BR112016005279B1

BR112016005279B1 - Aparelho para o uso em um furo de poço e método para realizar uma operação de furo de poço

Info

Publication number: BR112016005279B1
Application number: BR112016005279-0A
Authority: BR
Inventors: Robert S. O'brien; Jason A. Allen; Andrew James Cayson; Geoffrey York Powers
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2022-04-19
Also published as: US20150075788A1; GB2532692A; AU2014318416A1; GB2532692B; WO2015039111A1; US10370916B2; AU2014318416B2; GB201604365D0; BR112016005279A2

Abstract

aparelho e métodos para localizar um local particular em um furo de poço para realizar uma operação de furo de poço. a presente invenção se refere a um aparelho para o uso de um furo de poço que é apresentado em uma modalidade não limitativa e inclui um dispositivo de localização que tem uma pinça de localização configurada para engatar ao perfil de localização em um compartimento e desengatar do perfil de localização quando uma primeira carga de tração é aplicada à pinça de localização, um dispositivo de atraso que evita a aplicação da primeira carga de tração na pinça de localização quando está engatado ao perfil de localização até que o dispositivo de atraso tenha sido ativado, e um dispositivo de trava configurado para evitar a ativação do dispositivo de atraso até que uma segunda carga de tração menor que a primeira tenha sido aplicada no dispositivo de trava por um período de tempo selecionado.

Description

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados

[001] Esse pedido assume a prioridade ao pedido provisório U.S. N° de série 61/878.357, depositado no dia 16 de setembro de 2013, que é incorporado aqui a título de referência.

Antecedentes 1. Campo da Invenção

[002] A presente invenção se refere, em geral, ao aparelho e métodos para finalizar um furo de poço para a produção de hidrocarbonetos a partir das formações de subsolo, que inclui fraturar as zonas de formação selecionadas em um furo de poço, encher de areia e inundar uma formação com um fluido.

2. Antecedentes da Invenção

[003] Os furos de poço são perfurados nas formações de subsolo para a produção de hidrocarbonetos (óleo e gás). Os poços modernos podem se estender a grandes profundidades de poço, algumas vezes mais de 1.500 metros. Os hidrocarbonetos são capturados em várias armadilhas nas formações de subsolo em diferentes profundidades. Tais seções da formação são referidas como reservatórios ou formações ou zonas que contêm hidrocarbonetos. Algumas formações têm alta mobilidade, que é uma medida da facilidade do fluxo de hidrocarbonetos a partir do reservatório para dentro de um poço perfurado através do reservatório sob pressões naturais no fundo de poço. Algumas formações têm baixa mobilidade e os hidrocarbonetos ali presos são incapazes de se mover com facilidade a partir do reservatório para dentro do poço. Os métodos de estimulação são tipicamente utilizados para melhorar a mobilidade dos hidrocarbonetos através dos reservatórios. Tal método, designado por fratura (também referido como "ruptura" ou "fraturamento"), é frequentemente utilizado para criar fissuras no reservatório para permitir que o fluido da formação (fluido de formação) flua a partir do reservatório para dentro do furo de poço. Para fraturar várias zonas, uma montagem que contém uma coluna externa com uma coluna interna nela é executada dentro do ou utilizada no poço. A coluna externa é transportada no furo do poço com um tubo ligado à sua extremidade superior e inclui vários dispositivos correspondentes para cada zona a ser fraturada para o fornecimento de um fluido com propantes para cada uma das zonas. A coluna externa inclui determinados perfis, onde a coluna interna pode ser engatada para executar uma operação de furo de poço. Para o tratamento de uma zona de maneira seletiva em um poço de múltiplas zonas, é desejável ter uma coluna interna que pode ser ajustada de maneira seletiva para qualquer zona correspondente em um ambiente de múltiplas zonas e assim realizar uma operação de furo de poço em tal zona selecionada. Uma vez que uma zona tenha sido tratada, o furo do poço é preenchido com o fluido de tratamento, que pode incluir um fluido de base, tal como a água, propantes, como areia ou partículas de areia sintéticas semelhantes e um aditivo, como guar. Uma ferramenta de localização na coluna interna é muitas vezes usada para engatar a um perfil na coluna externa para fornecer um caminho de fluxo a partir da coluna externa para a coluna interna para remover o fluido de tratamento do furo de poço.

[004] A descrição aqui apresenta o aparelho e métodos para definir uma coluna interna em um local selecionado na coluna externa.

Sumário

[005] Em um aspecto, um aparelho para o uso de um furo de poço é apresentado que, em uma modalidade não limitativa, inclui um dispositivo de localização que tem a pinça de localização configurada para engatar a um perfil de localização em um compartimento e desengatar do perfil de localização quando uma primeira carga de tração é aplicada à pinça de localização, um dispositivo de atraso que evita a aplicação da primeira carga de tração na pinça de localização quando está engatado ao perfil de localização até que o dispositivo de atraso tenha sido ativado, e um dispositivo de trava configurado para evitar a ativação do dispositivo de atraso até que uma segunda carga de tração menor que a primeira seja aplicada no dispositivo de trava por um período de tempo selecionado.

[006] Em outro aspecto, a método para realizar uma operação em um furo de poço é apresentado que, em uma modalidade, inclui: conduzir uma coluna externa e uma coluna interna em um furo de poço, em que a coluna externa inclui um perfil de localização e a coluna interna inclui um dispositivo de localização que tem a pinça de localização configurada para engatar a um perfil de localização em um compartimento e desengatar do perfil de localização quando uma primeira carga de tração é aplicada à pinça de localização, um dispositivo de atraso que evita a aplicação da primeira carga de tração na pinça de localização quando está engatado ao perfil de localização até que o dispositivo de atraso tenha sido ativado, e um dispositivo de trava configurado para evitar a ativação do dispositivo de atraso até a aplicação de a segunda carga de tração no dispositivo de trava por um período de tempo selecionado, em que a segunda carga de tração é menor que primeira carga de tração; puxar a coluna interna para engatar a pinça de localização com o perfil de localização; e realizar a operação de furo de poço.

[007] Os exemplos de características mais importantes de um sistema e métodos de finalização de poço foram resumidos de maneira geral a fim de que a descrição detalhada dos mesmos a seguir seja melhor entendida, e a fim de que as contribuições à técnica possam ser observadas. Há, obviamente, características adicionais que serão descritas a partir desse ponto e que formarão o assunto das reivindicações.

Breve Descrição dos Desenhos

[008] Para o entendimento detalhado do aparelho e métodos apresentados aqui, a referência deve ser feita aos desenhos anexos e à descrição detalhada dos mesmos, em que os elementos iguais são, em geral, representados pelos mesmos números, em que:

[009] A figura 1 mostra um furo de poço de múltiplas zonas e orifício revestido de exemplo que tem uma montagem de serviço utilizada aqui que inclui uma coluna externa e uma coluna interna, em que a coluna interna inclui a ferramenta de localização produzida de acordo com uma modalidade não limitadora da presente descrição;

[0010] a figura 2 mostra a posição da coluna interna em que a ferramenta de localização é engatada a um perfil de localização na coluna externa de modo que a operação de furo de poço pode ser realizada;

[0011] a figura 3 mostra a ferramenta de localização, de acordo com uma modalidade não limitativa da presente descrição;

[0012] a figura 4 mostra a ferramenta de localização mostrada na figura 3 quando um dispositivo de atraso na ferramenta de localização foi iniciado;

[0013] a figura 5 mostra a ferramenta de localização da figura 4 quando o dispositivo de atraso foi comutado para uma posição que permite que a ferramenta de localização desengate o perfil de localização na coluna externa;

[0014] a figura 6 é outra modalidade da ferramenta de localização em que dispositivo de ativação para ativar o dispositivo de atraso inclui um membro inclinado pré-carregado; e

[0015] a figura 7 mostra uma vista ampliada do dispositivo de ativação e o dispositivo de localização mostrada na figura 6.

Descrição Detalhada dos Desenhos

[0016] A figura 1 é um diagrama de linha de uma seção de um sistema de furo de poço 100 que é mostrado incluir um furo de poço 101 formado em formação 102 para realizar a operação de tratamento aqui, como fraturamento da formação (também referido aqui como fratura ou ruptura), enchimento com cascalho, inundação, etc. O furo de poço 101 é alinhado com um revestimento 104, como a coluna de seções de tubo de metal unidas, conhecido na técnica. O espaço ou anular 103 entre o revestimento 104 e o furo de poço 101 é preenchido com cimento 106. A modalidade específica da figura 1 é mostrada para romper de maneira seletiva uma ou mais zonas em qualquer sequência selecionada ou ordem ou desejada. No entanto, o furo de poço 101 pode ser configurado para realizar outro tratamento ou operações de serviço, que inclui, mas não se limita a, enchimento com cascalho e inundação de uma zona selecionada para mover o fluido na zona em direção a um poço de produção (não mostrado). A formação 102 é mostrada incluir múltiplas zonas Z1-Zn que podem ser fraturadas ou tratadas para a produção de hidrocarbonetos a partir disso. Cada zona é mostrada incluir perfurações que se estendem a partir do revestimento 104, através do cimento 106 e para uma determinada profundidade na formação 102. Na figura 1, a Zona Z1 é mostrada incluir as perfurações 108a, a Zona Z2, as perfurações 108b e a Zona Zn, as perfurações 108n. As perfurações em cada zona fornecem passagens de fluido para o fraturamento de cada zona. As perfurações também fornecem passagens de fluido para o fluido de formação 150 fluir a partir da formação 102 para dentro 104a do revestimento 104. O furo de poço 101 inclui um tampão de cárter 109 próximo ao fundo 101a do furo de poço 101. O tampão de cárter 109 é tipicamente utilizado depois de instalar o revestimento 204 e cimentar o furo de poço 101. O tampão de cárter 109 é testado a uma taxa de pressão antes de tratar o poço, como fraturamento e enchimento, cuja taxa de pressão pode estar abaixo das pressões esperadas no furo de poço 101 depois que uma zona foi tratada e isolada.

[0017] Depois da utilização de revestimento e cimento, o furo de poço 101 está pronto para as operações de tratamento, como fraturamento e enchimento com cascalho, de cada uma das zonas de produção Z1-Zn. Embora o sistema 100 seja descrito em referência às zonas de produção de fraturamento e enchimento com areia, o aparelho e métodos descritos aqui ou com modificações óbvias também podem ser utilizadas para outras operações de tratamento de poço, que inclui, mas não se limitam a enchimento com cascalho e inundação com água. A formação 102 tem um fluido 150 ali na pressão de formação (P1) e o furo de poço 101 é preenchido com um fluido 152, como o fluido de finalização, cujo fluido fornece pressão hidrostática (P2) dentro do furo de poço 101. A pressão hidrostática P2 é maior que a pressão de formação P1 ao longo da profundidade do furo de poço 101, o que evita o fluxo de fluido 150 da formação 102 para o revestimento 104 e evita erupções.

[0018] Ainda com referência à figura 1, para romper (tratar) uma ou mais zonas Z1-Zn, uma montagem de sistema 110 é executada dentro do revestimento 104 por um membro de condução 112, que pode ser um tubular produzido a partir de seção de tubo unida, conhecido na técnica. Em uma modalidade não limitadora, a montagem de sistema 110 inclui uma coluna externa 120 e uma coluna interna 160 posicionada dentro da coluna externa 120. A coluna externa 120 inclui um tubo 122 e um número de dispositivos associados a cada uma das zonas 122 e um número de dispositivos associados a cada uma das zonas Z1-Zn para realizar as operações de tratamento descritas em detalhes abaixo. Em uma modalidade não limitadora, a coluna externa 120 inclui um membro de vedação 123a, fora e próximo a uma extremidade de fundo 123 da coluna externa 120. A coluna externa 120 inclui ainda um tampão inferior 124a, um tampão superior 124m e tampões intermediários 124b, 124c, etc. O tampão inferior 124a isola o tampão de cárter 109 da pressão hidráulica exercida na coluna externa 120 durante o fraturamento e enchimento com areia das zonas de produção Z1-Zn. Nesse caso, o número de tampões na coluna externa 120 é aquele maior que o número de zonas Z1-Zn. Em alguns casos, o tampão inferior 109, no entanto, pode ser utilizado como o tampão inferior 124a. Em uma modalidade não limitadora, os tampões intermediários 124b, 124c, etc. podem ser configurados para serem utilizados de forma independe em qualquer ordem desejada de modo a fraturar e encher qualquer uma das zonas Z1-Zn em qualquer ordem desejada. Em outra modalidade, alguns ou todos os tampões podem ser configurados para serem utilizados ao mesmo tempo ou substancialmente ao mesmo tempo. Em um aspecto, os tampões 124a-124m podem ser tampões ajustados ou utilizados de maneira hidráulica. Em outro aspecto, os tampões 124a-124m podem ajustados ou utilizados de maneira mecânica.

[0019] Ainda com referência à figura 1, a coluna externa 120 inclui ainda uma tela adjacente a cada zona. Por exemplo, a tela S1 é mostrada posicionada adjacente à zona Z1, a tela S2 adjacente à zona Z2 e a tela Sn adjacente à zona Zn. O tampão inferior 124a e o tampão intermediário 124b, quando utilizados, irão isolar a zona Z1 das zonas restantes: os tampões 124b e 124c irão isolar zona Z2 e os tampões 124m-1 e 124m irão isolar a zona Zn. Em uma modalidade não limitadora, cada tampão tem um dispositivo de ativação de tampão associado, como uma válvula, que permite a utilização seletiva do seu tampão correspondente em qualquer ordem desejada. Na figura 1, um dispositivo de ativação de tampão 125a é associado ao tampão inferior 124a, o dispositivo 125b com tampão intermediário 124b, o dispositivo 125c com o tampão intermediário 124c e o dispositivo 125m com o tampão superior 124m. Em um aspecto, os tampões 124a-224m podem ser tampões ativos de maneira hidráulica. Em um aspecto, o tampão inferior 124a e o tampão superior 124m podem ser ativados ao mesmo ou substancialmente ao mesmo tempo quando um fluido sob pressão é fornecido ao tubo 112. Em uma modalidade não limitadora, os dispositivos de ativação associados aos tampões intermediários 124b, 124c, etc. podem incluir um dispositivo de pistão equilibrado que permanece sob uma condição de pressão equilibrada (também referido aqui como o "modo inativo") para evitar que um diferencial de pressão entre no interior 120a e no exterior 120b da coluna externa 120 para ativar o tampão. Quando um dispositivo de ativação de tampão é ativado por um mecanismo externo, ele permite que a pressão do fluido na coluna externa 120 faça com que seu tampão associado seja ajustado ou utilizado.

[0020] Ainda com referência à figura 1, em uma modalidade não limitadora, cada uma das telas S1-Sn pode ser produzida a partir de duas ou mais seções de tela de conexão em série com membros de conexão de interconexão para formar uma tela de tamanho desejado, em que as interconexões fornecem comunicação de fluido axial entre as seções de tela adjacentes. Por exemplo, a tela Sn é mostrada incluir seções de tela 126 interconectadas pelas conexões 128. As conexões 128 podem incluir um dispositivo de comunicação de fluxo, como uma válvula ou manga de deslizamento 133, para fornecer o fluxo de fluido 150 a partir da formação 102 para a coluna externa 120. De modo similar, outras telas também podem incluir várias seções de tela e dispositivos de conexão correspondentes. As conexões 128 permitem o fluxo axial entre as seções de tela 126. A coluna externa 120 também inclui, para cada zona, um dispositivo de controle de fluxo, referido como saída de pasta fluida ou uma saída de cascalho, como uma válvula de manga de deslizamento ou outra válvula, acima do orifício ou acima da sua tela correspondente para fornecer a comunicação de fluido entre o interior 120a da coluna externa 120 e cada uma das zonas Z1-Zn. Conforme mostrado na figura 1, a saída de pasta fluida 140a é fornecida para a zona Z1 entre a tela S1 e seu tampão intermediário 124b, o dispositivo 140b para a zona Z2 e a o dispositivo 140n para a zona Zn. Na figura 1, o dispositivo 140a é mostrado aberto, enquanto os dispositivos 140b-140n são mostrados na posição fechada, de modo que nenhum fluido pode fluir a partir do interior 120a da coluna externa 120 para qualquer uma das zonas Z2-Zn, até que sejam abertos no fundo do poço.

[0021] Em ainda outro aspecto, a coluna externa 120 pode incluir ainda uma vedação invertida abaixo e outra acima de cadum dispositivo de controle de fluxo para realizar a operação de tratamento. Na figura 1, as vedações invertidas 144a e 144b são mostradas associadas à saída de pasta fluida 140a, as vedações invertidas 146a e 146b à saída de pasta fluida 140b e as vedações invertidas 148a e 148b à saída de pasta fluida 140n. Em um aspecto, as vedações invertidas 144a, 144b, 146a, 146b, 148a e 148b podem ser configuradas de modo que elas podem ser impulsionadas para o interior 120 da coluna externa 120 ou removidas do interior da coluna externa 120 depois do término das operações de tratamento ou durante a utilização de uma coluna de produção (não mostrada) para a produção de hidrocarbonetos do furo de poço 101. O impulso das vedações invertidas dentro 120a da coluna externa 120 ou a remoção de tais vedações a partir de dentro 120a da coluna externa 120 fornece diâmetro interno aumentado da coluna externa 120 para a instalação de uma coluna de produção para a produção de hidrocarbonetos a partir das zonas Z1-Zn comparado a uma coluna externa que tem vedações que se estendem a partir de dentro 120a da coluna externa 120. As vedações 144a, 144b, 146a, 146b, 148a e 148b podem, no entanto, ser posicionadas no lado de fora da coluna interna ao invés de dentro da coluna externa. Em uma modalidade não limitadora, a coluna externa 120 também inclui um perfil de indicação de zona ou perfil de localização (perfil 190a para a zona Z1, perfil 190b para a zona Z2 e perfil 190n para a zona Zn) para cada zona e um perfil de aterragem correspondente (192a para a zona Z1, 192b para a zona Z2 e 192n para a zona Zn).

[0022] Ainda com referência à figura 1, a coluna interna 160 (também referida aqui como a coluna de serviço) pode ser um membro tubular metálico 161 que, em uma modalidade, inclui uma ferramenta de deslocamento de abertura 162 e uma ferramenta de deslocamento de fechamento 164 ao longo da extremidade inferior 161a da coluna interna 160. A coluna interna 160 pode incluir ainda uma válvula reversa 166 que permite a remoção do fluido de tratamento do furo de poço depois de tratar cada zona, e uma ferramenta de localização de deformação 168 para localizar um local acima do orifício das localizações de aterragem. Tais localizações 192a para a zona Z1, 192b para a zona Z2 e 192n para a zona Zn, quando a coluna interna 160 é puxada para cima do orifício. A ferramenta de aterragem 170 pode, em seguida, ser aterrada em uma localização de aterragem 192a, 192b e 192n na coluna externa 120 para realizar a operação de tratamento. A coluna interna 160 inclui ainda um plugue 172 acima da ferramenta de localização de aterragem 170, que evita a comunicação de fluido entre o espaço 172a acima do plugue 172 e o espaço 172b abaixo do plugue 172. A coluna interna 160 inclui ainda uma ferramenta cruzada 174 (também referida como a "porta de fraturamento") para fornecer um caminho de fluido 175 entre a coluna interna 160 e a coluna externa 120. Em um aspecto, a porta de fraturamento 174 também inclui passagens de fluxo 176 entre a mesma, cujas passagens podem ser perfuradas por pistola através da porta de fraturamento 174 para fornecer a comunicação de fluido entre o espaço 172a e 172b. Em uma modalidade, as passagens 176 são estreitas o suficiente de modo que há uma quantidade relativamente pequena de fluxo de fluido através de tais passagens. As passagens 176, no entanto, são suficientes para fornecer o fluxo de fluido e assim, comunicação de pressão entre os espaços 172a e 172b.

[0023] Para realizar uma operação de tratamento em uma zona específica, por exemplo, a zona Z1, o tampão inferior 124a e o tampão superior 124m são ajustados ou utilizados. O ajuste do tampão superior 124m e inferior 124a ancora a coluna externa 120 dentro do revestimento 104. A zona de produção Z1 é, em seguida, isolada de todas as outras zonas. Para isolar a zona Z1 das zonas restantes Z2- Zn, a coluna interna 160 é manipulada de modo a fazer com que a ferramenta de abertura 164 para abrir uma válvula de monitoramento 133a na tela S1. A coluna interna 160 é, em seguida, manipulada (movida para cima e/ou para baixo) dentro da coluna externa 120 de modo que a ferramenta de localização 168 localiza o local ou perfil de indicação 190a. A ferramenta de aterragem 170 é, em seguida, manipulada para causar a aterragem no perfil de aterragem 192a. Quando a ferramenta de aterragem 170 é aterrada em um local 192a, a porta de fraturamento 174 é adjacente à saída de pasta fluida 140a. O tubo 161 da coluna interna 160 tem uma seção de vedação que fica em contato com as vedações invertidas 144a e 144b, assim, isolando ou vedando a seção 165 entre as vedações 144a e 144b que contêm a saída de pasta fluida 140a e a porta de fraturamento 174 adjacente à saída de pasta fluida 140a, enquanto fornece a comunicação de fluido entre a coluna interna e a saída de pasta fluida 140a. A seção de vedação 165 a partir da seção 166 permite que a porta inferior 127a do tampão dispositivo de aterragem 125b seja exposta à pressão na seção 165, enquanto a porta superior 127b é exposta à pressão na seção 166. O tampão 124b é, em seguida, ajustado para isolar a zona Z1. Uma vez que o tampão 124b foi ajustado, a manga de fraturamento 140a é aberta, conforme mostrado na figura 1, para fornecer pasta fluida ou outro fluido à zona Z1 para realizar um fraturamento ou a operação de tratamento. Uma vez que zona Z1 foi tratada, o fluido de tratamento no furo de poço é removido ao fechar a válvula reversa 166 para fornecer um caminho de fluido a partir da superfície no espaço (ou anular) entre a coluna externa 120 e a coluna interna 160, de modo que um fluido fornecido em tal anular na superfície irá fazer com que o fluido de tratamento se mova para a superfície, cujo processo é referido como circulação reversa. Depois da circulação reversa, a coluna interna 160 pode, em seguida, ser movida para o dispositivo de aterragem 170 em outra zona para as operações de tratamento. Uma modalidade não limitativa de um dispositivo de fluxo para a circulação reversa é descrita abaixo em referência às figuras 3 a 4.

[0024] A figura 2 mostra a posição da coluna interna 160 na coluna externa 120, em que a ferramenta de localização 168 é engatada ao perfil de localização 192a da coluna externa 120 de modo a realizar uma etapa de circulação reversa. Nessa posição, a vedação 146a veda a porta de fraturamento 174 e cria uma passagem de fluido entre anular 280 e a seção da coluna interna 282 acima do dispositivo 172. O dispositivo de fluxo 166 é, em seguida, fechado para evitar o fluxo de fluido a partir da seção 282 para a seção 284 abaixo do dispositivo de fluxo 166. Um fluido 250 é, em seguida, fornecido no anular 280, cujo fluido entra na seção 282 através da porta de fraturamento 174 para fazer com que o fluido presente na seção 282 se mova para a superfície como mostrado pelas setas 250.

[0025] A figura 3 mostra a modalidade não limitativa de uma ferramenta de localização 300 que, em uma modalidade não limitativa, pode ser utilizada como a ferramenta de tensionamento 168 na coluna interna 160 mostrada na figura 2. Em uma modalidade não limitativa, a ferramenta de localização 300 pode incluir um mandril 302 que tem um bloqueio mecânico 304 em uma extremidade 302a do mesmo (também referido aqui como a extremidade superior) e um perfil 306 (também referido aqui como o perfil de trava). O mandril 302 pode ser conectado à coluna interna 160, as mostrada na figura 1. A ferramenta de localização 300 também inclui um dispositivo de engate ou dispositivo de localização 310 que inclui uma pinça de localização 320 (também referido como a primeira pinça), que tem um perfil externo ou perfil de localização 322 que pode incluir ainda um perfil inferior 324a, um perfil superior 324b e uma projeção externa 324c entre os mesmos. A coluna externa 120, que também pode atuar como um compartimento para a pinça de localização 320, inclui um perfil de localização 390 que inclui um o perfil inferior 394a, um perfil superior 394b e uma indentação interna 394c. O perfil de localização 322 é configurado para engatar o perfil de localização 390. Em um aspecto, o perfil de localização 322 é configurado para engatar o perfil de localização 390 quando a ferramenta de localização 300 é puxada ou movida para cima ou acima do furo do poço (para a esquerda na figura 3) e não engata quando empurrada ou movida para baixo ou no fundo do poço (para a direita na figura 3). O engate do perfil de localização 322 com o perfil de localização 390 evita que a ferramenta de localização 300 e assim, a coluna interna 160 de se mover na coluna externa 120 na direção para cima. O perfil de localização 322 do dispositivo de localização 310 pode ser desengatado do perfil de localização na coluna externa 390 ao puxar para cima a coluna interna 160 na coluna externa 120, com uma força de tração (também referida como carga de tração) que excede um valor "F1" limite (que pode ser um valor selecionado ou predeterminado). Em um sistema de furo de poço de múltiplas zonas, como o sistema de furo de poço 100 mostrada na figura 1, cada zona (Z1-Zn) pode incluir um perfil de localização associado, como o perfil 390. Os perfis de localização 322 e 390 podem ser exclusivos para uma determinada coluna interna e externa de modo que quando a coluna interna é estendida na coluna externa, o perfil de localização 322 da coluna interna 160 irá engatar apenas aos perfis de localização 390 na coluna externa. Tal configuração permite que um operador na superfície localize de forma seletiva e positiva quaisquer perfis 390 conforme desejado e realizar uma operação de furo de poço em tal local desejado. O dispositivo de localização 310 pode incluir ainda a segunda pinça (também referido como a pinça de trava) 330 que tem um perfil de trava 332. O perfil de trava 332 inclui um ressalto 332a. Quando o mandril 302 se move para cima do poço dentro da pinça de localização 320, um ressalto 306a do perfil de trava 306 no mandril 302 fica em contiguidade com o ressalto 332a da pinça de trava 330, impedindo assim o movimento para cima do mandril 302 dentro da pinça de localização 320. Como descrito abaixo, o perfil de trava 306 pode ser desengatado da pinça de trava 330 ao aplicar uma carga de tração no mandril 302 acima de um segundo limite (um valor selecionado ou predeterminado) F2, que é menor que o valor limite F1.

[0026] Ainda com referência à figura 3, o dispositivo de localização 310 inclui um membro inclinado, como uma mola 340 que é sustentado pelo mandril 302 por uma porca 311 em um lado e um ressalto ou pino 314 no outro lado. Quando o mandril 302 é movido para cima, o ressalto 314 comprime a mola 340. O dispositivo de engate 310 também pode incluir um dispositivo de atraso (também referido aqui como um mecanismo de atraso ou um dispositivo de resistência) 350 que atrasa a aplicação de uma carga de tração aplicada ao puxar o mandril para cima do poço na pinça de localização 320 por um período de tempo. Esse atraso de tempo fornece uma indicação a um operador na superfície de que o dispositivo de engate 310 está engatado de maneira adequada ao perfil de localização 390. Como descrito abaixo, o dispositivo de atraso 350 impede a aplicação da carga de tração no perfil de localização 322 até que o dispositivo de atraso 350 tenha sido comutado a partir de um primeiro modo (também referido como a "posição sem curso") para m segundo modo (também referido como a "posição em curso"). O puxar do mandril 302 com a carga de tração que excede F2 faz com que um perfil de trava 306 do mandril para desengatar da pinça de perfil de trava 332 e permite que o mandril 302 se mova para cima. Mover o mandril 302 para cima aciona ou inicia um processo para comutar o dispositivo de atraso 350 a partir do primeiro modo para o segundo modo, cujo processo, como descrito anteriormente, considera uma quantidade de tempo selecionada.

[0027] Em uma modalidade não limitativa, o dispositivo de atraso de tempo 350 pode incluir uma câmara de fluido hidráulico 360 que inclui um pistão 364 que divide a câmara 360 em uma primeira câmara ou inferior 362a e uma segunda câmara ou superior 362b. A câmara 360 é preenchida com um fluido hidráulico limpo 365. Uma passagem de fluido relativamente estreita 366 (também referida como uma passagem de restrição) é fornecida entre a primeira câmara 362a e a segunda câmara 362b para medir (descarregar de maneira controlada) o fluido 365 a partir da câmara superior 362b para a câmara inferior 362a. Um dispositivo de compensação, como um pistão e mola 370, pode ser fornecido para compensar pela alteração em volume do fluido hidráulico 365 devido às alterações na temperatura e na pressão hidrostática no furo de poço. Quando mandril 302 é puxado acima do poço com uma carga de tração que excede F2, o ressalto 306a do perfil de trava 306 desengata do ressalto 332a da pinça de trava 330, como mostrado na figura 4. Nesse estágio, o pino 314 atua no dispositivo de atraso 360 para mover o pistão 364 para cima, o que inicia a transferência de fluido 365 a partir da câmara superior 362b para a câmara inferior 362a, isto é, o processo de atraso para o dispositivo de atraso 360 se mover a partir do primeiro modo para o segundo modo. O início do processo de atraso faz com que a câmara superior 362b alcance alta pressão em relação à câmara inferior 362a. O processo de atraso continua a transferir o fluido 365 a partir da câmara superior 362b para a câmara inferior 362a até que o anel de bloqueio 368 se move para uma extremidade da posição, o que permite que as pressões na câmara superior 362b e na câmara inferior 362a sejam iguais, movendo assim o dispositivo de atraso para o segundo modo. Aplicar uma carga de tração ao mandril 302 que excede (ou é maior que) F1 quando o dispositivo de atraso 350 está no segundo modo mostrado na figura 4 fará com que o perfil de localização 330 na pinça de localização 320 desengate do perfil de localização 390 na coluna externa 120 e permite que o dispositivo de engate 310 se mova acima do poço, como mostrado na figura 5.

[0028] A figura 6 é outra modalidade da ferramenta de localização 600. A ferramenta de localização 600 inclui uma seção de localização 610, um dispositivo de atraso 650 e um dispositivo de ativação 630 para fazer com que o dispositivo de atraso se desloque a partir de um primeiro modo ou inativo para o segundo modo ou ativado. A figura 7 mostra uma vista ampliada da seção de localização 610 e do dispositivo de ativação 650. Agora, com referência às figuras 6 e 7, o dispositivo de atraso 650 na figura 6 é o mesmo que o dispositivo de atraso 350 na figura 3. A seção de localização 610 inclui uma pinça de localização 620 configurada para engatar ao perfil de localização 390 da coluna externa 120. O dispositivo de ativação inclui um membro inclinado pré- carregado, como a mola 635 que é sustentada nas extremidades 636a e 636b. O dispositivo de ativação 630 inclui ainda uma pinça de trava 640 configurada para engatar aos sulcos 628 e 642 no mandril 602. O dispositivo de ativação 630 inclui ainda uma pinça de trava 640 que é configurada para engatar aos sulcos 628 e 642 no mandril 202. Em um aspecto, a pinça de localização 620 não engata ao perfil de localização 390 quando a ferramenta de localização 600 é movida para baixo ou no fundo do poço (para a direita na figura 6). A pinça de localização 640, no entanto, engata cada perfil 390 na coluna externa ao mover para cima ou acima do poço. Quando a pinça de localização 620 é engatada a um perfil de localização 390, ela pode ser desengatada do perfil de localização ao aplicar uma força F3 à pinça de localização 640. Na ferramenta de localização 600, um dispositivo de atraso 650 atrasa a aplicação de qualquer força na pinça de localização por um período de tempo selecionado. O dispositivo de atraso 650 pode ser iniciado e movido a partir do primeiro modo para o segundo modo mediante uma aplicação de uma força F4 menor que a força F3 de maneira similar àquela descrita com referência às figuras 4 a 5.

[0029] Quando o mandril 602 é puxado com uma força F4 ou maior, a mola 635 é comprimida. Quando a mola 635 é comprimida para uma primeira distância D1, o dispositivo de atraso ou de medição 650 é iniciado e o fluido começa a ser transferido a partir de uma câmara para a outra câmara, como descrito em referência às figuras 4 e 5. A tração contínua do mandril 602 continua a comprimir a mola 635 para uma posição D2, em que o dispositivo de medição não está mais ativo. O ato de puxar a coluna interna 160n (figura 1) com uma força F3, ou maior, fará com que a pinça de localização 620 se rompa, fazendo com que a pinça de localização 620 desengate do perfil de localização 390 e fazendo com que o pinça de trava 640 engate ao sulco 642. Em aspectos, a mola 635, na modalidade da figura 6, pode ter uma resistência pré-carregada igual à pinça de trava 330 mais a mola pré- carregada da modalidade da figura 3, isto é, a diferença nas duas modalidades é, efetivamente, a força pré-carregada da mola 635. Em um aspecto, a mola pré-carregada 635 pode ter uma resistência pré- carregada equivalente igual à pinça de trava 330 na modalidade da figura 3 e à mola pré-carregada 340. Assim, a diferença entre a modalidade da figura 3 e 5 pode ser a força pré-carregada da mola 635.

[0030] O supracitado é direcionado a determinadas modalidades e métodos de exemplo da presente descrição. Várias modificações ficarão evidentes aos versados na técnica. Sabe-se que todas as tais modificações dentro do escopo das reivindicações anexas são abrangidas pela descrição supracitada. As palavras "que compreende" e "compreende", como usadas nas reivindicações, devem ser interpretadas como "que inclui, mas não se limita a". Além disso, o resumo não deve ser usado para limitar o escopo das reivindicações.

Claims

1. Aparelho para o uso em um furo de poço; caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de localização (310) que tem uma pinça de localização (320) configurada para engatar a um perfil de localização em um compartimento e desengatar do perfil de localização quando uma primeira carga de tração é aplicada à pinça de localização (320); um mandril (302) que possui um perfil de trava (306); uma pinça de trava (330) do dispositivo de localização (310) configurada para engatar com o perfil de trava (306) do mandril (302) e desengatar do perfil de trava (306) do mandril (302) quando uma segunda carga de tração é aplicada ao mandril (302), em que a segunda carga de tração é menor que a primeira carga de tração; e um dispositivo de atraso (350) que é ativado pelo desengate da pinça de trava (330) do perfil de trava e evita a aplicação da primeira carga de tração na pinça de localização (320) engatada até que o dispositivo de atraso (350) tenha sido movido de uma primeira posição para uma segunda posição, o dispositivo de atraso (350) incluindo uma câmara de fluido hidráulico (360) que inclui um pistão (364) dividindo a câmera cheia com um fluido hidráulico.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pinça de trava (330) permanece engatada ao perfil de trava para evitar a ativação do dispositivo de atraso (350) até a aplicação da segunda carga de tração no mandril (302).

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma mola (340) pré- carregada e em que a aplicação da segunda carga de tração no mandril (302) faz com que a mola (340) pré-carregada comprima e mova o mandril (302) da primeira posição até a segunda posição.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de atraso (350) é ativado quando o dispositivo de atraso (350) comuta a partir da primeira posição para a segunda posição em um período de tempo selecionado.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de atraso (350) inclui uma primeira câmara (362a) em comunicação de pressão com uma segunda câmara (362b), um pistão entre a primeira câmara (362a) e a segunda câmara (362b), a aplicação de uma carga no pistão faz com que o fluido se mova a partir da primeira câmara (362a) para a segunda câmara (362b) por um período de tempo selecionado para ativar o dispositivo de atraso (350).

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de atraso (350) inclui ainda um dispositivo de compensação hidráulica para compensar pela alteração em volume de um fluido hidráulico na primeira câmara (362a) e a segunda câmara (362b) durante as operações de furo de poço.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pinça de localização (320) e a pinça de trava (330) são transportadas por um membro comum com a pinça de localização (320) que tem um perfil externo que engata ao perfil de localização no compartimento e a pinça de trava (330) que tem um perfil interno que engata ao perfil de trava no mandril (302).

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o compartimento faz parte de uma coluna externa (120) utilizada no furo de poço (101) e o dispositivo de atraso (350) e a pinça de trava (330) são transportados por uma coluna interna (160) conduzida dentro da coluna externa (120) para realizar uma operação de poço.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a coluna externa (120) inclui uma pluralidade perfis de localização espaçados e em que a pinça de localização (320) é configurada para passar cada um de tal perfil de localização quando a pinça de localização (320) é movida para baixo e engatar a tal pinça de perfil de localização para a exclusão de qualquer outro perfil na coluna externa (120) quando a pinça de localização (320) é movida para cima.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um membro inclinado sustentado por um mandril (302), em que o membro inclinado se comprime quando um mandril (302) é puxado para iniciar um processo para comutar o dispositivo de atraso (350) a partir da primeira posição para a segunda posição e fazer com que o perfil de trava (306) no mandril (302) engate a um segundo perfil depois que o dispositivo de atraso (350) comutou para a segunda posição.

11. Método para realizar uma operação em um furo de poço; caracterizado pelo fato de que compreende: conduzir uma coluna externa (120) e uma coluna interna (160) no furo de poço (101), em que a coluna externa (120) inclui um perfil de localização e a coluna interna (160) inclui: um dispositivo de localização (310) que tem uma pinça de localização (320) configurada para engatar ao perfil de localização em um compartimento e desengatar do perfil de localização quando uma primeira carga de tração é aplicada à pinça de localização (320), um mandril (302) tendo um perfil de trava (306), uma pinça de trava (330) do dispositivo de localização (310) configurada para engatar ao perfil de trava (306) do mandril (302) e desengatar do perfil de trava (306) do mandril quando uma segunda carga de tração é aplicada ao mandril (302), em que a segunda carga de tração é menor que a primeira carga de tração; e um dispositivo de atraso (350) que é ativado pelo desengate da pinça de trava (330) de um perfil de trava e evita a aplicação da primeira carga de tração na pinça de localização (320) engatada até que o dispositivo de atraso (350) tenha sido movido de uma primeira posição para uma segunda posição, o dispositivo de atraso (350) incluindo uma câmara de fluido hidráulico (360) que inclui um pistão (364) dividindo a câmera cheia com um fluido hidráulico; puxar a coluna interna (160) para engatar a pinça de localização (320) com o perfil de localização; e realizar a operação de furo de poço.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a operação de furo de poço inclui: mover a coluna interna (160) para mover a pinça de localização (320) no fundo do poço a partir do perfil de localização; ajustar a coluna interna (160) na coluna externa (120) em um local selecionado no fundo do poço a partir do perfil de localização; e realizar a operação de furo de poço.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a operação de furo de poço inclui uma de: uma operação de fraturamento e enchimento; uma operação de inundação; e uma operação de enchimento com cascalho.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: puxar a coluna interna (160) para cima para engatar a pinça de localização (320) ao perfil de localização; ativar o dispositivo de atraso (350); e aplicar a primeira carga de tração na pinça de localização (320) para desengatar a pinça de localização (320) do perfil de localização para puxar a coluna interna (160) para cima do perfil de localização.

15. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a pinça de trava (330) permanece engatada ao perfil de trava para evitar a ativação do dispositivo de atraso (350) até a aplicação da segunda carga de tração no mandril (302).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: fornecer uma mola (340) pré-carregada de modo que a aplicação da segunda carga de tração no mandril (302) faz com que a mola (340) pré-carregada comprima e mova o mandril (302) em uma determinada distância para iniciar a ativação do dispositivo de atraso (350).

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o desengate da pinça de localização (320) do perfil de localização faz com que a pinça de trava (330) engate outro perfil de trava no mandril (302) que é espaçado do perfil de trava.

18. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: fornecer ao dispositivo de atraso (350) uma primeira câmara (362a) em comunicação de pressão com uma segunda câmara (362b), um pistão entre a primeira câmara (362a) e a segunda câmara (362b); e aplicar uma carga no pistão para fazer com que um fluido se mova a partir da primeira câmara (362a) para a segunda câmara (362b) por um período de tempo selecionado para ativar o dispositivo de atraso (350).

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer um dispositivo de compensação hidráulica para compensar pela alteração em volume do fluido hidráulico na primeira câmara (362a) e na segunda câmara (362b) durante a operação do furo de poço (101).

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer a pinça de localização (320) e a pinça de trava (330) em um membro comum com a pinça de localização (320) que tem um perfil externo que engata ao perfil de localização no compartimento e a pinça de trava (330) que tem um perfil interno que engata ao perfil de trava no mandril (302).

21. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fornecer uma pluralidade de perfis de localização espaçados na coluna externa (120) e configurar a pinça de localização (320) para desviar cada um de tal perfil de localização quando a pinça de localização (320) é movida para baixo e engata com cada um de tal perfil de localização quando a pinça de localização (320) é movida para cima para a exclusão de qualquer outro perfil na coluna externa (120).