BR112017011721B1

BR112017011721B1 - Dispositivo de cremalheira liberável

Info

Publication number: BR112017011721B1
Application number: BR112017011721-5A
Authority: BR
Inventors: Espen Hiorth
Original assignee: Interwell Technology As
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2022-04-19
Also published as: EP3227523A1; DK3227523T3; MX2017007334A; BR112017011721A2; WO2016087641A1; US20170328168A1; NO342097B1; NO20141476A1; US10309185B2; EP3227523B1

Abstract

DISPOSITIVO DE CREMALHEIRA LIBERÁVEL. A presente invenção se refere a um dispositivo de cremalheira liberável (1) compreendendo um dispositivo de mandril (10) com uma área ranhurada (11) e um dispositivo de bloqueio (20) compreendendo ranhuras de bloqueio (21) configuradas para serem engatadas com a área ranhurada (11) do dispositivo de mandril (10). O dispositivo de cremalheira liberável (1) pode ser configurado para estar em um estado bloqueado, no qual movimentação axial entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é possibilitada em uma primeira direção (A) quando o dispositivo de bloqueio (20) é engatado com o dispositivo de mandril (10) e movimentação entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é prevenida em uma segunda direção (B) oposta da primeira direção (A) quando o dispositivo de bloqueio (20) é engatado com o dispositivo de mandril (10). Em concordância com a presente invenção, o dispositivo de cremalheira liberável (1) adicionalmente compreende um dispositivo de liberação (30) configurado para trazer o dispositivo de cremalheira liberável (1) para um estado liberado, no qual movimentação axial entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é possibilitada tanto na primeira direção (A) e quanto na segunda direção (B).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere a um dispositivo de cremalheira liberável.

FUNDAMENTOS DA PRESENTE INVENÇÃO

[0002] Um dispositivo de cremalheira tipicamente compreende um dispositivo de mandril com uma área ranhurada e um dispositivo de bloqueio (de travamento) compreendendo ranhuras de bloqueio configuradas para serem engatadas com a área ranhurada do dispositivo de mandril. A movimentação axial entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de bloqueio é possibilitada em uma primeira direção quando o dispositivo de bloqueio é engatado com o dispositivo de mandril enquanto a movimentação entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de bloqueio é prevenida em uma segunda direção oposta da primeira direção. Portanto, um dispositivo de cremalheira pode ser considerado como um mecanismo de bloqueio para prevenção da movimentação relativa entre duas partes em uma direção unicamente.

[0003] Tais dispositivos de cremalheira são comumente utilizados em ferramentas e/ou outro tipo de equipamento para utilização em poços de petróleo e/ou de gás, tais como empacotadores, plugues, straddles, etc., onde o dispositivo de cremalheira é tipicamente utilizado para possibilitar que a ferramenta venha a ser trazida a partir de um primeiro estado para um segundo estado (por exemplo, a partir de um estado de funcionamento para um estado de ajuste) enquanto prevenindo que a ferramenta venha a ir a partir do segundo estado e de volta para o primeiro estado.

[0004] O objetivo da presente invenção é o de proporcionar um dispositivo de cremalheira liberável possuindo dois estados, um primeiro estado onde o dispositivo de cremalheira está funcionando como um dispositivo de cremalheira normal, isto é, em que a movimentação entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de bloqueio é possibilitada em uma direção unicamente, e um segundo estado onde a movimentação entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de bloqueio é possibilitada em ambas as direções. Preferivelmente, o dispositivo de cremalheira liberável pode ser trazido a partir do primeiro estado, para o segundo estado e também de volta para o primeiro estado novamente por um repetido número de vezes.

SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0005] Os objetivos acima mencionados da presente invenção são conseguidos por um dispositivo de plugue em concordância com as reivindicações de patente acompanhantes. Detalhes adicionais da presente invenção são estabelecidos na descrição posteriormente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0006] A presente invenção irá, então, ser descrita, e em maiores detalhes, por intermédio de concretizações ilustrativas preferidas e com referência para os Desenhos das Figuras acompanhantes. Nos Desenhos das Figuras acompanhantes:

[0007] A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma primeira concretização de um dispositivo de cremalheira liberável em um estado inicial;

[0008] A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma primeira concretização de um dispositivo de cremalheira liberável em um estado bloqueado;

[0009] A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva do dispositivo de bloqueio e do dispositivo de liberação no estado inicial e bloqueado;

[0010] A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva do dispositivo de bloqueio e do dispositivo de liberação no estado liberado;

[0011] A Figura 5 ilustra uma primeira vista de seção transversal do dispositivo de bloqueio;

[0012] A Figura 6 ilustra uma segunda vista de seção transversal do dispositivo de bloqueio;

[0013] A Figura 7 ilustra uma concretização alternativa do dispositivo de bloqueio e do dispositivo de liberação no estado bloqueado esquematicamente;

[0014] A Figura 8 ilustra a concretização na Figura 7 no estado liberado;

[0015] A Figura 9 ilustra ainda uma concretização alternativa do dispositivo de bloqueio e do dispositivo de liberação no estado bloqueado esquematicamente;

[0016] A Figura 10 ilustra a concretização na Figura 7 no estado liberado; e:

[0017] A Figura 11 corresponde para a Figura 6, onde um alojamento exterior é proporcionado no exterior do dispositivo de bloqueio.

[0018] Os Desenhos das Figuras acompanhantes são unicamente representações esquemáticas/diagramáticas e a presente invenção não está limitada para as concretizações exemplificativas preferidas neles representadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0019] Agora referência é feita para a Figura 1. Aqui, um dispositivo de cremalheira liberável (1) é mostrado. O dispositivo de cremalheira liberável (1) é aqui utilizado em uma ferramenta de poço. Portanto, o dispositivo de cremalheira liberável (1) possui uma forma substancialmente cilíndrica, com um eixo geométrico longitudinal indicado por uma linha tracejada 1. A lateral direita da Figura 1 é a lateral a mais inferior do dispositivo de cremalheira liberável (1) e a lateral esquerda da Figura 1 é a lateral a mais superior do dispositivo de cremalheira liberável (1), isto é, a lateral direita é voltada em direção do fundo do poço. O dispositivo de cremalheira liberável (1) compreende um dispositivo de mandril (10) e um dispositivo de bloqueio (20).

[0020] O dispositivo de mandril (10) é substancialmente cilíndrico, onde uma superfície exterior, isto é, de um exterior radial, do dispositivo de mandril (10) está compreendendo uma área ranhurada (11) e uma área lisa (polida) (12). A área ranhurada (11) é proporcionada circunferencialmente em torno do dispositivo de mandril (10). A área lisa (12) é também proporcionada circunferencialmente em torno do dispositivo de mandril (10), mas axialmente deslocada em relação para a, e adjacente para a, área ranhurada (11).

[0021] Na Figura 6, a seção transversal do dispositivo de mandril (10) é indicada por uma linha tracejada. Aqui, é mostrado que o dispositivo de mandril (10) compreende um recesso (14) na direção longitudinal (isto é, axial).

[0022] Agora referência é feita para a Figura 3. O dispositivo de bloqueio (20) compreende um anel de bloqueio substancialmente cilíndrico (20a) com um furo de lado a lado axial (20b). O dispositivo de bloqueio (20) compreende ranhuras de bloqueio (21) proporcionadas sobre a superfície interna do furo de lado a lado (20b). Portanto, as ranhuras de bloqueio (21) são proporcionadas radialmente no interior do dispositivo de bloqueio (20).

[0023] As ranhuras de bloqueio (21) são configuradas para serem engatadas com a área ranhurada (11) do dispositivo de mandril (10). As ranhuras da área ranhurada (11) e as ranhuras de bloqueio (21) possuem uma direção perpendicular para a direção longitudinal (I), isto é, para prevenir a movimentação axial relativa entre o dispositivo de bloqueio (20) e o dispositivo de mandril (10) em uma direção.

[0024] Portanto, é conhecido para uma pessoa especializada no estado da técnica, que um dispositivo de cremalheira liberável (1) pode ser configurado para estar em um estado bloqueado, no qual a movimentação axial entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é possibilitada em uma primeira direção (A) quando o dispositivo de bloqueio (20) é engatado com o dispositivo de mandril (10). Além do mais, a movimentação entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é prevenida em uma segunda direção (B) oposta da primeira direção (A) quando o dispositivo de bloqueio (20) é engatado com o dispositivo de mandril (10). Como é indicado na Figura 1 e na Figura 2, as direções (A) e (B) são coincidentes com o, ou paralelas para o eixo geométrico longitudinal (I). Isto pode ser conseguido por provisão das ranhuras das áreas ranhuradas (11) e das ranhuras de bloqueio (21) com diferentes ângulos, possibilitando a movimentação em uma direção e prevenindo a movimentação na direção oposta. Isto é considerado conhecido para uma pessoa especializada no estado da técnica.

[0025] Agora referência é feita para a Figura 4, para a Figura 5 e para a Figura 6. Uma fenda axial (23) é proporcionada axialmente através do anel de bloqueio substancialmente cilíndrico (20a). Portanto, uma expansão radial do anel de bloqueio (20a) é possibilitada.

[0026] Como é mostrado na Figura 5, um recesso (25) é proporcionado em uma direção axial no furo de lado a lado axial (20b) do anel de bloqueio (20a), em uma superfície interna do furo de lado a lado axial (20b). Como é mostrado na Figura 5, três orifícios de parafuso (25a) são proporcionados a partir do exterior do anel de bloqueio (20a) e para o recesso (25). Como é mostrada na Figura 6, uma barbatana (aresta) (22) é fixada no recesso (25) por intermédio de parafusos (25b) nos orifícios de parafuso (25). A barbatana (22) está se projetando radialmente para o furo de lado a lado axial (20b). Quando o dispositivo de bloqueio (20) é proporcionado no exterior do dispositivo de mandril (10), a barbatana (22) do dispositivo de bloqueio (20) é proporcionada no recesso axial (14) no dispositivo de mandril (10). A barbatana (22) e o recesso (14) estão formando um dispositivo de guia. O dispositivo de guia está proporcionando que a movimentação axial entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) venha a ser possibilitada, enquanto a movimentação rotacional entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é prevenida devida para o fato do engate da barbatana (22) no recesso axial (14).

[0027] Como é mostrado na Figura 6, o eixo geométrico central (I20) do furo de lado a lado axial (20b) do anel de bloqueio (20a) é proporcionado excêntrico com respeito para o eixo geométrico central (I20) do dispositivo de cremalheira liberável (1). Portanto, uma espessura (T) do anel de bloqueio (20a) está variando ao longo de sua circunferência. Como é mostrada na Figura 6, a barbatana (23) é proporcionada na parte a mais fina do anel de bloqueio (20a), enquanto a barbatana (22) é localizada na parte a mais espessa do anel de bloqueio (20a). Como é mostrada, a barbatana (22) é proporcionada oposta da fenda axial (23) na Figura 6, isto é, a barbatana (22) é deslocada 1800 em relação para a fenda axial (23) com respeito para o eixo geométrico longitudinal (I). No estado desbloqueado, o eixo geométrico central (I20) pode estar mais próximo para o, ou pode coincidir com o, eixo geométrico central (I).

[0028] Agora referência é feita para a Figura 3 e para a Figura 4. Portanto, é mostrado que o dispositivo de cremalheira liberável (1) adicionalmente compreende um dispositivo de liberação (30). O dispositivo de liberação (30) compreende um elemento de cunha (31) proporcionado na fenda axial (23) do dispositivo de bloqueio (20). O dispositivo de liberação (30) também compreende um elemento de conexão (32). O elemento de conexão (32) é conectado para um acionador (não mostrado) da ferramenta de poço. O acionador é aqui considerado para controlar a movimentação relativa axial entre o dispositivo de liberação (30) e o dispositivo de bloqueio (20). Como é mostrada na Figura 4, a movimentação axial relativa entre o elemento de cunha (31) e o dispositivo de bloqueio (20) é configurada para proporcionar um aumento na largura (w) da fenda axial (23). Na Figura 4, o dispositivo de cremalheira liberável (1) está em um estado liberado, onde a largura (w) da fenda axial (23) no estado liberado é maior do que a largura (w) no estado bloqueado. Um aumento na largura (w) é também um aumento no diâmetro do furo de lado a lado (20b).

[0029] Conseqüentemente, o dispositivo de liberação (30) é configurado para pressionar o dispositivo de bloqueio (20) radialmente para fora a partir do engate com o dispositivo de mandril (10) no estado liberado, isto é, o dispositivo de liberação (30) é configurado para trazer o dispositivo de cremalheira liberável (1) para o estado liberado, no qual a movimentação axial entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é possibilitada tanto na primeira direção (A) e quanto na segunda direção (B), na medida em que as ranhuras de bloqueio (21) no estado liberado não estão mais de nenhuma forma engatadas com a área ranhurada (11) do dispositivo de mandril (10).

[0030] Agora referência é feita para a Figura 1 e para a Figura 2 novamente. Na Figura 1, o dispositivo de bloqueio (20) está em um estado inicial, com uma distância axial entre a área ranhurada (11) do dispositivo de mandril (10) e o anel de bloqueio (20a). Aqui, não existe nenhum engate entre as ranhuras de bloqueio (21) do anel de bloqueio (20a) e as ranhuras da área ranhurada (11). A movimentação do dispositivo de bloqueio (20) em ambas as direções (A) e (B) é possível devido para o fato da superfície lisa (12). Na Figura 2, o dispositivo de bloqueio (20) está no estado bloqueado como foi descrito anteriormente, e somente a movimentação na direção (A) é possível.

[0031] Como foi descrito anteriormente, por deslocamento axial do dispositivo de liberação (30), o dispositivo de cremalheira liberável (1) é trazido para seu estado liberado, no qual a movimentação é possível em ambas as direções (A) e (B). O dispositivo de bloqueio (20) juntamente com o dispositivo de liberação (30) pode agora ser movimentado de volta em direção da superfície lisa (12) e adicionalmente para o estado inicial. Deveria ser observado que o dispositivo de bloqueio (20) e o dispositivo de liberação (30) podem ser estacionários, enquanto o dispositivo de mandril (10) é movimentado para a direita na Figura 2. O ciclo de estado pode, então, ser repetido, o dispositivo de cremalheira liberável (1) é configurado para ser trazido a partir do estado liberado e de volta para o estado bloqueado novamente.

[0032] No estado liberado, a barbatana (22) do dispositivo de bloqueio (20) irá ainda ser localizada no recesso (14) do dispositivo de mandril (10).

[0033] Na Figura 3 e na Figura 4, é mostrado que a interface de contato (60) entre a fenda axial (23) e o elemento de cunha (31) é encurvada ou é configurada em senóide.

[0034] Em uma concretização alternativa da presente invenção que é mostrada na Figura 7 e na Figura 8, a interface de contato (60) entre o elemento de cunha (31) e a fenda axial (23) é substancialmente configurada em cunha ou configurada em cauda de andorinha.

[0035] Em ainda uma outra concretização da presente invenção que é mostrada na Figura 9 e na Figura 10, a interface de contato (60) da fenda axial (23) é reta, enquanto a correspondente superfície de contato do elemento em cunha (31) compreende uma parte reta (31a) e uma parte configurada em cunha (31b), onde a parte reta (31a) está em contato com a fenda axial (23) no estado inicial e no estado bloqueado, e a parte configurada em cunha (31b) está em contato com a fenda axial (23) no estado liberado.

[0036] Deveria ser observado que o comprimento axial da área ranhurada (11) pode ser consideravelmente mais longo do que aquele mostrado nos Desenhos das Figuras acompanhantes.

[0037] Em concordância com a presente invenção, é possível reajustar os dispositivos de plugue e as outras ferramentas de poço diversas vezes sem a necessidade para puxar a ferramenta de poço para a superfície.

[0038] Agora referência é feita para a Figura 11. A Figura 11 corresponde para a Figura 6. Na Figura 11, um alojamento exterior (50) é proporcionado radialmente no exterior do dispositivo de bloqueio (20). O alojamento exterior (50) possui um diâmetro interno sendo ligeiramente maior do que o diâmetro exterior do anel de bloqueio (20a) quando o anel de bloqueio está em seu estado expandido ou desbloqueado. O alojamento exterior (50) irá assegurar que o eixo geométrico central (I20) do anel de bloqueio (20a) venha a ser substancialmente coincidente com o eixo geométrico central (I) do dispositivo de cremalheira liberável (1) no estado desbloqueado ou expandido. Portanto, é evitado que somente algumas das ranhuras de bloqueio (21) venham a ser engatadas com a área ranhurada (11) no estado desbloqueado ou expandido. Se as ranhuras de bloqueio (21) são somente parcialmente engatadas com a área ranhurada (11) quando radialmente expandidas, a movimentação na direção (B) irá ser prevenida, e o dispositivo de cremalheira liberável (1) não pode ser considerado estar em seu estado bloqueado.

[0039] O alojamento exterior (50) pode ser utilizado para todas as concretizações anteriormente descritas da presente invenção. Deveria ser observado que o alojamento exterior (50) pode compreender um recesso (não mostrado) para o dispositivo de liberação (30).

[0040] Portanto, como já enfatizado, apesar de a presente invenção ter sido descrita em concordância com concretizações exemplificativas preferidas específicas, as pessoas versadas na técnica irão apreciar que a presente invenção pode ser concretizada com um número de mudanças, de modificações e de variações sendo conceptível sem afastamento do espírito da presente invenção, que é unicamente limitada pelo escopo das reivindicações em anexo.

Claims

1. Dispositivo de cremalheira liberável, compreendendo: - um dispositivo de mandril (10) compreendendo uma área ranhurada (11); - um dispositivo de bloqueio (20) compreendendo ranhuras de bloqueio (21), em que ranhuras da área ranhurada (11) e ranhuras de bloqueio (21) são providas com ângulos diferentes; em que as ranhuras de bloqueio (21) são configuradas para serem engatadas com a área ranhurada do dispositivo de mandril (10) ; em que, quando o dispositivo de cremalheira liberável, devido aos diferentes ângulos das ranhuras da área ranhurada e das ranhuras de bloqueio (21), está em um estado bloqueado, o movimento axial entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é permitido em uma primeira direção (A) quando o dispositivo de bloqueio (20) está engatado com o dispositivo de mandril (10) e o movimento entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é impedido em uma segunda direção (B) oposta à primeira direção (A) quando o dispositivo de bloqueio (20) está engatado com o dispositivo de mandril (10), caracterizado pelo fato de que o dispositivo de cremalheira liberável (1) adicionalmente compreende um dispositivo de liberação (30) que leva o dispositivo de cremalheira liberável (1) para um estado liberado, no qual o dispositivo de bloqueio (20) é pressionado radialmente para fora de engatamento com o dispositivo de mandril (10), em que o movimento axial entre o dispositivo de mandril (10) e o dispositivo de bloqueio (20) é permitido tanto na primeira direção (A) quanto na segunda direção (B), em que o dispositivo de mandril (10) compreende um recesso axial, e em que o dispositivo de bloqueio (20) compreende uma barbatana (22) provida no recesso axial (14) do dispositivo de mandril (10), no qual o movimento rotacional entre o dispositivo de mandril e o dispositivo de bloqueio é impedido devido ao engatamento da barbatana (22) no recesso axial (14).

2. Dispositivo de cremalheira liberável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ranhuras de bloqueio (21) são proporcionadas radialmente no interior do dispositivo de bloqueio (20), em que a área ranhurada (11) sendo proporcionada radialmente no exterior do dispositivo de mandril (10).

3. Dispositivo de cremalheira liberável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de liberação (30) pressiona o dispositivo de bloqueio (20) radialmente para fora a partir do engate com o dispositivo de mandril (10) no estado liberado.

4. Dispositivo de cremalheira liberável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de bloqueio (20) compreende uma fenda axial (32) tendo uma largura (w), em que a largura (w) da fenda axial (23) é maior no estado liberado do que no estado bloqueado.

5. Dispositivo de cremalheira liberável (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de liberação (30) compreende um elemento de cunha (31) proporcionado na fenda axial (23) do dispositivo de bloqueio (20), em que movimentação axial relativa entre o elemento de cunha (31) e o dispositivo de bloqueio (20) é configurada para proporcionar um aumento na largura (w) da fenda axial (23) no estado liberado.

6. Dispositivo de cremalheira liberável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de cremalheira liberável (1) é configurado para ser trazido do estado bloqueado para o estado liberado por movimentação axial relativa entre o dispositivo de bloqueio (20) e o dispositivo de liberação (30).

7. Dispositivo de cremalheira liberável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de cremalheira liberável (1) é configurado para ser trazido do estado liberado e de volta novamente para o estado bloqueado.