BR112015029356B1

BR112015029356B1 - Sistema e método para injetar fluido de injeção e aparelho para controlar o fluxo através de ferramenta posicionada no poço

Info

Publication number: BR112015029356B1
Application number: BR112015029356-5A
Authority: BR
Inventors: Zhe Y. He
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2021-12-28
Also published as: BR112015029356A2; NO20151517A1; AU2014281697A1; GB2530437B; GB2530437A; US20140367115A1; AU2014281697B2; US9388675B2; NO346856B1; GB201520328D0; WO2014204969A1

Abstract

multissistema de força de inicialização para dispositivo de pressão diferencial. trata-se de um mandril de injeção que pode incluir uma válvula que controla o fluxo do fluido de injeção. um atuador de válvula conectado de modo operacional à válvula sequencialmente gera uma primeira pressão predeterminada e uma segunda pressão predeterminada maior na válvula. o atuador de válvula gera a segunda pressão predeterminada na válvula em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em um anel que circunda o mandril.

Description

1. CAMPO DA DESCRIÇÃO

[0001] Esta revelação refere-se, de modo geral, a operações decampo petrolífero e, mais particularmente, a sistemas e métodos de processamento de fluido e injeção.

2. ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Durante operações de recuperação de hidrocarboneto, pode ser vantajoso tratar uma formação, um fluido produzido, e/ou equipamento de fundo de poço com um ou mais agentes químicos. Esses agentes podem ser usados para aumentar as taxas de produção, proteger equipamento, alongar a vida útil de um poço, etc. Os poços podem produzir hidrocarbonetos úteis por décadas. Durante esse tempo, as condições da subsuperfície podem mudar. A presente revelação fornece sistemas, métodos e dispositivo que podem se adaptar a mudanças nas condições do poço.

SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO

[0003] Em aspectos, a presente revelação fornece um sistema para injetar um fluido de injeção em um poço. O sistema pode incluir uma bomba que bombeia o fluido de injeção por meio de uma linha de suprimento até um mandril de injeção disposto no poço. O mandril de injeção pode incluir uma válvula que controla o fluxo do fluido de injeção através do pelo menos um mandril de injeção, um atuador de válvula conectado de modo operacional à válvula, e uma porta de injeção que ejeta o fluido de injeção para fora do mandril de injeção. O atuador de válvula sequencialmente gera uma primeira pressão predeterminada e uma segunda pressão predeterminada maior na válvula. O atua- dor de válvula gera a segunda pressão predeterminada na válvula em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em um anel que circunda o pelo menos um mandril.

[0004] Em aspectos, a presente revelação fornece um método para injetar um fluido de injeção em um poço. O método pode incluir transportar o fluido de injeção através de uma linha de suprimento disposta em um poço com o uso de uma bomba; receber o fluido de injeção em um mandril de injeção disposto no poço; controlar uma pressão aplicada no fluido de injeção no mandril de injeção com o uso de uma válvula; e controlar a válvula com um atuador de válvula. O atua- dor de válvula pode ser configurado para aumentar a pressão aplicada a partir de uma primeira pressão predeterminada para uma segunda pressão predeterminada em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em um anel que circunda o mandril de injeção.

[0005] Em aspectos, a presente revelação fornece adicionalmenteum aparelho para controlar o fluxo de um fluido através de uma ferramenta posicionada em um poço. O aparelho pode incluir uma válvula que controla o fluxo do fluido através da ferramenta e um atuador de válvula conectado de modo operacional à válvula. O atuador de válvula sequencialmente gera uma primeira pressão predeterminada e uma segunda pressão predeterminada maior na válvula. O atuador de válvula gera a segunda pressão predeterminada na válvula em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em uma localização selecionada no poço.

[0006] Exemplos de algumas características da revelação foramresumidos, de forma ampla, a fim de que a descrição detalhada do mesmo que segue possa ser mais bem compreendida e a fim de que as contribuições que representam à técnica possam ser avaliadas. Há, claro, características adicionais da descrição que serão descritas doravante e que formarão a matéria das reivindicações anexas ao pre- sente documento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] Para uma compreensão detalhada da presente descrição,deve-se fazer referência à descrição detalhada das modalidades de um modo a seguir, tomada em conjunto com os desenhos anexados, nos quais elementos similares são dados números similares, em que:

[0008] a Figura 1 ilustra esquematicamente uma modalidade doscomponentes de superfície de um sistema de monitoramento e injeção de aditivo feito de acordo com a presente revelação;

[0009] a Figura 2 ilustra esquematicamente uma modalidade doscomponentes de subsuperfície de um sistema de monitoramento e injeção de aditivo feito de acordo com a presente revelação;

[0010] a Figura 3 ilustra esquematicamente uma modalidade domandril de injeção de acordo com a presente revelação.

[0011] a Figura 4 ilustra esquematicamente uma montagem daválvula de acordo com uma modalidade da presente descrição; e

[0012] a Figura 5 ilustra esquematicamente porções de um atua-dor de válvula de acordo com uma modalidade da presente descrição. DESCRIÇÃO DETALHADA DA DESCRIÇÃO

[0013] As modalidades da presente descrição fornecem dispositivos e métodos que podem armazenar "potência de mola" no fundo do poço e liberar a potência de mola quando necessário. Deve ser entendido que o uso para armazenar potência de mola pode surgir em qualquer estágio da construção do poço ou na produção de hidrocarboneto (por exemplo, perfuração, avaliação, completação, recompletação, correção, recuperação, etc.). Apenas por uma questão de brevidade, a presente descrição será discutida no contexto de operações de injeção de aditivo para poços de óleo com o entendimento de que os ensinamentos da presente descrição podem ser usados em conexão com qualquer forma de ferramentas de poço. Conforme os poços se tornam mais e mais profundos, a pressão diferencial se torna maior. Por exemplo, uma pressão de poço inicial pode ser de 137,9 mPa (20.000 PSI) em uma zona de camada com valor comercial selecionada. Porém, após alguns anos, a pressão pode cair para 13,79 mPa (2.000 PSI). Para injetar eficazmente um aditivo em tal zona de camada com valor comercial, é desejável a compensação para a perda de pressão, que é de 124,11 mPa (18.000 PSI) (não contando atrito, pressão hidro estática, etc.). Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, os dispositivos de acordo com a presente descrição podem ser ativados seletivamente para alcançar a maior pressão de abertura em tais situações.

[0014] Com referência inicialmente à Figura 1, é mostrada esquematicamente uma modalidade de um sistema de monitoramento e injeção de aditivo 10 (doravante no presente documento "sistema 10") produzido em concordância com a presente descrição. O sistema 10 pode ser instalado em conjunto com uma instalação 12 localizada em uma superfície 14 que serve um ou mais poços de produção 16. Ainda que um poço em terra é mostrado, deve-se observar que os ensinamentos da presente descrição podem ser aplicados a operações offshore que servem a poços submarinos. Convencionalmente, cada poço 16 inclui uma cabeça de poço 18 e equipamento relacionado posicionado sobre uma boca de poço 20 formada em uma formação subterrânea 22. O furo de poço 20 pode ter uma ou mais zonas de produção 24a a d (Figura 2) para drenar hidrocarbonetos da formação 22 (Figura 2) ("fluidos produzidos" ou "fluido de produção"). Um tubo e acessórios de produção 26 pode ser usado para transportar o fluido das zonas de produção para a cabeça de poço 18. O poço de produção 16 inclui, de modo geral, um invólucro 28 próximo da superfície 14. A cabeça de poço 18 pode incluir equipamento tal como uma pilha de prevenção de erupção e válvulas para controlar o fluxo de fluido para a superfície 14. O equipamento de cabeça de poço e o equipamento de poço de produção são bem conhecidos e, portanto, não são descritos em maiores detalhes.

[0015] O sistema 10 pode ser utilizado para introduzir ou injetaruma variedade de produtos químicos ou aditivos no poço de produção 16 para controlar, entre outras coisas, corrosão, incrustação, parafina, emulsão, hidratos, sulfeto de hidrogênio, asfaltenos, inorgânicos e outras substâncias que causam danos. Conforme usado no presente documento, o termo "aditivo" se refere de modo geral a um fluido manipulado que é formulado para realizar uma tarefa desejada. O(s) aditivo(s) pode(m) ser misturado(s) com um fluido de base tal como água ou óleo para formar que será, doravante no presente documento, referido como "fluido(s) de injeção." O(s) fluido(s) de injeção pode(m) incluir líquidos e/ou gases. O sistema 10 pode ser configurado para suprir quantidades precisas de um aditivo ou uma mistura de aditivos para impedir, mitigar ou reduzir de outro modo o dano causado por essas substâncias. O sistema 10 também pode ser configurado para monitorar periodicamente ou continuamente a quantidade real dos aditivos que são distribuídos, determinar a eficácia dos aditivos distribuídos, e variar a quantidade de aditivos distribuída conforme necessário para manter um ou mais parâmetros de interesse com taxas predeterminadas ou em valores específicos.

[0016] Em uma modalidade, o sistema 10 pode incluir uma unidade de suprimento de aditivo 30, uma unidade injetora 32, e um controlador 34. O sistema 10 pode direcionar o fluido de injeção em uma linha de suprimento 36 disposta do lado de dentro ou no lado de fora do tubo e acessórios de produção 26. A unidade de suprimento de aditivo 30 pode incluir múltiplas tarefas para armazenar produtos químicos diferentes e uma ou mais bombas para bombear os aditivos. Esse suprimento de aditivos pode ser contínuo ou intermitente. A unidade inje- tora 32 injeta seletivamente esses aditivos no fluido de produção. A unidade injetora 32 pode ser uma bomba tal como uma bomba de deslocamento positivo, uma bomba centrífuga, uma bomba do tipo de pistão, ou outro dispositivo adequado para bombear o fluido. O controlador 34 pode ser configurado para controlar o processo aditivo de injeção por, em parte, controlar a operação da unidade de suprimento de aditivo 30 e da unidade injetora 32. O controlador 34 pode controlar as operações utilizando programas armazenados em uma memória 38 associada com o controlador 34. O controlador 34 pode incluir um microprocessador 40, pode ter uma memória residente, que pode incluir memórias somente de leitura (ROM) para armazenar programas, tabelas e modelos, e memórias de acesso aleatório (RAM) para armazenar de dados. Os modelos e/ou algoritmos armazenados na memória 38 podem ser modelos dinâmicos em que os mesmos são atualizados com base nas entradas de sensor. O microprocessador 40 pode utilizar os sinais dos sensores de fundo do poço recebidos por meio da linha 42 e programas armazenados na memória 38. Adicionalmente, o controlador 34 pode transmitir os sinais de controle para uma unidade injetora 32 e outros dispositivos de fluxo 44, tais como dispositivos de medição de fluxo, por meio de linhas apropriadas 46.

[0017] Com referência agora à Figura 2, a boca de poço 20 é mostrada como um poço de produção com o uso equipamento de comple- tação convencional. A boca de poço 20 inclui múltiplas zonas de produção 24Aa a d, sendo que cada uma das quais inclui perfurações 50 na formação 22. Os obturadores 52, que podem ser obturadores recuperáveis, podem ser usados para fornecer isolamento de zona para cada uma dentre as zonas de produção 24-a a d. O fluido de formação entra nos tubos de produção 26 no poço 16 por meio de perfurações 50. Cada zona pode incluir dispositivos de controle de fluxo de entrada, telas, pacotes de cascalho ou outro para controlar o fluxo de cada uma das zonas 24A a D durante a vida do poço. Adicionalmente, um mandril de injeção 60 pode ser usado para fluir o fluido dos tubos de produção 26 na formação; por exemplo, para testar ou tratar a zona.

[0018] O mandril de injeção 60 pode incluir um bocal injetor 66 querecebe um fluido de injeção de uma linha de suprimento 36. A linha de suprimento 36 pode ser de tubos de produção, cano, mangueira ou outro dispositivo adequado para transportar o fluido. Em uma modalidade, o bocal injetor 66 pode ser configurado como, de modo geral, membros de tubos e acessórios que direcionam o fluido de injeção em uma região anular 54 (ou anel) das zonas 24a a d de modo que o fluido de injeção penetre na formação adjacente. Em outra modalidade, o bocal injetor 66 pode direcionar o fluido de injeção em uma região anular 54 das zonas 24a a d de modo que o fluido de injeção se misture com o fluido de produção e entre no mandril de injeção 60 e tubos de produção 26.

[0019] Com referência agora à Figura 3, em uma modalidade, omandril de injeção 60 pode incluir uma montagem de válvula 70 para controlar a injeção de aditivos. A linha de suprimento 36 transporta o fluido da superfície no mandril de injeção 60. Um redutor de detritos 37 pode ser incorporado na linha de suprimento 36. O redutor de detritos 37 pode incluir telas de rotação ou filtros para moer, cortar e reduzir o tamanho de detritos levados no fluido que flui. Em uma disposição exemplificativa, o mandril de injeção 60 pode incluir uma válvula 72 (Figura 4) que controla o fluxo do fluido de injeção através do mandril de injeção 60 e um atuador de válvula 74 (Figuras 4 e 5) que controla a montagem de válvula 70 com base em um ou mais parâmetros de operação predeterminados. Por exemplo, o atuador de válvula 74 (Figuras 4 e 5) pode atuar a montagem de válvula 70 (Figura 4) para gerar sequencialmente uma primeira pressão predeterminada e uma segunda pressão predeterminada maior na montagem de válvula 70 (Fi- gura 4). O parâmetro de operação pode ser a pressão. O atuador de válvula 74 (Figuras 4 e 5) gera a segunda pressão predeterminada na montagem de válvula 70 em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em um anel 54 (Figura 2) que circunda o mandril de injeção 60.

[0020] Agora com referência à Figura 4, é mostrada uma modalidade da montagem de válvula 70. A montagem de válvula 70 inclui um alojamento 80 em que a válvula 72 e algumas porções do atuador de válvula 74 são envolvidos. O alojamento 80 tem uma entrada 82 e uma trajetória de fluido 84 que é formada por uma coleção de furos e passagens formadas ao longo dos diversos componentes da montagem de válvula 70. A trajetória de fluido 84 leva a uma saída 86. A válvula 72 pode incluir uma câmara de válvula 76 e uma cabeça da válvula 78. Quando a cabeça de válvula 78 está situada contra o encaixe da válvula 76, o fluxo ao longo da trajetória de fluido 84 está boqueado. O espaçamento entre o encaixe da válvula 76 e a cabeça de válvula 78 também pode variar para controlar a pressão ou a taxa de fluxo ao longo da trajetória de fluido 84.

[0021] O atuador de válvula 74 pode incluir um primeiro elementode inclinação 90 que fornece uma primeira força de inclinação contínua para a cabeça de válvula 78 e um segundo elemento de inclinação 92 (Figura 5) que fornece uma segunda força de inclinação seletiva para a cabeça de válvula 78. Os membros de inclinação 90, 92 podem ser uma ou mais molas em espiral ou outros membros que têm um módulo de elasticidade adequado para gerar uma força de mola desejada quando deformada (por exemplo, comprimida). Em outras modalidades, o membro de inclinação pode ser um gás comprimido ou líquido, um elemento magnético, ou outra característica que possa armazenar energia que pode ser usada para aplicar uma força de inclinação. Em uma disposição, um primeiro eixo 94 pode ser usado para trasladar a cabeça de válvula 78. Deve ser entendido que o primeiro eixo 94 e a cabeça de válvula 78 pode ser formada como um elemento integral ou como elementos separados. O primeiro eixo 94 e a cabeça de válvula 78 também inclui uma passagem 96 que forma uma porção da trajetória de fluido 84. Conforme mostrado, o primeiro elemento de inclinação 90 pode aplicar a força de inclinação diretamente por contato físico com a cabeça de válvula 78 ou engatando-se uma porção do primeiro eixo 94. Em outro caso, deve-se observar que o primeiro elemento de inclinação 90 pode ser configurado para ter uma força de mola que impulsiona continuamente a cabeça de válvula 78 em direção ao encaixe da válvula 76.

[0022] Com referência à Figura 5, foram mostradas as características do atuador de válvula 74 que fornece uma força de inclinação seletiva. Conforme usado no presente documento, o termo seletivo significa que a força de inclinação a partir do segundo elemento de inclinação 92 é aplicada na cabeça de válvula 78 (Figura 3) apenas mediante uma ou mais condições predeterminadas que ocorrem. Em uma disposição, o atuador de válvula 74 inclui um alojamento 98 em que é disposto um módulo de travamento ativado por pressão 100 para aplicar seletivamente a força de inclinação do segundo elemento de inclinação 92 à cabeça de válvula 78. O segundo elemento de inclinação 92 pode ser retido em um alojamento 101 e configurado para gerar uma força de inclinação seletiva engatando-se a um ombro ou borda 97 formada ao longo de um segundo eixo 99. O segundo eixo 99 inclui um furo 103 que está em comunicação fluida com a trajetória de fluido 84 (Figura 4). Portanto, o aditivo flui a partir da trajetória de fluido 84 (Figura 4), através do furo 103, e para o bocal 66 (Figura 2). O segundo eixo 99 é alinhado axialmente e pode deslizar em contato com o engate com o primeiro eixo 94 (Figura 4). Quando o primeiro eixo 94 e o segundo eixo 99 estão em contato, o segundo elemento de inclina- ção 92 pode aplicar a força de inclinação na cabeça de válvula 78.

[0023] O módulo de travamento 100 pode incluir um trinco 102 euma luva 104 dispostos no segundo eixo 99. O trinco 102 pode ser fixado ao alojamento 101 e a luva 104 pode ser, de modo geral, livre para deslizar dentro de um furo 105 do alojamento 96. Antes da ativação, um elemento frangível 118 (por exemplo, um pino de cisalhamen- to) retém a luva 104 em uma posição estacionária no módulo de tra- vamento 100. O trinco 102 pode se conectar seletivamente ao segundo eixo 99 com um ou mais membros de travamentos deslocáveis 110. Em uma disposição, o trinco 102 pode ser um anel ou membro de tubo e acessórios que pode se expandir radialmente. O membro de trava- mento 110 pode ser um dente ou outra projeção que entra e se encaixa com uma reentrância complementária 111 no segundo eixo 99. A luva 104 pode incluir um membro de projeção 112 que se engata com o trinco 102. Por exemplo, o membro de projeção 112 pode ser formado como uma cunha que entra e estende o trinco 102 radialmente. Essa expansão radial desengata o membro de travamento 110 da reentrância 111.

[0024] O módulo de travamento 100 pode ser comutado de umestado travado para um estado destravado por um terceiro membro de inclinação 106 e uma câmara de pressão 114. O terceiro membro de inclinação 106 pode aplicar uma força de inclinação a uma face de contato 108 formada na luva 104. A câmara de pressão 114 pode ser formada por superfícies internas do alojamento 96 e pelas superfícies externas da luva 104. Uma porta 116 formada no alojamento 98 pode fornecer comunicação de pressão entre a câmara de pressão 114 e o anel 54 (Figura 2) que circunda o mandril de injeção 60 (Figura 1). O anel 54 está em comunicação hidráulica com o fluido na formação. Portanto, mudanças na formação de pressão de fluido serão transmitidas por meio da porta 116 para a câmara 114.

[0025] Deve-se observar que a luva 104 tem duas superfíciesopostas 120, 122 nas quais a pressão hidrostática é aplicada. A superfície 120 tem menos área de superfície que a superfície 122. Portanto, a pressão hidrostática na câmara de pressão 114 gera uma força líquida que se opõe a uma força de inclinação aplicada pelo terceiro membro de inclinação 106 na luva 104. O terceiro membro de inclinação 106 pode estar seguro no alojamento 96 com um retentor fixado 126. Portanto, o terceiro membro de inclinação 106, que pode ser uma mola ou outro elemento similar, pode apenas se expandir em uma direção em direção à face de contato 108. O elemento frangível 118 pode ser calibrado para interromper e liberar a luva 104 apenas quando a força de inclinação aplicada pelo terceiro membro de inclinação 106 exceder a força líquida aplicada pela pressão hidrostática na câmara de pressão 114 por um valor predeterminado.

[0026] A operação e uso do mandril de injeção 60 serão discutidoscom referência às Figuras 1 a 5. As Figuras 4 e 5 mostram a montagem de válvula 70 nas posições pré-ativadas: não há pressão de fluido na linha de fluido 36, o primeiro elemento de inclinação 90 mantém a cabeça de válvula 78 em uma relação de vedação à prova de fluido com o encaixe da válvula 76; e a segunda força de inclinação gerada pelo segundo elemento de inclinação 92 é isolada da cabeça de válvula 78 visto que a luva 104 está travada ao segundo eixo 99. Além disso, o elemento frangível 118 impede que a força de inclinação do terceiro membro de inclinação 106 desloque a luva 104. A montagem de válvula 70 permanece nessas posições pré-ativadas pelo menos até que o mandril de injeção 60 tenha sido posicionado apropriadamente na boca de poço 20.

[0027] Após ter sido instalado na boca de poço 20, o aditivo ébombeado por meio da linha de suprimento 36 para o mandril de injeção 60. A força de mola do primeiro elemento de inclinação 90 é cali- brada para exigir que a pressão de fluido alcance uma pressão de abertura predeterminada antes que a cabeça de válvula 78 se desencaixe do encaixe da válvula 76. A pressão de abertura e a força de mola são selecionadas com base na pressão hidrostática do ambiente da boca de poço que prevalece. Uma vez que a pressão de abertura é alcançada, o fluxo de aditivo desencaixa a cabeça de válvula 78 e flui através da trajetória de fluxo de fluido 84, do furo 103, e para fora do mandril de injeção 60 por meio do bocal 66. Entretanto, o primeiro elemento de inclinação continua a aplicar uma contrapressão ao aditi-vo que flui. Essa contrapressão mecanicamente gerada e a contra- pressão associada com a pressão hidrostática da boca de poço permitem que o aditivo seja pressurizado no mandril de injeção 60 e seja ejetado do bocal 66 com energia suficiente para penetrar na formação circundante uma quantidade desejada. Enquanto na boca de poço 20, a porta 116 comunica a pressão de boca de poço hidrostática do anel 54 na câmara de pressão 114. A força líquida gerada por essa pressão hidrostática e o elemento frangível 118 impede que a força de inclinação do terceiro membro de inclinação 106 movimente a luva 104. Portanto, o membro de travamento 110 permanece encaixado na reentrância complementar 111 e o segundo eixo 99 está estacionário. Nesse estado, o segundo elemento de inclinação 92 está funcionalmente dormente (isto é, a força de mola é armazenada e preservada).

[0028] Ao longo do tempo, a pressão hidrostática cai, o que reduza contrapressão aplicada total no aditivo e reduz o grau para o qual o aditivo penetra na formação. Conforme a pressão hidrostática do anel cai, a força líquida gerada pelo fluido na câmara de pressão 114 também cai. Conforme notado previamente, o anel 54 está em comunicação hidráulica com o fluido na formação. Portanto, mudanças na formação fluido pressão serão transmitidas para a câmara 104.

[0029] A força de inclinação do terceiro membro de inclinação 106 é selecionada para interromper o elemento frangível 118 e deslocar axialmente a luva 104 uma vez que a pressão hidrostática do anel cai abaixo de um valor pré-ajustado. Quando a luva 104 também é liberada, o membro de projeção 112 engata e expande a luva 104, que, então, puxa o membro de travamento 110 para fora da reentrância com- plementária 111. Agora, o segundo eixo 99 também está livre para trasladar axialmente e pode ser movido pela força de inclinação do segundo elemento de inclinação 92. Uma vez que o segundo eixo 99 desliza no engate com o primeiro eixo 94, a força de inclinação do se-gundo elemento de inclinação 92 é aplicada na cabeça de válvula 78.

[0030] Deve-se observar que a força de inclinação agora é aplicada na cabeça de válvula 78 tem duas fontes: o primeiro elemento de inclinação 90 e o segundo elemento de inclinação 92. Consequentemente, a contrapressão ao aditivo no mandril de injeção 60 foi aumentada em uma quantidade correspondente à força de inclinação do segundo elemento de inclinação 92. O aumento na contrapressão aumenta a pressão de abertura exigida e, conforme observado previamente, aumenta a força pela qual o aditivo é ejetado do mandril de injeção 60.

[0031] Deve-se compreender que as modalidades descritas sãosuscetíveis a diversas variações. Por exemplo, o atuador de válvula 74 pode usar diversos membros de inclinação ativados seletivamente que podem ser ativados individualmente ou coletivamente para liberar suas respectivas forças de mola armazenadas. Além disso, em algumas modalidades, um ou mais dos membros de inclinação adicionais (não mostrados) podem ser dispostos para neutralizar as forças de inclinação e, desse modo, reduzir as forças de abertura.

[0032] Adicionalmente, ainda que a pressão hidrostática do aneltenha sido descrita como a fonte de pressão usada em conexão com a ativação do atuador de válvula 74, deve-se entender que a pressão para a câmara 114 pode também ser gerada a partir da superfície e transmitida para o mandril de injeção 60 por meio dos tubos de produção, linha de controle, linha de injeção. Em uma variante, a linha que supre o fluido para aumentar a pressão na câmara 114 (Figura 5) é a linha dedicada (não mostrada) separada da linha 36 que supre o fluido de injeção.

[0033] Com referência à Figura 3, em outra variante, a linha 36que supre o fluido de injeção também é usada para aumentar a pressão na câmara 114 (Figura 5). Em tal variante, um comutador de fluido 122 flui seletivamente o fluido de cada linha 36 para cada mandril de injeção 60 ou uma linha de desvio 124 que transporta o fluido na câmara 114. O comutador de fluido 122 pode ser atuado com o uso de um sinal elétrico, de um sinal hidráulico ou com qualquer outro mecanismo para transmitir um sinal de controle. Tal modalidade elimina a necessidade de ter uma linha separada para suprir o fluido pressurizado para atuar o atuador de válvula 74. Portanto, o atuador de válvula 74 pode ser ativado com o uso de sinais de controle transmitidos a partir da superfície. O sinal de controle pode ser recebido em qualquer localização selecionada no poço (por exemplo, no topo do poço do mandril de injeção, no fundo do poço do mandril de injeção, dentro do mandril de injeção, fora do mandril de injeção, etc.). Adicionalmente, deve-se entender que algumas variantes podem ser reativáveis. Por exemplo, uma ferramenta de execução (não mostrada) pode ser executada na boca de poço 20 e usada par reativar o módulo de trava- mento 100 de volta para seu estado original.

[0034] Conforme usado acima, o termo "aditivo" se refere de modogeral a um material manipulado que é formulado para realizar uma tarefa desejada. Por exemplo, um "aditivo" pode ser de qualquer (quaisquer) material (materiais), agente(s) ou substância(s) que interagem com a característica de fundo do poço em uma maneira predetermina- da. Um aditivo pode ser um gás, líquido, um gel, plasma, ou um sólido levado em um carregador de fluido. Um aditivo pode ser quimicamente ativo (por exemplo, um ácido), termicamente ativo, eletromagnetica- mente responsivo (por exemplo, fluidos magnetoreológicos), mecânico (por exemplo, um material de sustentação, cascalho, cimento, resina, etc.) ou ter propriedades materiais especializadas (por exemplo, modificadores relativos à permeabilidade). Além disso, apenas por brevidade, esta descrição se refere a um "aditivo" no singular. Deveria ser entendido que tais referências são inclusivas do plural "aditivos."

[0035] Deveria ser entendido que as modalidades descritas doatuador de válvula podem ser usadas em qualquer ferramenta de boca de poço. Além disso, os poços precisam não ser poços de produção de hidrocarboneto. Por exemplo, os poços podem ser poços geotérmi- cos ou poços de água.

[0036] Embora a descrição anterior seja direcionada às modalidades de um modo da descrição, várias modificações serão aparentes àqueles versados na técnica. É destinado que todas as variações do escopo das reivindicações anexas sejam abrangidas pela descrição anterior.

Claims

1. Sistema (10) para injetar um fluido de injeção em um poço (16), caracterizado pelo fato de que compreende:uma bomba (32);uma linha de suprimento (36) disposta no poço (16) e que recebe o fluido de injeção da bomba (32); epelo menos um mandril de injeção (60) disposto no poço (16), sendo que o mandril de injeção (60) recebe o fluido de injeção da linha de suprimento (36), em que o pelo menos um mandril de injeção (60) inclui:- uma válvula (72) que controla o fluxo do fluido de injeção através do pelo menos um mandril de injeção (60),- um atuador de válvula (74) conectado de modo operacional à válvula (72), sendo que o atuador de válvula (74) gera sequencialmente uma primeira pressão predeterminada e uma segunda pressão predeterminada maior na válvula (72), em que o atuador de válvula (74) gera a segunda pressão predeterminada na válvula (72) em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em um anel (54) que circunda o pelo menos um mandril de injeção (60), em que o atuador de válvula (74) inclui um primeiro elemento de inclinação (90) e um segundo elemento de inclinação (92), o atuador de válvula (74) usando uma força de inclinação de apenas o primeiro elemento de inclinação (90) para gerar a primeira pressão predeterminada, o atuador de válvula (74) usando a força de inclinação do primeiro elemento de inclinação (90) e uma força de inclinação do segundo elemento de inclinação (92) para gerar a segunda pressão predeterminada maior e em que o segundo elemento de inclinação (92) é retido em um estado estacionário no atuador de válvula (74) até que a mudança predeterminada na pressão no anular (54) ocorra; e- uma porta de injeção que ejeta o fluido de injeção para fo- ra do pelo menos um mandril de injeção (60).

2. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o atuador da válvula (74) inclui:- uma cabeça de válvula (78);- um primeiro eixo (94) que engata a cabeça de válvula (78); e- um segundo eixo (99) que engata seletivamente o primeiro eixo (94),em que o primeiro elemento de inclinação (90) traslada o primeiro eixo (94) para aplicar a primeira pressão predeterminada na cabeça de válvula (78), em que a segunda pressão predeterminada maior é aplicada na cabeça de válvula (78) após o segundo elemento de inclinação (92) trasladar o segundo eixo (99) em engate com o primeiro eixo (94), em que o primeiro elemento de inclinação (90) translada o primeiro eixo (94) na mesma direção que o segundo elemento de inclinação (92) translada o segundo eixo (99).

3. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de travamento (100) no qual o segundo elemento de inclinação (92) é disposto, sendo que o módulo de travamento (100) inclui:- um trinco (102) conectado seletivamente ao segundo eixo (99), sendo que o trinco (102) inclui um membro de travamento deslo- cável (110);- uma luva (104) disposta no segundo eixo (99), sendo que a luva (104) inclui um membro de projeção engatável (112) com o membro de travamento deslocável (110);- um terceiro membro de inclinação (106) que aplica uma força de inclinação em uma face de contato da luva (104);- uma câmara de pressão (114) que circunda pelo menos parcialmente a luva (104), sendo que a pressão na câmara de pressão (114) se opõe à força de inclinação do terceiro membro de inclinação (116);- uma porta que fornece comunicação de pressão entre a câmara de pressão (114) e o anel (54) que circunda o mandril de injeção (60); e- um elemento frangível (118) que retém seletivamente a luva (104) em uma posição estacionária no módulo de travamento (100), em que o elemento frangível (118) é calibrado para interromper e liberar a luva (104) quando a pressão na câmara de pressão (114) cair para abaixo do valor pré-ajustado.

4. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o membro de travamento deslocável (110) é expansível radialmente, e em que o engate entre o membro de projeção (112) e o membro de travamento (110) desconecta o trinco (102) do segundo eixo (99).

5. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um redutor de detritos (37) que recebe o fluido de injeção da linha de suprimento (36), sendo que o redutor de detritos (37) é configurado para reduzir o tamanho dos detritos levados no fluido de injeção.

6. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o atuador de válvula (74) inclui uma cabeça de válvula (78) e em que o primeiro elemento de inclinação (90) e o segundo elemento de inclinação (92) aplicam as respectivas forças de inclinação na mesma direção para a cabeça de válvula (78).

7. Método para injetar um fluido de injeção em um poço (16), caracterizado pelo fato de que compreende:transportar o fluido de injeção através de uma linha de suprimento (36) disposta em um poço (16) com o uso de uma bomba (32); receber o fluido de injeção em pelo menos um mandril de injeção (60) disposto no poço (16);controlar uma pressão aplicada ao fluido de injeção no pelo menos um mandril de injeção (60) com o uso de uma válvula (72);controlar a válvula (72) com um atuador de válvula (74), em que o atuador de válvula (74) inclui um primeiro elemento de inclinação (90) e um segundo elemento de inclinação (92), em que o atuador de válvula (74) é configurado para aumentar a pressão aplicada a partir de uma primeira pressão predeterminada para uma segunda pressão predeterminada em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em um anel (54) que circunda o pelo menos um mandril de injeção (60);gerar a primeira pressão predeterminada do atuador de válvula (74) usando uma força de inclinação de apenas o primeiro elemento de inclinação (90);reter o segundo elemento de inclinação (92) em um estado estatístico no atuador de válvula (74) até que a mudança predeterminada na pressão no anular (54) ocorra; eusar a força de inclinação do primeiro elemento de inclinação (90) e uma força de inclinação do segundo elemento de inclinação (92) para gerar a segunda pressão predeterminada maior e a mudança predeterminada na pressão no anular (54) ocorra.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o atuador da válvula (74) inclui:- uma cabeça de válvula (78);- um primeiro eixo (94) que engata a cabeça de válvula (78); e- um segundo eixo (99) que engata seletivamente o primeiro eixo (94),em que o primeiro elemento de inclinação (90) traslada o primeiro eixo (94) para aplicar a primeira pressão predeterminada na cabeça de válvula (78), e em que a segunda pressão predeterminada maior é aplicada na cabeça de válvula (78) após o segundo elemento de inclinação (92) trasladar o segundo eixo (99) em engate com o primeiro eixo (94).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de travamen- to (100) no qual o segundo elemento de inclinação (92) é disposto, sendo que o módulo de travamento (100) inclui:- um trinco (102) conectado seletivamente ao segundo eixo (99), sendo que o trinco (102) inclui um membro de travamento deslo- cável (110);- uma luva (104) disposta no segundo eixo (99), sendo que a luva (104) inclui um membro de projeção engatável (112) com o membro de travamento deslocável (110);- um terceiro membro de inclinação (106) que aplica uma força de inclinação em uma face de contato da luva (104);- uma câmara de pressão (114) que circunda pelo menos parcialmente a luva (104), sendo que a pressão na câmara de pressão (114) se opõe à força de inclinação do terceiro membro de inclinação (106);- uma porta que fornece comunicação de pressão entre a câmara de pressão (114) e o anel (54) que circunda o mandril de injeção (60); e- um elemento frangível (118) que retém seletivamente a luva (104) em uma posição estacionária no módulo de travamento (100), em que o elemento frangível (118) é calibrado para interromper e liberar a luva (104) quando a pressão na câmara de pressão (114) cair para abaixo do valor pré-ajustado.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracteriza- do pelo fato de que o membro de travamento deslocável (110) é expansível radialmente, e em que o engate entre o membro de projeção (112) e o membro de travamento (110) desconecta o trinco (102) do segundo eixo (99).

11. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente reduzir o tamanho de detritos levados no fluido de injeção com o uso de um redutor de detritos (37) que recebe o fluido de injeção da linha de suprimento (36).

12. Aparelho para controlar o fluxo de um fluido através de uma ferramenta posicionada em um poço (16), caracterizado pelo fato de que compreende:uma válvula (72) que controlar o fluxo do fluido através da ferramenta; eum atuador de válvula (74) conectado de modo operacional à válvula (72), sendo que o atuador de válvula (74) sequencialmente gera uma primeira pressão predeterminada e uma segunda pressão predeterminada maior na válvula (72), em que o atuador de válvula (74) gera a segunda pressão predeterminada na válvula (72) em resposta a uma mudança predeterminada em uma pressão em uma localização selecionada no poço (16), em que o atuador de válvula (74) inclui um primeiro elemento de inclinação (90) e um segundo elemento de inclinação (92), o atuador de válvula (74) usando uma força de inclinação de apenas o primeiro elemento de inclinação (90) para gerar a primeira pressão predeterminada, o atuador de válvula (74) usando a força de inclinação do primeiro elemento de inclinação (90) e um força de inclinação do segundo elemento de inclinação (92) para gerar a segunda pressão predeterminada maior, e em que o segundo elemento de inclinação (92) é retido em um estado estacionário no atuador de válvula (74) até que a mudança predeterminada na pressão no anular (54) ocorra.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o atuador da válvula (74) inclui:- uma cabeça de válvula (78);- um primeiro eixo (94) que engata a cabeça de válvula (78); e- um segundo eixo (99) que engata seletivamente o primeiro eixo (94),em que o primeiro elemento de inclinação (90) traslada o primeiro eixo (94) para aplicar a primeira pressão predeterminada na cabeça de válvula (78), e em que a segunda pressão predeterminada maior é aplicada na cabeça de válvula (78) após o segundo elemento de inclinação (92) trasladar o segundo eixo (99) em engate com o primeiro eixo (94).

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de tra- vamento (100) no qual o segundo elemento de inclinação (92) é disposto, sendo que o módulo de travamento (100) inclui:- um trinco (102) conectado seletivamente ao segundo eixo (99), sendo que o trinco (102) inclui um membro de travamento deslo- cável (110);- uma luva (104) disposta no segundo eixo (99), sendo que a luva (104) inclui um membro de projeção engatável (112) com o membro de travamento deslocável (110);- um terceiro membro de inclinação (106) que aplica uma força de inclinação em uma face de contato da luva (104);- uma câmara de pressão (114) que circunda pelo menos parcialmente a luva (104), sendo que a pressão na câmara de pressão (114) se opõe à força de inclinação do terceiro membro de inclinação (106);- uma porta que fornece comunicação de pressão entre a câmara de pressão (114) e a localização selecionada; e- um elemento frangível (118) que retém seletivamente a luva (104) em uma posição estacionária no módulo de travamento (100), em que o elemento frangível (118) é calibrado para interromper e liberar a luva (104) quando a pressão na câmara de pressão (114) cair para abaixo do valor pré-ajustado.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o membro de travamento deslocável (110) é expansível radialmente, e em que o engate entre o membro de projeção (112) e o membro de travamento (110) desconecta o trinco (102) do segundo eixo (99).

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um redutor de detritos (37) que recebe o fluido da linha de suprimento (36), sendo que o redutor de detritos (37) é configurado para reduzir o tamanho dos detritos levados no fluido.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a localização selecionada é um anel (54) ao redor da ferramenta de poço, sendo que o anel (54) está em comunicação de pressão com um fluido na formação (22).