BR112015024471B1

BR112015024471B1 - Tubulação expansível de fundo de poço a ser expandida em um fundo de poço, barreira anular a ser expandida em uma coroa anular, e completação de fundo de poço

Info

Publication number: BR112015024471B1
Application number: BR112015024471-8A
Authority: BR
Inventors: J0Rgen Hallundb/K; Lars St/Hr
Original assignee: Welltec Oilfield Solutions Ag
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2021-11-16
Also published as: CN105121777B; RU2015145875A; AU2014253098B2; EP2984282B1; MY176553A; CA2908332A1; EP2984282A1; MX2015013653A; SA515361233B1; US20160326830A1; AU2014253098A1; EP2789792A1; CN105121777A; DK2984282T3; US10151168B2; RU2639344C2; WO2014167096A1; BR112015024471A2

Abstract

Patente de Invenção: IUBULAÇÃO EXPANSÍVEL DE FUNDO DE POÇO A presente invenção refere-se a uma tubulação expansível de fundo de poço a ser expandida em um fundo de poço de um primeiro diâmetro externo a um segundo diâmetro externo para confinar de encontro a uma face interna de um revestimento ou um poço não revestido, em que a tubulação expansível de fundo de poço tem uma face externa e uma extensão longitudinal e compreende pelo menos uma primeira borda circunferencial e pelo menos uma segunda borda circunferencial provida na face externa e espaçadas uma da outra na extensão longitudinal, em que um elemento de vedação e um elemento de retenção em formato de anel seccionado é disposto entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais, em que o elemento de retenção em formato de anel seccionado forma um reforço para o elemento de vedação e em que o elemento de retenção em formato de anel seccionado tem mais de um enrolamento de modo que, quando a tubulação expansível é expandida do primeiro diâmetro externo ao segundo diâmetro externo, o elemento de retenção em formato de anel seccionado desenrola parcialmente. Além disso, a presente invenção refere- se a uma barreira (...).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a uma tubulação expansívelde fundo de poço a ser expandida em um fundo de poço. Além disso, a presente invenção refere-se a uma barreira anular.

Antecedentes da Invenção

[002] Nos furos de poços, as tubulações expansíveis são usadaspara finalidades diferentes, tal como para vedar uma abertura no revestimento, formar um remendo ou um revestimento, prover uma barreira ao fluxo entre uma estrutura da tubulação interna e externa, ou entre uma estrutura da tubulação interna e a parede interna do poço não revestido, na forma de uma barreira anular, ou prover um suporte de revestimento.

[003] Quando as tubulações expansíveis são usadas para vedar,por exemplo, uma abertura ou uma zona, elementos de vedação separados são frequentemente providos em uma face externa da tubulação expansível para realçar as propriedades de vedação. No entanto, foi verificado na prática que é difícil controlar a posição do elemento de vedação durante a expansão das tubulações expansíveis, fazendo com que o elemento de vedação seja possivelmente deslocado de sua posição pretendida, por meio do que há um risco de que as propriedades de vedação possam não ser tal como pretendido. Sumário da Invenção

[004] Um objetivo da presente invenção consiste em superarparcial ou completamente as desvantagens e os inconvenientes acima da técnica anterior. Mais especificamente, um objetivo consiste na provisão de uma tubulação expansível de fundo de poço com propriedades de vedação realçadas.

[005] Os objetivos acima, junto com numerosos outros objetivos,vantagens e características, que se tornarão evidentes a partir da descrição a seguir, são concretizados por uma solução de acordo com a presente invenção por uma tubulação expansível de fundo de poço a ser expandida em um fundo de poço de um primeiro diâmetro externo a um segundo diâmetro externo para confinar de encontro a uma face interna de um revestimento ou um poço não revestido, em que a tubulação expansível de fundo de poço tem uma face externa e uma extensão longitudinal e compreende pelo menos uma primeira borda circunferencial e pelo menos uma segunda borda circunferencial provida na face externa e espaçadas uma da outra na extensão longitudinal, em que um elemento de vedação e um elemento de retenção em formato de anel seccionado são dispostos entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais, em que o elemento de retenção em formato de anel seccionado forma um reforço para o elemento de vedação e em que o elemento de retenção em formato de anel seccionado tem mais de um enrolamento de modo que, quando a tubulação expansível é expandida do primeiro diâmetro externo ao segundo diâmetro externo, o elemento de retenção em formato de anel seccionado desenrola parcialmente.

[006] Por este meio, pelo uso do elemento de retenção emformato de anel seccionado, é assegurado que o elemento de vedação seja mantido na extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço mesmo quando estiver sendo expandido, de modo que o elemento de vedação mantém a sua posição pretendida e as propriedades de vedação da tubulação expansível de fundo de poço são realçadas. O elemento de vedação pode suportar uma pressão mais elevada no lado onde o elemento de retenção em formato de anel seccionado é posicionado, uma vez que o elemento de retenção em formato de anel seccionado funciona como um sistema de reforço e suporte para o elemento de vedação.

[007] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode ser disposto de uma maneira confinante em relação ao elemento de vedação.

[008] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode ser de preferência feito de um material que tem uma resistência à tração de pelo menos 69 MPa, de preferência de pelo menos 100 MPa.

[009] Em uma modalidade, o elemento de retenção em formatode anel seccionado pode desenrolar menos de um enrolamento quando a tubulação expansível é expandida do primeiro diâmetro externo ao segundo diâmetro externo.

[0010] Mais de um enrolamento do elemento de retenção emformato de anel seccionado pode confinar ao longo do elemento de retenção em formato de anel.

[0011] Além disso, mais de um enrolamento do elemento deretenção em formato de anel seccionado pode ser enrolado de maneira helicoidal em torno da tubulação expansível de fundo de poço.

[0012] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode ter mais de um enrolamento no segundo diâmetro externo da tubulação expansível de fundo de poço.

[0013] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode ter uma largura na extensão longitudinal, em que a largura é substancialmente a mesma no primeiro diâmetro externo e no segundo diâmetro externo da tubulação expansível de fundo de poço.

[0014] Em uma modalidade, o elemento de retenção em formato de anel seccionado pode ter uma pluralidade de enrolamentos.

[0015] A tubulação expansível de fundo de poço de acordo com apresente invenção pode ter uma primeira espessura entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais e uma segunda espessura em áreas adjacentes, em que a primeira espessura que é menor do que a segunda espessura.

[0016] Por este meio, é possível que a expansão da tubulaçãoexpansível de fundo de poço seja facilitada entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais, de modo que a tubulação expansível de fundo de poço possa se expandir mais nessa área do que nas áreas adjacentes, por meio do que o elemento de vedação também pode ser forçado de encontro à face interna de um revestimento ou um poço não revestido.

[0017] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode, enquanto desenrola parcialmente, aumentar no diâmetro externo em pelo menos uma extremidade.

[0018] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado e o elemento de vedação podem preencher substancialmente uma abertura provida entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais.

[0019] Em uma modalidade, o elemento de retenção em formatode anel seccionado pode ser feito de um material metálico.

[0020] Em uma outra modalidade, o elemento de retenção emformato de anel seccionado pode ser feito de um material de mola.

[0021] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode ter um diâmetro interno, em que o diâmetro interno é substancialmente igual a um diâmetro externo da tubulação expansível de fundo de poço entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais.

[0022] Em uma modalidade, o elemento de retenção em formato de anel seccionado pode ter uma seção transversal quadrada.

[0023] Em uma outra modalidade, o elemento de retenção emformato de anel seccionado pode ter uma seção transversal circular.

[0024] Além disso, o elemento de vedação pode ser parcialmenteem formato de cone.

[0025] Uma pluralidade de elementos de vedação pode serdisposta entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais.

[0026] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode ser disposto em um primeiro lado do elemento de vedação, e um segundo elemento de retenção em formato de anel seccionado pode ser disposto em um outro lado do elemento de vedação oposto ao primeiro lado.

[0027] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado pode reter o elemento de vedação em uma posição ao longo da extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço enquanto expande o elemento de retenção em formato de anel seccionado e o elemento de vedação.

[0028] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelpode ser um anel seccionado.

[0029] Além disso, a primeira e a segunda bordas circunferenciaispodem fazer parte de um sulco provido na face externa da tubulação expansível de fundo de poço.

[0030] A tubulação expansível de fundo de poço de acordo com apresente invenção pode compreender pelo menos duas projeções que formam as bordas circunferenciais.

[0031] Além disso, a primeira e a segunda bordas circunferenciaispodem se estender em uma extensão radial com relação à extensão radial tubulação do fundo de poço, em que a dita expansível é perpendicular à extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço.

[0032] Além disso, um elemento intermediário pode ser dispostoentre o elemento de retenção em formato de anel seccionado e o elemento de vedação.

[0033] O dito elemento de retenção em formato de anelseccionado pode se sobrepor em parte ao elemento intermediário.

[0034] Além disso, o elemento de retenção em formato de anelseccionado e o elemento intermediário podem ser dispostos de uma maneira confinante em relação ao elemento de vedação, de modo que pelo menos um dentre o elemento de retenção em formato de anel seccionado e o elemento intermediário possa confinar com o elemento de vedação.

[0035] Além disso, o elemento de vedação pode ser feito de umelastômero, borracha, politetrafluoroetileno (PTFE) ou de um outro polímero.

[0036] Além disso, o elemento intermediário pode ser feito de ummaterial flexível. O material flexível pode ser politetrafluoroetileno (PTFE) como um material base, por exemplo, com bronze, carbono e/ou o aço inoxidável contidos no mesmo.

[0037] Além disso, a tubulação expansível de fundo de poço podeser feita a partir de um molde de metal tubular.

[0038] O molde pode ser feito através de fundição centrífuga oufundição rotativa.

[0039] Em uma modalidade, a primeira e a segunda bordascircunferenciais podem ser obtidas ao usinar o molde.

[0040] A tubulação expansível de fundo de poço de acordo com apresente invenção pode ser usinada a partir do molde por meio de retificação, fresagem, corte ou torneamento, ou por meio de um método similar.

[0041] Além disso, a tubulação expansível de fundo de poço podecompreender uma pluralidade de bordas circunferenciais, projeções e/ou sulcos ao longo da extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço.

[0042] Além disso, a tubulação expansível de fundo de poço podeser um remendo a ser expandido dentro de um revestimento ou uma estrutura tubular de poço em um poço, um suporte de revestimento a ser expandido pelo menos em parte dentro de um revestimento ou uma estrutura tubular de poço em um poço, ou um revestimento a ser expandido pelo menos em parte dentro de um outra revestimento.

[0043] Além disso, a tubulação expansível de fundo de poço podeser provida com pelo menos uma projeção circunferencial.

[0044] A presente invenção também se refere a uma barreiraanular a ser expandida em uma coroa anular entre uma estrutura tubular de poço e uma parede interna de um poço não revestido ou um revestimento de fundo de poço para conferir isolamento de zona entre uma primeira zona e uma segunda zona do poço não revestido, a qual compreende:- uma peça tubular para ser montada como parte da estrutura tubular do poço,- uma tubulação expansível de fundo de poço tal como mencionado acima, circundando a peça tubular e dotada de uma face externa voltada para a parede interna do poço não revestido ou do revestimento, em que cada extremidade da tubulação expansível de fundo de poço é conectada com a peça tubular,- um espaço entre a peça tubular de fundo de poço e a tubulação expansível, e- uma abertura da expansão na peça tubular através da qual o fluido pode entrar no espaço a fim de expandir a tubulação expansível de fundo de poço.

[0045] Além disso, uma luva pode ser disposta entre a peçatubular de fundo de poço e a tubulação expansível na barreira anular, em que a luva é conectada com a peça tubular e a tubulação expansível de fundo de poço, desse modo dividindo o espaço em uma primeira seção espacial e uma segunda seção espacial.

[0046] A barreira anular de acordo com a presente invenção podecompreender várias luvas espremidas entre a peça tubular e a tubulação expansível de fundo de poço.

[0047] Além disso, a tubulação expansível de fundo de poço podeter uma abertura que provê uma comunicação fluida entre a primeira ou a segunda zona e uma das seções espaciais.

[0048] Além disso, a projeção pode ser uma projeção em formatode anel de uma espessura aumentada com relação a outras partes da tubulação expansível de fundo de poço, em que a projeção em formato de anel confere um reforço da barreira anular quando a barreira anular é expandida.

[0049] Além disso, a presente invenção refere-se a umacompletação de fundo de poço que compreende uma tubulação expansível de fundo de poço tal como descrito acima e um revestimento que tem uma face interna contra a qual pelo menos uma parte da tubulação expansível de fundo de poço pode ser expandida.

[0050] Além disso, a presente invenção refere-se a umacompletação de fundo de poço que compreende uma estrutura tubular do poço e uma barreira anular tal como descrito acima, em que a peça tubular da barreira anular pode ser montada como parte da estrutura tubular do poço.

[0051] Finalmente, a presente invenção refere-se a um métodopara posicionar e manter um elemento de vedação em uma tubulação expansível de fundo de poço enquanto a tubulação expansível de fundo de poço é expandido de um primeiro diâmetro externo a um segundo diâmetro externo, o qual compreende as etapas de:- disposição de um elemento de vedação circunferencial sobre a tubulação expansível de fundo de poço entre uma primeira borda e a segunda borda providas em uma face externa da tubulação expansível de fundo de poço, e- disposição de um elemento de retenção em formato de anel seccionado sobre a tubulação expansível de fundo de poço entre a primeira borda e o elemento de vedação, de modo que o elemento de retenção em formato de anel seccionado e o elemento de vedação preencham substancialmente uma abertura entre a primeira e a segunda bordas.

[0052] Em uma modalidade, um elemento intermediário pode serdisposto entre o elemento de retenção em formato de anel seccionado e o elemento de vedação.

[0053] O elemento de retenção em formato de anel seccionadopode ser disposto em um primeiro lado do elemento de vedação, e um segundo elemento de retenção em formato de anel seccionado pode ser disposto em um outro lado do elemento de vedação oposto ao primeiro lado.

Breve Descrição dos Desenhos

[0054] A invenção e suas muitas vantagens serão descritas emmais detalhes a seguir em referência aos desenhos esquemáticos anexos que, com a finalidade de ilustração, mostram algumas modalidades não limitadoras e nos quaisa Figura 1 mostra uma parte em seção transversal da tubulação expansível de fundo de poço em uma posição não expandida e expandida, respectivamente,as Figuras 2 a 7 mostram vistas em seção transversal de modalidades diferentes do elemento de retenção em formato de anel seccionado e do elemento de vedação dispostos entre uma primeira e uma segunda bordas circunferenciais da tubulação expansível de fundo de poço, a Figura 8 mostra uma parte da tubulação expansível de fundo de poço em uma vista lateral,as Figuras 9 e 10 mostram o elemento de retenção em formato de anel seccionado,as Figuras 11a-b mostram o elemento de retenção em formato de anel seccionado em uma vista em perspectiva,a Figura 12 mostra uma vista em seção transversal de uma parte da tubulação expansível de fundo de poço,a Figura 13 mostra uma vista em seção transversal de uma modalidade de uma tubulação expansível de fundo de poço sem o elemento de retenção em formato de anel seccionado e o elemento de vedação,a Figura 14 mostra uma vista em seção transversal de uma tubulação expansível de fundo de poço na forma de um remendo,a Figura 15 mostra uma vista em seção transversal de uma tubulação expansível de fundo de poço na forma de um suporte de revestimento,a Figura 16 mostra uma vista em seção transversal de uma barreira anular que compreende uma tubulação expansível de fundo de poço,a Figura 17 mostra uma completação de fundo de poço que tem uma barreira anular com uma tubulação expansível de fundo de poço, ea Figura18 mostra uma outra barreira anular que tem uma luva intermediária para equalizar a pressão através da tubulação expansível de fundo de poço.

[0055] Todas as figuras são altamente esquemáticas e nãonecessariamente em escala, e mostram somente as peças que são necessárias a fim de elucidar a invenção, e outras peças são omitidas ou meramente sugeridas.

Descrição Detalhada da Invenção

[0056] A Figura 1 mostra uma parte em seção transversal de umatubulação expansível de fundo de poço 1 de acordo com a presente invenção na posição não expandida (lado esquerdo da Figura 1) e expandida (lado direito da Figura 1), respectivamente. A tubulação expansível de fundo de poço 1 deve ser expandida em um fundo de poço de um primeiro diâmetro externo D1 a um segundo diâmetro externo D2 a fim de, nesta modalidade, confinar de encontro a uma face interna 2 de um poço não revestido.

[0057] A tubulação expansível de fundo de poço 1 tem umaextensão longitudinal l e compreende pelo menos uma primeira borda circunferencial 3 e pelo menos uma segunda borda circunferencial 4 providas em uma face externa 5 da tubulação expansível de fundo de poço 1 e espaçadas uma da outra na extensão longitudinal. Além disso, um elemento de vedação 6 e um elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 são dispostos entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4. O elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 tem mais de um enrolamento de modo que, quando a tubulação expansível de fundo de poço é expandida do primeiro diâmetro externo D1 ao segundo diâmetro externo D2, os enrolamentos do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 desenrolam parcialmente. Na modalidade mostrada na Figura 1, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 tem três enrolamentos. No entanto, em outras modalidades ele pode ter dois, quatro, cinco, seis ou sete enrolamentos, e até mesmo um número maior de enrolamentos é possível. O elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 e o elemento de vedação 6 ocupam a abertura entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4. Desse modo, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 é disposto de uma maneira confinante em relação ao elemento de vedação. Por este meio, o uso do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 assegura que o elemento de vedação 6 seja mantido e suportado na extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço 1 mesmo quando está sendo expandido, de modo que o elemento de vedação 6 mantém a sua posição pretendida e as propriedades de vedação da tubulação expansível de fundo de poço 1 são realçadas. Além disso, os testes mostraram que o elemento de vedação pode suportar uma pressão mais elevada no lado onde o elemento de retenção em formato de anel seccionado é posicionado, uma vez que o anel de retenção em formato de anel seccionado funciona como um sistema de reforço e suporte para o elemento de vedação. Além disso, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 tem uma largura w na extensão longitudinal l, em que a largura w é substancialmente a mesma no primeiro diâmetro externo D1 e no segundo diâmetro externo D2 da tubulação expansível de fundo de poço 1.

[0058] A Figura 2 mostra uma vista em seção transversal ampliadada tubulação expansível de fundo de poço 1 mostrada na Figura 1. O elemento de vedação 6 confina com a segunda borda 4, e o elemento de retenção em formato de anel seccionado 6 é disposto entre a primeira borda 3 e o elemento de vedação 6. O elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 tem três enrolamentos, e cada enrolamento tem uma seção transversal quadrada. Nesta modalidade, a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4 fazem parte de um sulco 8 provido na face externa 5 da tubulação expansível de fundo de poço 1. A primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4 estendem- se em uma extensão radial com relação à tubulação expansível de fundo de poço 1, em que a dita extensão radial é substancialmente perpendicular à extensão longitudinal l da tubulação expansível de fundo de poço 1.

[0059] A tubulação expansível de fundo de poço 1 tem umaprimeira espessura T1 entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4, isto é, no sulco 8, e uma segunda espessura T2 em áreas adjacentes, em que a primeira espessura T1 é menor do que a segunda espessura T2. Por este meio, é possível que a expansão da tubulação expansível de fundo de poço 1 seja facilitada entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4, de modo que a tubulação expansível de fundo de poço 1 possa se expandir mais nessa área do que nas áreas adjacentes, por meio do que o elemento de vedação 6 também pode ser forçado de encontro à face interna de um revestimento ou de um poço não revestido (não mostrado).

[0060] A Figura 3 mostra uma outra modalidade da tubulaçãoexpansível de fundo de poço 1 em que um elemento intermediário 9 é disposto entre o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 e o elemento de vedação 6. Nesta modalidade, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 se sobrepõe em parte ao elemento intermediário 9. O elemento intermediário 9 pode ser feito de um material flexível e é adaptado para manter o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 na posição e funcionar como proteção e suporte do elemento de vedação 6. O elemento de retenção em formato de anel seccionado 7, o elemento intermediário 9 e o elemento de vedação 6 são colocados no sulco 8 entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4.

[0061] A Figura 4 mostra uma modalidade da tubulação expansívelde fundo de poço 1, em que o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 é disposto em um primeiro lado do elemento de vedação 6 e um segundo elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 é disposto em um outro lado do elemento de vedação 6 oposto ao primeiro lado. O segundo elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 e o elemento de vedação 6 são dispostos no sulco 8 entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4.

[0062] A Figura 5a mostra uma modalidade da tubulaçãoexpansível de fundo de poço 1, em que o primeiro e o segundo elementos intermediários 9 são dispostos entre os elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 e o elemento de vedação 6. Nesta modalidade, os enrolamentos dos elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 têm uma seção transversal redonda e se sobrepõem em parte aos elementos intermediários 9. Da mesma maneira que aquela mostrada nas figuras precedentes, os elementos são dispostos no sulco 8 entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4.

[0063] A Figura 5b mostra a modalidade da tubulação expansívelde fundo de poço 1 da Figura 5a em uma posição expandida de encontro a uma face interna 2 de um revestimento ou um poço não revestido. Os elementos intermediários 9 podem ser de preferência feitos de um material flexível tal como Teflon reforçado, isto é, politetrafluoroetileno (PTFE) como um material base, por exemplo, com bronze, carbono e/ou aço inoxidável, tais como as fibras, contidos no mesmo. Por conseguinte, os elementos intermediários 9 podem mudar os seus formatos geométricos durante a expansão e devido à pressão presente na coroa anular, de modo que os elementos intermediários se tornam triangulares em suas seções transversais tal como mostrado na Figura 5b, por meio do que os elementos intermediários escorregam do elemento de vedação 6 rumo às bordas circunferenciais 3, 4. Os elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 se sobrepõem aos elementos intermediários 9 e, desse modo, também têm uma extensão inclinada na extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço. Por este meio, é possível que os elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 e os elementos intermediários 9 funcionem junto como sistemas de reforço e suporte para o elemento de vedação 6, fazendo com que o elemento de vedação 6 possa suportar altas pressões em ambos os lados do elemento de vedação 6 antes de perder as suas propriedades de vedação.

[0064] A Figura 6 mostra ainda uma outra modalidade datubulação expansível de fundo de poço 1, em que o primeiro e o segundo elementos intermediários 9 também são dispostos entre os elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 e o elemento de vedação 6. Nesta modalidade, os elementos intermediários 9 têm um outro formato que não aquele mostrado nas Figuras 3 e 5, e os enrolamentos dos elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 confinam com os elementos intermediários em um lado, e o lado oposto dos elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 confina com a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4, respectivamente. Todos os elementos são dispostos no sulco 8 entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4.

[0065] Na Figura 7, é mostrada uma outra modalidade datubulação expansível de fundo de poço 1, em que a tubulação expansível de fundo de poço 1 compreende pelo menos duas projeções 10 que formam a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4. O elemento de vedação 6, os elementosintermediários 9 e os elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 são dispostos entre as duas projeções 10, isto é, a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4, de modo que os elementos intermediários 9 confinam com o elemento de vedação de um ou outro lado e os elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 são dispostos fora dos elementos intermediários 9.

[0066] Nas modalidade mostradas, somente um elemento devedação é mostrado. Em outras modalidades não mostradas, uma pluralidade de elementos de vedação pode ser disposta entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais. O elemento de vedação é feito de preferência de um material vedante tal como a borracha ou um material elastomérico, politetrafluoroetileno (PTFE) ou um outro polímero, de modo que seja flexível e possa ser puxado de encontro a uma face interna. O elemento de vedação pode ter seções transversais diferentes, por exemplo, em formato de cone ou redondas, e pode compreender várias projeções.

[0067] Na Figura 8, a tubulação expansível de fundo de poço 1 émostrada em parte em uma vista lateral externa. Cada um dos elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 tem três enrolamentos que se estendem em torno da tubulação expansível de fundo de poço 1, e o elemento de vedação 6 também se estende em torno da tubulação expansível. A primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4 também se estendem circunferencialmente em torno da tubulação expansível 1.

[0068] O elemento de retenção em formato de anel seccionado éfeito de preferência de um material que tem uma resistência à tração de pelo menos 69 MPa, de preferência de pelo menos 100 MPa. O elemento de retenção em formato de anel seccionado é feito de preferência de um material metálico, tal como um material de mola, ou poliéter éter cetona (PEEK), ou um material similar. Uma vez que o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 compreende mais de um enrolamento e é feito pelo material metálico, quando a tubulação expansível de fundo de poço 1 é expandida, ele também será expandido. Por este meio, é possível que o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 funcione como um sistema de reforço e suporte de aço expansível eficiente para o elemento de vedação. Por exemplo, quando a tubulação expansível de fundo de poço é expandida em 30%, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 é desenrolado em cerca de 30% da circunferência do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 e, desse modo, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 diminui o seu número de enrolamentos de modo que ainda seja capaz de fechar as aberturas na extensão longitudinal, por meio do que o elemento de vedação, os elementos de retenção em formato de anel seccionados e os elementos intermediários (se estiverem presentes) preenchem a abertura entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4. Nas Figuras 9 e 10, é mostrado um elemento de retenção em formato de anel seccionado 7. Tal como descrito acima, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 compreende mais de um enrolamentos que confinam bastante próximos uns com os outros. Durante a expansão do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7, o seu diâmetro aumenta de D para De tal como descrito acima e mostrado nas Figuras 9 e 10. Devido aos enrolamentos e ao material da mola, os enrolamentos serão deslocados uns com relação aos outros, e uma extremidade 11 do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 irá se mover da posição mostrada na Figura 9 para a posição mostrada na Figura 10. As Figuras 11a e 11b mostram uma vista em perspectiva do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 em uma posição não expandida e expandida, respectivamente, por meio do que pode ser deduzido que o número dos enrolamentos 7', 7'', 7''' do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 diminui durante a expansão, uma vez que o perímetro ou a circunferência do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 aumenta durante a expansão.

[0069] Tal como mostrado na Figura 12, os elementos de retençãoem formato de anel seccionados 7 são dispostos nos lados opostos do elemento de vedação 6, contendo e mantendo o elemento de vedação 6 dentro de suas bordas circunferenciais. Os elementos de retenção em formato de anel seccionados 7 podem ter cerca de 3,5 enrolamentos e, após a expansão da tubulação expansível de fundo de poço, o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 tem cerca de 2,7 enrolamentos e mantém desse modo substancialmente a sua extensão e largura na extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço 1, mesmo que o elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 seja desenrolado parcialmente. Tal como mostrado na Figura 11, os enrolamentos 7', 7'', 7''' do elemento de retenção em formato de anel seccionado 7 são enrolados de maneira helicoidal em torno da tubulação expansível de fundo de poço 1.

[0070] Na Figura 13, a tubulação expansível de fundo de poço 1 émostrada sem nenhum elemento de retenção em formato de anel seccionado e elemento de vedação. Nesta modalidade, ela compreende dois pares de primeira e segunda bordas circunferenciais 3, 4 e dois sulcos 8 providos na face externa 5 da tubulaçãoexpansível de fundo de poço 1.

[0071] A tubulação expansível de fundo de poço pode ser feita apartir de um molde de metal tubular, em que o molde pode ser feito pelo fundição centrífuga ou por fundição rotativa. Além disso, a primeira e a segunda bordas circunferenciais podem ser providas ao usinar o molde.

[0072] Na Figura 14, a tubulação expansível de fundo de poço 1 éum remendo que é expandido dentro de um revestimento 12 que faz parte de uma estrutura tubular de poço em um poço. O remendo é usado tipicamente para vedar um vazamento ou uma zona perfurada das aberturas 13 no revestimento. A tubulação expansível de fundo de poço 1 é inserida no revestimento 12 que tem um primeiro diâmetro e, quando posicionada oposta às aberturas 13, a tubulação expansível é expandida para um segundo diâmetro maior até que os elementos de vedação 6 estejam pressionados entre a tubulação expansível de fundo de poço 1 e a face interna 2 do revestimento 12, tal como mostrado na vista ampliada circulada. Uma vez que os elementos de vedação 6 são dispostos entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais 3, 4 em locais opostos da zona perfurada das aberturas 13, a zona é vedada e o fluido de poço da formação é impedido de fluir através das aberturas 13.

[0073] Na Figura 15, a tubulação expansível de fundo de poço 1 éum suporte de revestimento onde a tubulação expansível de fundo de poço 1 é expandida em parte dentro de um revestimento superior 12 que faz parte de uma estrutura tubular de poço em um poço. Acima do revestimento superior 12, uma cabeça de poço 75 pode ser disposta. A tubulação expansível de fundo de poço 1 tem uma primeira parte 36 disposta oposta ao revestimento superior 12 e uma segunda parte 37 disposta abaixo do revestimento superior. A primeira parte 36 da tubulação expansível de fundo de poço 1 é expandida até que os elementos de vedação 6 estejam pressionados de encontro à face interna 2 do revestimento 12 e a segunda parte 37 da tubulação expansível de fundo de poço 1 permanece não expandida.

[0074] A Figura 16 mostra uma vista em seção transversal de umabarreira anular 100 que foi expandida em uma coroa anular 101 entre uma estrutura tubular do poço 300 e uma face interna 2 do poço não revestido 200. A barreira anular 100 confere isolamento de zonas entre uma primeira zona 102 e uma segunda zona 103 do poço não revestido. A barreira anular 100 tem uma extensão axial 22 que coincide com a extensão longitudinal do revestimento e da estrutura tubular de poço 300. A barreira anular 100 compreende uma peça de metal tubular 20, que pode ser uma peça tubular separada ou uma peça de revestimento para montar uma parte da estrutura tubular do poço 300. Além disso, a barreira anular 100 compreende a tubulação expansível de fundo de poço 1 que cerca a peça tubular, e cada extremidade 31, 32 da tubulação expansível de fundo de poço 1 é conectada com a peça tubular por meio das peças de conexão 30. A tubulação expansível de fundo de poço 1 e a peça de metal tubular 20 incluem um espaço de barreira anular 21, e uma abertura de expansão 23 é provida na peça tubular através da qual o fluido pode entrar no espaço 21 a fim de expandir a tubulação expansível de fundo de poço 1 tal como mostrado na Figura 15. A tubulação expansível de fundo de poço 1 é expandida até que os elementos de vedação 6 ou as projeções ou as bordas confinem com a face interna 2 do poço não revestido 200, de modo que o fluido seja impedido de fluir livremente da primeira zona 102 à segunda zona 103.

[0075] Tal como mostrado na Figura 17, duas barreiras anulares100 são usadas frequentemente para isolar uma zona de produção 400. Uma válvula ou seção de fratura 600, também chamada de porta de fratura, é disposta entre as barreiras anulares 100 de modo que, quando as barreiras anulares 100 são expandidas, a porta de fratura 600 é aberta e o fluido é deixado na formação para criar fraturas na formação de modo a facilitar o fluxo de fluido contendo hidrocarboneto, tal como óleo, na estrutura tubular do poço 300. A válvula ou seção de fratura 600 também pode compreender uma seção de entrada que pode ser a mesma que a porta de fratura. Uma tela pode ser disposta de modo que o fluido seja filtrado antes de fluir para o revestimento.

[0076] Tal como mostrado na Figura 18, a barreira anular tambémcompreende uma luva 25 disposta entre a tubulação expansível de fundo de poço 1 e a peça tubular 20. A luva 25 é conectada com a peça tubular 20 e a tubulação expansível de fundo de poço 1, desse modo dividindo o espaço em uma primeira seção espacial 21a e uma segunda seção espacial 21b. A luva é espremida entre a peça tubular e a tubulação expansível de fundo de poço. A luva 25 também pode ser conectada com a peça tubular de uma outra maneira, tal como pregueada sobre a peça tubular. A fim de equalizar a pressão, a tubulação expansível de fundo de poço tem uma abertura 24 que provê a comunicação fluida entre a primeira ou a segunda zonas e uma das seções espaciais, desse modo, equalizando a pressão entre o espaço e essa zona. Quando, por exemplo, é executado o fratura hidráulico ou um outro tratamento de poço, a pressão em uma das zonas em que o fratura hidráulico é executado é aumentada e, a fim de impedir que a tubulação expansível desmorone, o fluido é deixado através da abertura 24 e na primeira seção espacial 21a. Quando exposta à pressão aumentada, a luva 25 move-se para a peça tubular, atingindo desse modo a pressão aumentada na primeira seção espacial 21a, e a primeira seção espacial 21a aumenta até que a pressão seja equalizada ou a luva confine com a peça tubular.

[0077] A peça tubulação expansível de fundo de poço tambémpode ser pregueada sobre a peça tubular ou, se a barreira anular compreender uma luva, pregueada sobre a luva em suas extremidades. A luva é flexível e feita de metal ou de um polímero, tal como um elastômero. Tal como mostrado na Figura 18, a projeção é uma projeção em formato de anel de uma espessura aumentada com relação a outras partes da tubulação expansível de fundo de poço, em que a projeção em formato de anel provê um reforço de barreira anular quando a barreira anular é expandida.

[0078] Na Figura 18, o elemento de retenção em formato de anel10 da barreira anular é um anel seccionado que tem três enrolamentos. Nas barreiras anulares mostradas nas Figuras 16 e 18, as extremidades da tubulação expansível de fundo de poço podem ser soldadas à peça tubular, ou a tubulação expansível de fundo de poço pode ser pregueada sobre a peça tubular. Uma extremidade da tubulação expansível de fundo de poço pode ser deslizante com relação à peça tubular.

[0079] O molde tubular pode ser feito de qualquer tipo de metal, talcomo ferro, aço ou aço inoxidável, ou de materiais mais dúcteis, tais como o cobre, o alumínio, o chumbo, o estanho, o níquel, polímeros, elastômeros, borracha ou uma combinação destes.

[0080] Por fluido ou fluido de poço, entende-se qualquer tipo defluido que pode estar presente no fundo de poço dos poços de óleo ou gás, tais como gás natural, óleo, lama de óleo, óleo cru, água, etc. Por gás, entende-se qualquer tipo de composição de gás presente no poço, completação, ou furo aberto, e por óleo entende-se qualquer tipo de composição de óleo, tal como óleo cru, um fluido contendo óleo, etc. Os fluidos gás, óleo e água podem todos desse modo compreender outros elementos ou substâncias que não gás, óleo e/ou água, respectivamente.

[0081] Por revestimento, entende-se qualquer tipo de cano, tubo,tubulação, revestimento, coluna, etc., de fundo de poço em relação à produção de óleo ou gás natural.

[0082] Embora a invenção tenha sido descrita acima em relaçãoàs modalidades preferidas da invenção, será evidente a um elemento versado na técnica que várias modificações são concebíveis sem desviar da invenção tal como definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Tubulação expansível de fundo de poço (1) a ser expandida em um fundo de poço de um primeiro diâmetro externo (D1) a um segundo diâmetro externo (D2) para confinar de encontro a uma face interna (2) de um revestimento ou de um poço não revestido, em que a tubulação expansível de fundo de poço (1) tem uma face externa (5) e uma extensão longitudinal (l), caracterizada pelo fato de que compreende:pelo menos uma primeira borda circunferencial (3) e pelo menos uma segunda borda circunferencial (4) providas na face externa e espaçadas uma da outra na extensão longitudinal,em que um elemento de vedação (6) e um elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) são dispostos entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais (3, 4), em que oelemento de retenção em formato de anel seccionado forma um reforço para o elemento de vedação, eem que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) tem mais de um enrolamento de modo que, quando a tubulação expansível é expandida do primeiro diâmetro externo (D1) ao segundo diâmetro externo (D2), o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) desenrola parcialmente.

2. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) é disposto de uma maneira confinante em relação ao elemento de vedação.

3. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) desenrola menos de um enrolamento quando a tubulação expansível é expandida do primeiro diâmetro externo (D1) ao segundo diâmetro externo (D2).

4. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) tem mais de um enrolamento no segundo diâmetro externo (D2) da tubulação expansível de fundo de poço.

5. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) tem uma pluralidade de enrolamentos.

6. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a tubulação expansível de fundo de poço (1) tem uma primeira espessura (T1) entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais (3, 4) e uma segunda espessura (T2) em áreasadjacentes, em que a primeira espessura (T1) é menor do que a segunda espessura (T2).

7. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) e o elemento de vedação (6) preenchem substancialmente uma abertura provida entre a primeira e a segunda bordas circunferenciais (3, 4).

8. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) é feito de um material de mola.

9. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) é disposto em um primeiro lado do elemento de vedação (6), e um segundo elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) é disposto em um outro lado do elemento de vedação (6) oposto ao primeiro lado.

10. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) mantém o elemento de vedação (6) em uma posição ao longo da extensão longitudinal da tubulação expansível de fundo de poço enquanto expande o elemento de retenção em formato de anel seccionado e o elemento de vedação.

11. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel é um anel seccionado.

12. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a primeira e a segunda bordas circunferenciais (3, 4) fazem parte de um sulco (8) provido na face externa (5) da tubulação expansível de fundo de poço.

13. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a primeira e a segunda bordas circunferenciais (3, 4) estendem-se em uma extensão radial com relação à tubulação expansível de fundo de poço, em que a dita extensão radial é perpendicular à extensão longitudinal (l) da tubulação expansível de fundo de poço.

14. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que um elemento intermediário (9) é disposto entre o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) e o elemento de vedação (6).

15. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) e o elemento intermediário são disposto de uma maneira confinante em relação ao elemento de vedação, de modo que pelo menos um dentre o elemento de retenção em formato de anel seccionado (7) e o elemento intermediário confina com o elemento de vedação.

16. Tubulação expansível de fundo de poço (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a tubulação expansível de fundo de poço (1) é um remendo a ser expandido dentro de um revestimento ou uma estrutura tubular de poço em um poço, um suporte de revestimento a ser expandido pelo menos em parte dentro de um revestimento ou uma estrutura tubular de poço em um poço, ou um revestimento a ser expandido pelo menos em parte dentro de um outro revestimento.

17. Barreira anular (100) a ser expandida em uma coroa anular (101) entre uma estrutura tubular de poço (300) e uma parede interna de um poço não revestido ou um revestimento no fundo do poço para conferir isolamento de zonas entre uma primeira zona (102) e uma segunda zona (103) do poço não revestido, caracterizada pelo fato de que compreende:uma peça tubular (20) para ser montada como parte da estrutura tubular do poço (300),uma tubulação expansível de fundo de poço (1) como definida em qualquer uma das reivindicações precedentes, circundando a peça tubular (20) e dotada de uma face externa voltada para a parede interna do poço não revestido ou do revestimento, em que cada extremidade da tubulação expansível de fundo de poço é conectada com a peça tubular, um espaço (21) entre a peça tubular do fundo de poço e a tubulação expansível, euma abertura de expansão (23) na peça tubular através da qual o fluido pode entrar no espaço a fim de expandir a tubulação expansível de fundo de poço.

18. Barreira anular, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que uma luva (25) é disposta entre a tubulação expansível de fundo de poço e a peça tubular, em que a luva é conectada com a peça tubular e a tubulação expansível de fundo de poço, desse modo dividindo o espaço em uma primeira seção espacial e uma segunda seção espacial.

19. Completação de fundo de poço, caracterizada pelo fato de que compreende uma tubulação expansível de fundo de poço como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, e um revestimento que tem uma face interna (3) de encontro à qual pelo menos uma parte da tubulação expansível de fundo de poço é expandida.

20. Completação de fundo de poço, caracterizada pelo fato de que compreende uma estrutura tubular do poço e uma barreira anular como definida em qualquer uma das reivindicações 17 ou 18, onde a peça tubular das barreiras anulares é montada como parte da estrutura tubular do poço.