado esquerdo do dispositivo de tamponamento é o lado “superior” do dispositivo de tamponamento (1), isto é, o lado que está mais próximo da superfície do poço. O lado direito do dispositivo de tamponamento é o lado “inferior” do dispositivo de tamponamento (1), isto é, o lado que está mais afastado da superfície do poço.

[027] O dispositivo de tamponamento compreende um mandril interno (2) e uma carcaça externa (3) provida exteriormente de forma radial em pelo menos partes do mandril interno (2). Na figura 1, somente a seção inferior (2c) do mandril (2) é visível.

[028] O dispositivo de tamponamento compreende ainda uma unidade de vedação (10), provida exteriormente de forma radial em relação ao mandril interno (2). A unidade de vedação (10) é configurada para ser trazida de um estado de funcionamento para um estado montado, mediante um deslocamento relativo axial entre o mandril interno (2) e a carcaça externa (3). A unidade de vedação (10) compreende primeiro e segundo dispositivos de calço (11, 12) e um elemento de vedação (13) provido axialmente entre os primeiro e segundo dispositivos de calço (11, 12). A unidade de vedação (10) compreende também primeiro e segundo dispositivos de cone (14, 15), providos entre cada um dos dispositivos de calço (11, 12) e o elemento de vedação (13). Os primeiro e segundo dispositivos de cone (14, 15) orientam os dispositivos de calço (11, 12) a partir do estado de funcionamento para o estado montado, e também comprimem o elemento de vedação (13) axialmente no estado montado.

[029] Na figura 1, é mostrado o estado de funcionamento. Nesse estado, o dispositivo de tamponamento é trazido para a desejada localização no poço. Na desejada localização, a ferramenta de montagem transfere dispositivo de tamponamento do estado de funcionamento para o estado montado, mediante deslocamento relativo axial entre o mandril interno (2) e a carcaça externa (3). Na figura 2 é mostrado que uma seção superior (2a) do mandril (2) foi puxada para cima (isto é, para a esquerda), em relação à carcaça externa (3), desse modo, provocando uma compressão axial e, consequentemente, uma expansão radial dos dispositivos de calço (11, 12) e do elemento de vedação (13). Isso é também mostrado nas figuras 7 e 8. Na figura 7, o dispositivo de tamponamento se encontra no estado de funcionamento, na desejada localização no poço, e na figura 8 o dispositivo de tamponamento se encontra no estado montado, quando os dispositivos de calço (11, 12) e o elemento de vedação (13) estão em contato com a superfície interna da tubulação do poço, referida por (WP). O dispositivo de tamponamento (1) forma agora um tampão na tubulação do poço (WP) e, desse modo, o fluido é impedido de passar pelo mesmo.

[030] Na figura 7, é mostrado que a primeira seção de mandril (2a) compreende uma interface de conexão (5), para conexão com a ferramenta de montagem.

[031] Deve ser observado que a unidade de vedação (10) é considerada conhecida para um especialista versado na técnica, desse modo, não será aqui descrita em maiores detalhes.

[032] Nas figuras 1 e 2, é mostrado que o dispositivo de tamponamento capaz de ser moído (1) apresenta um formato externo substancialmente cilíndrico. Um eixo central (I1), a partir de agora referido como primeiro eixo central (I1), é indicado por uma linha tracejada. No estado montado, o primeiro eixo central (I1) irá coincidir com o eixo central da tubulação do poço (supondo que a tubulação do poço seja também cilíndrica).

[033] Agora, é feita referência à figura 3, onde é mostrado que o mandril (2) compreende uma primeira seção de mandril ou seção de mandril superior (2a), uma segunda seção de mandril (2b) e uma terceira seção de mandril ou seção de mandril inferior (2c). A primeira seção de mandril (2a) apresenta uma superfície externa cilíndrica e a segunda seção de mandril (2b) apresenta uma superfície externa cilíndrica. Também, a terceira seção de mandril (2c) apresenta uma superfície externa cilíndrica. Na figura 3 é também mostrado que o mandril (2) compreende uma quarta seção de mandril (2d), entre a primeira seção de mandril (2a) e a segunda seção de mandril (2b), conforme será descrito abaixo. Na figura 3 é também mostrado que a terceira seção de mandril (2c) pode compreender uma área de bico cônico (2e), a fim de facilitar o funcionamento do dispositivo de tamponamento (1) dentro da tubulação do poço.

[034] Na figura 3, é mostrado que a segunda seção de mandril (2b) apresenta um segundo eixo central (I2b), que é deslocado paralelamente em relação ao primeiro eixo central (I1). Consequentemente, a segunda seção de mandril (2b) é provida de forma excêntrica em relação às outras partes do dispositivo de tamponamento e também em relação à tubulação do poço. A primeira seção de mandril (2a) apresenta um eixo central que coincide com o primeiro eixo central (I1). Consequentemente, a quarta seção de mandril (2d) proporciona uma área cônica entre a primeira seção de mandril (2a) e a segunda seção de mandril (2b).

[035] Nas figuras 3 e 5, é mostrado que um primeiro raio de mandril (R2b1), representando a distância radial mais longa entre a superfície externa da segunda seção de mandril (2b) para o primeiro eixo central (I1), é maior que um segundo raio de mandril (R2b2), representando a distância radial mais curta entre a superfície externa da segunda seção de mandril (2b) para o primeiro eixo central (I1). Além disso, é mostrado que um terceiro raio de mandril (R2c1), representando a distância radial mais curta entre a superfície externa da terceira seção de mandril (2c) para o segundo eixo central (I2b) é menor que um quarto raio de mandril (R2c2), representando a distância radial mais longa entre a superfície externa da terceira seção de mandril (2c) para o segundo eixo central (I2b) . Conforme mostrado, o primeiro raio de mandril (R2b) é provido radialmente na mesma direção (na parte superior, na figura 5) do terceiro raio de mandril (R2c1). O segundo raio de mandril (R2b2) é provido radialmente na mesma direção (na parte inferior, na figura 5) do quarto raio de mandril (R2c2). Conforme mostrado, os primeiro e terceiro raios de mandril são orientados de 180° com relação aos segundo e quarto raios de mandril.

[036] Conforme mostrado na figura 3, o diâmetro da terceira seção de mandril (2c) é maior que o diâmetro da segunda seção de mandril (2b). Consequentemente, a terceira seção de mandril (2c) forma uma superfície de batente usada para comprimir a unidade de vedação (10) durante a montagem do dispositivo de tamponamento.

[037] Agora, será feita referência às figuras 4 e 6. A carcaça externa (3) é provida exteriormente de forma radial em pelo menos partes do mandril interno (2). A carcaça externa (3) compreende uma primeira seção de carcaça (3a), uma segunda seção de carcaça (3b) e uma terceira seção de carcaça (3c). Na presente modalidade, a carcaça externa (3) forma uma parte da superfície externa do dispositivo de tamponamento (1). Consequentemente, a superfície externa da carcaça externa (3) é substancialmente cilíndrica.

[038] A primeira seção de carcaça (3a) compreende uma abertura (4a). A primeira seção de mandril (2a) é orientada através da abertura (4a) provida na primeira seção de carcaça (3a). A primeira seção de mandril (2a) compreende um primeiro mecanismo de fixação (20) e a primeira seção de carcaça (3a) compreende um segundo mecanismo de fixação (30). O primeiro mecanismo de fixação (20) pode ser fixado ao segundo mecanismo de fixação (30) durante a montagem do dispositivo de tamponamento (1). Consequentemente, os mecanismos de fixação (20, 30) proporcionam uma fixação axial do mandril (2) em relação à carcaça (3). Os mecanismos de fixação (20, 30) permitem um movimento axial que traz a terceira seção de mandril (2c) para mais próximo da terceira seção de carcaça (3c), porém, impede o movimento na direção oposta, isto é, trazer o dispositivo de tamponamento do estado de funcionamento para o estado montado é permitido, mas trazer o dispositivo de tamponamento do estado montado para o estado de funcionamento não é permitido. Os primeiro e segundo mecanismos de fixação (20, 30) podem ser providos por meio de um mecanismo de catraca.

[039] A segunda seção de carcaça (3b) compreende um compartimento cilíndrico (4b). Assim, pelo menos partes da segunda seção de mandril (2b) são providas dentro do compartimento (4b) no estado montado. No estado de funcionamento, conforme mostrado na figura 7, somente uma pequena parte da segunda seção de mandril (2b) é provida dentro do compartimento (4b), enquanto no estado montado, mostrado na figura 8, a segunda seção de mandril (2b) quase que preenche todo o compartimento (4b). Na presente modalidade, o compartimento cilíndrico (4b) é também provido na terceira seção de carcaça (3c), conforme mostrado na figura 6. Consequentemente, a abertura (4a) e o compartimento (4c) formam uma abertura axial através da carcaça (3), na qual o mandril (2) é disposto.

[040] Na figura 6, é mostrado que a abertura (4a) é provida de uma forma central na carcaça (3), isto é, também é centralmente provida no dispositivo de tamponamento (1). Entretanto, o compartimento (4b) apresenta um terceiro eixo central (I4b), que corresponde ao segundo eixo central da segunda seção de mandril (2b), nos estados de funcionamento e montado. Isto é, o terceiro eixo central (I4b) é também deslocado paralelamente em relação ao primeiro eixo central (I1). Obviamente, os segundo e terceiro eixos centrais (I2b, I4b) são coincidentes.

[041] Deve ser observado que no estado montado (e na presente modalidade também no estado de funcionamento), o movimento rotacional relativo entre o mandril interno (2) e a carcaça externa (3) não é possível, devido à excentricidade da segunda seção de mandril (2b) dentro do compartimento (4b), na medida em que a primeira seção de mandril (2a) é provida através da abertura centralmente orientada (4a).

[042] A seguir, a operação de moagem do dispositivo de tamponamento (1) será explicada em maiores detalhes. É suposto que o dispositivo de tamponamento (1) tenha sido montado conforme mostrado e explicado acima, com referência à figura 8. Nesse caso, os dispositivos de calço (11, 12) impedem o movimento axial do dispositivo de tamponamento em relação à parede da tubulação (WP), e o elemento de vedação (13) impede o fluido de passar entre a superfície interna da tubulação do poço e a superfície externa do elemento de vedação (13), e entre a superfície interna do elemento de vedação (13) e a superfície externa da segunda seção de mandril (2b).

[043] A operação de moagem tem então início, e uma ferramenta de moagem rotativa é abaixada dentro do poço. A ferramenta de moagem é considerada conhecida para um especialista versado na técnica, desse modo, não será aqui descrita em maiores detalhes. A broca de moagem da ferramenta de moagem é suposta de girar na direção horária, com um eixo de rotação coincidente com o primeiro eixo central (I1) do dispositivo de tamponamento. Entretanto, é logicamente possível se usar outras ferramentas de moagem.

[044] A ferramenta de moagem, primeiramente, irá começar a moagem da primeira seção de mandril (2a). Devido à excentricidade da segunda seção de mandril (2b), não é possível para o mandril (2) girar dentro da carcaça (3) . Consequentemente, se as forças de atrito providas pelo elemento de vedação (13) não forem suficientes para manter o mandril (2) em relação à parede da tubulação (WP), o mandril (2) e a carcaça externa (3) irão começar a girar, juntos com a broca de moagem, com relação à unidade de vedação (10).

[045] Entretanto, devido à excentricidade, a rotação do mandril interno (2) no estado montado irá trazer a terceira seção de mandril (2c) do dito mandril (2) para o estado travado, no qual uma posterior rotação do mandril interno (2) é impedida. Conforme mostrado na figura 8, a distância da superfície externa superior da terceira seção de mandril (2c) para a superfície interna da tubulação do poço (WP) é igual à distância da superfície externa inferior da terceira seção de mandril (2c) para a superfície interna da tubulação do poço.

[046] No estado travado mostrado na figura 9, o mandril (2) foi girado em torno do segundo eixo central (I2b), e uma primeira área de contato, indicada pela referência numérica (22) na figura 8, foi girada em torno do segundo eixo central (I2b), e colocada em contato com a tubulação de poço (WP), conforme mostrado na figura 9. No presente caso, uma posterior rotação do mandril (2) em relação à unidade de vedação (10) não é mais possível, e a broca de moagem será novamente capaz de moer o mandril (2). Conforme mostrado nas figuras 8 e 9, a área de contato (22) compreende calços que se salientam radialmente (22a), para contato com a tubulação do poço (WP) no estado travado. Entretanto, isso é somente uma modalidade preferida, pois na primeira modalidade das figuras 1 e 2 não existem esses calços referidos por (22a).

[047] Deve ser observado que no estado travado do mandril (2), também a rotação da carcaça (3) é impedida, devido à excentricidade da segunda seção de mandril (2b) e do compartimento (4b). Entretanto, quando a operação de moagem tiver moído e removido para fora a primeira seção de carcaça (3a) e os mecanismos de fixação (20, 30), será possível para a carcaça (3) girar em torno do mandril (2) sob as mesmas circunstâncias. Consequentemente, na presente modalidade, a terceira seção de carcaça (3c) apresenta um maior diâmetro externo do que as primeira e segunda seções (3a, 3b). O diâmetro externo corresponde ao diâmetro externo da terceira seção de mandril (2c). No caso, se a carcaça externa (3) começar a girar no estado montado devido à operação de moagem, ela irá trazer a terceira seção de carcaça (3c) para um estado travado, no qual uma posterior rotação da carcaça externa (3) será impedida. Com relação à terceira seção de mandril (2c), a terceira seção de carcaça (3c) compreende uma segunda área de contato (32), que é colocada em contato com a tubulação do poço (WP) no estado travado. No presente caso, uma posterior rotação da carcaça (3) em relação à unidade de vedação (10) não será mais possível, e a broca de moagem será novamente capaz de moer a carcaça (3). A segunda área de contato (32) pode também compreender calços (32a).

[048] Além disso, os testes indicam que as forças de atrito providas pelo elemento de vedação (13) serão suficientes para impedir o mandril (2) de girar durante a operação de moagem. Devido à excentricidade da segunda seção de mandril (2b) e do compartimento (4b), a carcaça externa (3) também será impedida de girar. Consequentemente, a primeira área de contato (22) não será girada para o estado travado, até que a operação de moagem tenha reduzido as forças de atrito providas pelo elemento de vedação (13), isto é, que o elemento de vedação (13) seja pelo menos parcialmente moído e removido.

[049] Os testes também indicam que a operação de moagem pode continuar até que alguns dos dentes dos calços inferiores (12) sejam removidos. Isso é indicado pela linha Mmax na figura 9. Nesse ponto, as partes restantes, isto é, as partes à direita da linha Mmax irão cair dentro do poço. Todas as partes à esquerda da linha Mmax foram moídas e transformadas em detritos.

[050] Nas modalidades acima, os elementos da unidade de vedação (10) apresentam uma superfície externa circular. Entretanto, uma vez que os mesmos são providos radialmente em torno da segunda seção de mandril (2b), com sua superfície circular interna em contato com a superfície externa da segunda seção de mandril (2b), os elementos da unidade de vedação apresentam uma diferente espessura em torno do perímetro do dispositivo de tamponamento, conforme mostrado nas figuras 7, 8 e 9.

[051] Na presente modalidade, o dispositivo de tamponamento apresenta um diâmetro externo máximo de 110 mm no estado de funcionamento, devendo ser montado em uma tubulação de poço tendo um diâmetro interno de 124,8 mm. O diâmetro da terceira seção de mandril (2c) no estado de funcionamento é de 110 mm, quando o terceiro raio de mandril (R2c1) é de 55 mm, e o quarto raio de mandril (R3c2) é de 65 mm. No presente caso, o segundo eixo central (I2b) é deslocado paralelamente em relação ao primeiro eixo central (I1) de 5 mm.

[052] A espessura máxima (T2b1) da segunda seção de carcaça (3b) (indicada na figura 6) é de 38 mm, e a espessura mínima (T3b2) da segunda seção de carcaça (3b) é de 28 mm. Quando a terceira seção de mandril (2c) começa a girar na direção de seu estado travado, a primeira área de contato, preferivelmente, irá girar entre 120° - 160°, antes de entrar em contato com a superfície interna da tubulação do poço (WP), isto é, quando o diâmetro externo do dispositivo de tamponamento é igual ao diâmetro interno da tubulação do poço. Isso irá depender da distância entre o segundo eixo central (I2b) e o primeiro eixo central (I1), mas, também, irá depender da própria circularidade da tubulação do poço. Consequentemente, a excentricidade da segunda seção de mandril (2b) e do compartimento (4b) pode garantir que o estado travado é alcançado também nas tubulações de poço que não são de seção transversal perfeitamente circular. Deve ser observado que na figura 9, o mandril (2) e a carcaça (3) foram girados de 180°, podendo ser visto que os dentes dos calços (22a, 32a) das áreas de contato (22, 32) são arrastados dentro da tubulação do poço (WP), uma situação que na prática não irá ocorrer - a rotação será interrompida antes da rotação de 180° ser alcançada. Nesse caso, isto é, quando o mandril (2) e a carcaça (3) são girados de 180°, o “diâmetro” externo máximo mensurável é 130 mm (isto é, acima do diâmetro interno da tubulação do poço designada).

[053] Conforme mencionado na introdução acima, os materiais do mandril (2) e carcaça (3) são materiais fáceis de moagem, tais como, materiais compósitos, ferro fundido, latão, etc. O elemento de vedação (13) é feito principalmente de borracha, elastômeros ou materiais moles similares. Os materiais das outras partes da unidade de vedação (10) são também materiais de fácil perfuração.

[054] Na presente modalidade, o principal objetivo dos calços (22a, 32a) das áreas de contato (22, 32) é de impedir o deslocamento axial da carcaça (3) ou mandril (2), respectivamente. De acordo com os testes do dispositivo de tamponamento (1), a excentricidade da segunda seção de mandril (2b) e do compartimento (4b) foi achada suficiente para impedir a rotação do mandril e da carcaça no estado travado. Os calços (22a, 32a) irão contribuir para impedir uma posterior rotação, muito embora, o principal objetivo seja impedir o deslocamento axial. Deve ser observado que os calços (22a, 32a) podem também ser remodelados, de modo que o principal objetivo seja impedir a rotação do mandril (2) e da carcaça (3) em relação à parede da tubulação (WP).

Claims

1. Dispositivo de tamponamento fresável (1), para uso em uma tubulação de poço (WP), compreendendo: - um mandril interno (2), compreendendo uma primeira seção de mandril (2a) e uma segunda seção de mandril (2b), onde a primeira seção de mandril (2a) possui uma superfície cilíndrica externa e onde a segunda seção de mandril (2b) possui uma superfície cilíndrica externa; - uma carcaça externa (3) provida exteriormente de forma radial, em pelo menos partes do mandril interno (2), onde a carcaça externa (3) compreende uma primeira seção de carcaça (3a) e uma segunda seção de carcaça (3b), em que a segunda seção de carcaça (3b) compreende um compartimento cilíndrico (4b); - uma unidade de vedação (10) provida na superfície cilíndrica externa da segunda seção de mandril (2b) , onde a unidade de vedação (10) é configurada para ser trazida de um estado de funcionamento para um estado montado, mediante um deslocamento relativo axial entre o mandril interno (2) e a carcaça externa (3), em que no estado montado a unidade de vedação (10) está em contato com a superfície interna da tubulação do poço (WP); - em que o dispositivo de tamponamento fresável (1) possui um primeiro eixo central (I1); caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte da segunda seção de mandril (2b) é provida dentro compartimento cilíndrico (4b) no estado montado; - a superfície cilíndrica externa da segunda seção de mandril (2b) possui um segundo eixo central (I2b) que é deslocado radialmente a partir de e paralelamente em relação ao primeiro eixo central (I1); - o eixo do compartimento cilíndrico (4b) da segunda seção de carcaça (3b) coincide com segundo eixo central (I2b); - o eixo da primeira seção de mandril (2a) e o eixo da primeira seção de carcaça (3a) coincidem com o primeiro eixo central (I1); - a superfície cilíndrica interna da primeira seção de carcaça (3a) define uma abertura axial (4a) através da qual a primeira seção de mandril (2a) é guiada; - o diâmetro interno do compartimento cilíndrico (4b), o diâmetro interno da abertura axial (4a) e os diâmetros externos das superfícies cilíndricas externas das primeira e segunda seção de mandril (2a, 2b) são adaptados para impedir a rotação do mandril (2) dentro da carcaça (3) no estado montado; - em que a rotação do mandril interno (2) em relação a unidade de vedação (10) no estado montado traz uma terceira seção de mandril (2c) do mandril (2) para um estado travado, no qual uma posterior rotação do mandril interno (2) é impedida; e - enquanto é trazido para o estado travado, o mandril (2) também é rotacionado sobre o segundo eixo central (I2b) até que uma primeira área de contato (22) da terceira seção de mandril (2c) seja colocada em contato com a tubulação do poço (WP) .

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira área de contato (22) compreende calços (22a) que se salientam radialmente.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rotação da carcaça externa (3) no estado montado traz uma terceira seção de carcaça (3c) da carcaça externa (3) para um estado travado, no qual uma posterior rotação da carcaça externa (3) é impedida.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a terceira seção de carcaça (3c) compreende uma segunda área de contato (32) que é trazida para contato com a tubulação de poço (WP) no estado travado.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a segunda área de contato (32) compreende calços (32a) que se salientam radialmente.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda seção de mandril (2b) é provida entre a primeira seção de mandril (2a) e a terceira seção de mandril (2c).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira seção de mandril (2a) compreende um primeiro mecanismo de fixação (20) e a primeira seção de carcaça (3a) compreende um segundo mecanismo de fixação (30), em que o primeiro mecanismo de fixação (20) pode ser fixado ao segundo mecanismo de fixação (30) durante a montagem do dispositivo de tamponamento (1).

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo mecanismos de fixação (20, 30) são dotados de um mecanismo de catraca.