BR112017002659B1

BR112017002659B1 - Conjunto e método para abaixar e expandir um elemento tubular em um furo de sondagem.

Info

Publication number: BR112017002659B1
Application number: BR112017002659-7A
Authority: BR
Inventors: David Paul Brisco; Walter STAM; Antonius Leonardus Maria Wubben
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2022-04-05
Also published as: US20170226828A1; AU2015303312B2; GB2543214A; CA2956239C; GB2543214B; MY186119A; WO2016023864A1; CA2956239A1; US10316627B2; BR112017002659A2; GB201700615D0; AU2015303312A1

Abstract

CONJUNTO E MÉTODO PARA ABAIXAR E EXPANDIR UM ELEMENTO TUBULAR EM UM FURO DE SONDAGEM. Um conjunto para suportar um elemento tubular expansível (1) durante a descida em um furo de sondagem compreende uma coluna de expansão (2) com meios de suporte (16) em protrusão a partir de uma superfície externa da coluna de expansão (2) abaixo de uma virada interna (48) na superfície interna de uma seção iniciadora (42) na extremidade inferior do elemento tubular não expandido (1) de maneira a transmitir pelo menos uma porção do peso do elemento tubular não expandido (1) através da virada interna (48) e os meios de suporte (16) para a coluna de expansão (2) durante a descida no furo de sondagem.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um conjunto e um método para criar um elemento tubular expandido em um furo de sondagem. O furo de sondagem pode se estender para uma formação de terra, por exemplo, para a exploração ou a produção de hidrocarbonetos.

[002] Furos de poço para a produção de hidrocarbonetos em geral são providos com revestimentos de aço e/ou revestimentos internos para prover estabilidade para a parede de furo de poço e para evitar o fluxo de fluido descontrolado entre o furo de poço e a formação de terra circundante. Um revestimento em geral se estende a partir da superfície para o furo de poço, em que um revestimento interno pode se estender apenas uma porção inferior do furo de poço. No entanto na presente descrição os termos “revestimento” e “revestimento interno” são usados de maneira intercambiável e sem tal diferença intencionada.

[003] Em um furo de poço convencional, o furo de poço é perfurado nas seções em que cada seção é perfurada usando uma coluna de perfuração que precisa ser abaixada para o furo de poço através de um revestimento instalado anteriormente. Na vista do mesmo furo de poço e as subsequentes seções de revestimento diminuem no diâmetro com a profundidade. A zona de produção do furo de poço, portanto, possui um diâmetro relativamente pequeno em comparação com a porção superior do furo de poço. Em vista do mesmo foi proposta a perfuração de um furo de poço de “diâmetro único” em que o revestimento ou revestimento interno a ser instalado é expandido de maneira radial no furo de poço abaixo de um revestimento anterior, após abaixar para a profundidade desejada. Subsequentes seções de furo de poço podem precisar ser providas com revestimentos internos expansíveis, em que cada revestimento interno é expandido para substancialmente o mesmo diâmetro interno que o revestimento ou revestimento interno anterior. Se subsequentes seções de revestimento interno são expandidas para o mesmo diâmetro que a seção anterior, o diâmetro interno de furo de poço pode permanecer substancialmente constante ao longo de pelo menos uma parte do seu comprimento.

[004] Subsequente seção de furo de poço, portanto pode ser perfurada em um diâmetro maior do que no furo de poço convencional, que pode permitir que o furo de poço possua um maior diâmetro interno na profundidade alvo do que um furo de poço convencional.

[005] US-2006/0065403-A1 divulga um conjunto para expandir um elemento tubular em um furo de poço, em que o elemento tubular é suspenso durante a corrida para o furo de poço em uma coluna de expansão tendo um expansor na sua extremidade de fundo de poço, e em que o elemento tubular passes através de um revestimento existente no furo de poço. Existe um risco de que a extremidade inferior do elemento tubular seja expandida de maneira prematura pelo expansor, por exemplo, se o peso do elemento tubular faz com que o elemento tubular escorregue para baixo com relação à coluna de expansão e consequentemente parcialmente se expande. Tal expansão não intencionada pode prejudicar, ou até evitar, a introdução do elemento tubular através do revestimento existente.

[006] O Pedido de Patente dos EUA US2009/0139732 divulga um sistema de moldagem de fundo de poço com um molde secundário expansível, que é expandido se um molde primário encontra uma resistência aumentada à moldagem gerada por um anel de carga ou uma seção de resistência ou espessura aumentada do tubular expansível. A seção ou anel de carga conhecido da resistência aumentada estão localizados em uma localização ao longo do comprimento do tubular expansível onde o molde secundário precisa ser expandido e eles não são arranjados em uma extremidade inferior ou o tubular expansível e não suportam o tubular expansível durante a descida para um furo de sondagem antes do processo de expansão.

[007] Outros sistemas de expansão tubular de poço de fundo de poço são divulgados nos pedidos de patente dos EUA US2009/139732 e US2012/298379, pedidos de patente internacionais WO2012/104257 e WO2014/151314 e no pedido de patente europeu EP 1717411.

[008] Estes conjuntos conhecidos não são providos com uma junção iniciadora. Existe uma necessidade por um conjunto aprimorado para suportar e expandir um tubular expansível em que a coluna de expansão pode ser travada para uma junção iniciadora durante o transporte para o equipamento e durante a composição do elemento tubular no piso do equipamento, junção iniciadora que transfere o peso do elemento tubular para a coluna de expansão sem o elemento tubular sendo prematuramente expandido, e adicionalmente pode transferir torque rotativo a partir da coluna de expansão para o elemento tubular necessário para compor e romper a conexão de liga - desliga e para o escareamento com o conjunto de expansão enquanto corre para o furo de sondagem e que também pode transferir uma força para baixo a partir da coluna de expansão para o elemento tubular para permitir que o elemento tubular seja empurrado para o furo de sondagem no caso de obstruções serem encontradas no meio do caminho.

[009] É um objetivo da invenção para prover um conjunto aprimorado para abaixar e expandir um elemento tubular em um furo de sondagem, em que uma junção iniciada suporta o elemento tubular durante a descida para o furo de sondagem e supera outras desvantagens da técnica anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0010] A invenção provê um conjunto para abaixar e expandir um elemento tubular em um furo de sondagem, o conjunto compreendendo: - um expansor arranjado em uma extremidade de fundo de poço de uma coluna de expansão para expandir de maneira radial o elemento tubular no furo de sondagem pelo movimento para cima da coluna de expansão através do elemento tubular; - uma seção iniciadora arranjada em uma extremidade de fundo de poço do elemento tubular e compreendendo uma virada interna tendo um diâmetro interno de virada menor do que o diâmetro interno inicial do elemento tubular não expandido; e - meios de suporte em protrusão a partir de uma superfície externa da coluna de expansão abaixo da virada interna para suportar a virada interna da seção iniciadora para transmitir pelo menos parte do peso do elemento tubular não expandido através da virada interna e os meios de suporte para a coluna de expansão quando o conjunto é abaixado para o furo de sondagem, a virada interna sendo adaptada para ser radialmente expandida pelos meios de suporte com o movimento para cima do expansor através do elemento tubular.

[0011] A invenção também se refere a um método para abaixar e expandir um elemento tubular em um furo de sondagem, o método compreendendo as etapas de: - arranjar uma seção iniciadora em uma extremidade de fundo de poço do elemento tubular, a seção iniciadora compreendendo uma virada interna tendo um diâmetro interno de virada menor do que o diâmetro interno inicial do elemento tubular não expandido; - arranjar uma coluna de expansão se estendendo dentro do elemento tubular, a coluna de expansão compreendendo um expansor para expandir de maneira radial o elemento tubular no furo de sondagem pelo movimento para cima do expansor através do elemento tubular e meios de suporte em protrusão a partir de uma superfície externa da coluna de expansão abaixo da virada interna para suportar a virada interna; - abaixar o conjunto para um furo de sondagem enquanto transmite pelo menos uma porção do peso do elemento tubular através da virada interna e os meios de suporte para a coluna de expansão; e - expandir de maneira radial a virada interna pelos meios de suporte com o movimento para cima do expansor através do elemento tubular.

[0012] A capacidade de transporte de peso da coluna de expansão é aumentada em virtude dos meios de suporte e a virada interna que cooperam para portar pelo menos uma porção do peso do elemento tubular. A virada interna é expandida em si no início do processo de expansão e desta forma não forma uma obstrução no elemento tubular quando a expansão prossegue.

[0013] Para permitir que os meios de suporte passem facilmente através do elemento tubular não expandido durante o processo de expansão, de maneira adequada os meios de suporte possuem um diâmetro externo substancialmente igual a um diâmetro interno do elemento tubular antes da expansão radial do mesmo, os meios de suporte sendo arranjados para cima a partir do expansor.

[0014] Para promover expansão radial da virada interna pelos meios de suporte, a virada interna de maneira vantajosa descansa em uma superfície de suporte dos meios de suporte, a superfície de suporte se estendendo inclinada com relação a um eixo longitudinal da coluna de expansão.

[0015] Em uma modalidade de exemplo, os meios de suporte compreendem uma série de ranhuras externas providas para a coluna de expansão, as ranhuras externas sendo arranjadas para cooperar com uma série de ranhuras internas providas para a seção iniciadora para formar uma conexão estriada que trava de maneira rotativa a coluna de expansão para a seção iniciadora.

[0016] Para aumentar adicionalmente a capacidade de transporte de peso da coluna de expansão, as ranhuras internas podem ser suportadas por uma porção superior do expansor.

[0017] De maneira adequada a coluna de expansão inclui um mandril e um anel retentor de torque se estendendo em torno do mandril, em que as ranhuras externas são providas para o anel retentor de torque.

[0018] A virada interna pode compreender, por exemplo, uma virada interna anular se estendendo ao longo da circunferência interna do elemento tubular. Adicionalmente, a virada interna anular pode se estender para um recesso anular formado na coluna de expansão de maneira a permitir que o elemento tubular seja empurrado na direção para baixo pela coluna de expansão.

[0019] De maneira adequada a coluna de expansão compreende um centralizador de cone próximo para centralizar a coluna de expansão no elemento tubular, em que uma porção inferior do centralizador de cone próximo define um limite do recesso anular. A coluna de expansão pode compreender adicionalmente um centralizador de cone distante para centralizar a coluna de expansão no elemento tubular, o centralizador de cone distante sendo arranjado para cima a partir do centralizador de cone próximo. Um apanhador de detrito pode ser arranjado em uma porção superior da coluna de expansão.

[0020] Em uma modalidade de exemplo a coluna de expansão está na extremidade superior da mesma conectada com um tubo de perfuração por meio de uma conexão liga - desliga que é adaptada para ser desconectada pela rotação do tubo de perfuração com relação ao mandril de expansão.

[0021] A seção iniciadora de maneira adequada compreende uma seção inferior do elemento tubular, a dita seção inferior sendo conectada com uma seção superior do elemento tubular de maneira liberável.

[0022] De maneira a ancorar o elemento tubular após a expansão da mesma contra outro elemento tubular no furo de sondagem, a seção iniciadora pode ser provida na sua superfície externa com uma camada de material de fricção para aprimorar a fricção entre a seção iniciadora e o outro elemento tubular.

[0023] De maneira adequada a seção iniciadora compreende uma parte inferior que alarga para fora arranjada para ser suportada pelo expansor de maneira a transmitir outra porção do peso do elemento tubular através da parte inferior que alarga para fora e o expansor para a coluna de expansão. Desta maneira a capacidade de transporte de peso do conjunto pode ser aprimorada.

[0024] De maneira a reduzir adicionalmente o risco de expansão prematura do elemento tubular, a parte inferior que alarga para fora da seção iniciadora pode compreender um material de maior resistência ao escoamento do que um material de uma parte remanescente da seção iniciadora. De maneira adequada o elemento tubular após a expansão radial do mesmo forma um revestimento interno expandido ou um revestimento expandido no furo de sondagem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] A invenção será descrita aqui a seguir em maior detalhe e por meio de exemplo com referência aos desenhos esquemáticos anexos em que: A Fig. 1 mostra uma modalidade de exemplo do conjunto da invenção; A Fig. 2a mostra uma porção de uma coluna de expansão da modalidade de exemplo; A Fig. 2b mostra uma junção iniciadora da modalidade de exemplo; A Fig. 3 mostra a junção iniciadora com alguns parâmetros de projeto indicados; e A Fig. 4 mostra uma versão modificada da junção iniciadora.

[0026] Na descrição detalhada e nas figuras, numerais de referência semelhantes se referem aos componentes semelhantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES REPRESENTADAS

[0027] A Fig. 1 mostra um conjunto incluindo um elemento tubular 1 adaptado para ser radialmente expandida em um furo de poço e uma coluna de expansão 2 para expandir de maneira radial o elemento tubular. A coluna de expansão 2 pode compreender um mandril 4, um centralizador de cone distante 6, um apanhador de detrito 7 e uma conexão liga - desliga 8 tendo partes inferiores e superiores 8a, 8b. A conexão liga - desliga 8 conecta a coluna de expansão para a extremidade inferior de um tubo de perfuração 10, e pode ser adaptada para ser desconectada pela rotação do tubo de perfuração 10 com relação ao mandril 4. O expansor 14 para expandir o elemento tubular 1 é arranjado próximo de uma extremidade de fundo de poço da coluna de expansão 2.

[0028] O mandril 4 pode ser provido com uma porca de segurança 12, o expansor na forma de cone de expansão 14, um anel retentor de torque 16 e um centralizador de cone próximo 18. Cada um do cone de expansão 14, do anel retentor de torque 16 e do centralizador de cone próximo 18 possui uma respectiva passagem central 19, 20, 21 através da qual o mandril 4 se estende de maneira deslizante. A porca de segurança 12 é aparafusada para o mandril 4 para travar o conjunto de cone de expansão 14, anel retentor de torque 16 e centralizador de cone próximo 18 no lugar em que o centralizador de cone próximo contata contra um rebordo 22 do mandril 4. O cone de expansão 14 pode ser travado de maneira rotativa para o anel retentor de torque 16 por uma conexão acastelada 24. O anel retentor de torque 16 pode ser travado de maneira rotativa com o centralizador de cone próximo 18 por uma conexão acastelada 26. O centralizador de cone próximo 18 pode ser travado de maneira rotativa com o rebordo 22 do mandril 4 por uma conexão acastelada 28.

[0029] Alternativamente o anel retentor de torque 16 pode ser travado de maneira rotativa diretamente para o mandril 4 por meio de fendas de chave no anel retentor de torque 16 e no mandril 4, e chaves que encaixam em tais fendas de chave. Deste modo as conexões acasteladas 26, 28 podem ser eliminadas.

[0030] O cone de expansão 14 possui uma porção de nariz 30 de diâmetro substancialmente igual ao diâmetro interno do elemento tubular não expandido 1. A partir da porção de nariz 30, o diâmetro do cone de expansão 14 gradualmente aumenta na direção para baixo para um diâmetro que corresponde com uma razão de expansão desejada do elemento tubular 1. A porção de nariz 30 é provida com uma vedação anular 32 de material resiliente.

[0031] A Fig. 2a mostra o mandril 4 com componentes relacionados em maior detalhe. Um recesso anular 34 pode ser formado entre o anel retentor de torque 16 e o centralizador de cone próximo 18, por exemplo, no nível da conexão acastelada 26. O anel retentor de torque 16 pode ser provido com uma série de ranhuras externas 36 espaçadas regularmente ao longo da circunferência externa do anel retentor de torque. Cada ranhura externa 36 pode ter uma superfície superior 38 se estendendo inclinada com relação a um eixo longitudinal 39 do mandril 4. As respectivas superfícies superiores 38 definem o limite inferior do recesso anular 34. O limite superior do recesso anular 34 é definido por uma superfície inferior afunilada 40 do centralizador de cone próximo 18.

[0032] A Fig. 2b mostra uma seção iniciadora do elemento tubular 1 na forma de junção iniciadora 42. A junção iniciadora 42 pode formar uma porção inferior do elemento tubular 1. A junção iniciadora 42, por exemplo, pode ser adaptada para ser conectada com uma porção superior do elemento tubular 1 (não mostrado) pelo membro de pino 43. O membro de pino pode ser uma parte macho de uma conexão rosqueada, que pode ser conectado com um correspondente membro de caixa da porção superior do elemento tubular.

[0033] A junção iniciadora 42 pode ser provida com uma série de ranhuras internas 44 espaçadas de maneira regular ao longo da circunferência interna da junção iniciadora 42. As fendas 46 podem ser definidas entre as respectivas ranhuras internas 44. As fendas 46 são arranjadas para receber as ranhuras externas 36 do anel retentor de torque 16 de maneira a formar uma conexão estriada. Cada fenda 44 possui uma superfície superior 47 se estendendo na mesma inclinação que as superfícies superiores 38 das ranhuras externas 36.

[0034] A junção iniciadora 42 pode ser provida com uma virada interna anular 48 que encaixa com o recesso anular 34. O limite inferior da virada interna 48 é formado pelas respectivas superfícies superiores 47 das fendas 44. Uma endentação anular 50 é formada na superfície externa da junção iniciadora 42 no nível da virada interna 48 de forma que a espessura de parede da junção iniciadora 42 permanece substancialmente constante ao longo do seu comprimento.

[0035] Em uma modalidade, a junção iniciadora 42 possui uma seção inferior que alarga para fora 52 adaptada para receber uma parte superior do cone de expansão 14, como mostrado na Fig. 1. O maior diâmetro externo da seção inferior 52 é menor do que, ou igual a, o maior diâmetro externo do cone de expansão 14. Ainda, a junção iniciadora 42 pode ter uma seção superior 53 de diâmetro interno substancialmente igual a um diâmetro interno inicial do elemento tubular 1 antes da expansão da mesma.

[0036] Durante a operação, a junção iniciadora 42 pode ser feita com a coluna de expansão 2 como na sequência. O centralizador de cone próximo 18 é encaixado para o mandril 4 de forma que o centralizador de cone próximo 18 contata contra rebordo 22 e é travado de maneira rotativa para o mandril 4 pela conexão acastelada 28. Então a porção superior 53 da junção iniciadora 42 é estendida sobre o centralizador de cone próximo 18 até a virada interna anular 48 contata a superfície inferior afunilada 40 do centralizador de cone próximo 18. Subsequentemente o anel retentor de torque 16 é inserido para a junção iniciadora 42 tal que as ranhuras externas 36 deslizam para as fendas 46 da junção iniciadora 42 até as superfícies superiores 38 das ranhuras externas 36 contatam contra a virada interna anular 48. Nesta posição o anel retentor de torque 16 é travado de maneira rotativa para o centralizador de cone próximo 18 pela conexão acastelada 26.

[0037] Subsequentemente o cone de expansão 14 é inserido para a junção iniciadora 42 e ajustado para o mandril 4 até a porção de nariz 30 do cone de expansão 14 contata contra o anel retentor de torque 16. Nesta posição o cone de expansão 14 é travado de maneira rotativa para o anel retentor de torque 16 pela conexão acastelada 24. Então a porca de segurança 12 é aparafusada para o mandril 4 de maneira a travar de maneira axial o cone de expansão 14, o anel retentor de torque 16 e o centralizador de cone próximo 18 do mandril 4. O comprimento das ranhuras internas 44 é tal que estes contatam contra a porção de nariz 30 do cone de expansão 14 após a porca de segurança 12 ter sido fixada. Subsequentemente o mandril 4 é conectado com o centralizador de cone distante 6, o apanhador de detrito 7 e a parte inferior 8a da conexão liga - desliga 8 como mostrado na Fig. 1. Finalmente uma junção do elemento tubular 1 é conectada com o membro de pino 43 da seção iniciadora. A virada interna 48 evita que a coluna de expansão 2 caia do elemento tubular e a junção iniciadora 42 durante esta fase.

[0038] Em uma próxima etapa a coluna de expansão 2 é abaixada para o furo de poço em que a remanescente porção superior do elemento tubular é formada adicionando seções tubulares para o elemento tubular 1 em correspondência com o comprimento total do elemento tubular necessário no furo de poço. Enquanto isso o elemento tubular 1 é suportado e travado contra a rotação por um dispositivo de suporte (não mostrado) em um equipamento de perfuração acima do furo de poço.

[0039] Subsequentemente a parte superior 8b da conexão liga - desliga 8 pode ser conectada com o fundo de tubo de perfuração 10. As seções de tubo de perfuração são adicionadas para formar tubo de perfuração 10. O tubo de perfuração 10 é abaixado para o tubular. Então a conexão liga - desliga 8 é composto, por exemplo, através da rotação para direita das seções de tubo de perfuração. Com o içamento do conjunto nos tubos de perfuração, o topo do elemento tubular 1 é liberado a partir do dispositivo de suporte.

[0040] Subsequentemente o conjunto tubular é corrido para o furo de poço através da adição de tubos de perfuração em correspondência com a profundidade do furo de poço. Durante a corrida para o conjunto para o furo de poço o peso do elemento tubular 1 é transferido para a coluna de expansão 2 através do contato entre a virada interna 48 e as ranhuras externas 36, através do contato entre as ranhuras internas 44 e a porção de nariz 30 do cone de expansão 14, e através do contato entre a porção inferior que se alarga para fora 52 da junção iniciadora 42 e o cone de expansão 14.

[0041] Torque rotativo necessário para compor a conexão liga - desliga 8, ou para o escareamento o furo de poço enquanto corre o conjunto para o furo de poço, é transferido a partir do mandril 4 através da conexão acastelada 28 com o centralizador de cone próximo 18, então através da conexão acastelada 26 para o anel retentor de torque 16, então através da conexão estriada para a junção iniciadora 42, e então através do membro de pino 43 e o correspondente membro de caixa para a remanescente porção superior do elemento tubular 1.

[0042] Se o cone de expansão 14 pode ficar preso no elemento tubular 1 durante o processo de expansão, por exemplo, enquanto o cone de expansão está localizado em uma seção de sobreposição em que o elemento tubular 1 sobrepõe um revestimento ou revestimento interno anterior, o tubo de perfuração pode ser desconectado da coluna de expansão 2 rompendo a conexão liga - desliga. Neste estágio as ranhuras externas 36 do anel retentor de torque 16 não podem mais estar em contato com as ranhuras internas 44 da junção iniciadora 42. Em tal caso o torque de rompimento para romper a conexão liga - desliga é transmitido a partir do tubo de perfuração através da conexão liga - desliga para o mandril 4, então através das conexões acasteladas 28, 26, 24 para o cone de expansão 14, e finalmente através da face do cone de expansão 14 para o elemento tubular 1.

[0043] Se o elemento tubular precisa ser empurrado na direção para baixo para superar a fricção entre o elemento tubular 1 e a parede de furo de poço, por exemplo, durante a corrida no conjunto de expansão para um furo de sondagem de grande inclinação, a força para baixo necessária é transmitida a partir do tubo de perfuração e mandril 4 através do centralizador de cone próximo 18 para a virada interna anular 48 da junção iniciadora 42 e assim para o ponto preso do elemento tubular 1.

[0044] Uma vez que o conjunto de expansão alcança a profundidade alvo no furo de poço, o processo de expansão é iniciado através da aplicação de uma força para cima selecionada para o tubo de perfuração para mover a coluna de expansão 2 para cima enquanto o elemento tubular 1 é mantido estacionário, por exemplo, através da ancoragem do elemento tubular 1 para outro elemento tubular arranjado no furo de poço. Desta maneira as ranhuras externas 36 do anel retentor de torque 16 expandem a virada interna 48 da junção iniciadora 42 até a virada interna se tornar descarregada com o diâmetro externo da porção de nariz 30 do cone de expansão 14. As superfícies superiores inclinadas 38 das ranhuras externas 36 e as superfícies superiores inclinadas de maneira correspondente 47 das fendas 46 induzem o surgimento da expansão da virada interna. Simultaneamente, o cone de expansão 14 expande a seção inferior 52 da junção iniciadora 42 seguida pela porção estriada da junção iniciadora, e subsequentemente o restante do elemento tubular 1.

[0045] Em vista das tensões de contato local relativamente altas que podem ocorrer entre o cone de expansão 14 e as bordas das ranhuras internas 44 durante a expansão, a superfície interna da junção iniciadora 42 pode ser provida com um revestimento dedicado, por exemplo, um lubrificante sólido. Um exemplo adequado de tal revestimento é Fosfato de Manganês sobreposto por uma camada de um material com base em teflon, por exemplo, revestimento de Xylan™. Um revestimento livre de sólidos, por exemplo, filme sólido de Lubrificante de Prevenção de ferrugem, pode ser usado em combinação com tal revestimento.

[0046] A capacidade de transporte de carga da junção iniciadora 42 é selecionada tal que a força necessária para liberar a coluna de expansão 2 a partir da junção iniciadora 42 excede o peso flutuante do elemento tubular 1 em um furo de sondagem vertical. Desta maneira deformação plástica prematura da junção iniciadora 42 é evitada. Tal deformação plástica prematura de outra forma pode resultar em um aumento do diâmetro máximo da seção inferior 52 da junção iniciadora 42 até o grau em que a junção iniciadora 42 não pode passar através de outro elemento tubular já instalado no furo de poço.

[0047] A Fig. 3 indica alguns parâmetros de projeto que podem ser usados para alcançar a força mínima necessária para liberar a coluna de expansão 2 a partir da junção iniciadora 42. A junção iniciadora 42 possui uma espessura de parede de referência t0 substancialmente igual a aquela do restante do elemento tubular 1. A junção iniciada pode ser fabricada a partir do mesmo material expansível que o restante do elemento tubular 1.

[0048] Um material adequado pode ser, por exemplo, tubular expansível VM-50, fabricado por Vallourec (France). VM 50 P110 é baseado em níquel, e feito de uma Liga Resistente à Corrosão Austenítica. Os elementos de formação de liga principais podem ser 54% de Ni, 20% de Cr e 9% de Mo.

[0049] A capacidade de força de empurrar, isto é a capacidade de empurrar o elemento tubular 1 para baixo através da coluna de expansão 2, é dependente das dimensões da virada interna 48: h, tu e α. A capacidade de transmissão de torque rotativo através da conexão estriada é dependente das dimensões das ranhuras: l, w e h. A capacidade de transporte de peso da junção iniciadora 42 é dependente das dimensões da virada interna 48: h, β, a área de seção transversal e número de ranhuras externas e de ranhuras internas 36, 44, e o diâmetro máximo da seção inferior 52 da junção iniciadora.

[0050] Adicionalmente, o fator de fricção na interface entre o cone de expansão 14 e a seção inferior 52 pode ser aumentado para aumentar a capacidade de transporte de peso, por exemplo, através da aplicação de um revestimento de cobre de alta fricção na interface.

[0051] A capacidade de transporte de peso obtida pela virada interna 48, as ranhuras 36, 44 e a seção inferior 52 permite que um comprimento máximo do elemento tubular 1 seja realizado para o furo de poço em que o peso flutuante do elemento tubular em um furo vertical é menor do que a força de expansão necessária para expandir o elemento tubular 1.

[0052] Uma margem de segurança pode ser aplicada para compensar por variações no fator de fricção na interface entre o cone de expansão 14 e a seção inferior 52 da junção iniciadora 42, e para compensar a redução da resistência ao escoamento do material com temperatura crescente. O comprimento de elemento tubular que pode ser rodado para o furo de poço com a junção iniciadora 42 pode ser de até 3500 pés (1067 m).

[0053] A capacidade de transporte de carga da junção iniciadora 42 pode ser aumentada de vários modos: - aumento da espessura de parede tu na virada interna 48; - aumento da espessura de parede da seção inferior que alarga para fora 52 de t0 para t1; - aumento do grau de rendimento do material da seção inferior que alarga para fora 52 a partir, por exemplo, de grau de aço 50 para um grau de aço expansível 80, que pode ser combinado com uma espessura de parede aumentada da seção inferior 52. O último pode ser soldado à extremidade da porção remanescente da junção iniciadora 42.

[0054] Uma combinação das medidas acima pode resultar em um aumento da capacidade de transporte de carga da junção iniciadora 42 de cerca de 100% ou mais. A invenção assim permite que, por exemplo, cerca de 7000 pés (2134 m) de elemento tubular expansível sejam corridos para o furo de sondagem de um modo controlado em uma única viagem.

[0055] As modificações de projeto acima podem resultar em uma força de expansão de pico aumentada de maneira significativa da junção iniciadora com relação à capacidade de transporte de carga, que pode colocar uma alta demanda na capacidade de puxar do equipamento de perfuração. Para mitigar este efeito a espessura de parede de uma seção da junção iniciadora logo acima da seção inferior que alarga para fora 52 pode ser reduzida.

[0056] Em referência à FIG. 4, a junção iniciadora 42 também pode ser usada para o revestimento de um revestimento hospedeiro em um furo de poço. O revestimento hospedeiro, por exemplo, pode ser um revestimento convencional ou um revestimento já expandido. O revestimento do revestimento existente pode aumentar a classificação de colapso do revestimento hospedeiro. Em tal aplicação, uma espessura de parede constante da junção iniciadora pode ser necessária de maneira a prover um suporte constante para o revestimento hospedeiro e para controlar a força de expansão de pico.

[0057] A junção iniciadora 42 também pode funcionar para ancorar o elemento tubular expandido com o revestimento hospedeiro. Assim, a junção iniciadora expandida vai formar uma ancora de orifício revestida, isto é, uma ancora para ancorar o elemento tubular expandido com o revestimento do furo de sondagem revestido. Isto pode ser alcançado através da provisão da seção cilíndrica 56 da junção iniciadora 42 com uma camada de alta fricção 58. Para este propósito partículas de carbeto podem ser usadas que podem ser brasadas ou revestidas a laser para a superfície externa da seção cilíndrica 56. Alternativamente pequena esfera cerâmica pode ser parcialmente pressionada para a parede da seção cilíndrica 56. Tal ancora de orifício revestido provê um meio muito eficaz de ancoragem do elemento tubular expandido para o revestimento hospedeiro e permite que o restante do elemento tubular seja expandido pelo excesso do equipamento.

[0058] Com o conjunto da invenção pode ser alcançado que a coluna de expansão é travada para a junção iniciadora durante o transporte para o equipamento e durante a composição do elemento tubular no piso do equipamento. Adicionalmente, a junção iniciadora transfere o peso do elemento tubular para a coluna de expansão sem o elemento tubular sendo expandido prematuramente, e transfere torque rotativo a partir da coluna de expansão para o elemento tubular necessário para compor e romper a conexão de liga - desliga e para o escareamento com o conjunto de expansão enquanto corre para o furo de sondagem. Ainda, a junção iniciadora transfere uma força para baixo a partir da coluna de expansão para o elemento tubular para permitir que o elemento tubular seja empurrado para o furo de sondagem no caso de obstruções serem encontradas no caminho.

[0059] A presente invenção não está limitada às modalidades da mesma descritas acima, em que muitas modificações são concebíveis dentro do escopo das reivindicações anexas. Funcionalidades de respectivas modalidades, por exemplo, podem ser combinadas.

Claims

1. Conjunto para abaixar e expandir um elemento tubular (1) em um furo de sondagem, compreendendo: - uma seção iniciadora (42) arranjada em uma extremidade de fundo de poço do elemento tubular (1) e compreendendo uma virada interna (48) tendo um diâmetro interno de virada menor do que um diâmetro interno inicial do elemento tubular não expandido (1); - um expansor (14) arranjado em uma extremidade de fundo de poço de uma coluna de expansão para expandir de maneira radial o elemento tubular (1) no furo de sondagem pelo movimento para cima da coluna de expansão (2) através do elemento tubular (1); e, - meios de suporte (16) em protrusão a partir de uma superfície externa da coluna de expansão abaixo da virada interna (48), meios de suporte (16) que suportam a virada interna (48) da seção iniciadora (42) para transmitir pelo menos parte do peso do elemento tubular (1) não expandido através da virada interna (48) e os meios de suporte (16) para a coluna de expansão (2) quando o conjunto é abaixado para o furo de sondagem, a virada interna (48) sendo adaptada para ser radialmente expandida pelos meios de suporte (16) com o movimento para cima do expansor (14) através do elemento tubular (1), caracterizado pelo fato de que a virada interna (48) compreende uma virada interna anular se estendendo ao longo da circunferência interna da seção iniciadora, e onde a virada interna anular se estende para um recesso anular (34) formado na coluna de expansão (2) para permitir que o elemento tubular (1) seja empurrado na direção para baixo pela coluna de expansão (2).

2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de suporte (16) possuem um diâmetro externo menor do que, ou igual a, o diâmetro interno inicial do elemento tubular (1), os meios de suporte (16) sendo arranjados para cima a partir do expansor.

3. Conjunto de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a virada interna (48) descansa em uma superfície de suporte dos meios de suporte (16), a superfície de suporte se estendendo inclinada com relação a um eixo longitudinal da coluna de expansão (2) para promover expansão radial da virada interna (48) pelos meios de suporte (16).

4. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os meios de suporte (16) compreendem uma série de ranhuras externas (36), as ranhuras externas sendo arranjadas para cooperar com uma série de ranhuras internas (44) providas em uma superfície interna da seção iniciadora (42) para formar uma conexão estriada que trava de maneira rotativa a coluna de expansão (2) para a seção iniciadora (42).

5. Conjunto de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as ranhuras internas (44) são suportadas por uma porção superior do expansor (14).

6. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a coluna de expansão (2) compreendendo um centralizador de cone próximo (18) para centralizar a coluna de expansão (2) no elemento tubular (1), uma porção inferior do centralizador de cone próximo (18) definindo um limite do recesso anular (34).

7. Conjunto de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a coluna de expansão compreendendo um centralizador de cone distante (6) para centralizar a coluna de expansão (2) no elemento tubular (1), o centralizador de cone distante (6) sendo arranjado para cima com relação ao centralizador de cone próximo (18).

8. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a coluna de expansão (2) compreende um apanhador de detrito (7) arranjado em uma porção superior da coluna de expansão (2).

9. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a seção iniciadora (42) sendo conectada com o elemento tubular (1) de maneira liberável.

10. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que uma superfície externa da seção iniciadora (42) é provida com uma camada de material de fricção para aumentar a fricção entre a seção iniciadora (42) e outro elemento tubular que engloba a seção iniciadora (42).

11. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a seção iniciadora (42) compreendendo uma parte inferior (52) que alarga para fora suportada pelo expansor (14) para transmitir outra porção do peso do elemento tubular (1) através da parte inferior que alarga para fora e o expansor (14) para a coluna de expansão, em que a parte inferior (52) que alarga para fora da seção iniciadora (42) compreendendo um material de maior resistência ao escoamento do que um material de uma parte remanescente da seção iniciadora.

12. Método para abaixar e expandir um elemento tubular (1) em um furo de sondagem, compreendendo as etapas de: - arranjar uma seção iniciadora (42) em uma extremidade de fundo de poço do elemento tubular (1), a seção iniciadora (42) compreendendo uma virada interna (48) tendo um diâmetro interno de virada menor do que um diâmetro interno inicial do elemento tubular não expandido (1); -arranjar dentro do elemento tubular (1) uma coluna de expansão (2) compreendendo um expansor (14) para expandir de maneira radial o elemento tubular (1) no furo de sondagem pelo movimento para cima do expansor (14) através do elemento tubular (1) e meios de suporte (16) em protrusão a partir de uma superfície externa da coluna de expansão (2) abaixo da virada interna (48) para suportar a virada interna, caracterizado pelo fato de que a virada interna (48) compreende uma virada interna anular se estendendo ao longo da circunferência interna da seção iniciadora (42), e onde a virada interna anular se estende para um recesso anular (34) formado na coluna de expansão para permitir que o elemento tubular seja empurrado na direção para baixo pela coluna de expansão; - abaixar o conjunto para o furo de sondagem enquanto transmite pelo menos uma porção do peso do elemento tubular não expandido através da virada interna e os meios de suporte para a coluna de expansão; e, - expandir de maneira subsequentemente radial a virada interna pelos meios de suporte com o movimento para cima do expansor através do elemento tubular.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de travar de maneira rotativa a coluna de expansão (2) para a seção iniciadora por meio de uma conexão estriada incluindo uma série de ranhuras externas (36) providas para os meios de suporte (16) e uma série de ranhuras internas (44) providas para a seção iniciadora (42).