BR112017021621B1 - Conjunto de cabeça de poço e método de desenvolver uma cavidade com um conjunto de cabeça de poço - Google Patents

Abstract

CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO E MÉTODO DE DESENVOLVER UMA CAVIDADE COM UM CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO. Trata-se de um conjunto de cabeça de poço que inclui um primeiro e segundo membros de cabeça de poço. Uma ranhura de trava anular é localizada em uma superfície de diâmetro interna ou externa do primeiro membro de cabeça de poço. Um anel de trava anular é sustentado em um ombro anular do segundo membro de cabeça de poço e é radialmente movível entre uma posição não definida e uma posição definida em que um perfil de travamento do anel de trava anular se engata à ranhura de trava anular. O segundo membro de cabeça de poço é concentricamente posicionado com o primeiro membro de cabeça de poço, o que define um ânulo entre o primeiro e o segundo membros de cabeça de poço. Um anel energizante é posicionado no ânulo e é axialmente movível entre uma posição não engatada e uma posição engatada. O anel energizante tem uma porção de engate com um formato ondulado em corte transversal que é encaixado por interferência entre o anel de trava anular e o segundo membro de cabeça de poço quando o anel (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, em geral, a conjuntos de cabeça de poço e, em particular, a anéis energizantes usados para fixar membros tubulares concêntricos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os conjuntos de cabeça de poço podem incluir membros concêntricos moldados em forma tubular. Os membros de cabeça de poço externo e interno podem ser, por exemplo, uma habitação de cabeça de poço, suspensor de revestimento, suspensor de tubagem, conjunto de vedação ou outro membro com um corte transversal geralmente em formato de anel. No decorrer da vida do conjunto de cabeça de poço, forças dentro do conjunto de cabeça de poço pode empurrar o membro de cabeça de poço interno axialmente para cima e para baixo. Como exemplo, quando os membros de cabeça de poço são sujeitos a altas pressões, as pressões altas podem fazer com que o membro de cabeça de poço interno se mova axialmente para cima em relação ao membro de cabeça de poço externo. A expansão térmica também pode levar ao movimento axial relativo entre os membros de cabeça de poço externo e interno.

[003] Movimento axial relativo pequeno também pode ocorrer entre o membro de cabeça de poço interno e o membro de cabeça de poço externo devido a tolerâncias de acúmulo. Essa movimentação pode causar desgaste das superfícies adjacentes, o que compromete a integridade do membro de cabeça de poço interno e do membro de cabeça de poço externo. O movimento relativo entre os componentes é, por exemplo, particularmente preocupante para elementos de vedação metal para metal. Nos casos em que o movimento axial relativo pequeno é indesejável, uma força de pré-carga pode ser gerada através da passagem de carga entre flancos de anel de fixação e faces compatíveis de um recesso anular dentro da faixa de tolerância de acúmulo inteira, para reduzir ou eliminar qualquer movimento axial relativo entre o membro de cabeça de poço interno e o membro de cabeça de poço externo.

[004] Um anel de fixação pode ser usado para prevenir ou reduzir movimento axial relativo entre os membros de cabeça de poço externo e interno. Os anéis de fixação podem ser energizados por um anel energizante. Uma vez que o anel energizante energiza o anel de fixação, o anel energizante permanece no lugar para manter a posição radial do anel de fixação. Em alguns sistemas de cabeça de poço atuais, pressão e força contínuas a partir do anel de fixação no anel energizante, podem ser suficientes para mover o anel de fixação a partir da posição definida a uma posição não definida. Além disso, devido às intolerâncias de acúmulo, o anel de trava pode não pousar em uma localização previsível e pode não fornecer forças de travamento suficientes para prevenir movimento relativo entre os membros de cabeça de poço externo e interno.

[005] Em alguns anéis energizantes atuais, as superfícies de acoplamento do anel energizante são retas. Tais anéis energizantes podem apenas deslocar o anel de trava em uma quantidade radial definida. Por esse motivo, dependendo das tolerâncias de acúmulo, tais anéis energizantes podem permitir quantidades mais que aceitáveis de movimento axial relativo entre o membro de cabeça de poço interno e o membro de cabeça de poço externo.

[006] Em outros anéis energizantes atuais, uma conicidade pode ser incorporada no anel energizante. Uma interface de anel energizante cônico assegura contato dos flancos de anel de trava por toda a faixa de tolerância de acúmulo mas necessita de um dispositivo de fixação adicional para o anel energizante, que pode necessitar uma ferramenta separada e viagens adicionais dentro da cavidade para operar. Além disso, não existe parada positiva para o anel energizante, portanto, a posição definida exata do anel energizante será desconhecida.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Os métodos e sistemas da atual invenção fornecem um anel energizante que minimiza o movimento relativo dos membros de cabeça de poço interno e externo. As realizações descritas no presente documento fornecem uma parada positiva para o anel energizante para controle da posição definida final do anel energizante e não necessitam um dispositivo de fixação adicional. Isso pode simplificar o funcionamento do conjunto e fornece economias de custo e tempo. Realizações dessa invenção incluem um anel energizante com um perfil ondulado que permite interferência radia suficiente com o anel de trava para assegurar contato dos flancos de anel de trava através da faixa de tolerância de acúmulo enquanto permanece dentro dos limites de carga de definição razoáveis.

[008] Em uma realização da invenção atual, um conjunto de cabeça de poço influi um primeiro membro de cabeça de poço, sendo que o primeiro membro de cabeça de poço tem um primeiro orifício com um eixo geométrico central. Uma ranhura de trava anular está localizada em uma dentre uma superfície de diâmetro interna e uma superfície de diâmetro externa do primeiro membro de cabeça de poço. Um anel de trava anular é sustentado em um ombro anular de um segundo membro de cabeça de poço, sendo que o anel de trava anular é radialmente movível entre uma posição não definida e uma posição definida em que um perfil de travamento do anel de trava anular se engata à ranhura de trava anular. O segundo membro de cabeça de poço está concentricamente posicionado com o primeiro membro de cabeça de poço ao redor do eixo geométrico, o que define um ânulo entre o primeiro membro de cabeça de poço e o segundo membro de cabeça de poço. Um anel energizante é posicionado no ânulo, sendo que o anel energizante é axialmente movível entre uma posição não engatada e uma posição engatada. O anel energizante tem uma porção de engate com um formato ondulado em corte transversal que é encaixado por interferência entre o anel de trava anular e o segundo membro de cabeça de poço quando o anel energizante está na posição engatada.

[009] Em uma realização alternativa, um conjunto de cabeça de poço inclui um membro de cabeça de poço externo, sendo que o membro de cabeça de poço externo tem um orifício com um eixo geométrico. Um membro de cabeça de poço interno está concentricamente localizado dentro do orifício do membro de cabeça de poço externo e define um ânulo entre o membro de cabeça de poço interno e o membro de cabeça de poço externo. Uma ranhura de trava anular está localizada em uma dentre uma superfície de diâmetro interna do orifício do membro de cabeça de poço externo e uma superfície de diâmetro externa do membro de cabeça de poço interno. Um anel de trava anular está posicionado no ânulo, sendo que o anel de trava anular é radialmente movível entre uma posição não definida e uma posição definida e tem um perfil de travamento para engatar a ranhura de trava anular na posição definida, resistindo a um movimento axial relativo entre o membro de cabeça de poço interno e o membro de cabeça de poço externo. Um anel energizante é posicionado no ânulo, sendo que o anel energizante é axialmente movível entre uma posição não engatada e uma posição engatada, em que o anel energizante tem uma porção de engate com um formato ondulado em corte transversal dimensionado para empurrar o anel de trava anular a partir da posição não definida para a posição definida enquanto o anel energizante se move a partir da posição não engatada para a posição engatada e retém o anel de trava anular na posição definida com um encaixe de interferência.

[010] Em ainda outra realização alternativa, um método de desenvolver uma cavidade com um conjunto de cabeça de poço inclui fornecer um primeiro membro de cabeça de poço, sendo que o primeiro membro de cabeça de poço tem um primeiro orifício com um eixo geométrico central. Uma ranhura de trava anular é formada em uma dentre uma superfície de diâmetro interna e uma superfície de diâmetro externa do primeiro membro de cabeça de poço. Um anel de trava anular é sustentado em um ombro anular de um segundo membro de cabeça de poço, sendo que o anel de trava anular é radialmente movível entre uma posição não definida e uma posição definida em que um perfil de travamento do anel de trava anular se engata à ranhura de trava anular. O segundo membro de cabeça de poço está concentricamente posicionado com o primeiro membro de cabeça de poço ao redor do eixo geométrico, o que define um ânulo entre o primeiro membro de cabeça de poço e o segundo membro de cabeça de poço. Um anel energizante é axialmente movido dentro do ânulo entre uma posição não engatada e uma posição engatada em que o anel de trava anular está na posição definida. O anel energizante tem uma porção de engate com um formato ondulado em corte transversal para formar um encaixe de interferência entre o anel de trava anular e o segundo membro de cabeça de poço quando o anel energizante está na posição engatada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] Algumas das funções e alguns dos benefícios da presente invenção foram mencionados, outros se tornarão evidentes à medida que a descrição prossegue quando tomada em combinação com as figuras anexas.

[012] A Figura 1 é uma vista em corte de uma porção de um conjunto de cabeça de poço com anéis energizantes ondulados, em conformidade com uma realização dessa invenção, mostrada com os anéis energizantes ondulados em uma posição engatada.

[013] A Figura 2 é uma vista em corte de uma porção do conjunto de cabeça de poço da Figura 1, com um anel energizante ondulado, em conformidade com uma realização dessa invenção, mostrada com o anel energizante ondulado em uma posição não engatada.

[014] A Figura 3 é uma vista em corte de uma porção do conjunto de cabeça de poço da Figura 1, com um anel energizante ondulado, em conformidade com uma realização dessa invenção, mostrada com o anel energizante ondulado em uma posição não engatada.

[015] A Figura 4 é uma vista em perspectiva em corte de uma porção de um conjunto de cabeça de poço com um anel energizante ondulado, em conformidade com uma realização dessa invenção, mostrada com o anel energizante ondulado em uma posição parcialmente engatada.

[016] Figure 5 é uma vista em perspectiva cortada de uma porção de um anel energizante ondulado, em conformidade com uma realização dessa invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[017] Os métodos e sistemas da presente invenção serão agora totalmente descritos abaixo com referência às Figuras anexas em que as realizações são mostradas. Os métodos e sistemas da presente invenção podem ser de inúmeras formas diferentes e não devem ser interpretados como limitados às realizações ilustradas apresentadas no presente documento; em vez disso, essas realizações são fornecidas para que esta invenção seja minuciosa e completa, e para transmitir totalmente seu escopo a técnicos no assunto. Números semelhantes se referem a elementos semelhantes em todo o documento.

[018] Deve ser, adicionalmente, entendido que o escopo da presente invenção não está limitado aos detalhes exatos de construção, operação, materiais exatos ou realizações mostrados e descritos, assim as modificações e equivalentes serão aparentes para um técnico no assunto. Nas Figuras e no relatório descritivo, realizações ilustrativas foram reveladas e, ainda que termos específicos sejam empregados, os mesmos são utilizados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para o propósito de limitação.

[019] Com referência à Figura 2, o conjunto de cabeça de poço 10 pode incluir o membro de cabeça de poço externo 12 e o membro de cabeça de poço interno 14. O conjunto de cabeça de poço 10 pode estar localizado submerso, em uma plataforma offshore, ou em terra e é disposto sobre uma cavidade (não mostrada). O conjunto de cabeça de poço 10 pode incluir uma habitação de cabeça de poço, uma árvore de produção sobre a habitação e linhas de fluxo conectadas à árvore ou ao conjunto de cabeça de poço (não mostrado).

[020] Tanto o membro de cabeça de poço externo 12 quanto o membro de cabeça de poço interno 14 são, geralmente, membros moldados em forma tubular centralizados ao redor do eixo geométrico central 16. O membro de cabeça de poço externo 12 pode circundar, concentricamente, o membro de cabeça de poço interno 14. O membro de cabeça de poço externo 12 tem um orifício de membro 18 e o membro de cabeça de poço interno 14 está localizado dentro do orifício de membro externo 18. O membro de cabeça de poço interno 14 inclui o orifício de membro interno 20. O ânulo 22 está definido entre uma superfície de diâmetro interna do orifício de membro externo 18 e uma superfície externa do membro de cabeça de poço interno 14.

[021] O conjunto de vedação 24 da configuração da Figura 1 é outro membro geralmente moldado em forma tubular que está centralizado ao redor do eixo geométrico central 16. O conjunto de vedação 24 circunda, concentricamente, o membro de cabeça de poço interno 14 e é concentricamente circundado pelo membro de cabeça de poço externo 12. Por esse motivo, em relação ao membro de cabeça de poço interno 14, o conjunto de vedação 24 é um segundo membro de cabeça de poço externo, e em relação ao membro de cabeça de poço externo 12, o conjunto de vedação 24 é um segundo membro de cabeça de poço interno. O conjunto de vedação 24 pode incluir um membro de vedação 24a e um segundo membro de vedação 24b. Em realizações alternativas, o conjunto de vedação 24 pode ter qualquer configuração conhecida que fornece uma vedação entre a superfície de diâmetro interna do orifício de membro externo 18 e a superfície externa do membro de cabeça de poço interno 14.

[022] A fim de resistir movimento axial entre os membros de cabeça de poço concêntricos, um sistema de anel de trava e ranhura pode ser utilizado. Observando a Figura 3, a fim de resistir movimento axial entre o membro de cabeça de poço externo 12 e o membro de cabeça de poço interno 14, a ranhura de trava anular 26 pode estar localizada na superfície de diâmetro interna do membro de cabeça de poço externo 12. A ranhura de trava anular 26 pode incluir um ou mais dentre os anéis concêntricos de endentações ou canais localizados na superfície de diâmetro interna do membro de cabeça de poço externo 12. Cada canal de ranhura de trava anular 26 pode ter um flanco de ranhura 28. O flanco de ranhura 28 pode ser um ombro compatível voltado para baixo inclinado. Em corte transversal, cada canal da ranhura de trava anular 26 pode ter um formato em “U” ou “V” (Figura 3) ou pode ter uma porção achatada em uma porção mais profunda do canal (Figura 2).

[023] O sistema de anel de trava e ranhura também inclui o anel de trava anular 30. O anel de trava anular 30 pode ser um membro de divisão geralmente moldado em forma de anel com um perfil de travamento 32 que é moldado para se engatar à ranhura de trava anular 26. O perfil de travamento 32 do anel de trava anular 30 pode ter uma ou mais cristas concêntricas que são similares em formato em corte transversal ao formato em corte transversal da ranhura de trava anular 26. O anel de trava anular 30 pode incluir um flanco de anel de trava 34. O flanco de anel de trava 34 pode ser um ombro voltado para cima que se engata ao flanco de ranhura 28 para resistir movimento relativo para cima do anel de trava anular 30 em relação à ranhura de trava anular 26. Em um lado do anel de trava anular 30 oposto ao perfil de travamento 32 existe uma superfície não perfilada 35. A superfície não perfilada 35 pode ser uma superfície cilíndrica geralmente lisa.

[024] O anel de trava anular 30 pode estar localizado dentro do ânulo 22 e sustentado no ombro anular 36. No exemplo da Figura 3, o ombro anular 36 é parte do membro de cabeça de poço interno 14. O anel de trava anular 30 pode ser radialmente movível entre uma posição não definida (Figuras 2 a 3) e uma posição definida (Figura 1). O anel de trava anular 30 é inclinado de modo que na posição não definida, o anel de trava anular 30 possa percorrer axialmente além da ranhura de trava anular 26 sem o perfil de travamento 32 se engatar à ranhura de trava anular 26. Na posição definida, o anel de trava anular 30 é expandido ou colapsado, como aplicável, de modo que o perfil de travamento 32 se engate à ranhura de trava anular 26. No exemplo da Figura 3, o anel de trava anular 30 é radialmente inclinado para dentro e mover o anel de trava anular 30 a uma posição engatada inclui expandir o anel de trava anular 30 de modo que o engate do perfil de travamento 32 à ranhura de trava anular 26 resista movimento axial para cima do membro de cabeça de poço interno 14 em relação ao membro de cabeça de poço externo 12.

[025] O anel energizante 38 é usado para empurrar o anel de trava anular 30 a partir da posição não definida para a posição definida enquanto o anel energizante 38 se move a partir de uma posição não engatada (Figuras 2 a 3) para a posição engatada (Figura 1). O anel energizante 38 pode ter uma porção de engate 40. A porção de engate 40 tem um formato ondulado em corte transversal. Quando o anel energizante 38 está na posição engatada, uma extremidade do anel energizante 38 pode engatar o ombro de parada anular 41 (Figuras 2 a 3) com o ânulo 22 para agir como uma parada positiva do anel energizante 38. Na realização da Figura 3, o ombro de parada anular 41 é parte do anel de trava anular 30. Em realizações alternativas, o ombro de parada anular 41 pode ser o ombro anular 36 (Figura 2). O anel energizante 38 também pode ter um perfil de ferramenta para ser compatível com uma ferramenta de instalação para colocar o anel energizante 38 dentro do conjunto de cabeça de poço 10 e para mover o anel energizante 38 entre as posições engatada e não engatada.

[026] No exemplo da Figura 3, quando o anel energizante 38 está em uma posição definida, o anel energizante 38 é encaixado por interferência entre a superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 e a superfície de diâmetro externa do membro de cabeça de poço interno 14. Em tal realização, a superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 é uma superfície de diâmetro interna do anel de trava anular 30. O encaixa de interferência tem resistibilidade o suficiente para reter o anel de trava anular 30 na posição definida e reter o anel energizante 38 na posição engatada sem o uso de um membro de travamento adicional, mesmo durante a operação de longo prazo em curso do conjunto de cabeça de poço.

[027] A fim de alcançar um encaixe de interferência suficiente, a largura radial 42 (Figuras 2 a 3) de porção de engate 40 medida a partir de um pico em um lado da porção de engate 40 ao pico em um lado oposto da porção de engate 40 é maior que um intervalo radial 44 (Figura 1) entre uma superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 e a superfície de diâmetro externa do membro de cabeça de poço interno 14 quando o anel de trava anular 30 está na posição definida.

[028] O formato ondulado da porção de engate 40 do anel energizante 38 em corte transversal pode ser formado de cristas e vales concêntricos. Em realizações alternativas, o formato ondulado da porção de engate 40 do anel energizante 38 em corte transversal pode seguir um padrão helicoidal. No entanto, a fim da rigidez radial do formato ondulado da porção de engate 40 ser geralmente constante sobre um comprimento do formato ondulado da porção de engate 40, e da rigidez radial permanecer geralmente constante sobre uma faixa de intervalos radiais 44, um padrão de cristas e vales concêntricos é mais eficiente para projetar e fabricar.

[029] Por causa das tolerâncias de fabricação, a localização axial final exata do membro de cabeça de poço interno 14 em relação ao membro de cabeça de poço externo 12 é incerta. O perfil de travamento 32 do anel de trava anular 30 e da ranhura de trava anular 26 pode ser designado para permitir que o anel de trava anular 30 resista movimento axial do membro de cabeça de poço interno 14 em relação ao membro de cabeça de poço externo 12 sobre uma faixa de posições relativas. A faixa de tolerância de acúmulo é a distância através da qual o fundo do anel de trava de divisão pode estar localizado e ainda fornecer a capacidade de travamento necessário. No exemplo da Figura 1, pelo fato do flanco de anel de trava 34 e o flanco de ranhura 28 serem superfícies inclinadas, a extensão de engate radial do anel de trava anular 30 dentro da ranhura de trava abular 26 quando o anel de trava anular 30 está em uma posição definida dependerá da localização axial final do membro de cabeça de poço interno 14 em relação ao membro de cabeça de poço externo 12. Na realização da Figura 1, o anel de trava anular inferior 30 está em uma posição definida e tem uma permissão de tolerância 46, que é uma distância axial sobre a qual o membro de cabeça de poço interno 14 poderia estar localizado com o anel de trava anular 30 ainda tendo a capacidade de estar em uma posição definida para restringir movimento axial do membro de cabeça de poço interno 14 em relação ao membro de cabeça de poço externo 12.

[030] A porção de engate 40 do anel energizante 38 pode ser moldada de modo que se o intervalo radial 44 é um valor mínimo a carga de definição não seja excessiva, ainda assim se o intervalo radial 44 é um valor máximo, a rigidez radial da porção de engate 40 do anel energizante 38 será suficiente para reter o anel de trava anular 30 na posição definida e retém o anel energizante 38 na posição engatada. A espessura do material usado para formar tanto o corte transversal ondulado da porção de engate 40 do anel energizante 38 quanto o número de ondulações, o ângulo das ondulações, o formato das ondulações e outros parâmetros da seção ondulada pode ser selecionada para preencher os requisitos de desempenho para fixação dos membros de cabeça de poço interno ou externo de um conjunto de cabeça de poço particular.

[031] Embora a realização da Figura 3 com a ranhura de trava anular 26 localizada em uma superfície de diâmetro interna do membro de cabeça de poço externo 12 e o anel de trava anular 30 radialmente inclinado para dentro, e empurrado radialmente para fora com o anel energizante 38 tenha sido descrita, realizações alternativas também são reveladas no presente documento ou entendidas de outro modo. Em realizações alternativas, qualquer um dentre o membro de cabeça de poço interno 14, o membro de cabeça de poço externo 12 ou o conjunto de vedação 24 pode ser um primeiro membro de cabeça de poço e outro dentre o membro de cabeça de poço interno 14, o membro de cabeça de poço externo 12 ou o conjunto de vedação 24 pode ser um segundo membro de cabeça de poço. Em relação a tais realizações alternativas, quando o anel de trava anular 30 é radialmente inclinado para dentro (anel de trava anular inferior da Figura 1), o primeiro membro de cabeça de poço é um membro de cabeça de poço externo, e o segundo membro de cabeça de poço está localizado dentro do primeiro orifício do membro de cabeça de poço externo. Alternativamente, quando o anel de trava anular 30 é radialmente inclinado para fora (anel de trava anular superior da Figura 1), o primeiro membro de cabeça de poço é um membro de cabeça de poço interno que está localizado dentro de um segundo orifício do segundo membro de cabeça de poço.

[032] Observando, por exemplo, a Figura 2, uma configuração alternativa à realização da Figura 3 é mostrada. Na realização da Figura 2, a ranhura de trava anular 26 estar localizada na superfície de diâmetro externa do membro de cabeça de poço interno 14. O anel de trava anular é sustentado do ombro anular 36 que é parte do conjunto de vedação 24. O anel de trava anular 30 é radialmente inclinado para fora e mover o anel de trava anular 30 para uma posição engatada inclui colapsar o anel de trava anular 30 de modo que o engate do perfil de travamento 32 com a ranhura de trava anular 26 resista movimento axial para cima do conjunto de vedação 24 em relação ao membro de cabeça de poço interno 14.

[033] Observando as Figuras 1 a 2, quando o anel energizante 38 está na posição engatada, a extremidade do anel energizante 38 se engata ao ombro de parada anular 41 que é o ombro anular 36 e parte do conjunto de vedação 24. Quando o anel energizante 38 está em uma posição definida, o anel energizante 38 é encaixado por interferência entre a superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 e uma superfície de diâmetro interna do conjunto de vedação 24. A superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 é uma superfície de diâmetro externa do anel de trava anular 30. Em tal realização, a largura radial 42 (Figura 2) da porção de engate 40 medida a partir de um pico em um lado de porção de engate 40 ao pico em um lado oposto da porção de engate 40 é maior que um intervalo radial 44 (Figura 1) entre uma superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 e a superfície de diâmetro interna do conjunto de vedação 24 quando o anel de trava anular 30 está na posição definida.

[034] Em um exemplo de operação, os membros de cabeça de poço primeiro e segundo ou interno ou externo 12, 14 podem ser fornecidos. O anel de trava anular 30 pode ser sustentado por, e carregado no conjunto de cabeça de poço 10 no ombro anular 36. O anel energizante 38 pode ser axialmente movido dentro do ânulo 22 entre uma posição não engatada e uma posição engatada. O anel energizante 38 pode ser movido dentro do ânulo 22 com uma ferramenta de fundo. Quando o anel energizante 38 está na posição engatada, o anel de trava anular 30 está na posição definida.

[035] No exemplo da Figura 2, o anel de trava anular 30 é radialmente inclinado para fora e mover o anel de trava anular 30 para uma posição engatada inclui colapsar o anel de trava anular 30 radialmente para dentro com o anel energizante 38 para engatar a ranhura de trava anular na superfície de diâmetro externa do membro de cabeça de poço primeiro ou interno 14. O anel de trava anular 30 é colapsado empurrando-se o anel energizante 38 ao longo da superfície não perfilada 35, que é uma superfície de diâmetro externa do anel de trava anular 30. Em tal realização, a superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 é uma superfície de diâmetro externa do anel de trava anular 30.

[036] No exemplo da Figura 3, o anel de trava anular 30 é radialmente inclinado para dentro e mover o anel de trava anular 30 para uma posição engatada inclui expandir o anel de trava anular 30 radialmente para fora com o anel energizante 38 para engatar a ranhura de trava anular na superfície de diâmetro interna do membro de cabeça de poço segundo ou externo 12. O anel de trava anular 30 é expandido empurrando-se o anel energizante 38 ao longo da superfície não perfilada 35, que é uma superfície de diâmetro externa do anel de trava anular 30. Em tal realização, a superfície não perfilada 35 do anel de trava anular 30 é uma superfície de diâmetro interna do anel de trava anular 30.

[037] Os termos “vertical”, “horizontal”, “para cima”, “para baixo”, “acima” e “abaixo” e terminologia de relação espacial similar são utilizados no presente documento somente por conveniência, uma vez que os elementos da atual invenção podem ser instalados em várias posições relativas.

[038] O sistema e método descritos no presente documento, por esse motivo, são bem adaptados para realizar os objetivos e atingir as finalidades e vantagens mencionadas, assim como outros inerentes aos mesmos. Ainda que a realização presentemente preferencial do sistema e método tenha sido dada para o propósito da invenção, existem mudanças numerosas nos detalhes dos procedimentos para a realização dos resultados desejados. Essas e outras modificações similares serão prontamente sugeridas a técnicos no assunto e são destinadas a serem englobadas dentro do escopo do sistema e método revelados no presente documento e do escopo das reivindicações anexas.

Claims (20)

1. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), caracterizado por compreender: um primeiro membro de cabeça de poço (12), sendo que o primeiro membro de cabeça de poço (12) tem um primeiro orifício (18) com um eixo geométrico central (16); uma ranhura de trava anular (26) localizada em uma dentre uma superfície de diâmetro interna ou uma superfície de diâmetro externa do primeiro membro de cabeça de poço (12); um anel de trava anular (30) sustentado em um ombro anular (36) de um segundo membro de cabeça de poço (14), sendo que o anel de trava anular (30) é radialmente movível entre uma posição não definida e uma posição definida em que um perfil de travamento (32) do anel de trava anular (30) se engata à ranhura de trava anular (26), em que o segundo membro de poço de cabeça (14) é concentricamente posicionado com o primeiro membro de cabeça de poço (12) ao redor do eixo geométrico central (16), o que define um ânulo (22) entre o primeiro membro de cabeça de poço (12) e o segundo membro de cabeça de poço (14); e um anel energizante (38) posicionado no ânulo (22), sendo que o anel energizante (38) é axialmente movível entre uma posição não engatada e uma posição engatada, sendo que o anel energizante (38) tem uma porção de engate (40) com um formato ondulado em corte transversal que é encaixado por interferência entre o anel de trava anular (30) e o segundo membro de cabeça de poço (14) quando o anel energizante (38) está na posição engatada.

2. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo formato ondulado do anel energizante (38) em corte transversal ser formado de cristas e vales concêntricos.

3. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo anel de trava anular (30) ser radialmente inclinado para fora e o primeiro membro de cabeça de poço (12) ser um membro de cabeça de poço interno que está localizado dentro de um segundo orifício (20) do segundo membro de cabeça de poço (14).

4. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo anel de trava anular (30) ser radialmente inclinado para dentro, o primeiro membro de cabeça de poço (12) ser um membro de cabeça de poço externo e o segundo membro de cabeça de poço (14) estar localizado dentro do primeiro orifício (18).

5. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo anel de trava anular (30) ter um ombro voltado para cima que se engata a um ombro compatível voltado para baixo da ranhura de trava anular (26) quando o anel de trava anular (30) está na posição definida.

6. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma largura radial (42) da porção de engate (40) medida a partir de um pico em um lado da porção de engate (40) ao pico em um lado oposto da porção de engate (40) ser maior que um intervalo radial (44) entre uma superfície não perfilada (35) do anel de trava anular (30) e uma superfície voltada para o lado oposto do segundo membro de cabeça de poço (14), sendo que a superfície não perfilada (35) do anel de trava anular (30) está voltada para o lado oposto do perfil de travamento (32).

7. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma extremidade do anel energizante (38) se engatar a um ombro de parada anular (41) dentro do ânulo (22) quando o anel energizante (38) está na posição engatada.

8. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma rigidez radial do formato ondulado da porção de engate (40) ser constante sobre um comprimento do formato ondulado da porção de engate (40).

9. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), caracterizado por compreender: um membro de cabeça de poço externo (12), sendo que o membro de cabeça de poço externo (12) tem um orifício (18) com um eixo geométrico (16); um membro de cabeça de poço interno (14) concentricamente localizado dentro do orifício (18) do membro de cabeça de poço externo (12) e que define um ânulo (22) entre o membro de cabeça de poço interno (14) e o membro de cabeça de poço externo (12); uma ranhura de trava anular (26) localizada em uma dentre uma superfície de diâmetro interna do orifício (18) do membro de cabeça de poço externo (12) e uma superfície de diâmetro externa do membro de cabeça de poço interno (14); um anel de trava anular (30) posicionado no ânulo (22), sendo que o anel de trava anular (30) é radialmente movível entre uma posição não definida e uma posição definida e que tem um perfil de travamento (32) para engatar a ranhura de trava anular (26) na posição definida, resistindo a um movimento axial relativo entre o membro de cabeça de poço interno (14) e o membro de cabeça de poço externo (12); e um anel energizante (38) posicionado no ânulo (22), em que o anel energizante (38) é axialmente movível entre uma posição não engatada e uma posição engatada, sendo que o anel energizante (38) tem uma porção de engate (40) com um formato ondulado em corte transversal dimensionado para empurrar o anel de trava anular (30) a partir da posição não definida para a posição definida enquanto o anel energizante (38) se move a partir da posição não engatada para a posição engatada e retém o anel de trava anular (30) na posição definida com um encaixe de interferência.

10. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo formato ondulado do anel energizante (38) em corte transversal ser formado de cristas e vales concêntricos.

11. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo anel de trava anular (30) ter um ombro voltado para cima que se engata a um ombro compatível voltado para baixo da ranhura de trava anular (26) quando o anel de trava anular (30) está na posição definida.

12. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por uma largura radial (42) da porção de engate (40) medida a partir de um pico em um lado da porção de engate (40) ao pico em um lado oposto da porção de engate (40) ser maior que um intervalo radial (44) entre uma superfície não perfilada (35) do anel de trava anular (30) e o outro da superfície de diâmetro interna do orifício (18) do membro de cabeça de poço externo (12) e da superfície de diâmetro externa do membro de cabeça de poço interno (14), sendo que a superfície não perfilada (35) do anel de trava anular (30) está voltada para o lado oposto do perfil de travamento (32).

13. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por incluir, adicionalmente, um ombro de parada anular (41) localizado dentro do ânulo (22) e uma extremidade do anel energizante (38) que se engata ao ombro de parada anular (41) quando o anel energizante (38) está na posição engatada.

14. CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por uma rigidez radial do formato ondulado da porção de engate (40) ser constante sobre um comprimento do formato ondulado da porção de engate (40).

15. MÉTODO DE DESENVOLVER UMA CAVIDADE COM UM CONJUNTO DE CABEÇA DE POÇO (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, sendo que o método é caracterizado por compreender: fornecer um primeiro membro de cabeça de poço (12), sendo que o primeiro membro de cabeça de poço (12) tem um primeiro orifício (18) com um eixo geométrico central (16); formar uma ranhura de trava anular (26) em uma dentre uma superfície de diâmetro interna e uma superfície de diâmetro externa do primeiro membro de cabeça de poço (12); sustentar um anel de trava anular (30) em um ombro anular (36) de um segundo membro de cabeça de poço (14), sendo que o anel de trava anular (30) é radialmente movível entre uma posição não definida e uma posição definida em que um perfil de travamento (32) do anel de trava anular (30) se engata à ranhura de trava anular (26); posicionar o segundo membro de cabeça de poço (14) concentricamente com o primeiro membro de cabeça de poço (12) ao redor do eixo geométrico central (16), o que define um ânulo (22) entre o primeiro membro de cabeça de poço (12) e o segundo membro de cabeça de poço (14); e mover um anel energizante (38) axialmente dentro do ânulo (22) entre uma posição não engatada e uma posição engatada em que o anel de trava anular (30) está na posição definida, sendo que o anel energizante (38) tem uma porção de engate (40) com um formato ondulado em corte transversal para formar um encaixe de interferência entre o anel de trava anular (30) e o segundo membro de cabeça de poço (14) quando o anel energizante (38) está na posição engata.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender, adicionalmente, formar o formato ondulado do anel energizante (38) em corte transversal como cristas e vales concêntricos.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo anel de trava anular (30) ser radialmente inclinado para fora e mover o anel de trava anular (30) para a posição engatada incluir retrair o anel de trava anular (30) com o anel energizante (38) para engatar a ranhura de trava anular (26) na superfície de diâmetro externa do primeiro membro de cabeça de poço (12).

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo anel de trava anular (30) ser radialmente inclinado para dentro e mover o anel de trava anular (30) para a posição engatada incluir expandir o anel de trava anular (30) com o anel energizante (38) para engatar a ranhura de trava anular (26) na superfície de diâmetro externa do primeiro membro de cabeça de poço (12).

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por mover o anel energizante (38) axialmente dentro do ânulo (22) entre a posição não engatada e a posição engatada incluir mover o anel energizante (38) até que uma extremidade do anel energizante (38) se engate a um ombro de parada anular (41) dentro do ânulo (22) quando o anel energizante (38) está na posição engatada.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender, adicionalmente, fornecer uma força radial constante no anel de trava anular (30) com o anel energizante (38) sobre um comprimento do formato ondulado da porção de engate (40).

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