BR112016003217B1 - Método de cimentação de um liner em um furo de poço - Google Patents

Abstract

método de cimentação de um liner em um furo de poço. é apresentado um método para cimentação de circulação reversa de um liner em um furo de poço que se estende através de uma formação subterrânea. uma ferramenta de descida com cone de expansão, conjunto de liberação, dispositivo de isolamento anular e conjunto de circulação reversa é baixada com um liner. o dispositivo de isolamento anular é montado contra o revestimento. uma válvula, tal como uma válvula de luva deslizante operada por esfera deixada cair, abre as aberturas de circulação reversa para operação de cimentação. o espaço anular de liner é cimentado utilizando circulação reversa. o suspensor de liner expansível é expandido para engate com o revestimento. circulação convencional é restaurada. a ferramenta de descida é liberada e puxada a partir do furo.

Description

Campo da invenção

[0001] Geralmente, os métodos e aparelhos são apresentados para operações de cimentação de circulação reversa em um poço subterrâneo. Mais especificamente, é apresentada a cimentação de circulação reversa de uma coluna de liner abaixo de um suspensor de liner.

Antecedentes da invenção

[0002] Para produzir os hidrocarbonetos, um furo de poço é perfurado através de uma zona que contém hidrocarbonetos em um reservatório. Em um furo de poço revestido (em oposição a um furo de poço sem revestimento) um revestimento tubular é posicionado e cimentado no lugar no furo de poço, proporcionando assim um tubular entre a formação subterrânea e o interior do furo de poço revestido. Comumente, um revestimento é cimentado na porção superior de um furo de poço enquanto a seção inferior permanece como poço aberto.

[0003] É típico “suspender” um liner ou coluna de liner sobre o revestimento de tal modo que o liner suporte uma coluna estendida de tubular abaixo da mesma. Suspensores convencionais de liner podem ser usados para pendurar uma coluna de liner a partir de um revestimento previamente montado. Suspensores convencionais de liner são conhecidos na arte e têm tipicamente conjuntos de agarramento e vedação que são expandidos radialmente para engate com o revestimento. A expansão radial é feita tipicamente mediante forças mecânicas e hidráulicas, frequentemente através da manipulação da coluna de ferramentas ou mediante aumento da pressão de tubulação crescente. Vários arranjos de conjuntos de agarramento e vedação podem ser usados.

[0004] Suspensores expansíveis de liner são usados para segurar o liner dentro de um revestimento previamente montado ou coluna de liner. Suspensores expansíveis de liner são montados mediante expansão do suspensor de liner radialmente no sentido para fora para contato de agarramento e vedação com o revestimento ou coluna de liner. Por exemplo, suspensores expansíveis de liner podem ser expandidos através do uso de pressão hidráulica para acionar um cone de expansão, cunha ou “porco” através do suspensor de liner. Outros métodos podem ser usados, tal como vedação mecânica, expansão explosiva, expansão de metal de memória, expansão de material dilatável, expansão acionada por força eletromagnética, etc.

[0005] Também é comum cimentar em torno de uma coluna de liner após ela ser posicionada no furo de poço. A ação de descer cimento para dentro do espaço anular em torno do liner é realizada utilizando métodos convencionais de circulação. A revelação trata de métodos e aparelhos para cimentação de circulação reversa de um liner.

Breve descrição dos desenhos

[0006] Para um entendimento mais completo das características e vantagens da presente invenção, faz-se agora referência à descrição detalhada da invenção conjuntamente com as figuras anexas nas quais numerais correspondentes nas diferentes figuras se referem a partes correspondentes e nas quais:

[0007] A Figura 1 é uma vista em seção transversal esquemática de um sistema de cimentação de circulação reversa, exemplar de acordo com um aspecto da modalidade, em que o sistema é configurado em uma configuração de descida dirigindo o fluido ao longo de um percurso de circulação convencional durante descida para o furo; a Figura 1 também indica uma primeira válvula de esfera deixada cair para desviar a pressão da tubulação para acionar um dispositivo de isolamento anular;

[0008] A Figura 2 é uma vista em seção transversal esquemática do sistema de cimentação de circulação reversa exemplar de acordo com a Figura 1, em que o sistema é configurado para cimentação de circulação reversa do liner;

[0009] A Figura 3 é uma vista em seção transversal esquemática do sistema de cimentação de circulação reversa exemplar de acordo com as Figuras 1-2, em que o percurso de circulação reversa é fechado e um desvio de comunicação de pressão para o conjunto de expansão de suspensor de liner é aberto;

[0010] A Figura 4 é uma vista em seção transversal esquemática do sistema de cimentação de circulação reversa exemplar, de acordo as Figuras 1-3, em que o ELH está em uma posição radialmente expandida, o sistema é configurado para circulação de desvio acima do ELH, e a ferramenta de descida está pronta para ser desconectada e puxada para fora do furo;

[0011] A Figura 5 é um diagrama de percursos de fluxo, exemplares e conjuntos de válvula para uso em um método de cimentação de circulação reversa exemplar de acordo com um aspecto da invenção;

[0012] A Figura 6 é dispositivo de isolamento anular 300 e mandril de fluxo transversal 302 posicionados em uma seção de tubular 304;

[0013] A Figura 7 é uma vista isométrica em seção transversal de um conjunto de válvula de circulação reversa, exemplar de acordo com um aspecto da revelação; e

[0014] A Figura 8 é uma vista em seção transversal em elevação de um conjunto de alojamento e válvula de esfera engaiolada, exemplar de acordo com um aspecto da revelação. Deve ser entendido por aqueles versados na arte que o uso de termos direcionais tais como acima, abaixo, superior, inferior, para cima, para baixo, e semelhantes, são usados em relação às modalidades ilustrativas conforme mostradas nas figuras, a direção para cima sendo no sentido do topo da figura correspondendo e a direção para baixo sendo no sentido da parte inferior da figura correspondente. Onde esse não é o caso e um termo estiver sendo usado para indicar uma orientação exigida, o Relatório Descritivo declarará ou tornará isso evidente.

Descrição detalhada de modalidades preferidas

[0015] Embora a realização e o uso de várias modalidades da presente invenção sejam discutidos em detalhe abaixo, aqueles versados na arte considerarão que a presente invenção proporciona conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados em uma variedade de contextos específicos. As modalidades específicas aqui discutidas são ilustrativas de formas específicas de fazer e usar a invenção e não limitam o escopo da presente invenção.

[0016] A descrição é feita principalmente com referência ao furo de poço vertical. Contudo, as modalidades reveladas nesse documento podem ser usadas em furos horizontais, verticais, ou desviados.

[0017] Conforme aqui usados, os termos “compreende”, “tem”, “inclui”, e todas as suas variações gramaticais se destinam individualmente a um significado aberto, não limitador que não exclui elementos ou etapas adicionais. Deve ser entendido que, conforme aqui usado, “primeiro”, “segundo”, “terceiro”, etc. são atribuídos de forma arbitrária, diferenciando apenas entre dois ou mais itens, e não indicam uma sequência. Além disso, o uso do termo “primeiro” não requer um “segundo”, etc. Os termos: “furo acima”, “fundo de poço” e semelhante, se referem ao movimento ou direção mais próxima e mais afastada, respectivamente, a partir da cabeça de poço, independentemente de se usados com referência a um furo de poço vertical, horizontal ou desviado.

[0018] Os termos “a montante” e “a jusante” se referem à posição ou direção relativa com referência ao fluxo de fluido, outra vez, independentemente da orientação do furo de poço. Embora a descrição possa focalizar em um meio específico para posicionamento das ferramentas no furo de poço, tal como uma coluna de tubos, tubulação em espiral, ou cabo, aqueles versados na arte reconhecerão onde os meios alternativos podem ser utilizados. Conforme aqui usado, “no sentido para cima” e “no sentido para baixo” e semelhantes são usados para indicar posição relativa de partes, ou direção ou movimento relativo, tipicamente com relação à orientação das figuras, e não excluem posição, direção ou movimento relativo similar onde a orientação em uso difere da orientação nas figuras.

[0019] Como aqui usado, “coluna de tubulação” se refere a uma série de seções de tubos conectados, juntas, telas, peças em bruto, ferramentas de cruzamento, ferramentas de fundo de poço e semelhantes, inseridos em um furo de poço, sejam usadas para perfuração, reparo, produção, injeção, completação, ou outros processos. Similarmente, “liner” ou “coluna de liner” e semelhantes se referem a uma pluralidade de seções tubulares, incluindo potencialmente ferramentas de fundo de poço, niples de assentamento, dispositivos de isolamento, conjuntos de telas, e semelhantes, posicionados no furo de poço abaixo do revestimento.

[0020] A revelação trata da cimentação de um liner em um furo de poço utilizando circulação reversa para a cimentação. Mais especificamente, um método de inverter a cimentação do liner é fornecido em conjunto com a descida e montagem de um suspensor de liner convencional ou suspensor de liner expansível (ELH).

[0021] As modalidades aqui discutidas focalizam principalmente nas ferramentas hidraulicamente acionadas, incluindo uma ferramenta de descida para estabelecer ou radialmente expandir um ELH, montar um dispositivo de isolamento anular radialmente expansível (tal como um packer), operar ferramentas de fundo de poço tais como válvulas, deslizar luvas, conjuntos de mangas, liberação e conexão de ferramentas em fundo de poço, etc. Entende-se, contudo, que operação mecânica, elétrica, química e/ou eletromecânica pode ser usada para acionar as ferramentas de fundo de poço e os mecanismos. Acionadores são usados para “montar” ferramentas, liberar ferramentas, abrir ou fechar válvulas, etc. Aqui, uma coluna de tubos é baixada dentro de um furo de poço parcialmente revestido para suspender um liner expansível, cimento em torno do liner, suspender o liner mediante expansão radial de um ELH, e liberar ou desconectar o liner suspensa a partir da coluna de ferramentas. A coluna é recuperada para a superfície.

[0022] Além disso, a revelação focaliza a cimentação reversa de um liner em conjunto com um ELH. Aqueles versados na arte reconhecerão que os métodos e aparelhos revelados podem ser prontamente modificados para uso com suspensores convencionais de liner. Por exemplo, as várias aberturas de controle de circulação aqui reveladas podem ser usadas para controlar os percursos de fluxo de circulação durante descida no furo, montagem do packer, cimentação reversa, e retirada do furo. Onde a revelação se refere à expansão do ELH utilizando um conjunto de expansão e cone, uma modalidade de suspensor de liner convencional pode, por exemplo, utilizar o mesmo desvio de caminho de fluxo ou desvio de caminho de fluxo similar para montar o suspensor de liner convencional. Alternativamente, o suspensor de liner convencional pode ser montado, hidráulica ou mecanicamente, utilizando-se métodos e aparelhos conhecidos na arte.

[0023] Suspensores de liner convencionais são presos tipicamente dentro de um furo de poço mediante deslizadores dentados montados mediante translação axial com relação ao mandril de suspensor de liner ou alojamento. À medida que os deslizadores são transladados, eles são movidos radialmente no sentido para fora, normalmente em uma superfície inclinada. À medida que os deslizadores se deslocam radialmente no sentido para fora, eles engatam fixamente o revestimento. Esse tipo de arranjo é mostrado, por exemplo, no qual os deslizadores são radialmente expandidos mediante montagem sobre elementos de cone dispostos no corpo tubular do mandril central. Para revelação com relação aos suspensores de liners, convencionais, vide, por exemplo, as Patentes dos Estados Unidos N°s 8.113.292, a 8113292, publicadas em 14 de fevereiro de 2012; 4.497.368 para Baugh, emitida em 5 de fevereiro de 1985; 4.181.331 para Armco Inc., publicada em 1 de janeiro de 1980; 7.537.060, para Fay emitida em 26 de maio de 2009; 8.002.044 para Fay, emitida em 23 de agosto de 2011; cada uma das quais é incorporada integralmente para todos os propósitos.As características desses suspensores de liner, convencionais podem ser usadas em conjunto com o aparelho e métodos aqui revelados.

[0024] A Figura 1 é uma vista em seção transversal esquemática de um sistema de cimentação de circulação reversa, exemplar de acordo com um aspecto da modalidade, em que o sistema é configurado em uma primeira configuração ou configuração de descida, dirigindo o fluido em um percurso de circulação convencional durante a descida para o furo; a Figura 1 indica também uma primeira queda de esfera para desviar a pressão de fluido de tubulação para acionar um dispositivo de isolamento anular.

[0025] Mais especificamente, a Figura 1 é um desenho esquemático de um sistema de furo de poço designado geralmente como 10, que tem uma porção revestida com o revestimento 12 posicionado na mesma até certa profundidade e uma porção de furo de poço, não revestida, ou de furo aberto 14, abaixo. O revestimento 12 é cimentado 15, em posição, no espaço anular definido entre o revestimento e o furo de poço. Uma coluna de tubulação 16 é baixada dentro do furo como mostrado e inclui um liner ou coluna de liner 18, um suspensor de liner expansível (ELH) 20, uma ferramenta de descida ou montagem 22, uma coluna de tubulação 24, um dispositivo de isolamento anular 26, e uma ferramenta de circulação reversa 28.

[0026] A composição e a descida das colunas de tubulação, suspensores de liner, camisas, etc., são conhecidas na arte por aqueles versados na técnica e não serão discutidas em detalhe. Durante a descida, circulação convencional, conforme indicado pelas setas na Figura 1, é empregada de tal modo que o fluido bombeado para a passagem interior 30 da coluna de tubulação 16, incluindo seções de passagens diretas definidas na ferramenta de descida, ELH, e liner. O fluido sai da parte inferior 19 do liner e circula de volta para a superfície (ou uma profundidade determinada furo acima, tal como em uma ferramenta de cruzamento) ao longo do espaço anular de tubulação 32, definido geralmente entre a coluna de tubulação 16 e o revestimento 12 e outra vez entre o liner 18 e o furo de poço 14. A coluna de tubulação é baixada até uma posição selecionada com o ELH 20, adjacente ao revestimento 12 e o liner 18 se estendendo para dentro do poço de furo aberto 14.

[0027] O sistema está em uma primeira posição ou posição descida na Figura 1, em que circulação convencional é permitida ao longo de um percurso de fluido definido no sentido para baixo através da passagem interior 30 (ou DI de coluna), para fora da parte inferior 19 do liner 18, e para cima ao longo do espaço anular de tubulação 32.

[0028] A ferramenta de descida 22 inclui, em uma modalidade preferida, um conjunto de expansão radial 40 que tem um cone de expansão 42 operado pela pressão hidráulica comunicada através da passagem interna 30 a partir da pressão crescente da tubulação. Um aumento na pressão da tubulação, quando o fluxo através do ID de ferramenta de expansão é bloqueado, aciona o cone de expansão através do ELH, expandindo assim radialmente o ELH para engate de agarramento e vedação com o revestimento 12. Conjuntos de expansão são conhecidos na arte por aqueles versados na técnica e não serão descritos aqui em detalhe ou mostrados em detalhe nas figuras. O conjunto de expansão pode incluir características adicionais, tais como aberturas que podem ser abertas seletivamente, passagens de fluido, discos frangíveis ou que podem ser rompidos, conjuntos de pistão, multiplicadores de força, cones expansíveis que podem ser radialmente ampliados, sistemas de medição de fluxo de fluido, etc.

[0029] O ELH 20 inclui uma pluralidade de elementos de agarramento e vedação anulares 44 que engatam o revestimento 12 quando o ELH está em uma posição radialmente expandida, conforme visto na Figura 4, a partir da expansão radial do ELH. Os elementos 44 podem ser de material elastomérico, metálicos ou de outro material, pode ser de vários modelos, e podem compreender elementos de vedação e elementos de agarramento, separados. O ELH 20 pode incluir recursos e dispositivos adicionais, tais como perfis internos cooperantes, dispositivos de cisalhamento (por exemplo, pinos de cisalhamento), mecanismos de conexão ou desconexão que podem ser liberados para cooperar com a ferramenta de descida, etc. O liner ou coluna de liner é fixada e se estende no sentido para baixo a partir do ELH. A coluna de liner pode incluir várias ferramentas e conjuntos como sabido na arte.

[0030] A ferramenta de descida 22 também inclui preferivelmente um conjunto de liberação ou conjunto de desconexão 46 para seletivamente desconectar a ferramenta de descida 22 a partir do ELH 20. O conjunto de liberação 46 mantém o ELH e a ferramenta de descida em um estado conectado durante a descida no furo e expansão radial do ELH. A partir da conclusão da operação, o conjunto de travamento pode ser conectado seletivamente, permitindo assim que a ferramenta de descida seja recuperada ou puxada para fora do poço, na coluna de tubulação 16. O conjunto de travamento, ou conjunto de desconexão, pode incluir um conjunto de garras, luvas de deslizamento, luvas de sustentação, ressaltos e recessos cooperantes, anéis de movimento brusco, etc., conforme conhecidos na arte.

[0031] Um conjunto de liberação de garra exemplar fixa de forma liberável à coluna de tubulação 16 no suspensor de liner 20 com, por exemplo, ressaltos de garra que cooperam com recessos correspondentes definidos na superfície interior do suspensor de liner. O conjunto de garras é preferivelmente travado axial e giratoriamente com relação ao suspensor de liner durante a descida. Os ressaltos de garra podem sustentar a carga de tração devido ao peso do suspensor de liner e liner. Uma luva de sustentação e porca de sustentação de garra, ou dispositivo similar, mantém a garra em sua posição de descida até ser acionada para liberar a ferramenta. A garra pode ser liberada mediante ação de puxar a coluna de tubulação, manipulando um perfil de fenda-J entre a coluna de tubulação e a luva de sustentação, cisalhando um mecanismo de cisalhamento, colocando peso e/ou girando a coluna, etc., para operar o conjunto de liberação de garra e permitir a remoção da coluna a partir do furo, deixando o suspensor de liner, expandido no lugar.

[0032] A coluna de tubulação 16 inclui preferivelmente um dispositivo de isolamento anular 26 para engatar de forma vedada o revestimento 12. Durante a descida, o dispositivo de isolamento anular está em uma posição de perfil radial baixo. Ao atingir a profundidade alvo, o dispositivo de isolamento anular é expandido radialmente, conforme visto na Figura 2 para engate de vedação com o revestimento. O dispositivo de isolamento anular se mantém contra o diferencial de pressão através do dispositivo, e impede o fluxo de fluido através do espaço anular 32. Em uma modalidade preferida, o dispositivo de isolamento anular compreende um packer. Outros tais dispositivos incluem obturadores, obturadores dilatáveis, obturadores infláveis, obturadores ativados química e termicamente, bujões, bujões de ponte, e semelhantes, como sabido na arte.

[0033] O dispositivo de isolamento anular visto nas figuras é acionado hidraulicamente utilizando a pressão de tubulação aplicada através das aberturas de dispositivo de isolamento anular 50 que são alinhadas com as aberturas de luva deslizante 64 durante a descida e o acionamento. As aberturas 50 são fechadas após acionamento do dispositivo de isolamento anular mediante mudança da luva deslizante 62. Outras modalidades não fecham essas aberturas, especialmente onde o dispositivo de isolamento anular inclui um mecanismo para permanecer na posição montada, tal como uma catraca, engate, trava, etc. Preferivelmente, o dispositivo de isolamento anular 26 é recuperável; isto é, o dispositivo pode ser seletivamente “desmontado” para uma posição de baixo perfil para retirada a partir do furo. Obturadores recuperáveis são conhecidos na arte e podem ser liberados mecanicamente, como mediante manipulação de coluna de tubulação, hidraulicamente mediante aplicação de pressão de tubulação, e de outro modo.

[0034] Na Figura 1, o dispositivo de isolamento anular está em uma primeira posição ou posição de descida. Adicionalmente, uma abertura de dispositivo de isolamento 50 exemplar está aberta. Na modalidade exemplar mostrada, a abertura de circulação reversa de luva deslizante 64 está alinhada com a abertura de dispositivo de isolamento 50. Quando o fluxo através da passagem ID 30 é bloqueado, tal como por intermédio de uma primeira esfera de queda 72 posicionada sobre a sede de válvula e esfera de queda 68, um aumento na pressão de tubulação aciona e expande radialmente o dispositivo de isolamento anular para posição estabelecida, como visto na Figura 2.

[0035] Alternativamente, a abertura de isolamento anular pode compreender uma válvula que é móvel entre uma posição fechada e uma posição aberta para permitir a montagem do dispositivo. A válvula pode ser uma válvula mecânica, elétrica, eletromecânica, hidráulica, ou uma válvula operada química ou termicamente. A válvula pode ser operada remotamente por intermédio de sinal sem fio ou cabeado, mediante um aumento na pressão de tubulação, pela passagem do tempo (por exemplo, um disco de dissolução), mediante operação mecânica (por exemplo, manipulação da coluna de tubulação), etc. A válvula pode ter uma luva deslizante, elemento de válvula rotativo, disco frangível ou que pode ser rompido, uma válvula de retenção ou uma válvula flutuante, etc., como sabido na arte.

[0036] A ferramenta ou conjunto de cimentação reversa 28 é discutido com relação às Figuras 1-4, cada uma das quais mostra a ferramenta exemplar nas posições, ou nos estados sequenciais. Números semelhantes se referem do princípio ao fim a partes semelhantes.

[0037] A ferramenta de cimentação reversa exemplar 28 vista nas figuras compreende um conjunto de válvula de luva deslizante 60 tendo uma luva deslizante 62 definindo aberturas de circulação reversa 64, aberturas de retorno 66, uma sede de válvula de esfera de queda 68, sede opcional 90, e tendo um mecanismo de liberação 70 (por exemplo, pinos de cisalhamento), um mecanismo de retenção liberável, tal como perfis cooperantes 86 e 88, e esfera de queda 72. O conjunto de válvula de luva deslizante é visto em uma primeira posição ou posição de descida. A abertura de circulação reversa 64 é alinhada com abertura 50 do dispositivo de isolamento anular 26. Quando uma esfera de queda 72 é assentada na sede de válvula 68, a pressão de fluido é desviada através das aberturas 64 e abertura 50, e o dispositivo de isolamento 26 é estabelecido em uma posição radialmente expandida, vista na Figura 2, engatando de forma apertada e vedadamente o revestimento 12.

[0038] A luva deslizante 62 é móvel, a partir do cisalhamento do mecanismo de liberação 70, mostrado como pinos de cisalhamento, exemplares. Como uma esfera assentada na sede de válvula 68, após montagem do dispositivo de isolamento 26, pressão de tubulação aumentada cisalha os pinos, liberando assim a luva deslizante para se mover para uma segunda posição ou posição de circulação reversa, conforme visto na Figura 2. Nessa posição, as aberturas de circulação reversa 64 se alinham com as aberturas OD ou de cruzamento de tubulação 74 definidas através da parede da tubulação 16.

[0039] Cimento e outros fluidos fluem a partir da passagem interior 30 acima da sede de válvula 68 para dentro do espaço anular de tubulação 32. O cimento flui pelo espaço anular 32 no sentido para baixo e retorna para cima através da passagem interior 30 a partir da extremidade inferior do liner 18.

[0040] Aberturas de retorno 66 são alinhadas com as aberturas de desvio 76 na parede da tubulação 16, permitindo que o fluido flua a partir da passagem interior 30 abaixo da sede de válvula 68 para uma passagem de desvio de dispositivo de isolamento anular 78. O fluido se desvia assim do dispositivo de isolamento anular 26. Na modalidade preferida mostrada, o fluido flui através da passagem de desvio 78 definida pelo alojamento 80 e sai de volta para o espaço anular 32 acima do dispositivo de isolamento 26 por intermédio das aberturas de espaço anular 82. Arranjos alternativos da passagem de desvio e aberturas serão prontamente evidentes para aqueles de conhecimento na arte. Por exemplo, a passagem de desvio pode ser anular, ter múltiplas passagens, ser alojada dentro da tubulação 24, etc.

[0041] A ferramenta de cimentação reversa 28 é projetada para alterar um percurso de circulação convencional para um percurso de circulação reversa. O liner é cimentado utilizando o percurso de circulação reversa mediante bombeamento de cimento pela passagem interior de tubulação, além do dispositivo de isolamento, e para dentro do espaço anular de tubulação abaixo do dispositivo de isolamento. O cimento e outros fluidos bombeados são forçados no sentido para baixo ao longo do espaço anular até a parte inferior do furo de poço e desse lugar através da extremidade inferior do liner e para cima ao longo da passagem interior. A passagem interior é fechada na sede de válvula 68, desviando o fluxo através das aberturas de retorno 66 da luva deslizante 62 e aberturas de desvio alinhadas 76 através da parede da tubulação 18. O fluido flui então para cima, ao longo da passagem de desvio 78 e espaço anular de tubulação 32 acima do dispositivo de isolamento 26 para a superfície.

[0042] Operações de cimentação são conhecidas na arte e não são descritas aqui em detalhe. Cimento 84 é bombeado para dentro do espaço anular 32 em torno do liner 18 onde ele será consolidado. O liner é cimentada em posição no furo de poço 14. “Cimento”, como aqui usado, se refere a qualquer substância, seja ela líquida, pasta fluida, semissólida, granular, agregada ou de outro modo, usado em poços subterrâneos para preencher ou substancialmente preencher um espaço anular que circunda um revestimento ou liner em um furo de poço que endurece em um material sólido, seja por intermédio de processo térmico, evaporativo, de drenagem, químico ou outros processos, e que funciona para manter o revestimento ou liner em posição no furo de poço. Materiais de cimentação são conhecidos na arte por aqueles versados na técnica.

[0043] O aparelho de circulação reversa exemplar pode ser fechado quando do término das operações de cimentação e a ferramenta colocada em um padrão de circulação convencional. Em uma modalidade, a luva deslizante 62 é movida para uma terceira posição de circulação ou posição de circulação convencional, como visto na Figura 3.

[0044] A luva 62 é mantida na segunda posição ou posição de circulação reversa durante a cimentação e então movida para uma terceira posição. A luva 62 pode ser mantida na segunda posição mediante vários mecanismos conhecidos na arte para sustentar seletivamente e de forma liberável os elementos em relação mútua enquanto permitindo o fluxo de fluido através dos mesmos. Por exemplo, anéis de movimento brusco, perfis ou ressaltos cooperantes (por exemplo, perfis 86), luvas telescópicas ou interligadas, pinos e fendas cooperantes (por exemplo, fendas J), mecanismos de cisalhamento, conjuntos de garras, grampos, ressaltos ou semelhantes, etc. A liberação seletiva da luva pode ser obtida através de mecanismos e métodos conhecidos na arte, tais como, por exemplo, aumento da pressão de tubulação, manipulação da coluna de tubulação (por exemplo, prostração, rotação), dispositivos eletromecânicos (acionados por bateria ou cabo) a partir de um sinal de ativação (sem fio ou cabeado), mecanismos ativados química ou termicamente ou barreiras, etc.

[0045] Em uma modalidade, a esfera previamente deixada cair 72, assentada na sede de válvula 68, opera para mover a luva 62 além do perfil cooperante 88 a partir (outra vez) do aumento de pressão do fluido de tubulação. Alternativamente, uma esfera deixada cair adicional, do mesmo tamanho ou de tamanho diferente, pode ser assentada em uma sede de válvula adicional 90, com pressão de tubulação aumentada acionando a luva. Como outra alternativa, a primeira esfera de queda 72 pode ser liberada mecanicamente a partir da sede de válvula de esfera 68, tal como mediante extrusão da esfera além da sede em resposta à pressão de tubulação, ampliando a sede de válvula mediante retração dos elementos de sede, dissolvendo ou quimicamente dispersando a esfera, etc. Uma segunda esfera de queda pode ser assentada na mesma sede de válvula ou em outra sede de válvula.

[0046] Alternativamente, em um método preferido, um dardo de cimento 92 pode ser baixado através da passagem interior de coluna de tubulação a partir da completação da cimentação do espaço anular de liner. A descida de um dardo é típica na extremidade de um trabalho de cimento. O dardo 92 é assentado em uma sede de válvula 94, definida em uma luva deslizante adicional e separada 96. Ao aumentar a pressão da tubulação, mecanismos de cisalhamento 98, mostrados como pinos de cisalhamento, são cisalhados e a luva 96 desliza para baixo, seja para uma posição cobrindo o cruzamento 74 e aberturas de desvio 76 ou deslizando para baixo para contatar e mover a luva deslizante inferior 62 para uma posição fechando essas aberturas. Outros métodos e aparelhos para fechar as aberturas de circulação reversa serão reconhecidos por aqueles versados na arte.

[0047] Em uma modalidade preferida, o ELH é expandido radialmente para engate de vedação com o revestimento a partir da completação da operação de cimentação. Isso pode ser realizado de muitas formas, como aqueles versados na arte reconhecerão. Em uma modalidade preferida, um cone de expansão 42 é acionado hidraulicamente através do ELH mediante aumento da pressão de tubulação para operar um ou mais conjuntos de pistão (não mostrados). Tal conjunto é conhecido na arte e pode incluir várias outras características e mecanismos tais como dispositivos de medição, multiplicadores de força, conjuntos de pistões empilhados, etc.

[0048] Suspensores de liner expansíveis e equipamento de montagem e serviços estão comercialmente disponíveis através da Halliburton Energy Services, Inc.

[0049] A pressão de tubulação é conduzida para o conjunto de expansão 32 por intermédio da passagem de fluido. Em uma modalidade, a esfera de queda 72, dardo 92, quaisquer esferas de queda adicionais, etc., são removidas da passagem interior 30. Esses dispositivos podem ser removidos mediante qualquer método conhecido da técnica, incluindo, mas não limitados ao fluxo reverso para a superfície, liberação mecânica a partir de, ou extrusão através da sede de válvula e movimento para a parte inferior do fundo de poço ou outro local conveniente, dissolvendo ou quimicamente dispersando a esfera, etc. A remoção das esferas de queda e dardo abre a passagem interior 30 para o fluxo de fluido e permite a comunicação da pressão de tubulação.

[0050] Em outra modalidade, uma esfera de queda ou dardo é movida no sentido para baixo através da passagem 30 para sobre uma sede de válvula 100 definida no conjunto de expansão 32 permitindo um aumento de pressão do fluido de tubulação para acionar o cone de expansão 42.

[0051] Em ainda outra modalidade, um conjunto de válvula de conjunto de expansão 102 é empregado. Uma válvula preferida tem uma sede de válvula 100 sobre a qual é posicionada uma esfera engaiolada 104 carregada na ferramenta de descida. A esfera engaiolada é liberada de sua posição de descida, na qual o fluido se desloca livremente além da esfera engaiolada, e é movida para uma posição assentada na sede de válvula 100. Aumento de pressão no fluido de tubulação faz então com que a esfera 104 seja assentada na sede de válvula 100, desse modo bloqueando o fluido de fluido através da passagem interior de ferramenta de expansão. A pressão de fluido é comunicada a um conjunto de acionamento, tal como um conjunto de pistão, o qual aciona o cone de expansão 42 no sentido para baixo através do ELH, desse modo expandindo radialmente o ELH.

[0052] A esfera engaiolada pode ser carregada em um receptáculo lateral definido na coluna de tubulação, em uma ferramenta posicionada acima do cone de expansão para aquela finalidade, em uma gaiola que permite o fluxo de fluido além da esfera, etc. As esferas engaioladas e que podem ser liberadas são conhecidas na arte por aqueles de conhecimento na técnica. A esfera engaiolada pode ser liberada por intermédio de métodos e aparelhos conhecidos na arte, incluindo, mas não limitados a, mecanismos acionados hidraulicamente, mecanicamente, eletromecanicamente, ou quimicamente ou termicamente, mediante remoção ou dissolução de um elemento de encarceramento, a partir de comando sem fio ou cabeado, acionado por fonte de energia remota ou bateria local mediante cabo, etc.

[0053] Em outra modalidade, conforme visto nas Figuras 14, movimento deslizante da luva 96 (ou qualquer outra luva) abre uma abertura de desvio previamente fechada 106 permitindo que o fluido de tubulação e a pressão sejam conduzidos através de uma passagem de desvio (não vista) para uma abertura similar 108 acima do conjunto de expansão. A pressão do fluido é comunicada através das aberturas de desvio e passagem de desvio, e desse modo se desvia da esfera de queda 72 e/ou dardo 92.

[0054] Após conclusão da expansão radial do ELH, é desejável estabelecer um percurso de fluxo permitindo a passagem de fluido para baixo através da passagem interior 30 (e opcionalmente as aberturas de desvio 106 e 108 e passagem de desvio associada) e então através de uma abertura de cruzamento 110 na parede de tubulação para dentro do espaço anular 32 acima do ELH agora expandido. O fluido flui para cima no espaço anular 32 e se desvia do dispositivo de isolamento anular montado 26 através da passagem de desvio 78, por exemplo. Um conjunto de válvula adicional 112 é aberto permitindo acesso a partir do espaço anular para a passagem de desvio 78. A válvula pode ser de qualquer modelo conhecido e operação, como sabido na arte e descrito em outro lugar aqui. A válvula pode ser uma válvula de retenção, válvula de sentido único, ou barreira frangível, por exemplo.

[0055] Na modalidade vista nas figuras, o cone de expansão 42 é acionado por uma distância de curso para expandir o ELH para engate com o revestimento. Após ou próximo à extremidade de seu curso, a abertura de cruzamento 110 é aberta na parede de tubulação acima do ELH agora expandido permitindo a comunicação de fluido para o espaço anular 32. Arranjos alternativos, aberturas, métodos de acionamento e dispositivos, etc., serão evidentes para aqueles versados na arte.

[0056] A modalidade vista nas Figuras 1-4, apresenta vários conjuntos de válvulas para controlar a comunicação de fluido e pressão, para abrir e/ou fechar as válvulas, e para proporcionar ou negar acesso aos desvios de fluido e espaço anular. Alguns dos conjuntos de válvula são válvulas de luva deslizante e válvulas de esfera liberada ou deixada cair. Entende-se que os conjuntos de válvula nas figuras podem ser substituídos por outros tipos de válvulas. As válvulas de retenção, disco de ruptura, disco frangível, e outras válvulas de barreira, removíveis, válvulas de sentido único e de dois sentidos, válvulas de charneira, etc., conforme conhecidas na arte, podem ser usadas para algumas ou todas as válvulas nas figuras. As válvulas apresentadas nas figuras incluem válvulas de luva deslizante em 50 e 76, válvulas de esfera de queda ou dardo em 72, 92, válvula de esfera engaiolada ou liberada em 104, e uma válvula de retenção ou outra válvula em 112.

[0057] Adicionalmente, diversos métodos e mecanismos de acionamento ou ativação são conhecidos na arte e podem ser empregados em vários locais, conforme será reconhecido por aqueles versados na técnica. As válvulas podem ser operáveis hidraulicamente, mecanicamente, eletromecanicamente; válvulas química ou termicamente acionadas podem ser usadas. As válvulas podem ser acionadas ou ativadas em resposta ao sinal sem fio ou cabeado, retardos de tempo, agentes químicos, agentes térmicos, acionadores eletromecânicos tais como pinos móveis, manipulação de coluna, pressão de tubulação, taxa de fluxo, etc., conforme aqueles versados na técnica reconhecerão. As válvulas nas figuras são operadas amplamente de forma hidráulica mediante mudanças na pressão de tubulação. A válvula em 112 pode ser uma válvula de disco ou barreira removível, uma válvula eletromecânica, ou uma válvula de retenção de algum tipo.

[0058] Além disso, múltiplas aberturas são mostradas nas figuras. As aberturas são conhecidas na arte e podem assumir vários formatos e tamanhos, podem incluir dispositivos de regulagem de fluxo tais como bicos e orifícios, e podem ter vários mecanismos de fechamento (por exemplo, cobertura pivotada).

[0059] Ainda além, vários desvios e passagens são descritos em relação às figuras. Aqueles versados na técnica reconhecerão que os locais das passagens e aberturas, os formatos e caminhos das passagens, e outras características de passagem podem assumir várias formas. Tais passagens podem ser anulares, substancialmente tubulares, ou de outro formato.

[0060] As válvulas de luva deslizante são mostradas de uma construção básica. Outros arranjos serão prontamente evidentes para aqueles versados na arte, incluindo válvulas de luva deslizante em que o elemento de válvula esférica permanece em uma sede estacionária e desvia o fluxo para operar uma luva deslizante separada, etc.

[0061] A Figura 5 é um diagrama que mostra as válvulas operadas, e os caminhos de comunicação de fluido e pressão usados durante operação de cimentação de circulação reversa, exemplar de acordo com um aspecto da revelação. As válvulas podem ser de diversos modelos, incluindo válvulas de esfera de queda, válvulas de dardo bombeado para dentro, válvulas de retenção, válvulas frangíveis ou que podem ser rompidas, válvulas de luva deslizante, etc., conforme aqui mencionado e conhecido na arte. Os caminhos de fluxo são definidos por várias passagens e aberturas nas modalidades exemplares discutidas acima. Caminhos alternativos de fluxo podem ser usados, tal como desvios e passagens interiores ou exteriores, passagens anulares ou tubulares, etc. Adicionalmente, algumas das passagens podem ser usadas durante múltiplas configurações, integralmente ou parcialmente. Além disso, as passagens, aberturas e válvulas nas modalidades preferidas podem ser substituídas ou até mesmo eliminadas em algumas alternativas. Por exemplo, as aberturas, 106 e 108, e a passagem de desvio, associada podem não ser necessárias onde, por exemplo, a esfera(s) de queda e/ou o dardo(s) é removível da passagem interior 30. Aberturas exemplares são ilustradas nas figuras e podem assumir formas alternativas, tais como aberturas radiais ou axiais, aberturas com outra orientação; portas com múltiplas aberturas, tendo filtros, reguladores de fluxo e orifícios, etc.

[0062] Voltando para a Figura 5, a superfície 200 é indicada e pode ter qualquer tipo de equipamento de superfície, a cabeça de poço, etc. Válvulas ou conjuntos de válvulas 202, 204, 206, 208, 210, 211, 212 e 214 são mostrados representativamente. Nem todas as válvulas precisam ser usadas, e válvulas adicionais podem ser adicionadas. Conforme declarado acima, as válvulas podem ser de diversos tipos. Passagens e recursos são indicados para referência, incluindo passagem interior ou passagem ID de tubulação 216, parte inferior de liner 218, o espaço anular de liner (abaixo do packer) 220, o espaço anular de revestimento (acima do packer) 222, o packer 224, o conjunto de expansão radial 226, uma passagem de desvio 228 que ignora o packer 224, e uma passagem de desvio 230 para o conjunto de expansão, que ignora a passagem de ID de tubulação (fechada).

[0063] Durante a descida, um primeiro caminho de circulação é estabelecido em que o fluido flui a partir da superfície 200 através da passagem de ID de tubulação 216, para fora da parte inferior do liner 218, e para cima através do espaço anular 220 e 222. Observar que o packer (dispositivo de isolamento anular) 224 ainda não está montado. Esse é um caminho de circulação convencional: para baixo do ID de tubulação, para cima do espaço anular. A coluna de tubulação é baixada até a profundidade com o ELH adjacente à extremidade inferior do revestimento. Inicialmente, as válvulas 202 e 210 são abertas, e o packer 224 não é montado no espaço anular. Além disso, preferivelmente as válvulas 206, 208 e 214 são inicialmente fechadas, enquanto que as válvulas 204 e 212 podem ser abertas.

[0064] Um segundo percurso de circulação é estabelecido para montar o packer 224. (O packer pode ser qualquer dispositivo de isolamento anular conhecido como aqui explicado em outro lugar). A válvula 202 é fechada e o fluido a partir da superfície 200 não pode fluir através (a extensão completa) da passagem de ID de tubulação 216. A pressão de tubulação é desenvolvida e comunicada através da válvula 204 ao packer expansível 224. A pressão é usada para expandir radialmente e colocar o packer em engate de vedação e agarramento com o revestimento. A válvula 204 é opcional uma vez que os obturadores podem ter recursos mecânicos para manter uma posição estabelecida e não serem amplamente afetados por mudanças subsequentes na pressão de tubulação.

[0065] Na modalidade exemplar revelada aqui, acima, a válvula 202 é uma válvula de espera de queda posicionada em uma luva deslizante. A esfera de queda é assentada na luva deslizante, bloqueando o fluxo de fluido através da passagem interior. A esfera pode ser deixada cair a partir da superfície ou a partir de uma gaiola na coluna de tubulação com esse propósito. A pressão de tubulação é comunicada ao, e ajusta o packer 224. Outros tipos de válvula podem ser usados aqui. A válvula opcional 204 preferivelmente está aberta inicialmente, permitindo a comunicação de pressão ao packer.

[0066] Um terceiro caminho de circulação é estabelecido para cimentar o liner no furo de poço. O terceiro caminho de circulação é um caminho de cimentação de circulação reversa. O caminho tem fluido a partir da superfície 200 fluindo para dentro da passagem de DI de tubulação 216, mas impedido de fluxo continuado ao longo da passagem de IS de tubulação pela válvula ainda fechada 202. Em uma modalidade preferida, o aumento da pressão de tubulação resultante é usado para abrir não apenas a válvula de circulação reversa 206 como também a válvula de retorno de circulação reversa 208. Alternativamente, essas válvulas podem ser abertas separadamente e mediante métodos e aparelhos de acionamento separados. Quando abertas, o fluido flui através da válvula de circulação reversa 206 e para dentro do espaço anular de liner 220 abaixo do packer. O fluido, sustentando ou comprimindo o cimento, flui ao longo do espaço anular de liner até a parte inferior do liner 218 e então para cima através da passagem de ID de tubulação 216. Uma vez que a válvula 202 esteja fechada, o fluido é desviado através da válvula de retorno de circulação reversa 208 e através da passagem de desvio 228. A passagem de desvio 228 proporciona um caminho de fluido para o espaço anular de revestimento 222 e ignora o packer 224.

[0067] Na modalidade exemplar revelada aqui, acima, a válvula 202 é uma válvula de esfera de queda a qual, a partir do acúmulo suficiente de pressão de tubulação, aciona um conjunto de válvula de luva deslizante. A luva deslizante pode ser mantida em uma posição inicial em que as válvulas 206 e 208 são fechadas. Pinos de cisalhamento ou semelhantes podem ser usados para segurar a luva. A partir do cisalhamento dos pinos, a luva se desloca a partir de sua posição fechada inicial, com as válvulas 206 e 208 fechadas, para uma posição aberta, com as válvulas 206 e 208 abertas. As válvulas 206 e 208 são operadas simultaneamente por um único acionador (luva) em resposta a uma única aplicação de força de acionamento (aumento de pressão) na modalidade preferida. Em essência, essas válvulas podem ser consideradas como válvula simples (conforme indicado na Figura 5, pela linha dupla) com múltiplas aberturas sendo abertas. (Observar que as aberturas não direcionam o fluxo de fluido a partir da passagem de ID de tubulação).

[0068] Na modalidade preferida, a esfera deixada cair é assentada dentro da, e se desloca com a luva de deslizante, contudo, outros arranjos podem ser usados. Por exemplo, a esfera deixada cair pode assentar-se (em uma luva estacionária) e bloquear o fluido, desviando o acúmulo de pressão para acionar as válvulas de circulação reversa 206 e 208. As válvulas 206 e 208 não precisam ser válvulas de luva deslizante e podem ser de diversos tipos de válvula.

[0069] Um quarto caminho de circulação é estabelecido a partir da completação da operação de cimentação. A válvula 210 é fechada e se desenvolve a pressão da tubulação. A partir de pressão suficiente, a válvula 211 é aberta, permitindo que o fluido a partir da superfície 200 flua através da passagem de ID de tubulação, através da válvula 211 e através de uma passagem 230 para o conjunto de expansão 226. Uma válvula opcional 212, inicialmente aberta em uma modalidade preferida (mas a qual pode estar inicialmente fechada), é fechada em resposta à pressão de tubulação, e desvia a pressão do fluido para acionar o conjunto de expansão radial, desse modo expandindo radialmente o ELH para engate de vedação e agarramento com o revestimento. Por exemplo, a válvula 212 se desloca para uma posição fechada, forçando assim o fluido e a pressão através de um conjunto de pistão que aciona o cone de expansão.

[0070] Na modalidade exemplar revelada aqui, acima, a válvula 210 é uma válvula operada por dardo. O dardo é deslocado através da passagem de ID de tubulação a partir do término do bombeamento de cimento. O dardo é assentado em uma sede de válvula correspondente definida no ID de tubulação, bloqueando assim o fluxo de fluido através do mesmo. A pressão da tubulação é desenvolvida em resposta até que a válvula de luva deslizante seja acionada (por exemplo, a partir do cisalhamento dos pinos, superando um engate ou mecanismo de perfil cooperante, etc.). A luva deslizante se desloca desse modo abrindo a válvula 211 e permitindo o fluxo de fluido e a comunicação de pressão de tubulação através da passagem 230. A pressão de tubulação é dirigida agora para a válvula 212, uma válvula de esfera engaiolada na modalidade aqui, acima. A esfera engaiolada é deixada cair ou movida para vedação contra uma sede no conjunto de expansão. A pressão de fluido é agora conduzida para o conjunto de expansão, por exemplo, através de um conjunto de pistão para acionar o cone de expansão. Outros arranjos são possíveis.

[0071] Onde um suspensor de liner convencional é empregado, a válvula 212, conjunto de expansão 226, e/ou válvula 214 pode ser desnecessário ou pode ser substituída por válvula diferente e arranjos de ferramenta. Por exemplo, após a cimentação estar concluída, a válvula 210 é fechada (exatamente como na versão ELH) e a pressão de fluido é conduzida através de uma passagem de montagem de suspensor de liner para a ferramenta de montagem de suspensor de liner convencional. Por exemplo, a pressão de fluido pode operar ou acionar uma compressão axial de um conjunto de elemento de deslizamento e/ou vedação, desse modo causando a expansão radial dos deslizadores e elemento de vedação para engate com o revestimento. Modalidades alternativas serão evidentes para aqueles versados na arte.

[0072] A partir da completação da expansão radial do ELH pelo conjunto de expansão 226, uma válvula 214 é aberta permitindo o fluxo de fluido de volta para a superfície 200 através da passagem de desvio 228. A válvula 214 na modalidade acima é uma válvula de luva deslizante, em que a luva deslizante assume a forma de uma parte móvel do conjunto de expansão (por exemplo, o cone). Outros arranjos também são aqui possíveis. Uma válvula 215 pode ser necessária entre o conjunto de expansão e a passagem de desvio de packer 228. Em uma modalidade preferida, a válvula 215 é uma válvula de retenção, válvula de sentido único ou válvula de ruptura. A válvula 215 preferivelmente impede o fluxo de fluido a partir da passagem de desvio 228 para o conjunto de expansão 226 antes do acionamento do conjunto. A válvula 215 é opcional dependendo do modelo de ferramenta. A modalidade preferida revelada acima, aqui, utiliza uma válvula 215 (na válvula 112) para impedir o fluxo de fluido (e perda de pressão) através da passagem de desvio 78.

[0073] As Figuras 6-8 são vistas em detalhe em seção transversal parcial de conjuntos exemplares do sistema de acordo com aspectos da revelação.

[0074] A Figura 6 é um dispositivo de isolamento anular 300 e mandril de fluxo transversal 302 posicionado em uma seção de tubulação 304. A seção de tubulação é posicionada dentro do revestimento 306. O dispositivo de isolamento anular é um packer que tem um elemento de vedação elastomérico 308 e anéis de suporte anulares 310 para comprimir axialmente e expandir radialmente o elemento elastomérico para contato com o revestimento. O anel anular inferior 310 é forçado para cima pelo pistão 312 que é acionado pela pressão de tubulação conduzida a partir da passagem interior 314, abertura 316, e espaço anular de pistão 318. O movimento do pistão também causa o movimento relativo da luva 320 do conjunto de travamento mecânico 322. Esse movimento faz com que o mecanismo de catraca 324, com dentes de catraca 326 definidos no interior da luva e no exterior do alojamento de packer 328, bloqueie o packer em uma posição estabelecida.

[0075] Também na Figura 6, é visto um dispositivo de fluxo transversal que tem uma passagem de desvio 330 definida entre o mandril 332 e o alojamento de packer 328. Aberturas 334 proporcionam comunicação de fluido entre a passagem de desvio e o espaço anular de revestimento 336.

[0076] Os elementos ilustrados na Figura 6 correspondem a um grau elevado como aqueles vistos na Figura 1A, mas em maior detalhe. Números semelhantes não são, contudo, usados, mas referência às figuras anteriores e descrição servirá para melhorar o entendimento da Figura 6.

[0077] A Figura 7 é uma vista isométrica em seção transversal de um conjunto de válvula de circulação reversa, exemplar de acordo com um aspecto da revelação. Inicialmente, aberturas de circulação reversa 340 são fechadas pela luva deslizante 342. Na posição inicial ocorre circulação convencional. A luva é vista em uma posição deslocada em resposta à esfera de queda 344 vedando contra a sede de válvula 346 definida na luva. A luva inicialmente cobre as aberturas de circulação reversa, mas quando deslocada abre as aberturas de circulação reversa 340 de tal modo que o cimento e o fluido fluem para baixo ao longo da passagem interior 314, através das aberturas, e para dentro do “revestimento ou liner” espaço anular definido exterior ao conjunto. Adicionalmente, na posição inicial, a luva 342 fecha a abertura de retorno de circulação reversa anular 350, quando combinam as superfícies cooperantes de válvula 352. Após a esfera 344 ser deixada cair e assentada, a luva 342 se desloca em resposta à pressão de tubulação, desse modo abrindo as aberturas de circulação reversa 340 e abertura anular de retorno 350. O fluido contendo cimento pode agora fluir para baixo da passagem interior, para fora das aberturas de circulação reversa, e para dentro e para baixo do espaço anular de revestimento (abaixo do packer, já montado). O cimento é escoado para a posição e deixado consolidar, preenchendo o espaço anular do liner e cimentando o liner no lugar. O cimento e o fluido de retorno fluem através da parte inferior do liner e para cima através da passagem interior no liner, através da abertura de retorno anular 350, e ao longo da passagem de desvio 330. A passagem de desvio 330, na modalidade mostrada, tem seções no corpo de válvula de circulação reversa 356, em um espaço anular 358, e ao longo de uma passagem 360 através do conjunto de packer.

[0078] Também na Figura 7, uma luva deslizante 370 é vista em uma posição deslocada com o dardo 372 assentado em uma sede de válvula 374. A luva 370 é deslocada em resposta ao desenvolvimento de pressão após o assentamento do dardo. Em sua posição inicial, a luva 370 cobre e fecha as aberturas radiais 376, impedindo o fluxo entre a passagem interior 314 e a passagem de desvio 330. A partir do acionamento e deslocamento, a luva permite o fluxo de fluido através das aberturas radiais 376 e para dentro da passagem de desvio 330, e para dentro da passagem interior 314 abaixo da esfera de queda na luva 342. O fluido é comunicado ao conjunto de expansão localizado abaixo.

[0079] A Figura 8 é uma vista em seção transversal em elevação de um alojamento de esfera engaiolada exemplar e conjunto de válvula de acordo com um aspecto da revelação. Uma esfera engaiolada 380 é posicionada em um alojamento de gaiola 382 e mantida temporariamente pela luva de extrusão 384. Aberturas de gaiola 386 proporcionam comunicação de fluido e pressão a partir da cavidade de gaiola 388 e espaço anular 390. A luva de gaiola 392, em uma posição inicial, cobre e fecha as aberturas de gaiola, protegendo a esfera engaiolada contra pressão de tubulação. Em uma segunda posição ou posição deslocada (mostrada), a luva de gaiola 392 se desloca para alinhar as aberturas de luva 394 com as aberturas de gaiola 386, permitindo a comunicação de fluido e pressão a partir do espaço anular para a cavidade 388. A pressão de tubulação força a esfera de gaiola a extrudar através da luva de extrusão 384. A esfera de gaiola cai ao longo da passagem interior 314 no tubo 396 para uma sede de válvula definida abaixo, onde ela faz com que a pressão de tubulação acione o conjunto de expansão radial.

[0080] A abertura anular 400 é definida entre a luva de conjunto de expansão 402 e o tubo 396, permitido o fluxo a partir do espaço anular 408 entre o tubo 396 e a luva de expansão 404 e para dentro do espaço anular 410 entre o alojamento de esfera de gaiola 382 e o alojamento de tubulação. A abertura anular na posição fechada veda contra esse fluxo. O tubo 396 tem aberturas 406 permitindo o fluxo de fluido a partir da passagem interior 314 no tubo e no espaço anular 410 quando as aberturas 406 estiverem abertas e não fechadas pela luva de gaiola 392.

[0081] As ferramentas, conjuntos e métodos aqui revelados podem ser usados em conjunto com conjunto de acionamento, expansão ou outros conjuntos. Para revelação adicional com relação à instalação de uma coluna de liner em um revestimento de furo de poço, vide a Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2011/0132622, para Moeller, que é aqui incorporada mediante referência para todos os propósitos.

[0082] Para revelação adicional com relação aos procedimentos de cimentação de circulação reversa e ferramentas, vide a Patente dos Estados Unidos N° 7.252.147, para Badalamenti, emitida em 7 de agosto de 2007, Patente dos Estados Unidos N° 7.303.008 para Badalamenti, emitida em 4 de dezembro de 2007; Patente dos Estados Unidos N° 7.654.324 para Chase, emitida em 2 de fevereiro de 2010, Patente dos Estados Unidos N° 7.857.052 para Giroux emitida em 28 de dezembro de 2010; Patente dos Estados Unidos N° 7.290.612 para Rogers, emitida em 6 de novembro de 2007, e Patente dos Estados Unidos N° 6.920.929 para Bour, emitida em 26 de julho de 2005; cada uma das quais é aqui incorporado integralmente mediante referência para todos os propósitos.

[0083] Para revelação com relação a conjuntos de cone de expansão e sua função, vide Patente dos Estados Unidos N° 7.779.910 para Watson, que é aqui incorporada mediante referência para todos os propósitos. Para revelação adicional com relação aos suspensores de liner de montagem hidráulica, vide Patente dos Estados Unidos N° 6.318.472, para Rogers, que é aqui incorporada mediante referência para todos os propósitos. Vide também Pedido PCT N° PCT/US12/58242 para Stautzenberger e Patente dos Estados Unidos N° 6.702.030; PCT/US2013/051542, para Hazelip, depositada em 22 de julho de 2013; Patente dos Estados Unidos N° 6.561.271 para Baugh emitida em 13 de maio de 2003; Patente dos Estados Unidos N° 6.098.717 para Bailey emitida em 8 de agosto de 2000; e PCT/US13/21079, para Hazelip, depositada em 10 de janeiro de 2013; cada uma das quais é aqui incorporada integralmente mediante referência para todos os propósitos.

[0084] Revelação adicional e modalidades alternativas de conjuntos de liberação para descida ou montagem de ferramentas são conhecidas na arte. Por exemplo, vide a Publicação de Patente dos Estados Unidos 2012/0285703 para Abraham, publicada em 15 de novembro de 2012; PCT/US12/62097 para Stautzenberger depositado em 26 de outubro de 2012, cada um dos quais é aqui incorporado integralmente para todos os propósitos, e referências aqui mencionadas.

[0085] Ferramentas de descida ou montagem, incluindo conjuntos de montagem, conjuntos de liberação, etc., estão comercialmente disponíveis a partir da Halliburton Energy Services, Inc., Schlumberger Limited, e Baker-Hughes Inc., por exemplo.

[0086] Revelação adicional com relação aos geradores de força de fundo de poço para uso na montagem de ferramenta de fundo de poço, vide as seguintes, que são aqui incorporadas para todos os propósitos: Patente dos Estados Unidos N°s 7.051.810 para Clemens, depositada em 15 de setembro de 2003; 7.367.397 para Clemens, depositada em 5 de janeiro de 2006; 7.467.661 para Gordon, depositada em 1° de junho de 2006; 7.000.705 para Baker depositada em 3 de setembro de 2003; 7.891.432 para Assal, depositada em 26 de fevereiro de 2008; Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2011/0168403 para Patel, depositada em 7 de janeiro de 2011; Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2011/0073328 para Clemens, depositada em 23 de setembro de 2010; 2011/0073329 para Clemens, depositada em 23 de setembro de 2010; 2011/0073310 para para Clemens, depositada em 23 de setembro de 2010; e Pedido Internacional N° PCT/US2012/51545 para Halliburton Energy Services, Inc., depositado em 20 de agosto de 2012.

[0087] Para a revelação com relação aos mecanismos de acionamento para uso, por exemplo, na ruptura de uma válvula de barreira frangível, vide Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2011/0174504, para Wright, depositado em 15 de fevereiro de 2010, Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2011/0174484 para Wright, depositado em 11 de dezembro de 2010; Patente dos Estados Unidos N° 8.235.103 para Wright emitida em 7 de agosto de 2012; e Patente dos Estados Unidos N° 8.322.426 para Wright, emitida em 4 de dezembro de 2012, todas as quais são aqui incorporadas mediante referência para todos os propósitos.

[0088] Mas modalidades preferidas, os seguintes métodos são revelados; as etapas não são exclusivas e podem ser combinadas de diversas formas.

[0089] Métodos exemplares de uso da invenção são descritos, com o entendimento de que a invenção é determinada e limitada apenas pelas reivindicações. Aqueles versados na arte reconhecerão etapas adicionais, ordem diferente de etapas e que nem todas as etapas precisam ser realizadas para a prática dos métodos inventivos descritos.

[0090] Aqueles versados na arte reconhecerão várias combinações e ordens das etapas e detalhes descritos acima dos métodos aqui apresentados. Embora esta invenção tenha sido descrita com referência às modalidades ilustrativas, não se pretende que essa descrição seja considerada em um sentido limitador. Diversas modificações e combinações das modalidades ilustrativas assim como de outras modalidades da invenção, serão evidentes para aqueles versados na arte a partir de referência à descrição. Pretende-se, portanto, que as reivindicações anexas abranjam quaisquer tais modificações ou modalidades.

Claims (24)

1. Método de cimentação de um liner em um furo de poço, estendendo através de uma formação subterrânea usando circulação reversa, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) mover uma coluna de tubulação (16) no furo de poço (10), definindo um anular de furo de poço entre os mesmos, a coluna de tubulação (16) tendo um conjunto de circulação reversa (28), um suspensor de liner (20), um liner (18) posicionado abaixo do suspensor de liner (20) e definindo uma passagem interna ao longo do seu comprimento; b) circular fluido ao longo de um caminho de circulação convencional durante a etapa a) escoando fluido furo abaixo através da passagem interna e furo acima através do anular de furo de poço (10); c) vedar o anular de furo de poço (10) furo acima do liner (18); e d) escoar cimento ao longo de um caminho de circulação reserva furo abaixo do dispositivo de isolamento de anular (26) através da abertura de uma circulação reversa (64) do um conjunto de circulação reversa (28) para permitir o fluxo de fluido a partir da passagem interna para o anular de furo de poço (10) em uma posição entre o dispositivo de isolamento de anular (26) e o suspensor de liner (20).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreende a etapa de e) curar o cimento no anular de furo de poço (10) em torno do liner.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a etapa e) compreender ainda curar o cimento em um material sólido usando um processo de cura selecionado do grupo consistindo em: térmica, evaporativa, drenagem, processos de cura químicos e suas combinações.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma etapa f) de assentar o suspensor de liner (20).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a etapa f) ser realizada antes da realizada antes da conclusão da etapa e).

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a etapa f) compreender expandir radialmente um suspensor de liner (20) expansível ou pelo menos um conjunto de cunhas para engate com um revestimento posicionado no furo de poço (10).

7. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a etapa de assentar o suspensor de liner (20) ainda compreender deixar cair uma esfera de queda (72) ou esfera engaiolada (104).

8. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma etapa g) estabelecendo fluxo convencional depois da etapa f).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a etapa g) compreender ainda escoar fluido através de uma válvula de desvio de suspensor de liner (20), desse modo permitindo fluxo de fluido do suspensor de liner (20) para o anular de furo de poço (10) furo acima do dispositivo de isolamento de anular (26).

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de desconectar o liner (18) da coluna de tubulação (16) furo acima do liner (18).

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de isolamento de anular (26) ser curado em uma localização no furo de poço (10) tendo um revestimento (12) e sendo que o dispositivo de isolamento de anular (26) é radialmente expandido para vedar o anular de furo de poço (10) entre o revestimento (12) e a coluna de tubulação (16).

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa de curar o dispositivo de isolamento de anular (26) ainda compreender a etapa de aumentar a pressão da tubulação para curar o dispositivo de isolamento de anular (26).

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de isolamento de anular (26) ser curado por expansão mecânica, expansão explosiva, expansão de metal de memória, expansão de material intumescente, expansão acionada por força eletromagnética, expansão hidráulica ou uma combinação das mesmas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa b) compreender ainda escoar fluido da superfície através da passagem interna através de uma saída no fundo do liner (18) e furo acima ao longo do anular de furo de poço (10) para a superfície.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa d) compreender ainda escoar fluido furo abaixo através da passagem interna da coluna de tubulação (16), através da abertura de uma circulação reversa (64) do um conjunto de circulação reversa (28), dentro do anular de furo de poço (10) na posição entre o dispositivo de isolamento de anular (26) e o suspensor de liner (20), furo abaixo ao longo do anular de furo de poço (10) e furo acima através da passagem interna.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa d) compreender ainda abrir um orifício de retorno de circulação reversa do conjunto de circulação reversa (28) para permitir o fluxo de fluido a partir da passagem interna para o anular do furo de poço (10) em uma posição furo acima a partir do dispositivo de isolamento de anular (26).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a etapa d) compreender ainda escoar o fluido através do orifício de retorno de circulação reversa, através de uma passagem de desvio (78) da coluna de tubulação (16), e dentro do anular do furo de poço (10) em uma posição furo acima a partir do dispositivo de isolamento de anular (26) para desviar o dispositivo de isolamento de anular (26).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a etapa d) ainda compreender escoar fluido furo acima através do anular de furo de poço (10).

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a coluna de tubulação (16) se estender pelo menos ao longo do comprimento do dispositivo de isolamento de anular (26).

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a etapa de abrir o orifício de retorno de circulação reversa compreender um ou ambos de:

21. mover uma luva deslizante de circulação reversa (62) para uma posição aberta; e

22. deixar cair uma esfera de queda (72) ou esfera engaiolada (104) para operar a luva deslizante de circulação reversa (62). 21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa de abrir o orifício de circulação reversa compreender um ou ambos de:

23. mover uma luva deslizante de circulação reversa (62) para uma posição aberta; e. deixar cair uma esfera de queda (72) ou esfera engaiolada (104) para operar a luva deslizante de circulação reversa (62). 22. Método de cimentação de um liner em um furo de poço, estendendo através de uma formação subterrânea usando circulação reversa, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) mover uma coluna de tubulação (16) no furo de poço (10), definindo um anular de furo de poço entre os mesmos, a coluna de tubulação (16) tendo um conjunto de circulação reversa (28), um suspensor de liner (20), um liner (18) posicionado abaixo do suspensor de liner (20) e definindo uma passagem interna ao longo do seu comprimento; b) circular fluido ao longo de um caminho de circulação convencional durante a etapa a) escoando fluido furo abaixo através da passagem interna e furo acima através do anular de furo de poço (10); c) vedar o anular de furo de poço (10) furo acima do liner (18); e d) escoar cimento ao longo de um caminho de circulação reserva furo abaixo, do dispositivo de isolamento de anular (26), furo abaixo ao longo do comprimento do liner (18), furo acima através da passagem interna ao longo do liner (18); e e) mover um tampão de cimento furo abaixo através da passagem interna no final da etapa d). 23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de o tampão de cimento atuar um conjunto de válvula permitindo fluxo de fluido da passagem interna acima do tampão de cimento para o suspensor de liner (20).

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de a etapa de atuar um conjunto de válvula compreender ainda deslizar uma luva em resposta ao aumento da pressão da tubulação.

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