BR112018004858B1 - Dispositivo de fluxo de fundo de poço para controlar um fluxo de fluido entre um anel e um orifício interno de uma estrutura metálica tubular de poço disposta em uma perfuração do poço, sistema de fundo de poço para controlar um fluxo de fluido em um furo fundo de poço do poço, e método de manipulação de fundo de poço para deslocar uma posição de um dispositivo de fluxo de fundo de poço de um sistema de fundo de poço - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um dispositivo de fluxo de fundo de poço (1) para controlar um fluxo de fluido entre um anel e um orifício interno de uma estrutura metálica tubular de poço disposta em uma perfuração do poço. O dispositivo de fluxo de fundo de fundo compreende uma parte tubular (5) compreendendo uma primeira abertura (6) e uma extensão axial, e uma luva deslizante (7) configurada para deslizar dentro da parte tubular (5) entre uma primeira posição que cobre a abertura (6) e uma segunda posição que descobre totalmente a abertura, a parte tubular (5) compreendendo uma primeira ranhura (8) e uma segunda ranhura (11), a primeira ranhura (8) estando disposta a uma primeira distância da segunda ranhura (11) ao longo da extensão axial e a luva deslizante (7) compreendendo uma parte saliente (10) configurada para engatar a primeira ranhura (8) na primeira posição e a segunda ranhura (11) na segunda posição, em que a parte tubular (5) compreende uma terceira ranhura configurada para ser engatada pela parte saliente (10) e possuindo uma segunda distância para a segunda ranhura (11) que é menor do que a primeira distância.

Description

Campo da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de fluxo de fundo de poço para controlar um fluxo de fluido entre um anel e um orifício interno de uma estrutura metálica tubular de poço disposta em uma perfuração do poço, compreendendo uma parte tubular que compreende uma primeira abertura e uma extensão axial, e uma luva deslizante configurada para deslizar dentro da parte tubular entre uma primeira posição que cobre a abertura e uma segunda posição que descobre a abertura. A presente invenção refere-se, além disso, a um sistema de fundo de poço para controlar um fluxo de fluido em um fundo de poço e a um método de manipulação de fundo de poço para deslocar uma posição do dispositivo de fluxo de fundo de poço de um sistema de fundo de poço.

Técnica antecedente

[002] Durante a manipulação de luvas deslizantes de uma posição fechada para outra posição, é difícil verificar a posição real da luva deslizante, e uma ferramenta subsequente, tal como uma ferramenta de registro, precisa ser executada no poço para verificar a posição da luva deslizante e verificar se a luva deslizante realmente foi movida. Além disso, existem válvulas binárias de abertura/fechamento, mas as válvulas de posição múltipla que poderiam ser operadas de forma confiável com a intervenção nunca foram implantadas comercialmente. Algumas válvulas conhecidas de multiposição requerem múltiplas ferramentas para deslocar múltiplas válvulas para posições variadas. Sumário da invenção

[003] É um objetivo da presente invenção superar total ou parcialmente as desvantagens e inconvenientes acima da técnica anterior. Mais especificamente, é um objetivo prover um dispositivo de fluxo de fundo de poço melhorado cuja posição real é fácil de controlar e verificar sem ter que usar uma ferramenta de registro em uma execução subsequente.

[004] Os objetivos acima, juntamente com vários outros objetivos, vantagens e características, que tornar-se-ão evidentes a partir da descrição abaixo, são realizados por uma solução de acordo com a presente invenção por um dispositivo de fluxo de fundo de poço para controlar um fluxo de fluido entre um anel e um orifício interno de uma estrutura metálica tubular de poço disposta em uma perfuração do poço, compreendendo: - uma parte tubular compreendendo uma primeira abertura e uma extensão axial, e - uma luva deslizante configurada para deslizar dentro da parte tubular entre uma primeira posição que cobre a abertura e uma segunda posição que descobre a abertura, a parte tubular compreendendo uma primeira ranhura e uma segunda ranhura, a primeira ranhura estando disposta a uma primeira distância da segunda ranhura ao longo da extensão axial e a luva deslizante compreendendo uma parte saliente configurada para engatar a primeira ranhura na primeira posição e a segunda ranhura na segunda posição, em que a parte tubular compreende uma terceira ranhura configurada para ser engatada pela parte saliente e possuindo uma segunda distância para a segunda ranhura que é menor do que a primeira distância.

[005] A presente invenção refere-se ainda a um dispositivo de fluxo de fundo de poço para controlar um fluxo de fluido entre um anel e um orifício interno de uma estrutura metálica tubular de poço disposta em uma perfuração do poço, compreendendo uma parte tubular com uma extensão axial e compreendendo uma primeira abertura e uma segunda abertura, a primeira abertura sendo disposta a uma distância de abertura da segunda abertura ao longo da extensão axial; e uma luva deslizante configurada para deslizar dentro da parte tubular entre uma primeira posição que cobre a abertura e uma segunda posição que descobre pelo menos uma das aberturas, a parte tubular compreendendo uma primeira ranhura na qual a luva deslizante desliza e a parte tubular compreendendo uma segunda ranhura e uma terceira ranhura, a segunda ranhura estando disposta a uma segunda distância da terceira ranhura ao longo da extensão axial, a referida segunda distância sendo menor do que a distância de abertura e a luva deslizante compreendendo uma parte saliente configurada para engatar a primeira ranhura ou a segunda ranhura na segunda posição.

[006] Além disso, a parte saliente pode ser uma parte saliente retrátil.

[007] Adicionalmente, a parte saliente pode ser compressível.

[008] Além disso, a parte saliente pode ser feita de mola de aço.

[009] Além disso, a parte saliente pode ser móvel entre uma posição projetada e uma posição retraída.

[0010] A parte saliente pode ter uma posição retraída intermediária.

[0011] Além disso, a parte saliente pode ter a posição retraída intermediária entre a primeira posição e a segunda posição.

[0012] Além disso, o dispositivo de fluxo de fundo de poço pode compreender várias posições, isto é, ser uma válvula de posição múltipla.

[0013] Em outro aspecto, o dispositivo de fluxo de fundo de poço pode compreender várias aberturas ao longo do mesmo plano perpendicular à extensão axial.

[0014] Além disso, as aberturas podem variar em tamanho.

[0015] Além disso, a parte saliente pode ser projetada por meio de uma mola ou fluido hidráulico que atua sobre a parte saliente.

[0016] Além disso, a parte saliente pode ter uma posição retraída e uma posição projetada, e na posição projetada, a parte saliente pode ser configurada para engatar uma das ranhuras.

[0017] Além disso, na posição retraída, a luva deslizante pode ter um diâmetro externo correspondente ao diâmetro interno da parte tubular.

[0018] Adicionalmente, a luva deslizante pode compreender uma face externa e um elemento de vedação, o elemento de vedação estando disposto na face externa configurada para vedar contra uma face interna da parte tubular.

[0019] Além disso, a parte tubular pode compreender uma segunda abertura deslocada da primeira abertura na extensão axial.

[0020] Além disso, a parte tubular pode compreender uma pluralidade de aberturas.

[0021] Além disso, a primeira abertura e a segunda abertura podem ser deslocadas das ranhuras ao longo da extensão axial.

[0022] Além disso, a luva deslizante pode compreender ranhuras configuradas para serem engatadas por uma ferramenta de manipulação de fundo de poço.

[0023] Além disso, a segunda ranhura e a terceira ranhura podem constituir um conjunto de ranhuras, uma das ranhuras sendo uma ranhura de indicação e a outra ranhura sendo uma ranhura de bloqueio.

[0024] Além disso, a segunda ranhura e a terceira ranhura podem constituir um conjunto de ranhuras e a parte tubular pode compreender uma pluralidade de conjuntos de ranhuras.

[0025] Além disso, a segunda ranhura e a terceira ranhura podem constituir um conjunto de ranhuras na medida em que a segunda ranhura e a terceira ranhura podem ter uma distância mútua que é menor que a distância entre a primeira ranhura e a segunda ranhura.

[0026] Além disso, o conjunto de ranhuras pode compreender mais do que duas ranhuras, por exemplo, pelo menos três ou quatro ranhuras.

[0027] Em outro aspecto, cada conjunto de ranhuras pode compreender um número diferente de ranhuras.

[0028] Além disso, a luva deslizante pode compreender uma pluralidade de partes salientes.

[0029] Além disso, a parte tubular pode compreender uma ranhura na qual a luva deslizante desliza.

[0030] Além disso, a luva deslizante pode ter um diâmetro interno que é substancialmente igual ao diâmetro interno da estrutura metálica tubular de poço.

[0031] Além disso, as ranhuras da parte tubular podem compreender faces de extremidade inclinadas.

[0032] Além disso, a parte saliente pode compreender pelo menos uma face inclinada.

[0033] O dispositivo de fluxo de fundo de poço de acordo com a presente invenção pode ainda compreender uma inserção disposta na abertura.

[0034] A referida inserção pode ser fixada na abertura por meio de um elemento de fixação, tal como um anel de encaixe.

[0035] O anel de encaixe pode engatar um recuo na abertura.

[0036] Além disso, a inserção pode ser feita de um material cerâmico.

[0037] Além disso, o anel de encaixe pode ser feito de aço, tal como uma mola de aço.

[0038] Além disso, a face inclinada da parte saliente pode ser configurada para deslizar ao longo da face de extremidade inclinada das ranhuras.

[0039] Além disso, a luva deslizante pode ser feita de metal.

[0040] Além disso, a parte saliente pode ser feita de metal.

[0041] Além disso, a parte tubular pode ser feita de metal.

[0042] A presente invenção refere-se ainda a um sistema de fundo de poço para controlar um fluxo de fluido em um fundo de poço de poço, compreendendo: - uma estrutura metálica tubular de poço disposta em uma perfuração do poço, - um dispositivo de fluxo de fundo de poço como descrito acima, - uma ferramenta de manipulação de fundo de poço configurada para mover a luva deslizante ao longo da extensão axial, e - uma fonte de energia configurada para alimentar uma operação da ferramenta de manipulação de fundo de poço.

[0043] O sistema de fundo de poço pode ainda compreender uma unidade de leitura de energia configurada para detectar a energia utilizada pela ferramenta de manipulação de fundo de poço.

[0044] Além disso, a ferramenta de manipulação de fundo de poço pode compreender uma seção de ferramenta de acesso configurada para prover uma força axial ao longo da extensão axial.

[0045] Além disso, a seção de ferramenta de acesso pode prover uma força axial na direção axial de uma ferramenta de fundo de poço e compreender uma bomba; uma unidade de condução para a condução da bomba; e um gerador de força axial que compreende uma caixa de pistão alongado possuindo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade; e um pistão provido em um eixo, o eixo penetrando a caixa para transmitir a força axial para outra ferramenta, em que o pistão é provido na caixa do pistão de modo que o eixo penetra no pistão e em cada extremidade da caixa do pistão e divide a caixa em uma primeira câmara e uma segunda câmara, e em que a primeira câmara está conectada de forma fluida à bomba através de um duto e a segunda câmara está conectada de forma fluida à bomba através de outro duto de modo que a bomba pode bombear fluido para uma câmara por sucção de fluido a partir da outra câmara para mover o pistão dentro da caixa e, desse modo, mover o eixo para frente e para trás.

[0046] Além disso, a seção de ferramenta de acesso pode prover uma força axial na direção axial de uma ferramenta de fundo de poço e compreender uma caixa; uma primeira câmara; uma primeira parte de ferramenta compreendendo uma unidade de bomba que provê fluido pressurizado para a câmara; um eixo que penetra a câmara; e um primeiro pistão que divide a primeira câmara em uma primeira seção de câmara e uma segunda seção de câmara, em que o pistão está conectado a ou forma parte da caixa que forma parte de uma segunda parte de ferramenta e o pistão é deslizável em relação ao eixo, de modo que a caixa se move em relação ao eixo, o eixo estando parado em relação à unidade de bomba durante a pressurização da primeira seção de câmara ou a segunda seção de câmara, gerando uma pressão sobre o pistão, em que o eixo está conectado de forma fixa à primeira parte da ferramenta, e em que a caixa é deslizável em relação à primeira parte da ferramenta e sobrepõe a primeira parte da ferramenta.

[0047] Além disso, a seção de ferramenta de acesso pode compreender pelo menos uma unidade saliente, tal como uma chave.

[0048] Além disso, a ferramenta de manipulação de fundo de poço pode compreender uma seção de ancoragem configurada para ancorar a ferramenta de manipulação de fundo de poço ao longo da extensão axial.

[0049] Além disso, a seção de ferramenta de acesso pode ser configurada para prover um movimento ascendente e descendente.

[0050] Além disso, a seção de ancoragem pode ser uma unidade de condução, tal como um trator de fundo de poço.

[0051] Além disso, a ferramenta de manipulação de fundo de poço pode ainda compreender uma unidade de detecção, tal como um localizador de colar de revestimento ou uma unidade de perfil magnético para localizar uma posição da ferramenta de manipulação de fundo de poço ao longo da estrutura metálica tubular de poço.

[0052] O sistema de fundo de poço de acordo com a presente invenção pode ainda compreender uma unidade de armazenamento.

[0053] Além disso, a unidade de armazenamento pode ser disposta na ferramenta de manipulação de fundo de poço.

[0054] Além disso, a unidade de armazenamento pode ser disposta no topo do poço.

[0055] O sistema de fundo de poço pode ainda compreender uma unidade de comunicação.

[0056] Além disso, a estrutura metálica tubular de poço pode compreender duas barreiras anelares, cada barreira anelar compreendendo uma parte tubular montada como parte da primeira estrutura metálica tubular de poço; um tubo tubular expansível que circunda a parte tubular, cada seção de extremidade do tubo tubular expansível sendo conectada à parte tubular; um espaço de barreira anelar entre a parte tubular e o tubo tubular expansível; e uma abertura de expansão na parte tubular através da qual o fluido pressurizado passa para expandir o tubo tubular expansível e trazer a barreira anelar de uma posição não expandida para uma posição expandida.

[0057] Além disso, o dispositivo de fluxo de fundo de poço pode ser disposto entre as duas barreiras anelares.

[0058] Além disso, o sistema de fundo de poço pode compreender mais de duas barreiras anelares.

[0059] Além disso, o sistema de fundo de poço pode compreender mais dispositivos de fluxo de poço.

[0060] A presente invenção refere-se ainda a um método de manipulação de fundo de poço para deslocar uma posição de um dispositivo de fluxo de fundo de poço de um sistema de fundo de poço como descrito acima, compreendendo: - dispor a ferramenta em engate com a luva deslizante, - mover a luva deslizante ao longo da extensão axial até a parte saliente da luva deslizante engatar a segunda ranhura e - forçar a parte saliente de engate com a segunda ranhura, movendo a luva deslizante para além da extensão axial para engatar com a terceira ranhura.

[0061] O método de manipulação de fundo de poço pode ainda compreender a leitura da energia utilizada pela ferramenta de manipulação de fundo de poço durante o movimento da luva deslizante; e detectar que uma quantidade aumentada de energia é usada para verificar se a parte saliente desengatou a segunda ranhura.

[0062] Finalmente, o método de manipulação de fundo de poço pode ainda compreender o movimento da luva deslizante em uma direção oposta ao movimento que move a luva deslizante da segunda ranhura para a terceira ranhura.

Breve descrição dos desenhos

[0063] A invenção e as suas muitas vantagens serão descritas com mais detalhes a seguir, com referência aos desenhos esquemáticos que acompanham, que com o propósito de ilustração mostram algumas modalidades não limitativas e em que

[0064] A figura 1 mostra uma vista em corte transversal de um dispositivo de fluxo de fundo de poço em uma posição fechada,

[0065] A figura 2 mostra uma vista em corte transversal do dispositivo de fluxo de fundo de poço da figura 1 em uma posição totalmente aberta,

[0066] A figura 3 mostra uma vista parcial do dispositivo de fluxo de fundo de poço das figuras 1 e 2 em que a parte saliente engata uma ranhura,

[0067] A figura 4 mostra uma vista parcial do dispositivo de fluxo de fundo de poço das figuras 1 e 2 em que a parte saliente está fora de engajamento,

[0068] A figura 5 mostra uma vista em corte transversal de outro dispositivo de fluxo de fundo de poço em uma posição fechada,

[0069] A figura 6 mostra uma vista parcial, em corte transversal, de um sistema de fundo de poço no qual uma ferramenta de manipulação está disposta oposta ao dispositivo de fluxo de fundo de poço,

[0070] A figura 7 mostra uma vista parcial, em corte transversal, de outro sistema de fundo de poço com barreiras anelares,

[0071] A figura 8 mostra uma vista parcial, em corte transversal, de mais um outro sistema de fundo de poço,

[0072] A figura 9 mostra uma vista em corte transversal de uma seção de ferramenta de acesso,

[0073] A figura 10 mostra uma vista em corte transversal de outra seção de ferramenta de acesso,

[0074] A figura 11 mostra uma vista em corte transversal de outro dispositivo de fluxo de fundo de poço em uma posição fechada,

[0075] A figura 12 mostra uma vista em corte transversal de ainda um outro dispositivo de fluxo de fundo de poço em uma posição fechada,

[0076] A figura 13 mostra um diagrama da corrente utilizada durante o deslocamento da válvula de uma posição para outra,

[0077] A figura 14 mostra um diagrama da magnitude magnética medida para identificar a distância do marcador e, assim, a posição da válvula, e

[0078] As figuras 15A e 15B mostram uma vista em corte transversal de uma inserção disposta na abertura.

[0079] Todas as figuras são altamente esquemáticas e não necessariamente em escala, e mostram apenas as partes que são necessárias para elucidar a invenção, outras partes sendo omitidas ou simplesmente sugeridas. Descrição detalhada da invenção

[0080] A figura 1 mostra um dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 para controlar um fluxo de fluido entre um anel 20 e um orifício interno 2 de uma estrutura metálica tubular de poço 3 disposta em uma perfuração de poço 4 para produzir fluido contendo hidrocarbonetos a partir de um reservatório. O dispositivo de fluxo de fundo de fundo 1 compreende uma parte tubular 5 possuindo uma primeira abertura 6 para permitir que o fluido flua para o dispositivo de fluxo de fundo de poço. O dispositivo de fluxo de fundo de poço compreende ainda uma luva deslizante 7 configurada para deslizar dentro da parte tubular 5 entre uma primeira posição que cobre a abertura, como mostrado na figura 1, e uma segunda posição que descobre totalmente a abertura para evitar que o fluido flua para dentro do dispositivo de fluxo de fundo de poço 1, como mostrado na figura 1. A parte tubular 5 compreende uma primeira ranhura 8 e uma segunda ranhura 9, a primeira ranhura estando disposta a uma primeira distância d1 da segunda ranhura ao longo da extensão axial. A luva deslizante 7 compreende uma parte saliente 10 configurada para engatar a primeira ranhura 8 na primeira posição e a segunda ranhura 9 na segunda posição. A parte tubular 5 compreende uma terceira ranhura 11 também configurada para ser engatada pela parte saliente 10 e a terceira ranhura 11 tem uma segunda distância d2 para a segunda ranhura 9 que é menor que a primeira distância d1, como mostrado na figura 1. Ao ter a segunda ranhura 9 e a terceira ranhura 11 dispostas próximas uma da outra, a parte saliente 10 depois de encaixar a primeira ranhura e mover-se mais na mesma direção precisa ser pressionada para dentro, o que requer uma quantidade significativamente maior de energia por uma ferramenta de manipulação de fundo de poço que move a luva deslizante 7. Assim, pode verificar-se que a luva 7 está de fato na segunda posição que descobre a primeira abertura. Isto é devido ao fato de a segunda ranhura 9 funcionar como uma ranhura de indicação, na medida em que, quando a parte saliente sai da segunda ranhura, a demanda de energia aumenta significativamente, indicando que a parte saliente 10 deixou a segunda ranhura. A terceira ranhura 11 funciona como uma ranhura de bloqueio. Ao mover a luva deslizante 7 na direção oposta, a terceira ranhura 11 é a ranhura de indicação e a segunda ranhura é a ranhura de bloqueio.

[0081] Ao puxar a luva deslizante 7, é difícil verificar a posição da luva deslizante apenas pela ferramenta executando o movimento deslizante da luva deslizante. Em seguida, uma ferramenta subsequente, tal como uma ferramenta de registro, precisa ser executada no poço para verificar a posição da luva deslizante 7 e, portanto, verificar se a luva deslizante realmente foi movida. Pela presente solução, a posição da luva deslizante 7 pode ser verificada examinando a demanda de energia da ferramenta que realiza o movimento deslizante da luva deslizante. Assim, observando a demanda atual ilustrada na figura 13 e contando os picos da curva, o operador pode verificar a posição da luva deslizante.

[0082] O dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 das figuras 1 e 2 compreende várias aberturas ao longo da extensão axial e é, portanto, uma válvula de posição múltipla. O dispositivo de fluxo de fundo de fundo 1 também compreende várias aberturas dispostas no mesmo plano circunferencial perpendicular à extensão axial.

[0083] Na figura 3, a parte saliente 10 está em uma posição projetada na qual a parte saliente engata a segunda ranhura 9. A parte saliente 10 é uma parte de projeção retrátil e na figura 4, a parte saliente 10 está em uma posição retraída e espremida para dentro pela parte da parte tubular 5 disposta entre as ranhuras e a luva deslizante 7 tem um diâmetro externo correspondente ao diâmetro interno da parte tubular 5 oposta à ranhura. A parte saliente 10 é feita de mola de aço ou de um material similar. Em outro aspecto da invenção, a parte saliente 10 pode ser projetada por meio de uma mola ou fluido hidráulico que atua sobre a parte saliente. Conforme ilustrado na figura 1, a luva deslizante 7 compreende uma face externa 16 e um elemento de vedação 17 disposto na face externa da luva e configurado para vedar contra uma face interna 18 da parte tubular 5.

[0084] Como pode ser visto na figura 2, a parte tubular 5 compreende uma segunda abertura 12 e outras aberturas deslocadas da primeira abertura na extensão axial. As aberturas na parte tubular 5 são deslocadas das ranhuras ao longo da extensão axial de modo que a luva deslizante 7 cubra todas as aberturas quando a parte saliente 10 engatar a primeira ranhura 8. Ao mover a luva deslizante 7 de modo que a parte saliente 10 da luva deslizante engate a primeira ranhura 8 em um primeiro conjunto P, P1 de ranhuras, a luva deslizante 7 descobre as primeiras aberturas 6 dispostas ao longo do mesmo plano circunferencial da parte tubular 5.

[0085] Se a luva tiver várias posições, mais conjuntos de ranhuras estão dispostos ao longo da extensão axial da parte tubular, e a primeira ranhura de cada conjunto funciona como uma ranhura de indicação na medida em que, quando a parte saliente deixa essa ranhura, é uma indicação de uma demanda de energia significativamente maior da ferramenta que executa o movimento. Ao mover a luva deslizante na direção oposta, a terceira ranhura é a ranhura de indicação e a segunda ranhura é a ranhura de bloqueio.

[0086] Na figura 5, o dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 compreende uma parte tubular 5 que compreende a primeira abertura 6 e a segunda abertura 12, a primeira abertura estando disposta a uma distância de abertura DO da segunda abertura ao longo da extensão axial. A luva deslizante 7 é da mesma maneira configurada para deslizar dentro da parte tubular 5 entre uma primeira posição que cobre a abertura e uma segunda posição que descobre pelo menos uma das aberturas. A parte tubular 5 compreende a primeira ranhura 8 na qual a luva deslizante 7 desliza, e a parte tubular compreende ainda uma segunda ranhura 9 e uma terceira ranhura 11, a segunda ranhura estando disposta a uma segunda distância d2 da terceira ranhura (mostrada na figura 1) ao longo da extensão axial que é menor do que a distância de abertura, e a luva deslizante compreende uma parte saliente 10 configurada para engatar a primeira ranhura ou a segunda ranhura na segunda posição. Assim, a primeira ranhura 8 é a ranhura principal na qual estão dispostas a segunda ranhura 9 e a terceira ranhura 11, e a segunda ranhura e a terceira ranhura constituem um conjunto P de ranhuras.

[0087] Além disso, o dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 da figura 5 compreende um revestimento 34 e uma tela 35, permitindo que o fluido proveniente do reservatório entre pela tela e flua debaixo do revestimento para as aberturas 6, 12. As aberturas 12C dispostas mais próximas da luva deslizante 7 têm um diâmetro substancialmente maior e podem ser utilizadas para outros fins ou apenas aberta, se o fluxo de fluido através das aberturas menores não for suficiente. O dispositivo de fluxo de fundo de fundo 1 compreende um primeiro marcador 36 disposto na parte tubular 5 e um segundo marcador 37 disposto na luva deslizante 7. Ao detectar a posição dos marcadores 36, 37, a posição da luva deslizante 7 e, portanto, a posição do dispositivo de fluxo de fundo de poço 1, pode ser determinada. Os marcadores podem ser marcadores radioativos, tais como etiquetas PIP, bobina magnética enrolada em torno da parte tubular 5 e/ou a luva deslizante 7, ou apenas marcadores feitos de um material magneticamente diferente do que a parte tubular 5 e a luva deslizante 7. Na figura 14, uma unidade de detecção mediu a magnitude magnética por meio de magnetômetros onde dois picos na curva marcam os dois marcadores e a distância entre eles. A unidade de detecção pode estar compreendida na ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 (mostrada na figura 6).

[0088] Conforme observado na figura 2, a luva deslizante 7 compreende ranhuras 21 configuradas para serem engatadas por uma ferramenta de manipulação de fundo de poço 40, como mostrado na figura 6. A luva deslizante 7 compreende uma pluralidade de partes salientes 10 distribuídas ao longo da circunferência da luva deslizante. Na figura 2, a luva deslizante 7 tem um diâmetro interno IDS que é substancialmente igual ao diâmetro interno IDw da estrutura metálica tubular de poço.

[0089] As ranhuras da parte tubular 5 compreendem faces de extremidade inclinadas 14, como mostrado nas figuras 3 e 4, e a parte saliente 10 compreende as faces inclinadas correspondentes 15, de modo que a parte saliente é capaz de deslizar dentro e fora do engate com as ranhuras ao longo das faces de extremidade inclinadas das ranhuras. A luva deslizante 7, a parte saliente 10 e a parte tubular 5 são feitas de metal de modo a poder suportar a força da luva deslizante sendo puxada para trás e para frente várias vezes pela ferramenta de manipulação.

[0090] A figura 6 descreve um sistema de fundo de poço 100 para controlar um fluxo de fluido em um fundo de poço do poço e através do dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 montado como parte de uma estrutura metálica tubular de poço 3 disposta em uma perfuração do poço. Para mover a luva de deslizamento 7 de uma posição para outra, o sistema de fundo de poço 100 compreende ainda uma ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 configurada para deslizar a luva deslizante ao longo da extensão axial. A ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 é alimentada por uma fonte de alimentação 44, tal como uma rede fixa ou uma bateria disposta na ferramenta. O sistema de fundo de poço 100 compreende ainda uma unidade de leitura de energia 41 configurada para detectar a energia utilizada pela ferramenta de manipulação de fundo de poço 40.

[0091] Conforme ilustrado na figura 7, a unidade de leitura de energia 41 também pode estar disposta na parte superior do poço e, portanto, ser uma unidade de leitura de superfície. Uma curva que ilustra a leitura da energia ou da corrente é mostrada na figura 13. O primeiro pico de corrente indica a corrente usada quando a parte saliente sai da primeira ranhura 8 (figuras 1 e 2), e os dois picos seguintes indicam a corrente usada para passar as segunda e terceira ranhuras para alcançar a segunda posição e ainda para a terceira posição. Na terceira posição, existe apenas um pico, uma vez que a parte saliente da luva deslizante não deixou a segunda ranhura do conjunto de ranhuras na terceira posição. A distância entre a primeira posição e a segunda posição é a distância de um acesso da ferramenta de manipulação de fundo de poço. Para continuar, a ferramenta de manipulação de fundo de poço é preparada para um novo acesso. A luva deslizante também pode ser manipulada a partir de uma posição após outra posição para a próxima posição de um único acesso. No entanto, ao preparar a ferramenta de manipulação do poço para ter uma distância de curso correspondente à distância entre duas posições de abertura, a luva deslizante não pode ser facilmente controlada de uma posição para a outra sem perder uma. A ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 compreende uma seção de ferramenta de acesso 22 configurada para prover uma força axial ao longo da extensão axial para mover a luva deslizante 7. A seção de ferramenta de acesso 22 compreende pelo menos uma unidade de projeção 23, tal como uma chave, para engatar a ranhura na luva deslizante 7. Assim, a seção da ferramenta de acesso 22 está configurada para prover um movimento ascendente e descendente.

[0092] Na figura 7, a ferramenta de manipulação de fundo de poço compreende uma seção de ancoragem 50 configurada para ancorar a ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 ao longo da extensão axial. Conforme ilustrado na figura 8, a ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 pode também compreender uma unidade de condução 60, tal como um trator de fundo de poço, que pode funcionar como a seção de ancoragem. A ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 compreende ainda uma unidade de detecção 61, tal como um localizador do colar de revestimento ou uma unidade de perfil magnético, para detectar uma posição da ferramenta de manipulação de fundo de poço ao longo da estrutura metálica tubular de poço 3.

[0093] O sistema de fundo de poço 100 compreende ainda uma unidade de armazenamento 62 disposta na ferramenta de manipulação de fundo de poço 40, como mostrado na figura 8, ou no topo do poço (mostrado na figura 6). A ferramenta de manipulação de fundo de poço 40 compreende ainda uma unidade de comunicação 43 de modo a ser capaz de se comunicar com a ferramenta a partir da superfície.

[0094] Na figura 7, a estrutura metálica tubular de poço 3 compreende duas barreiras anelares 70 dispostas em lados opostos do dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 para prover uma zona de produção 101 a partir da qual o fluido contendo hidrocarbonetos pode fluir da zona de produção e através das aberturas no dispositivo de fluxo de fundo 1. Cada barreira anelar compreende uma parte tubular 71 que é montada como parte da primeira estrutura metálica tubular de poço 3 e um tubo tubular expansível 72 que envolve a parte tubular. Cada seção de extremidade do tubo expansível está conectada à parte tubular, definindo um espaço de barreira anelar 73 entre a parte tubular e o tubo tubular expansível. A parte tubular compreende uma abertura de expansão 74 através da qual o fluido pressurizado pode passar para expandir o tubo tubular expansível e para trazer a barreira anelar de uma posição não expandida para uma posição expandida.

[0095] Em outro aspecto, o sistema de fundo de poço compreende mais de duas barreiras anelares e mais dispositivos de fluxo de fundo de poço dispostos entre algumas barreiras anelares.

[0096] A ferramenta de manipulação 40 está disposta em engate com a luva deslizante 7 e move a luva deslizante ao longo da extensão axial até a parte saliente 10 da luva deslizante engatar a segunda ranhura 9. Ao mover a luva deslizante ao longo da extensão axial para engatar com a terceira ranhura 11, a parte saliente é forçada a sair do engate com a segunda ranhura. Desta forma, o dispositivo de fluxo do fundo do fundo 1 desloca a posição. Nesta direção de movimento, a segunda ranhura é uma ranhura de indicação. Para verificar se a posição do dispositivo de fluxo do poço foi deslocada, a energia utilizada pela ferramenta de manipulação de fundo de poço durante o movimento da luva deslizante é deduzida e, se for utilizada uma energia aumentada durante o movimento, verifica-se que a parte saliente desengatou da segunda ranhura. Ao mover a luva deslizante em uma direção oposta movendo a luva deslizante da segunda ranhura para a terceira ranhura, a terceira ranhura funciona como a ranhura de indicação.

[0097] Na figura 8, a seção de ferramentas de acesso 22 está conectada a uma unidade de condução 60. A seção de ferramenta de acesso 22 é submersa em uma estrutura metálica tubular de poço 3 através de uma linha fixa 44 através da qual o motor 42 é alimentado. A ferramenta de manipulação 40 compreende ainda uma bomba 45 acionada pelo motor para fornecer fluido pressurizado para acionar a seção de ferramenta de acesso 22. Na figura 9, a seção de ferramenta de acesso 22 compreende uma caixa de pistão 51 que é penetrado por um eixo 59. Um pistão 58 é provido em torno do eixo 59 de modo que o eixo 59 pode correr para frente e para trás dentro da caixa 51 para prover a força axial F. O pistão 58 é provido com um meio de vedação 56 de modo a prover uma conexão de vedação entre o interior da caixa de pistão 51 e o exterior do pistão 58.

[0098] A caixa de pistão 51 compreende um tubo 54 que é fechado por dois anéis 65 para definir a caixa de pistão 51. Os anéis 65 têm um meio de vedação 56, tal como um anel de vedação, de modo a prover uma conexão de vedação entre os anéis 65 e o eixo 59. Desta forma, a caixa de pistão 51 é dividida em duas câmaras, nomeadamente uma primeira câmara 31 e uma segunda câmara 32. Cada câmara é conectada de modo fluido a uma bomba através de dutos 53. Na figura 9, o eixo 59 é projetado como indicado pela seta F, e a direção do fluido é indicada pelas setas nos dutos. Quando retraído, o fluido corre na direção oposta.

[0099] A figura 10 mostra outra seção de ferramenta de acesso 22 para prover uma força axial em uma direção axial da ferramenta de manipulação, que é também a direção axial da estrutura metálica tubular de poço. A seção de ferramenta de acesso 22 compreende uma caixa 82, uma primeira câmara dentro da seção de ferramenta de acesso 22 e uma primeira parte de ferramenta 84 compreendendo uma unidade de bomba 55 para prover fluido pressurizado para a câmara. A seção de ferramenta de acesso 22 compreende um eixo 86 que penetra na câmara 83 e um primeiro êmbolo 87 que divide a primeira câmara em uma primeira seção de câmara 88 e uma segunda seção de câmara 89. O pistão 87 forma parte da caixa que forma parte de uma segunda parte de ferramenta 90. A segunda parte de ferramenta 90, a caixa 82 e o pistão 87 são deslizáveis em relação ao eixo 86 e a primeira parte de ferramenta 84 de modo que a caixa se move em relação ao eixo. O eixo é estacionário em relação à unidade de bomba 55 durante a pressurização da primeira seção de câmara 88 ou da segunda seção de câmara 89. O fluido é alimentado para uma das seções de câmara através de um canal de fluido 91 na primeira parte e um canal de fluido 91 no eixo 86 para prover fluido para e/ou da câmara 83 durante a pressurização da primeira seção de câmara 88 ou da segunda seção de câmara 89, gerando uma pressão sobre o pistão 87.

[00100] A pressurização da primeira seção de câmara gera uma pressão sobre o pistão e um movimento descendente na medida em que a caixa se desloca para fora da bomba, como mostrado na figura 10. Enquanto o fluido é conduzido para a primeira seção de câmara 88, o fluido é forçado para fora da segunda seção de câmara. Ao prover fluido pressurizado para a segunda seção de câmara 89, é gerada uma pressão no pistão, provendo um movimento ascendente, na medida em que a caixa se move da posição na figura 10 para a posição inicial e, assim, se move em direção à bomba. O eixo está conectado de forma fixa à primeira parte de ferramenta e a caixa é deslizável em relação à primeira parte de ferramenta e uma primeira parte de extremidade 96 da caixa sobrepõe a primeira parte de ferramenta. Ao se sobrepor, a caixa é suportada parcialmente pela primeira parte, uma vez que a primeira parte 84 tem um ODH de diâmetro externo que é substancialmente o mesmo que um diâmetro interno IDH da caixa. A caixa compreende uma segunda parte de extremidade 97 conectada à seção com as chaves.

[00101] Em outra modalidade, a ferramenta é alimentada por uma bateria na ferramenta e, portanto, é sem fio. Em outra modalidade não ilustrada, a bomba pode ser alimentada por fluido de alta pressão a partir da superfície para baixo através de um tubo, tubagem enrolada, estrutura metálica tubular de poço ou o revestimento.

[00102] Na figura 11, o dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 compreende ainda uma quarta ranhura 13, o que significa que um conjunto das ranhuras compreende três ranhuras, provendo uma indicação adicional da posição da luva deslizante. As aberturas 6, 12 variam em tamanho de modo que as primeiras aberturas sejam as menores, enquanto as aberturas mais próximas da luva deslizante 7 são as maiores. Desta forma, o dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 não é apenas uma válvula de multiposição, mas também um dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 em que a quantidade de fluxo através do dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 pode ser variada quando se desloca de uma posição para a outra.

[00103] O dispositivo de fluxo de fundo de poço 1 da figura 12 compreende uma primeira ranhura 8 e as próximas ranhuras são a segunda ranhura 9 e a terceira ranhura 11 dispostas em um conjunto. O próximo conjunto de ranhuras compreende três ranhuras, e o próximo conjunto de ranhuras compreende quatro ranhuras. Desta forma, é dada uma ranhura de indicação adicional para verificar a posição real da luva deslizante 7 e verificar assim quais aberturas são descobertas e que são cobertas pela luva deslizante.

[00104] Nas figuras 15A e 15B, o dispositivo de fluxo de fundo de poço compreende ainda uma inserção 27 disposta na abertura 6 da parte tubular 5. Na figura 15A, a disposição da inserção está em uma vista explodida e na figura 15B a inserção é fixada no interior da abertura. A inserção é fixada na abertura por meio de um elemento de fixação 29, tal como um anel de encaixe 29. O anel de encaixe 29 engata uma endentação 30 na abertura. A inserção é feita de um material cerâmico e tem um furo de passagem predeterminado que é determinado com base nos parâmetros do poço, tais como o projeto de conclusão, a perfuração do poço, a formação e/ou os parâmetros de fluido do poço, tais como densidade, conteúdo, temperatura e/ou pressão. O anel de encaixe é feito de aço, tal como a mola de aço.

[00105] Por fluido ou fluido de poço, entende-se qualquer tipo de fluido que possa estar presente em fundos de poços de poços de petróleo ou de gás, tal como gás natural, óleo, lama de óleo, petróleo bruto, água, etc. Por meio de gás, entende-se qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, uma conclusão ou um buraco aberto e, por óleo, entende-se qualquer tipo de composição de óleo, tal como óleo bruto, fluido contendo óleo, etc. Os fluidos de gás, óleo e água podem, assim, compreender todos outros elementos ou substâncias diferentes de gás, óleo e/ou água, respectivamente.

[00106] Por uma estrutura metálica tubular de poço, revestimento de produção ou revestimento, entende-se qualquer tipo de tubo, tubulação, tubo tubular, forro, corda, etc. utilizados no poço em relação à produção de petróleo ou gás natural.

[00107] Caso a ferramenta não seja submergível até o interior do revestimento, um trator de fundo de poço pode ser usado para empurrar a ferramenta para a posição no poço. O trator de fundo de poço pode ter braços projetáveis com rodas, em que as rodas entram em contato com a superfície interna do revestimento para propelir o trator e a ferramenta para a frente no revestimento. Um trator de poço é qualquer tipo de ferramenta de condução capaz de empurrar ou puxar ferramentas em um fundo de poço de poço, tal como um Well Tractor®.

[00108] Embora a invenção tenha sido descrita no acima em conexão com as modalidades preferidas da invenção, será evidente para um versado na técnica que são concebíveis várias modificações sem se afastar da invenção como definida pelas reivindicações a seguir.

Claims (16)

1. Dispositivo de fluxo de fundo de poço (1) para controlar um fluxo de fluido entre um anel (20) e um orifício interno (2) de uma estrutura metálica tubular de poço (3) disposta em uma perfuração do poço (4), caracterizado pelo fato de que compreende: uma parte tubular (5) compreendendo uma primeira abertura (6) e uma extensão axial, e uma luva deslizante (7) configurada para deslizar dentro da parte tubular (5) entre uma primeira posição que cobre a abertura e uma segunda posição que descobre totalmente a abertura, a parte tubular (5) compreendendo uma primeira ranhura (8) e uma segunda ranhura (9), a primeira ranhura (8) sendo disposta a uma primeira distância (d1) da segunda ranhura (9) ao longo da extensão axial e a luva deslizante (7) compreendendo uma parte saliente (10) configurada para engatar a primeira ranhura (8) na primeira posição e a segunda ranhura (9) na segunda posição, em que a parte tubular (5) compreende uma terceira ranhura (11) configurada para ser engatada pela parte saliente e possuindo uma segunda distância (d2) para a segunda ranhura (9), em que a segunda distância (d2) é menor do que a primeira distância (d1), e em que a primeira distância (d1) corresponde a uma primeira superfície ininterrupta que se estende a partir da primeira ranhura (8) para a segunda ranhura (9), e em que a segunda distância (d2) corresponde a uma segunda superfície ininterrupta que se estende a partir da segunda ranhura (9) para a terceira ranhura (11).

2. Dispositivo de fluxo de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte saliente é uma parte de projeção retrátil.

3. Dispositivo de fluxo de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte saliente é móvel entre uma posição projetada e uma posição retraída.

4. Dispositivo de fluxo de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte tubular (5) compreende uma segunda abertura (12) deslocada da primeira abertura (6) na extensão axial.

5. Dispositivo de fluxo de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda ranhura (9) e a terceira ranhura (11) constituem pelo menos um conjunto de ranhuras (P) e o pelo menos um conjunto de ranhuras (P) compreende uma pluralidade de conjuntos de ranhuras.

6. Dispositivo de fluxo de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ranhuras da parte tubular (5) compreendem faces de extremidade inclinadas (14).

7. Dispositivo de fluxo de fundo de poço (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte saliente (10) inclui pelo menos uma face inclinada.

8. Sistema de fundo de poço (100) para controlar um fluxo de fluido em um furo fundo de poço do poço, caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura metálica tubular de poço (3) disposta em uma perfuração do poço (4), um dispositivo de fluxo de fundo de poço (1) como definido na reivindicação 1, uma ferramenta de manipulação de fundo de poço (40) configurada para engatar e mover a luva deslizante (7) ao longo da extensão axial em ambos os movimentos para cima e para baixo, e uma fonte de energia (44) configurada para alimentar uma operação da ferramenta de manipulação de fundo de poço (40).

9. Sistema de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de leitura da energia (41) configurada para detectar a energia utilizada pela ferramenta de manipulação de fundo de poço (40).

10. Sistema de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de manipulação de fundo de poço (40) compreende uma seção de ferramenta de acesso (22) configurada para prover uma força axial ao longo da extensão axial.

11. Sistema de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de armazenamento.

12. Sistema de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma unidade de comunicação (43).

13. Sistema de fundo de poço, de acordo com a reivindicaçãoa 8, caracterizado pelo fato de que a estrutura metálica tubular de poço (3) compreende duas barreiras anelares (70), cada barreira anelar (70) compreendendo: uma parte tubular (5) montada como parte da primeira estrutura metálica tubular de poço (3), um tubo tubular expansível (72) que circunda a parte tubular (5), cada seção de extremidade do tubo tubular expansível (72) sendo conectada à parte tubular (5), um espaço de barreira anelar (73) entre a parte tubular (5) e o tubo tubular expansível (72), e uma abertura de expansão (74) na parte tubular (5) através da qual o fluido pressurizado passa para o espaço de barreira anelar (70) para expandir o tubo tubular expansível (72) e trazer a barreira anelar (70) de uma posição não expandida para uma posição expandida.

14. Sistema de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de fluxo de fundo de poço (1) está disposto entre as duas barreiras anelares (70).

15. Método de manipulação de fundo de poço para deslocar uma posição de um dispositivo de fluxo de fundo de poço (1) de um sistema de fundo de poço, como definido na reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende: dispor a ferramenta de manipulação de fundo de poço (40) em engate com a luva deslizante (7), mover a luva deslizante (7) ao longo da extensão axial até a parte saliente (10) da luva deslizante (7) engatar a segunda ranhura (9), e forçar a parte saliente (10) para sair do engate com a segunda ranhura (9), movendo a luva deslizante (7) para além da extensão axial para o engate com a terceira ranhura (11).

16. Método de manipulação de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: ler a energia usada pela ferramenta de manipulação de fundo de poço (40) durante o movimento da luva deslizante (7), e detectar que uma quantidade aumentada de energia é usada para verificar se a parte saliente desengatou da segunda ranhura (9).

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