BR112016007818B1

BR112016007818B1 - Ferramenta de fundo de poço, sistema de ferramenta de fundo de poço, e, método para resistir à deformação de ferramentas de fundo de poço

Info

Publication number: BR112016007818B1
Application number: BR112016007818-7A
Authority: BR
Inventors: Roderick Brand Falconer
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2021-09-08
Also published as: NO347382B1; WO2015060861A1; GB201605066D0; GB2536140B; GB2536140A; US10337280B2; BR112016007818A2; US20150233189A1; NO20160485A1

Abstract

ferramenta de fundo de poço, sistema de ferramenta de fundo de poço, e, método para resistir à deformação de ferramentas de fundo de poço. uma ferramenta de fundo de poço inclui um alojamento incluindo uma conexão para acoplamento com um transporte que se estende de uma superfície terrestre para um furo de poço; um primeiro elemento tubular acoplado com o alojamento, o primeiro elemento tubular incluindo um primeiro cilindro composto; e um segundo elemento tubular acoplado com o alojamento e concentricamente posicionado radialmente adjacente ao primeiro elemento tubular, o segundo elemento tubular incluindo um segundo cilindro composto, o primeiro e o segundo elementos tubulares definindo uma câmara de pressão entre uma superfície interna do primeiro elemento tubular e uma superfície externa do segundo elemento tubular.

Description

FUNDAMENTOS TÉCNICOS

[001] Esta divulgação se refere a sistemas e métodos para resistir à deformação de ferramentas de fundo de poço num furo de poço.

FUNDAMENTOS

[002] Como as descobertas de petróleo e gás continuam a ser feitas em profundidades mais profundas e em superfícies diferentes (por exemplo, terra e mar), ferramentas de fundo de poço que operam em tais locais operam frequentemente sem intervenção, por exemplo, utilizando a pressão hidrostática de furo de poço ambiente. Essa operação pode ser benéfica para permitir acesso seguro e econômico e recuperação de reservas de petróleo ou gás do reservatório. Ferramentas hidrostaticamente habilitadas, tal como packers de assentamento hidrostático, dispositivos de obstrução habilitados hidrostáticos, por exemplo, podem ser usadas mais e mais. A tecnologia atual pode ser limitada pelas propriedades físicas dos materiais utilizados para fabricar tais ferramentas.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[003] A FIG. 1 é uma vista em seção transversal de um sistema de poço de exemplo que inclui uma ferramenta de fundo de poço resistente a deformação.

[004] As FIGS. 2A-2C são vistas em seção transversal de ferramentas de fundo de poço resistentes a deformação de exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[005] A presente divulgação descreve implementações de uma ferramenta de fundo de poço que inclui um ou mais elementos tubulares que são formados como um cilindro grosso, tal como um cilindro composto, elemento tubular enrolado em fio, cilindro de autogripamento ou outra forma de cilindro grosso que resiste a deformação em resposta a uma diferença de pressão exercida no elemento. Em algumas implementações, os elementos tubulares concêntricos formados como cilindros grossos definem uma câmara de pressão mantida à pressão atmosférica (por exemplo, exatamente ou aproximadamente). Um ou mais dos elementos tubulares estão expostos, quando a ferramenta está em uma posição assentada ou de passagem, à pressão atmosférica numa superfície radial do elemento e uma pressão hidrostática sobre em outra superfície radial oposta do elemento. Em alguns aspectos, a pressão hidrostática é maior do que a pressão atmosférica, mas o elemento tubular resiste a deformação com base na construção de cilindro grosso do elemento.

[006] Numa implementação geral de exemplo de acordo com a presente divulgação, uma ferramenta de fundo de poço inclui um alojamento incluindo uma conexão para acoplamento com um transporte que se estende de uma superfície terrestre para um furo de poço; um primeiro elemento tubular acoplado com o alojamento, o primeiro elemento tubular incluindo um primeiro cilindro composto; e um segundo elemento tubular acoplado com o alojamento e concentricamente posicionado radialmente adjacente ao primeiro elemento tubular, o segundo elemento tubular incluindo um segundo cilindro composto, o primeiro e o segundo elementos tubulares definindo uma câmara de pressão entre uma superfície interna do primeiro elemento tubular e uma superfície externa do segundo elemento tubular.

[007] Num primeiro aspecto combinável com a implementação geral, a câmara de pressão inclui um segundo fluido (por exemplo, ar) a ou próximo da pressão atmosférica.

[008] Um segundo aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores inclui ainda um furo que se estende através da ferramenta e definido por uma superfície interna do segundo elemento tubular, o furo para pelo menos parcialmente envolver um fluido numa ou perto de uma pressão hidrostática de um anular entre a ferramenta e o furo de poço numa posição de fundo de poço da ferramenta.

[009] Num terceiro aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, a pressão hidrostática é maior do que a pressão atmosférica.

[0010] Num quarto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, a câmara de pressão é vedada fluidicamente do anular do furo de poço na posição de fundo de poço da ferramenta.

[0011] Num quinto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares resiste a deformação com base numa diferença na pressão hidrostática e na pressão atmosférica.

[0012] Num sexto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, pelo menos um do primeiro ou do segundo cilindros compostos inclui uma pluralidade de elementos cilíndricos, pelo menos um da pluralidade de elementos cilíndricos deformado plasticamente para outro da pluralidade de elementos cilíndricos.

[0013] Num sétimo aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, o um da pluralidade de elementos cilíndricos inclui uma tensão de arqueamento tendo um desvio radialmente para fora.

[0014] Num oitavo aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, a ferramenta de fundo de poço inclui um de um packer, um tampão, uma ferramenta de assentamento, uma válvula testadora, ou uma válvula de controle de intervalo.

[0015] Num nono aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, o segundo elemento tubular inclui um mandril e o primeiro elemento tubular inclui uma luva externa que opera pelo menos parcialmente no mandril.

[0016] Em outra implementação geral, um sistema de ferramenta de fundo de poço inclui um subconjunto de conexão que inclui um conector para acoplar com um transporte que se estende de uma superfície terrestre para um furo de poço; um subconjunto hidrostático que inclui uma câmara atmosférica fluidicamente vedada de um anular do furo de poço por uma pluralidade de elementos tubulares numa posição de fundo de poço do sistema, pelo menos um dos elementos tubulares incluindo um cilindro grosso; e um subconjunto de atuação incluindo uma luva de atuação para atuar o subconjunto hidráulico com base em pressão hidrostática do anular.

[0017] Num primeiro aspecto combinável com a implementação geral, o cilindro grosso inclui um de um cilindro composto, um cilindro enrolado com fio, ou um elemento cilíndrico de autogripamento.

[0018] Num segundo aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, o cilindro composto inclui pelo menos, dois elementos tubulares concentricamente encaixados tendo uma tensão de arqueamento radialmente desviada para longe de uma linha de centro do subconjunto hidrostático.

[0019] Num terceiro aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, outro da pluralidade de elementos tubulares inclui outro cilindro grosso, ambos os cilindros grossos definindo a câmara atmosférica, a câmara atmosférica incluindo um fluido na ou próximo da pressão atmosférica.

[0020] Num quarto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, a pressão hidrostática é maior do que a pressão atmosférica.

[0021] Num quinto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, o cilindro grosso resiste à deformação com base numa diferença na pressão hidrostática e na pressão atmosférica.

[0022] Num sexto aspecto combinável com qualquer dos aspectos anteriores, a pressão hidrostática é de até cerca de 137,90 MPa (20.000 psi).

[0023] Em outra implementação geral, um método inclui passar uma ferramenta de fundo de poço conectada a um transporte para um furo de poço, a ferramenta de furo de poço incluindo um alojamento acoplado com um transporte; um primeiro elemento tubular acoplado com o alojamento, o primeiro elemento tubular incluindo um primeiro cilindro composto; e um segundo elemento tubular acoplado com o alojamento e concentricamente posicionado radialmente adjacente ao primeiro elemento tubular, o segundo elemento tubular incluindo um segundo cilindro composto, o primeiro e o segundo elementos tubulares definindo uma câmara de pressão entre uma superfície interna do primeiro elemento tubular e uma superfície externa do segundo elemento tubular. O método incluindo assentar a ferramenta de fundo de poço a uma determinada profundidade no furo de poço; e expor pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares a uma pressão de anular no furo de poço que é maior do que uma pressão de fluido na câmara de pressão, em que o pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares resiste a deformação com base na diferença na pressão do anular e na pressão de fluido na câmara de pressão.

[0024] Um primeiro aspecto combinável com a implementação geral inclui ainda expor pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares a pressão atmosférica na câmara de pressão, a pressão do anular maior que a pressão atmosférica.

[0025] Um segundo aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores inclui ainda expor uma superfície radial interna do segundo elemento tubular à pressão do anular num furo da ferramenta de fundo de poço; expor uma superfície radial externa do segundo elemento tubular à pressão atmosférica na câmara de pressão; e operar a ferramenta de fundo de poço na profundidade determinada sem deformação do segundo elemento tubular.

[0026] Um terceiro aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores inclui ainda expor uma superfície radial externa do primeiro elemento tubular à pressão do anular num anular entre a ferramenta de fundo de poço e o furo de poço; expor uma superfície radial interna do primeiro elemento tubular à pressão atmosférica na câmara de pressão; e operar a ferramenta de fundo de poço na profundidade determinada sem deformação do primeiro elemento tubular.

[0027] Num quarto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, operar a ferramenta de fundo de poço na profundidade determinada sem deformação do primeiro elemento tubular inclui operar a ferramenta de fundo de poço na profundidade determinada sem deformação do primeiro elemento tubular com base em uma tensão de arqueamento do primeiro cilindro composto orientado numa direção radialmente para fora.

[0028] Num quinto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, operar a ferramenta de fundo de poço inclui um de operar a ferramenta de fundo de poço como um packer, operar a ferramenta de fundo de poço como um tampão, operar a ferramenta de fundo de poço como uma ferramenta de assentamento, operar a ferramenta de fundo de poço como uma válvula de testador, ou operar a ferramenta de fundo de poço como uma válvula de controle de intervalo.

[0029] Num sexto aspecto combinável com qualquer um dos aspectos anteriores, operar a ferramenta de fundo de poço inclui mover o primeiro elemento tubular em relação ao segundo elemento tubular para ajustar um volume da câmara de pressão.

[0030] Várias implementações de uma ferramenta de fundo de poço resistente a deformação de acordo com a presente divulgação podem incluir uma, algumas, ou todas as seguintes características. Por exemplo, a ferramenta ao longo de fundo de poço pode ser utilizada em poços mais profundos e/ou em formações geológicas de pressão mais alta que as ferramentas de fundo de poço convencionais. Em alguns aspectos, uma ferramenta de fundo de poço resistente a deformação pode ter características de desempenho maior e pode facilitar maiores furos passantes (por exemplo, devido a menores diâmetros de ferramenta) e melhor recuperação de petróleo e/ou gás. Como outro exemplo, a ferramenta resistente a deformação pode facilitar a implantação de completação em reservatórios complexos.

[0031] A FIG. 1 é uma vista em seção transversal de um sistema de poço de exemplo 100 que inclui uma ferramenta de fundo de poço resistente a deformação construída de acordo com os conceitos deste documento. O sistema de poço 100 é fornecido para facilidade de referência apenas e deve ser observado que os conceitos neste documento são aplicáveis a uma série de configurações diferentes de sistemas de poços. Como mostrado, o sistema de poço 100 inclui uma ferramenta de fundo de poço 102 que é parte de um conjunto de fundo de poço 118 dentro de um furo de poço substancialmente cilíndrico 104 que se estende de uma cabeça de poço 106 numa superfície terrestre 108 através de uma ou mais zonas de interesse subterrâneas 110. Na FIG. 1, o furo de poço 104 se estende substancialmente verticalmente a partir da superfície terrestre 108. No entanto, em outros casos, o furo de poço 104 pode ser de outra posição, por exemplo, desvia para a horizontal na zona subterrânea 110, inteiramente substancialmente vertical ou inclinado, ele pode desviar de outra maneira que não horizontal, ele pode ser um multilateral e/ou ele pode ser de outra posição.

[0032] Em alguns aspectos, o sistema de poço 100 pode ser implantado em um corpo de água, em vez de superfície terrestre 108. Por exemplo, em algumas modalidades, a superfície terrestre 108 pode ser um oceano, golfo, mar, ou qualquer outro corpo de água sob o qual formações contendo hidrocarbonetos podem ser encontradas. Em suma, a referência a superfície terrestre 108 inclui ambas as superfícies de terra e água e contempla formação e/ou desenvolvimento de um ou mais sistemas de furos de poços 100 a partir de cada uma ou ambas as localizações. Em alguns aspectos, o sistema de poço 100 também pode ser um poço submarino (por exemplo, cabeça de poço, árvore de natal e equipamento de controle de produção localizado num leito do mar). Em alguns aspectos, o sistema de poço 100 pode ser um sistema de poço profundo, tal como um sistema de poço no qual o furo de poço 104 pode se estender aproximadamente 3048m (30.000 pés) ou mais da superfície terrestre 108 (por exemplo, em TVD ou profundidade medida a partir de uma cabeça de poço). Em alguns aspectos, uma pressão hidrostática no furo de poço 104 nessas distâncias da cabeça de poço pode ser de até cerca de 137,90 MPa (20.000 psi).

[0033] Pelo menos uma porção do furo de poço 104 ilustrado pode ser revestida com um revestimento 112 construído de um ou mais comprimentos de tubulação que se estendem da cabeça de poço 106, na superfície terrestre 108, furo abaixo, em direção ao final do furo de poço 104. O revestimento 112 fornece suporte radial para o furo de poço 104 e veda contra comunicação indesejada de fluidos entre o furo de poço 104 e formações circundantes. Aqui, o revestimento 112 cessa na ou perto da zona subterrânea 110 e o restante do furo de poço 104 é um furo aberto, por exemplo, não revestido. Em outros casos, o revestimento 112 pode se estender para o fundo do furo de poço 104 ou pode ser proporcionado em outra posição.

[0034] Como ilustrado, o conjunto de fundo de poço 118 está acoplado a um transporte 116, tal como um cabo de aço, um cabo liso, uma linha elétrica, uma tubulação espiralada, tubulação reta ou semelhantes. O conjunto de fundo de poço 118 inclui a ferramenta de fundo de poço 102. Geralmente, a ferramenta de fundo de poço 102 compreende uma ferramenta resistente a deformação que pode suportar pressões hidrostáticas relativamente altas em um furo de poço em comparação com a ferramenta de furo de poço não resistente a deformação convencional. Em alguns aspectos, resistente a deformação pode significar que um ou mais componentes tubulares da ferramenta de fundo de poço 102 podem resistir a colapso (por exemplo, radialmente para dentro em direção a uma linha de centro de tais componentes tubulares) e/ou ser impedidos colapsar em ambientes de poços profundos. Assim, em alguns aspectos, a ferramenta de fundo de poço 102 pode ser utilizada e operada em poços mais profundos do que as ferramentas convencionais que não resistem a colapso ou deformação de acordo com a presente divulgação. Além disso, em alguns aspectos, a ferramenta de fundo de poço 102 pode incluir um ou mais componentes (por exemplo, componentes tubulares) que têm paredes mais finas em relação às ferramentas convencionais que não resistem a colapso ou deformação de acordo com a presente divulgação. Com tais paredes mais finas, um tamanho global, ou diâmetro externo da ferramenta de fundo de poço 102 pode ser diminuído, embora ainda retendo resistência a colapso semelhante em poços mais rasos (por exemplo, poços perfurados com um TVD menor que poços profundos).

[0035] Em alguns aspectos, um ou mais componentes tubulares da ferramenta de fundo de poço 102 podem compreender ou ser fabricados como um cilindro grosso, por exemplo, um cilindro composto, um tubular ou cilindro composto enrolado em fio, ou um cilindro de autogripamento, para citar alguns exemplos. Um componente tubular, como um cilindro grosso, em alguns aspectos, pode ser formado para suportar maiores forças compressivas radialmente sem deformação ou com deformação desprezível, em comparação com um elemento tubular fino ou convencional. Em alguns aspectos, a deformação desprezível pode incluir alguma deformação de um elemento tubular, mas não o suficiente para impactar a operação da ferramenta de fundo de poço.

[0036] Um elemento tubular da ferramenta de fundo de poço 102, como um cilindro composto, pode incluir uma distribuição de tensão de arqueamento mais uniforme encaixando múltiplos tubulares juntos, por exemplo, encolhendo um tubular no exterior de outro tubular e assim por diante. Pode haver dois ou mais tubulares encaixados por encolhimento para formar um cilindro composto. Em alguns aspectos, esse encaixe por encolhimento pode ser realizado a uma temperatura elevada. Quando um tubular externo contrai, no resfriamento, um tubular interno pode ser trazido para um estado de compressão. O tubular externo pode, inversamente, ser trazido para um estado de tensão. Ao submeter o cilindro composto resultante a pressão interna, uma tensão de arqueamento resultante pode ser uma soma das tensões resultantes de pressão interna e das tensões resultantes de encolhimento. Como resultado, uma flutuação total relativamente menor da tensão de arqueamento é obtida e tal tensão de arqueamento, controlada para resistir a colapso, pode ter um desvio radialmente para fora.

[0037] Em alguns aspectos, um ou mais elementos tubulares da ferramenta de furo de poço 102, como um cilindro grosso, podem ser fabricados por um processo de autogripamento. Em alguns aspectos, um processo de autogripamento pode fazer um tubular escoar plasticamente de modo que um ponto de tensão mais alto esteja no ou perto de um raio interno ou externo do elemento tubular (por exemplo, dependendo se colapso ou estouro é uma preocupação) Por exemplo, uma pressão interna pode ser exercida no elemento tubular. À medida que a pressão interna é suficientemente aumentada, o escoamento do material do tubular pode ocorrer nesta posição. Quando a pressão é aumentada ainda mais, a penetração plástica ocorre mais profundamente na parede do tubular e, eventualmente, todo o tubular escoará. Se a pressão é tal que a penetração plástica ocorre apenas parcialmente para na parede do tubular, na liberação dessa pressão, uma porção externa elástica do tubular pode ser impedida de retornar às suas dimensões originais pela deformação permanente do material escoado. O material elástico pode ser mantido em um estado de tensão residual e o interior é trazido para compressão residual. Em alguns aspectos, autogripamento pode incluir efeitos semelhantes num elemento tubular (por exemplo, com respeito a resistência radial e outras propriedades mecânicas) como cilindros de composição. Por exemplo, por ciclos de carregamento em série, o elemento tubular pode ser capaz de suportar uma pressão interna ou externa mais alta, uma vez que a tensão residual compressiva na superfície interna ou externa do elemento tubular tem que ser superada antes desta região começar a experimentar tensões de tração.

[0038] As FIGS. 2A-2C são vistas em seção transversal de ferramentas de fundo de poço resistentes a deformação de exemplo. Por exemplo, a FIG. 2A ilustra um packer assentado hidrostaticamente de exemplo 200, a FIG. 2B ilustra um tampão de fundo de poço de exemplo 300 e a FIG. 2C ilustra uma válvula testadora de fundo de poço de exemplo 400. Estas ferramentas de fundo de poço de exemplo, como explicado mais detalhadamente abaixo, podem incluir um ou mais componentes tubulares que são formados como um cilindro grosso, tal como um cilindro composto, um cilindro enrolado em fio ou um tubular feito de acordo com uma técnica de autogripamento como descrito acima. Em alguns aspectos, uma ou mais das ferramentas de exemplo podem ser capazes de suportar pressões hidrostáticas mais altas em relação às versões convencionais de tais ferramentas que não incluem um ou mais componentes tubulares formados como um cilindro composto e/ou fabricadas de acordo com uma técnica de autogripamento.

[0039] A FIG. 2A ilustra uma ferramenta de fundo de poço de exemplo de um packer assentado hidrostaticamente 200. Em alguns aspectos, o packer 200 pode permitir vedação do anular 114 em uma instalação de manobra única sem intervenção que não exige um dispositivo de tampão a fim de assentar o packer 200. O packer 200 é ilustrado numa posição de fundo de poço no furo de poço 104 no qual um fluido é circulado e/ou contido no anular 114. Quando atuado, o packer 200 pode proporcionar uma barreira de vedação no anular 114 para evitar que fluido (por exemplo, óleo e/ou gás) circule no anular 114 para a superfície terrestre. Como ilustrado, o packer 200 inclui um furo 202, um alojamento 214, uma luva externa 204 e um mandril 206. Em alguns aspectos, a luva externa 204 e o mandril 206 compreendem pelo menos uma porção de um subconjunto hidrostático do packer de fundo de poço 200.

[0040] Como ilustrado, a luva externa 204 e o mandril 206 definem uma câmara de pressão 208 entre os mesmos. Um ou ambos da luva externa 204 e do mandril 206 podem ser formados como um cilindro grosso como descrito acima. Como ilustrado, o anular está a uma pressão hidrostática, PA 120, o furo 202 também envolve e/ou inclui um fluido à pressão hidrostática, PB 122, e a câmara de pressão 208 envolve e/ou inclui um fluido (por exemplo, ar) na ou próximo da pressão atmosférica, PC 210. Na posição de fundo de poço como mostrada na FIG. 2A, PA 120 e PB 122 podem ser iguais (por exemplo, exatamente ou substancialmente) e maiores que PC 210. Assim, numa posição de fundo de poço, o mandril 206 pode ser submetido a PB 122 em uma superfície radial interna e PC 210 em uma superfície radial externa, mas pode ainda resistir a deformação (por exemplo, estouro) com base em ser construído como um cilindro grosso. Do mesmo modo, na posição de fundo de poço, a luva externa 204 pode ser submetida a PC 210 em uma superfície radial interna e PA 120 em uma superfície radial externa, mas pode ainda resistir a deformação (por exemplo, colapso) com base em ser construída como um cilindro grosso.

[0041] A FIG. 2B ilustra um tampão de fundo de poço de exemplo 300. Em alguns aspectos, o tampão de fundo de poço 300 compreende um tampão montado em tubulação que inclui um ou mais elementos tubulares formados como cilindros grossos. O tampão de fundo de poço 300 é ilustrado numa posição de fundo de poço no furo de poço 104 no qual um fluido é circulado e/ou contido no anular 114. Quando atuado, o tampão de fundo de poço 300 pode introduzir uma barreira no furo de poço 104 numa completação, de modo que a completação possa ser testada a pressão enquanto ela está sendo executada. Além disso, o tampão de fundo de poço 300 pode ser utilizado como uma barreira de fundo de poço para remover um preventor estourado e instalar uma árvore de natal. Como ilustrado, o tampão de fundo de poço 300 inclui um furo 302, um mecanismo de intertravamento 304, uma luva externa 306 e um mandril 308. Em alguns aspectos, a luva externa 306 e o mandril 308 compreendem pelo menos uma porção de um subconjunto hidrostático da ferramenta de fundo de poço 300.

[0042] Como ilustrado, a luva externa 306 e o mandril 308 definem uma câmara de pressão 312 entre os mesmos. Um ou ambos da luva externa 306 e do mandril 308 podem ser formados como um cilindro grosso como descrito acima. Como ilustrado, o anular está a uma pressão hidrostática, PA 120, o furo 302 também envolve e/ou inclui um fluido à pressão hidrostática, PB 310, e a câmara de pressão 312 envolve e/ou inclui um fluido (por exemplo, ar) na ou próximo da pressão atmosférica, PC 314. Na posição de fundo de poço como mostrada na FIG. 2B, PA 120 e PB 310 podem ser iguais (por exemplo, exatamente ou substancialmente) e maiores que PC 314. Assim, numa posição de fundo de poço, o mandril 308 pode ser submetido a PB 310 em uma superfície radial interna e PC 314 em uma superfície radial externa, mas pode ainda resistir a deformação (por exemplo, estouro) com base em ser construído como um cilindro grosso. Do mesmo modo, na posição de fundo de poço, a luva externa 306 pode ser submetida a PC 314 em uma superfície radial interna e PA 120 em uma superfície radial externa, mas pode ainda resistir a deformação (por exemplo, colapso) com base em ser construída como um cilindro grosso.

[0043] A FIG. 2C ilustra uma válvula testadora de fundo de poço de exemplo 400. Em alguns aspectos, a válvula testadora 400 proporciona uma barreira temporária que, quando instalada numa posição de fundo de poço no furo de poço 104, fornece uma barreira de pressão a partir de cima que permite o teste de pressão da tubulação e/ou o assentamento de packers de produção ou outros dispositivos operados hidraulicamente. Em alguns aspectos, a válvula testadora 400 pode ser atuada logo que uma pressão hidrostática/aplicada combinada atinge um valor particular de modo que uma aba 402 possa ser empurrada para fora de um caminho de fluxo num furo 410 da válvula 400.

[0044] Como ilustrado, a válvula testadora 400 inclui uma luva 406 e um mandril 404 que define uma câmara de pressão 412 entre os mesmos. Um ou ambos da luva 406 e do mandril 404 podem ser formados como um cilindro grosso como descrito acima. Como ilustrado, o anular está a uma pressão hidrostática, PA 120, o furo 410 também envolve e/ou inclui um fluido à pressão hidrostática, PB 408, e a câmara de pressão 412 envolve e/ou inclui um fluido (por exemplo, ar) na ou próximo da pressão atmosférica, PC 414. Na posição de fundo de poço como mostrada na FIG. 2C, PA 120 e PB 408 podem ser iguais (por exemplo, exatamente ou substancialmente) e maiores que PC 414. Assim, numa posição de fundo de poço, o mandril 404 pode ser submetido a PB 408 em uma superfície radial interna e PC 414 em uma superfície radial externa, mas pode ainda resistir a deformação (por exemplo, estouro) com base em ser construído como um cilindro grosso. Do mesmo modo, na posição de fundo de poço, a luva externa 406 pode ser submetida a PC 414 em uma superfície radial interna e PA 120 em uma superfície radial externa, mas pode ainda resistir a deformação (por exemplo, colapso) com base em ser construída como um cilindro grosso.

[0045] Uma operação de exemplo utilizando uma das ferramentas de fundo de poço de exemplo 200, 300 ou 400 descritas acima pode ser como se segue. Por exemplo, a ferramenta de fundo de poço pode ser passada para um furo de poço de uma superfície terrestre em um transporte, tal como uma coluna de perfuração, cabo de aço, cabo liso, ou outro transporte. Geralmente, em alguns aspectos, a ferramenta de fundo de poço pode incluir um ou mais elementos tubulares (como descrito acima em relação às FIGS. 2A-2C) que incluem ou compreendem cilindros compostos (ou outras formas de cilindros grossos). Em alguns aspectos, a ferramenta de fundo de poço pode incluir uma câmara atmosférica definida como posicionada radialmente entre os elementos tubulares. Um fluido na câmara atmosférica pode estar a pressão atmosférica (ou outra pressão na ou perto da superfície terrestre).

[0046] Em seguida, a ferramenta de fundo de poço pode ser instalada numa profundidade particular no furo de poço. Em alguns aspectos, a ferramenta de fundo de poço pode ser assentada em um furo de poço vertical, furo de poço desviado, furo de poço horizontal, ou outro furo de poço. Em alguns aspectos, a profundidade particular da ferramenta de fundo de poço pode ser relativamente profunda, tal como maior do que 3048 m (10.000 ft.) TVD. Assim, em alguns aspectos, uma pressão hidrostática em um anular do furo de poço e também num furo que se estende através da ferramenta de fundo de poço, pode ser maior que, e em alguns casos muito maior que, a pressão atmosférica.

[0047] Em profundidade, um particular dos elementos tubulares, por exemplo, um elemento tubular externo ou luva, por exemplo, pode ser exposto (por exemplo, numa superfície externa do elemento) à pressão hidrostática no anular do furo de poço. Em tais casos, portanto, uma superfície interna do elemento tubular externo pode ser exposta a pressão atmosférica na câmara de pressão. Em alguns aspectos, muito embora a pressão no anular possa ser muito maior do que a pressão atmosférica, o elemento tubular externo pode resistir a deformação (por exemplo, colapso) com base no elemento tubular externo sendo um cilindro grosso (por exemplo, cilindro composto, cilindro enrolado em fio, ou cilindro de autogripamento).

[0048] Também em profundidade, um elemento tubular interno ou mandril, por exemplo, pode ser exposto (por exemplo, numa superfície interna do elemento) à pressão hidrostática no furo da ferramenta de fundo de poço. A superfície externa do elemento tubular interno pode ser exposta a pressão atmosférica na câmara de pressão. Em alguns aspectos, muito embora a pressão no anular possa ser muito maior do que a pressão atmosférica, o elemento tubular interno pode resistir a deformação (por exemplo, estouro) com base no elemento tubular interno sendo um cilindro grosso (por exemplo, cilindro composto, cilindro enrolado em fio, ou cilindro de autogripamento).

[0049] Em profundidade, a ferramenta de fundo de poço pode ser operada (por exemplo, assentada como um packer, assentada como um tampão, operada como uma válvula, ou de outra forma com base no tipo de ferramenta). Em alguns casos, a operação da ferramenta pode incluir mover o elemento tubular externo relativamente ao elemento tubular interno (ou vice- versa) para ajustar um volume da câmara de pressão. Em alguns aspectos, a ferramenta de fundo de poço pode ser operada sem deformação (por exemplo, sem nenhuma deformação ou deformação desprezível) de um ou de ambos os elementos tubulares com base em uma tensão de arqueamento dos cilindros compostos orientados para longe de uma direção radial da força devida a uma diferença de pressão entre pressão hidrostática e pressão atmosférica (por exemplo, para dentro num elemento tubular externo e para fora num elemento tubular interno).

[0050] Uma série de exemplos foi descrita. No entanto, será entendido que várias modificações podem ser feitas. Por conseguinte, outros exemplos estão dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims

1. Ferramenta de fundo de poço (102), caracterizadapelo fato de que compreende: um alojamento (214) compreendendo uma conexão para acoplar com um transporte (116) que se estende de uma superfície terrestre (108) para um furo de poço (104); um primeiro elemento tubular acoplado com o alojamento (214), o primeiro elemento tubular compreendendo um primeiro cilindro composto; e um segundo elemento tubular acoplado com o alojamento (214) e concentricamente posicionado radialmente adjacente ao primeiro elemento tubular, o segundo elemento tubular compreendendo um segundo cilindro composto, o primeiro e o segundo elementos tubulares definindo uma câmara de pressão (208) fixamente vedada entre uma superfície interna do primeiro elemento tubular e uma superfície externa do segundo elemento tubular.

2. Ferramenta de fundo de poço (102) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a câmara de pressão (208) compreende um segundo fluido na ou próximo da pressão atmosférica.

3. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que compreende ainda um furo que se estende através da ferramenta e definido por uma superfície interna do segundo elemento tubular, o furo para pelo menos parcialmente envolver um fluido numa ou perto de uma pressão hidrostática de um anular (114) entre a ferramenta e o furo de poço (104) numa posição de fundo de poço da ferramenta.

4. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 3, caracterizadapelo fato de que a pressão hidrostática é maior do que a pressão atmosférica.

5. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 3, caracterizadapelo fato de que a câmara de pressão (208) é vedada fluidicamente do anular (114) do furo de poço (104) na posição de fundo de poço da ferramenta.

6. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 3, caracterizadapelo fato de que pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares resiste a deformação com base numa diferença na pressão hidrostática e na pressão atmosférica.

7. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que pelo menos um do primeiro ou do segundo cilindros compostos compreende uma pluralidade de elementos cilíndricos autogripáveis, pelo menos um da pluralidade de elementos cilíndricos deformados plasticamente para outro da pluralidade de elementos cilíndricos.

8. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 7, caracterizadapelo fato de que o um da pluralidade de elementos cilíndricos compreende uma tensão de arqueamento tendo um desvio radialmente para fora.

9. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que a ferramenta de perfuração compreende um de um packer (200), um tampão (300), uma ferramenta de assentamento, uma válvula testadora (400), ou uma válvula de controle de intervalo.

10. Ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 9, caracterizadapelo fato de que o segundo elemento tubular compreende um mandril (206) e o primeiro elemento tubular compreende uma luva externa (204) que opera pelo menos parcialmente no mandril (206).

11. Sistema de ferramenta de fundo de poço (102), caracterizadopelo fato de que compreende: um subconjunto de conexão que compreende um conector para acoplar com um transporte (116) que se estende de uma superfície terrestre (108) para um furo de poço (104); um subconjunto hidrostático que compreende uma câmara atmosférica fluidicamente e fixamente vedada de um anular (114) do furo de poço (104) por uma pluralidade de elementos tubulares numa posição de fundo de poço do sistema, pelo menos um dos elementos tubulares compreendendo um cilindro grosso; e um subconjunto de atuação compreendendo uma luva de atuação para atuar o subconjunto hidráulico com base em pressão hidrostática do anular (114).

12. Sistema de ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o cilindro grosso compreende um de um cilindro composto, um cilindro enrolado em fio, ou um elemento cilíndrico de autogripamento.

13. Sistema de ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o cilindro grosso é um cilindro composto e que o cilindro composto compreende pelo menos dois elementos tubulares concentricamente encaixados tendo uma tensão de arqueamento radialmente desviada para longe de uma linha de centro do subconjunto hidrostático.

14. Sistema de ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que outro da pluralidade de elementos tubulares compreende outro cilindro grosso, ambos os cilindros grossos definindo a câmara atmosférica, a câmara atmosférica compreendendo um fluido na ou próximo da pressão atmosférica.

15. Sistema de ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a pressão hidrostática é maior do que a pressão atmosférica.

16. Sistema de ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o cilindro grosso é configurado para resistir à deformação com base numa diferença na pressão hidrostática e na pressão atmosférica.

17. Sistema de ferramenta de fundo de poço (102), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a pressão hidrostática é de até 137,90 MPa (20.000 psi).

18. Método para resistir à deformação de ferramentas de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: passar uma ferramenta de fundo de poço (102) conectada com um transporte (116) para um furo de poço (104), a ferramenta de fundo de poço (102) compreendendo: um alojamento (214) acoplado com o transporte (116); um primeiro elemento tubular acoplado com o alojamento (214), o primeiro elemento tubular compreendendo um primeiro cilindro composto; e um segundo elemento tubular acoplado com o alojamento (214) e concentricamente posicionado radialmente adjacente ao primeiro elemento tubular, o segundo elemento tubular compreendendo um segundo cilindro composto, o primeiro e o segundo elementos tubulares definindo uma câmara de pressão (208) fixamente vedada entre uma superfície interna do primeiro elemento tubular e uma superfície externa do segundo elemento tubular; assentar a ferramenta de fundo de poço (102) numa determinada profundidade no furo de poço (104); e expor pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares a uma pressão de anular (114) no furo de poço (104) que é maior do que uma pressão de fluido na câmara de pressão (208), em que o pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares resiste a deformação com base na diferença na pressão do anular (114) e na pressão de fluido na câmara de pressão (208).

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: expor pelo menos um do primeiro ou do segundo elementos tubulares a pressão atmosférica na câmara de pressão (208), a pressão do anular (114) maior que a pressão atmosférica.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: expor uma superfície radial interna do segundo elemento tubular à pressão do anular (114) num furo da ferramenta de fundo de poço (102); expor uma superfície radial externa do segundo elemento tubular à pressão atmosférica na câmara de pressão (208); e operar a ferramenta de fundo de poço (102) na profundidade determinada sem deformação do segundo elemento tubular.

21. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: expor uma superfície radial externa do primeiro elemento tubular à pressão do anular (114) entre a ferramenta de fundo de poço (102) e o furo de poço (104); expor uma superfície radial interna do primeiro elemento tubular à pressão atmosférica na câmara de pressão (208); e operar a ferramenta de fundo de poço (102) na profundidade determinada sem deformação do primeiro elemento tubular.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que operar a ferramenta de fundo de poço (102) na profundidade determinada sem deformação do primeiro elemento tubular compreende: operar a ferramenta de fundo de poço (102) na profundidade determinada sem deformação do primeiro elemento tubular com base em uma tensão de arqueamento do primeiro cilindro composto orientado numa direção radialmente para fora.

23. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a operação da ferramenta de fundo de poço (102) compreende um de: operar a ferramenta de fundo de poço (102) como um packer (200), operar a ferramenta de fundo de poço (102) como um tampão (300), operar a ferramenta de fundo de poço (102) como uma ferramenta de assentamento, operar a ferramenta de fundo de poço (102) como uma válvula testadora (400), ou operar a ferramenta de fundo de poço (102) como uma válvula de controle de intervalo.

24. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a operação da ferramenta de fundo de poço (102) compreende mover o primeiro elemento tubular em relação ao segundo elemento tubular para ajustar um volume da câmara de pressão (208).