BR112018007949B1 - Ferramenta de campo petrolífero, método e sistema para operações de campo petrolífero. - Google Patents
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Abstract
FERRAMENTA DE CAMPO PETROLÍFERO, MÉTODO E SISTEMA PARA OPERAÇÕES DE CAMPO PETROLÍFERO. Ferramentas de campo petrolífero tendo uma vedação de metal a metal formada entre uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal, em que pelo menos uma das primeira e da segunda superfícies de metal são pelo menos parcialmente revestidas por ligação química ou deposição física de um material de revestimento que é mais durável e tem um coeficiente de atrito mais baixo que cada uma ou ambas a primeira e/ou a segunda superfícies às quais o material de revestimento é aplicado.
Description
[001] A presente descrição geralmente se refere a ferramentas para uso em operações de campo petrolífero e, mais particularmente, a vedações metal a metal revestidas ligando quimicamente um material durável a uma superfície do metal formando a vedação metal a metal.
[002] Vedação de componentes em operações de campo petrolífero é de importância crítica, tanto durante a operação de ferramentas de fundo de poço quanto para uso em porções das ferramentas que permanecem no poço após completação, teste e produção. Por exemplo, vedações de válvula exigem manutenção de isolamento hidráulico sob um diferencial de pressão. Tais vedações têm sido tradicionalmente elastoméricas, onde a composição de elastômero da vedação é resistente e, assim, é capaz de se conformar a superfícies opostas e manter integridade da vedação, mesmo em uma condição dinâmica. No entanto, vedações elastoméricas tem dificuldade de sobreviver a condições hostis, tal como aquelas encontradas no fundo de poço ou durante movimento dinâmico de uma ferramenta contatando as vedações elastoméricas. Vedações elastoméricas frequentemente são suscetíveis à perda de resiliência, intumescimento, descascamento, rachadura, deformação de forma e afins, com base em vários fatores tais como compatibilidade química, temperatura, pressão, desgaste mecânico e afins.
[003] Vedações metal a metal foram desenvolvidas para substituir ou suplementar vedações elastoméricas em operações de petróleo e gás, porque elas são menos afetadas por condições ambientais de fundo de poço (por exemplo, produtos químicos de fundo de poço, temperaturas, pressões e similares). Como usado aqui, o termo "vedação metal a metal" se refere a qualquer vedação formada substancialmente por contato entre pelo menos dois materiais metálicos, sejam idênticos ou diferentes na composição, de modo que as porções de metal (por exemplo, superfícies) da vedação formem o mecanismo de vedação primário. Tais vedações encontram qualquer uma ou ambas das condições estáticas ou dinâmicas, onde uma ou mais superfícies contatando a vedação são ou imóveis ou móveis, respectivamente. No entanto, quando vedações metal a metal são usadas em condições dinâmicas (por exemplo, porções de ferramentas tendo partes móveis, tal como fechamentos ou aberturas deslizantes), elas muitas vezes experimentam abrasão metal a metal que limita o tempo de vida da vedação metal a metal. Mesmo vedações metal a metal destinadas a serem estáticas podem experimentar micromovimentos devido à vibração e podem experimentar atrito mediante montagem. Para manter diferenciais de pressão grandes, frequentemente encontrados na indústria petrolífera, a vedação é carregada com uma grande força. O atrito total, então, do sistema móvel é grande devido ao componente de grande força. Isto pode resultar em desgaste significativo para estes componentes e, daí, vidas úteis mais curtas que vedações que usam componentes elastoméricos.
[004] As figuras a seguir são incluídas para ilustrar certos aspectos da presente descrição e não devem ser vistas como modalidades exclusivas. O assunto descrito é capaz de consideráveis modificações, alterações, combinações e equivalentes na forma e função, sem afastamento do escopo desta descrição.
[005] FIG. 1 ilustra uma vista lateral esquemática de uma válvula de esfera tendo uma vedação metal a metal em um sistema de poço.
[006] FIGS. 2a e 2B ilustram uma vista em seção transversal lateral de uma válvula de esfera tendo uma vedação metal a metal.
[007] A presente descrição geralmente se refere a ferramentas para uso em operações de campo petrolífero e, mais particularmente, a vedações metal a metal revestidas ligando quimicamente um material durável a uma superfície do metal formando a vedação metal a metal. O material revestido é igualmente ou mais durável do que o substrato (isto é, pelo menos uma porção da vedação metal a metal) e tem um coeficiente de atrito mais baixo para o sistema (isto é, a funcionalidade da vedação metal a metal e/ou a ferramenta na qual ela é incluída). Isto é, em uma modalidade o material é pelo menos tão durável quanto o substrato e abaixa o coeficiente de atrito para o sistema vedado. Em outra modalidade, o revestimento é suficientemente durável para a aplicação operacional particular e abaixa o coeficiente de atrito para o sistema vedado. Como um exemplo específico, a presente descrição usa deposição de camada atômica (ALD) para revestir vedações metal a metal. Os revestimentos formados nas vedações metal a metal podem ser parcialmente ou totalmente aplicados a uma, algumas ou todas as superfícies metálicas formando a vedação metal a metal, sem afastamento do escopo da presente descrição. Por conseguinte, o termo "vedação metal a metal", usada em conjunto com o termo "revestimento," conforme descrito abaixo, não implica revestimento completo.
[008] Vedações metal a metal são usadas frequentemente onde vedações elastoméricas são inviáveis devido às condições ambientais ou de aplicação, tal como altas temperaturas ou pressões, resistência química, prevenção de desgaseificação, radiação, permeabilidade de gás e similares. No entanto, vedações de metal a metal, particularmente em condições dinâmicas, experimentam forças de atrito e/ou compressivas que erodem ou desgastam as vedações, o que pode resultar em falha de vedação. A redução de tais forças de atrito de vedações metal a metal pode, assim, resultar em um tempo de vida elevado potencial da vedação. Por exemplo, reduzindo o coeficiente de atrito, a vida útil da vedação pode ser estendida.
[009] Por exemplo, uma "Curva Stribeck", às vezes conhecida como uma "curva ZN/P" ou uma "ncurva N/p", ilustra desempenho de mancal típico sob condições variáveis de operação. Três faixas operacionais são representadas na curva ZN/P. O eixo x da curva ZN/P está diretamente relacionado à vida útil do mancal. A primeira faixa operacional representa altas forças de atrito, mostradas como altos coeficientes de atrito, e o tempo de vida do mancal é reduzido. No entanto, como o coeficiente de atrito é reduzido dramaticamente na segunda faixa operacional, o tempo de vida do mancal é estendido. Por conseguinte, reduzindo o coeficiente de atrito ou as forças de atrito experimentadas pelas áreas de contato metal a metal, o tempo de vida da ferramenta deve ser aumentado.
[0010] De fato, a elevada lubrificação limpa resultando em um coeficiente de atrito diminuído pode aumentar a vida de um componente (por exemplo, um mancal ou uma vedação de válvula). Alternativamente, a vida de um componente é prejudicada quando contaminado e/ou má lubrificação aumenta o coeficiente de atrito. Para uma lubrificação muito boa, o tempo de vida do componente pode ser estendido até um grau melhor que uma relação linear.
[0011] Uma ou mais modalidades ilustrativas descritas neste documento são apresentadas abaixo. Nem todas as características de uma implementação real são descritas ou mostradas neste pedido por uma questão de clareza. É compreendido que no desenvolvimento de uma modalidade real incorporando as modalidades descritas neste documento, inúmeras decisões específicas de implementação devem ser tomadas para alcançar os objetivos do desenvolvedor, tal como conformidade com restrições relacionadas ao sistema, relacionadas à litologia, relacionadas ao negócio, relacionados ao governo e outras restrições as quais variam por implementação e de tempos em tempos. Embora os esforços de um desenvolvedor possam ser complexos e demorados, tais esforços seriam, no entanto, um empreendimento de rotina para aqueles versados na técnica tendo o benefício desta descrição.
[0012] Deve ser notado que, quando "cerca de" é aqui fornecido no início de uma lista numérica, o termo modifica cada número da lista numérica. Em algumas listas numéricas de faixas, alguns limites inferiores listados podem ser maiores do que alguns limites superiores listados. Um indivíduo versado na técnica reconhecerá que o subconjunto selecionado demandará a seleção de um limite superior que ultrapasse o limite inferior selecionado. Salvo indicação em contrário, todos os números expressos no presente relatório descritivo e nas reivindicações associadas serão entendidos como sendo modificados em todos os casos pelo termo "cerca de". Por conseguinte, a menos que indicado em contrário, os parâmetros numéricos estabelecidos no seguinte relatório descritivo e nas reivindicações anexadas são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas se procuram obter pelas modalidades exemplares aqui descritas. Ao final, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes ao escopo das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser pelo menos interpretado à luz do número de dígitos significativos relatados e pela aplicação de técnicas de arredondamento ordinárias.
[0013] Embora composições e métodos sejam descritos neste documento em termos de “compreendendo” vários componentes ou etapas, as composições e os métodos podem também “consistir essencialmente em” ou “consistir em” vários componentes e etapas. Quando "compreendendo" é usado numa reivindicação, ele é aberto.
[0014] O uso de termos direcionais, tal como acima, abaixo, superior, inferior, para cima, para baixo, esquerda, direita, furo acima, furo abaixo e semelhantes são usados em relação às modalidades ilustrativas como elas são representadas nas figuras, a direção para cima sendo em direção ao topo da figura correspondente e a direção para baixo sendo em direção ao fundo da figura correspondente, a direção furo acima sendo em direção à superfície do poço e a direção furo abaixo sendo em direção à ponta do pé do poço.
[0015] As vedações metal a metal aqui descritas são revestidas com um material que é mais durável que o substrato e tem um coeficiente de atrito mais baixo. Como usado aqui, o termo "revestimento químico" e variantes gramaticais do mesmo se refere a uma camada formada por ligação química a um substrato, seja o próprio substrato de uma camada de semente, conforme descrito abaixo. Os termos "revestimento químico" e "ligação química" assim são usados permutavelmente neste documento. "Revestimento físico" se refere aqui a uma camada formada por deposição física em um substrato (por exemplo, adesão). Os termos "revestimento físico" e "deposição física" assim são usados permutavelmente neste documento. Produtos químicos e/ou revestimentos físicos adequados para vedações de metal a metal são geralmente maiores que 1,2 nm, mas não excessivamente espessos de modo que a vedação metal a metal, ou a tolerância de ferramenta, seja comprometida. Isto é, o revestimento químico e/ou físico pode ser apenas tão espesso para assegura que a vedação metal a metal permaneça dentro da(s) tolerância(s) projetada(s) (por exemplo, para manter vedação, compressão, contato, etc. adequado), o que varia com base no tipo de vedação, no tipo de ferramenta empregando a vedação, no ambiente de fundo de poço e afins e qualquer combinação dos mesmos. Em outras modalidades, o material de revestimento químico e/ou físico é revestido parcialmente ou totalmente em uma ou mais ou todas as superfícies de uma vedação metal a metal a fim de alcançar a tolerância de vedação da vedação metal a metal. Isto é, a própria vedação metal a metal pode ser projetada de modo que ela não alcance a tolerância de vedação até um ou mais revestimentos físicos e/ou químicos serem aplicados, o que tem ainda os benefícios aqui descritos.
[0016] Quando o revestimento químico e/ou físico é relativamente fino, a vedação resultante pode beneficamente permitir elevada flexibilidade, outra característica útil para durabilidade. O termo "durável" e variantes gramaticais do mesmo, se refere a uma resistência medida, a deformação física ou degradação química (referidos coletivamente neste documento como "durável" e variantes gramaticais do mesmo), bem como a capacidade de suportar pressão e/ou danos durante uma aplicação operacional particular. Geralmente, a durabilidade do material revestido quimicamente nas vedações de metal a metal é mais durável que o material formando a vedação metal a metal. Durabilidade pode ser quantificada usando módulo de Young ou razão de Poisson, embora outras medidas dependentes de aplicação possam ser apropriadas, sem afastamento do escopo da presente descrição. Durabilidade pode ser medida usando dureza Vickers, dureza Knoop, dureza de nanoindentação e similares, por exemplo. Durabilidade química fornece resistência química à degradação. O parâmetro de durabilidade de importância é muitas vezes definido pela aplicação operacional específica ou pelo ambiente da aplicação. Por exemplo, em um ambiente inerte, uma durabilidade química pode não ser um parâmetro de importância; no entanto, em um ambiente corrosivo, durabilidade química é muito importante. Da mesma forma, se a aplicação de operação resultar em alto choque ou tensão, então, a flexibilidade pode ser de particular importância. A durabilidade do sistema para uma superfície pelo menos parcialmente revestida pode ser mais alta que aquela da superfície de metal sozinha (sem revestimento), mas não tão alto quanto o material de revestimento sozinho. Além disso, a durabilidade do sistema para uma superfície pelo menos parcialmente revestida pode ser mais alta para o sistema do que qualquer um da superfície metálica sozinha ou do revestimento sozinho (isto é, o revestimento e a superfície sinergicamente aumentam a durabilidade).
[0017] O "substrato" é o material formando a vedação metal a metal e o "coeficiente de atrito" se refere à razão da força tangencial que é necessário para iniciar ou para manter movimento relativo entre duas superfícies em contato para a força perpendicular as mantendo em contato. Existem estimativas dinâmicas e estáticas do coeficiente de atrito, qualquer um dos quais pode ser aplicável a uma aplicação específica. O material revestido por conseguinte confere um coeficiente de atrito reduzido à vedação de metal a metal à qual é ligado quimicamente. O coeficiente de atrito do material quimicamente revestido nas vedações de metal a metal é de preferência menor que o coeficiente de atrito de vidro (cerca de 1), mas depende do material formando a vedação de metal a metal.
[0018] Revestimentos apropriados podem ser alcançados por vários métodos, incluindo química úmida, reação eletroquímica ou fusão sólida. Adicionalmente, a deposição química (ou física) pode ser alcançada por deposição de vapor químico, incluindo ALD, conforme descrito em mais detalhes abaixo, deposição de feixe de elétrons, deposição de pulverização de magnetron e similares. Recozimento pode absorver uma deposição física e intensificar uma ligação química. Estes vários métodos podem ser usados para aplicar revestimentos (por exemplo, revestimentos químicos e/ou físicos), tal como o Al2O3, diamante, nitreto de silício ou carboneto de silício, todos os quais podem ser revestimentos úteis para atingir características desejadas, como aqui descrito.
[0019] Em uma modalidade, as vedações de metal a metal aqui descritas são quimicamente revestidas por ALD com óxido de alumínio (Al2O3) ou formas cristalinas do mesmo (por exemplo, safira, que é idêntica em forma química a Al2O3) (coletivamente referidos como "óxido de alumínio"), sejam naturais ou sintéticos, para elevado tempo de vida, particularmente sob condições dinâmicas. Em outra modalidade, as vedações de metal a metal aqui descritas são revestidas (por exemplo, revestidas quimicamente) com diamante (por exemplo, pela deposição de vapor químico), seja natural ou sintético, para maior tempo de vida, particularmente em condições dinâmicas. É para ser apreciado que embora as vedações de metal a metal da presente descrição sejam descritas principalmente com referência a vedações de metal a metal de óxido de alumínio revestidas com ALD, qualquer material revestido que seja tanto mais durável que o substrato formando a vedação de metal a metal quanto tenha um coeficiente de atrito mais baixo pode de outro modo ser quimicamente ligado ou depositado nas vedações de metal a metal de acordo com as modalidades neste documento, sem afastamento do escopo da presente descrição. Exemplos de materiais adequados que podem ser depositados por vários métodos incluem, mas não estão limitados a, diamante, carbono tipo diamante (DLC), nitreto de silício, carboneto de silício, óxido de titânio, óxido de háfnio(IV), óxido de zircônio, óxido de berílio e semelhantes, qualquer um em combinação com óxido de alumínio e qualquer combinação dos mesmos.
[0020] Em algumas modalidades, uma camada de semente (por exemplo, um material de transição) pode ser necessária para preparar a vedação de metal a metal para receber o material de revestimento. Por exemplo, uma vedação de metal a metal pode ser preparada (por exemplo, revestida) inicialmente com uma camada de carboneto de silício ou nitreto de silício seguida pela deposição do material de revestimento (por exemplo, diamante). Em alguns casos, uma camada de semente pode ser necessária para promover o crescimento do material a ser revestido quimicamente no substrato metálico. Como usado aqui, o termo "camada de semente" se refere a uma camada depositada diretamente no substrato, antes da camada de revestimento químico desejada, a fim de melhorar as características de ligação do revestimento químico. Um exemplo é diamante, que não liga bem com metal. Neste caso, uma camada de semente de carboneto de silício (SiC), por exemplo, é primeiramente depositada no substrato e, então, seguida pelo material desejado para revestimento químico (por exemplo, diamante). Por conseguinte, em algumas modalidades, pode haver uma necessidade de pelo menos uma camada de semente. Outros benefícios e/ou requisitos de uma camada de semente incluem, mas não estão limitados a, compatibilidade química com o substrato, fornecimento de uma camada de alívio de tensões (por exemplo, quando os dois retículos constantes não correspondem e causam tensão considerável no material a ser revestido quimicamente), fornecimento de uma barreira de isolamento (por exemplo, uma barreira de difusão de gás) e similares e qualquer combinação dos mesmos.
[0021] As vedações de metal a metal aqui descritas incluem quaisquer vedações de metal a metal para uso em operações de campo petrolífero, incluindo para uso em equipamento de superfície e ferramentas de fundo de poço. Como usado aqui, o termo "ferramenta" abrangerá tanto equipamento de superfície quanto ferramentas de fundo de poço usadas em operações de campo petrolífero. Tais vedações de metal a metal incluem, mas não estão limitadas a, vedações de metal a metal engatadas por rosca, vedações de metal a metal de O-ring, vedações de metal a metal de anel C, vedações de metal a metal energizadas por mola, vedações de metal a metal de vedação em L, vedações de metal a metal de vedação em E, vedações de metal a metal pressurizadas de anel de arame, vedações de metal a metal de anel em U, vedações de metal a metal de válvula de esfera, vedações de metal a metal deslizantes planares chatas (por exemplo, para uso em um testador de formação hostil) e similares e qualquer combinação das mesmas. Exemplos de ferramentas de campo petrolífero que empregam tais vedações de metal a metal incluem, mas não estão limitadas a, testadores de formação (por exemplo, testadores de formação sequenciais de alta pressão alta temperatura, testador de formação HSFT-II™, disponível de Halliburton Energy Services, Inc., em Houston, Texas), válvulas, bombas e similares. Exemplos de operações de campo petrolífero que empregam as ferramentas compreendendo as vedações de metal a metal incluem, mas não estão limitados a, teste de haste de broca, teste de formação (cabo de aço ou perfilagem durante a perfuração) e similares. Equipamento de superfície, incluindo tubulações, também faz uso de vedações de metal a metal.
[0022] "Deposição de camada atômica" ou "ALD" é uma técnica de deposição de filme fino baseada no uso sequencial de um processo químico de fase de gás. ALD fornece deposições de revestimento de filme que são quimicamente ligadas e os filmes depositados são relativamente finos e da ordem de nanômetros únicos a muitos micrômetros (μm) de espessura, desde que eles não comprometam a(s) tolerância(s) de vedação exigida(s). A deposição química empregada por ALD difere de técnicas de deposição física, as quais são caracterizadas por forças mais fracas aderindo o revestimento a um material de substrato. Por conseguinte, um revestimento de vedação de metal a metal formado usando ALD resulta em um revestimento mais eficaz e um revestimento mais duradouro do que por meio de deposição física. Outras técnicas de revestimento podem resultar em espessuras de únicos nanômetros de espessura a centenas de μm de espessura.
[0023] Óxidos de alumínio (incluindo suas formas cristalinas, tal como safira) têm um coeficiente de atrito particularmente baixo, como mostrado na Tabela 1 abaixo, em comparação com outros materiais e são eficazes ao serem depositados em substratos usando ALD. Esses substratos incluem, mas não estão limitados a, titânio, aço inoxidável (por exemplo, válvulas e acessórios SWAGELOK® de aço inoxidável) e liga MP35N® (Standard Pressed Steel Technologies, Inc. em Jenkintown, Pensilvânia) com HASTELLOY® (de Haynes International em Kokomo, Indiana) e berílio- cobre, por exemplo. Tabela 1 mostra os coeficientes de atrito estático para combinações de Material I e Material II. TABELA 1
[0024] Como mostrado, safira tem um coeficiente de atrito estático de 0,2 que pode ser aproveitado para aumentar a vida útil de uma vedação metal a metal formando um revestimento em torno da mesma ou sobre a mesma. Mais ainda, safira é apenas a segunda em dureza em comparação com diamante e, assim, a durabilidade de um revestimento de safira (ou óxido de alumínio) em uma vedação de metal a metal não apenas resulta em uma redução de coeficiente de atrito, mas também em durabilidade intensificada. Safira é de cerca de 1. 800 unidades quando medida por dureza Knoop. Como discutido acima, revestimento por ALD resulta em um revestimento quimicamente ligado que tem adesão de material muito superior em comparação com métodos de revestimento físicos. Adicionalmente, como ALD resulta em um revestimento de filme fino, ele é significativamente mais maleável e ou flexível que revestimentos mais espessos que podem sofrer de falha frágil e, assim, se conforma mais facilmente ao substrato subjacente (por exemplo, a superfície externa de uma vedação de metal a metal) sem delaminação (novamente estendendo a vida útil do revestimento). Mais ainda, ALD pode depositar revestimentos finos em substratos não planares e não é restrito por deposição de "linha de visão".
[0025] As modalidades neste documento se referem a vedações de metal a metal que foram revestidas com um óxido de alumínio usando uma metodologia ALD específica. Na metodologia ALD usada neste documento, sob alto vácuo, reagentes químicos são usados para formar um filme de óxido de alumínio na superfície de um substrato (isto é, uma vedação de metal a metal) e têm uma janela de temperatura de processo. Em alguns casos, essa janela de temperatura de processo varia de cerca de 22°C a cerca de 300°C, abrangendo qualquer valor e subconjunto entre as mesmas, embora janelas fora desta faixa possam ser usadas, dependendo das condições da metodologia ALD particular. A reação é projetada de uma maneira a ser autolimitante, de modo que apenas uma camada atômica seja depositada por ciclo de deposição. O processo de deposição ocorre a baixa pressão em uma fase de gás e, por conseguinte, a cobertura sobre e em áreas de um substrato (isto é, estruturas uniformes e não planares) é muito regular e atinge em áreas apertadas ou pequenas (por exemplo, fendas, superfícies roscadas e afins) para conformar à forma exata do substrato subjacente numa escala atômica
[0026] Especificamente, em algumas modalidades, a deposição de um óxido de alumínio usando os métodos ALD descritos neste documento inclui introduzir um primeiro composto gasoso denominado um "primeiro precursor" em uma câmara de reação de ALD. Exemplos de precursores apropriados incluem, mas não se limitam a, trimetilalumínio e tris(dietilamino)amônio. Tais precursores não são usados simultaneamente. O precursor é quimicamente ligado ao substrato (por exemplo, uma superfície de uma vedação de metal a metal). Em seguida, a câmara de reação ALD é purgada (evacuada) para remover quaisquer primeiros precursores não reagidos e/ou subprodutos de reação gasosos dos primeiros precursores. Posteriormente, um "segundo precursor" é introduzido na câmara de reação ALD para reagir quimicamente com o primeiro precursor ligado ao substrato para formar uma monocamada de óxido de alumínio. Segundos precursores adequados incluem, mas não estão limitados a, água deionizada e ozônio. Tais precursores não são usados simultaneamente. Em seguida, a câmara de reação ALD é novamente purgada (evacuada) para remover quaisquer segundos precursores não reagidos e/ou subprodutos de reação gasosos dos segundos precursores. O anterior é, então, repetido até o número desejado de camadas e a espessura desejada das camadas ser conseguida.
[0027] O processo ALD resulta em reações de autoterminação inerentes e, assim, é caracterizado como um processo autocontrolado, onde os parâmetros de processo predominantes de controle incluem os tipos de precursor e suas taxas de fluxo, o substrato e a temperatura e a pressão do ambiente dentro da câmara de reação ALD. Por causa de tal autocontrole inerente, as camadas de óxido de alumínio resultantes aqui descritas são depositadas no substrato (por exemplo, uma superfície de uma vedação de metal a metal) em espessura extremamente conformacional e de outro modo uniforme na superfície do substrato (por exemplo, em múltiplos lados da mesma).
[0028] A título de exemplo, o teste de deposição de óxido de alumínio de acordo com as modalidades aqui descritas em uma vedação de válvula de metal a metal em um HSFT-II™, revelou que uma espessura de revestimento desejada de 500 nanômetros pode ser alcançada em um período de cerca de 14 horas, embora tal duração possa mudar ligeiramente com base na química exata sendo depositada. A camada de deposição de óxido de alumínio pode ser de 500 nm ou, em outras modalidades, a camada de deposição do óxido de alumínio (ou qualquer outro material quimicamente depositado aqui descrito) está na faixa de cerca de 1,2 nm a cerca de 3. 000 nm, ou ainda maior, desde que a(s) tolerância(s) de vedação não sejam comprometidas. Em algumas modalidades, o revestimento ALD de óxido de alumínio aqui descrito pode ser ainda mais suplementado com uma camada de outro material desejável em qualquer localização no revestimento para aumentar a durabilidade por ligação química ou deposição (incluindo revestimento ALD, se apropriado), sem afastamento do escopo da presente descrição. Tais revestimentos adicionais podem ser uma ou mais camadas e podem ser camadas de semente e/ou laminado. Como usado aqui, o termo "camada laminada" se refere a revestimento de um material (por exemplo, os materiais de revestimento duráveis aqui descritos) em múltiplas camadas (maiores que duas), de modo que o material de múltiplas camadas alcance resistência, estabilidade ou outras propriedades melhoradas. Estas uma ou mais camadas podem ser revestidas consecutivamente, alternadamente ou imprensadas entre um ou mais revestimentos químicos e/ou físicos com o material durável descrito neste documento, sem afastamento do escopo da presente descrição.
[0029] Com referência agora à FIG. 1, é ilustrada uma vista lateral esquemática de um conjunto de ferramenta e, especificamente, uma válvula de esfera 10 tendo uma vedação de metal a metal (mostrada em 2A e 2B) se estendendo em um sistema de poço (por exemplo, numa formação subterrânea). Será apreciado que conjuntos de ferramentas podem ser transportados para o sistema de poço usando (por exemplo, através de ou fisicamente conectada a) uma coluna tubular, tal como uma coluna de perfuração. A vedação de metal a metal da válvula de esfera pode ser revestida de acordo com modalidades aqui descritas para, dentre outras coisas, reduzir o coeficiente de atrito e aumentar a vida útil da vedação e de componentes compreendendo a vedação. A válvula de esfera 10 da FIG. 1 pode ser usada em uma variedade de aplicações em ferramentas de fundo de poço incluindo, mas não se limitando a, testadores de formação (por exemplo, um HSFT-II™), válvulas de segurança e similares. Quando um testador de formação é usado como o conjunto de ferramenta, ele pode ser implantado em uma coluna tubular, conforme descrito neste documento. O testador de formação pode ser transportado usando um cabo de aço (por exemplo, conectado fisicamente) em algumas modalidades. Esses testadores de formação podem ser implantados como parte de um sistema de produção para determinar um ou mais característica da formação (por exemplo, conteúdo de amostras de fluidos, pressão, porosidade e semelhantes).
[0030] Com referência à FIG. 1, uma válvula de esfera 10 é mostrada num sistema de poço 12. O sistema de poço 12 inclui um furo de poço 14 que se estende de uma localização de superfície 16 para uma formação subterrânea 20 e, quando completado, o sistema de poço 12 produz fluidos de reservatório e/ou injeta fluidos em uma ou mais zonas na formação subterrânea 20. Em certos casos, o furo de poço 14 é forrado com revestimento 18, que pode ou não pode ser cimentado no lugar com cimento. A válvula de esfera 10 é mostrada em uma coluna de tubulação 22 que se estende de uma cabeça de poço 24 do sistema de poço 10. A válvula de esfera 10 está em uma configuração geralmente cilíndrica e pode ter um diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro interno da coluna de tubulação 22 e carecer de elementos que se projetam radialmente para fora, de modo que a válvula de esfera 10 possa passar suavemente através de uma coluna de tubulação cilíndrica 22.
[0031] A coluna de tubulação 22 pode ser qualquer tipo de tubulação de transporte adequado para uso em uma formação subterrânea, tal como uma tubulação espiralada e/ou uma coluna de tubulação articulada acoplada extremidade a extremidade. Em certos casos, a coluna de tubulação 22 pode ser uma coluna de perfuração, uma coluna de de trabalho e/ou uma coluna de produção/injeção. Por exemplo, a válvula de esfera 10 pode ser usada no contexto de testes de haste de perfuração. Em testes de haste de perfuração, a coluna de tubulação 22 é uma coluna de perfuração construída de tubo de perfuração ou outra coluna de trabalho e é vedada ao revestimento 18 com um packer 26 para isolar uma zona subterrânea abaixo do packer 26. Depois disso, a zona subterrânea abaixo do packer 26 pode ser pressurizada ou despressurizada e o comportamento de pressão da zona subterrânea observado. Outros contextos de exemplo nos quais a válvula de esfera 10 pode ser usada incluem amostragem de formação, como uma válvula de segurança e/ou outras operações.
[0032] Com referência agora às FIGS. 2A e 2B, com referência continuada à FIG. 1, a válvula de esfera 10 é mostrada em seção transversal lateral. Como mostrado na FIG. 2a, a válvula de esfera 10 tem um furo de fluxo central cilíndrico 11 que passa axialmente através da válvula 10. O furo de fluxo central 11 é adaptado para alinhar circunferencialmente e comunicar fluido com um furo de fluxo central do restante da coluna de tubulação (por exemplo, coluna de tubulação 22 da FIG. 1) na qual a válvula de esfera 10 pode ser instalada. A válvula de esfera 10 tem uma esfera substancialmente esférica 30 que tem seu furo de fluxo central cilíndrico 32 através da mesma. Quando a válvula 10 está aberta, o furo de fluxo central cilíndrico 32 é uma parte do furo de fluxo de central 11 e está circunferencialmente alinhado com e comunica fluidos com o restante do furo de fluxo central 11.
[0033] A esfera 30 é apertada entre dois conjuntos de fixação. Um conjunto de fixação inclui uma gaiola de esfera geralmente cilíndrica 34 que carrega um anel de assentamento 36. O anel de assentamento 36 tem uma superfície de assentamento 38 em contato com uma superfície externa esférica da esfera 30. O segundo conjunto de fixação inclui um retentor de anel de assentamento geralmente cilíndrico40 que carrega um segundo anel de assentamento de vedação 42 tendo uma superfície de assentamento de vedação 44 em contato com a superfície externa esférica da esfera 30. A gaiola de esfera tubular 34 inclui uma porção de gaiola que se estende em torno da esfera 30 e engata por rosca no retentor de anel de assentamento 40 para fixar os anéis de assentamento 36, 42 e reter as superfícies de assentamento 38, 44 em contato com a superfície exterior da esfera 30. Por exemplo, como mostrado na FIG. 2B, o retentor de anel de assentamento 40 tem roscas macho 54 no seu exterior que combinam e são internamente recebidas em roscas fêmea 56 no interior da gaiola de esfera 34. Outros meios de engate podem adicionalmente ser usados, sem afastamento do escopo da presente descrição. A esfera 30 e outros componentes são de metal. O anel de assentamento de vedação de metal 42 permite uma estanqueidade a líquido de metal a metal (substancialmente ou inteiramente estanque a líquido) e, em certos casos estanque a gás (substancialmente ou inteiramente estanque a gás), vedação contra a superfície exterior da esfera 30. Por conseguinte, as vedações de metal a metal aqui descritas têm pelo menos dois componentes metálicos cada um tendo uma superfície, em que a vedação de metal a metal é formada por contato entre as pelo menos duas superfícies de metal. O diâmetro externo do anel de assentamento de vedação 42 também é vedado (substancialmente ou totalmente) a um diâmetro interno do retentor de anel de assentamento 40 com uma vedação elastomérica 46. Esta vedação de elastômero 46 e a vedação de metal a metal entre o anel de assentamento de vedação 42 e o exterior da esfera 30 veda contra passagem de fluido pelo exterior da esfera 30.
[0034] O retentor de anel de assentamento 40 define um bolso anular 48 que está aberto em direção ao anel de assentamento de vedação 42. O bolso 48 contém um elemento de mola 50 que reage contra o anel de assentamento de vedação 42 e a base do bolso 48 para desviar por mola o anel de assentamento de vedação 42 na esfera 30. O elemento de mola 50 mantém o anel de assentamento de vedação 42 em contato com a esfera 30 através de expansão/contração térmica e flexão dos vários componentes. Em certos casos, o elemento de mola 50 é de uma ou mais molas anulares (por exemplo, mola de onda, mola Bellville, mola espiral, anel de polímero e/ou outra mola). O retentor de anel de assentamento 40 adjacente ao bolso 48 tem um ressalto 52 que se volta para o anel de assentamento de vedação 42 e protege o elemento de mola 50. A profundidade do bolso 48, medida axialmente a partir deste ressalto 52 para a base do bolso 48, é menor que a altura livre descomprimida do elemento de mola 50 e maior que a altura assentada do elemento de mola 50 (ISTO É, a altura comprimida na qual o elemento de mola 30 deforma). Portanto, o anel de assentamento de vedação 42 tocará e repousará no ressalto 52, em vez de sobrecomprimir e sobretensionar o elemento de mola 50.
[0035] Com referência agora à FIG. 2B, a esfera de válvula 30 está numa posição totalmente aberta com o furo de fluxo 32 alinhado com o restante do furo de fluxo 11, incluindo os respectivos furos da gaiola de esfera 34 e o retentor de anel de assentamento 40, bem como o restante da coluna de tubulação 22 (FIG. 1). Na posição aberta, a válvula de esfera 10 permite fluxo através da válvula de esfera 10 e através da coluna de tubulação.
[0036] A esfera 30 é mudada entre uma posição fechada e uma posição aberta deslocando axialmente um conjunto de operação de esfera. O conjunto de operação de esfera inclui uma pluralidade de braços de esfera 60 que são acoplados à esfera 30 e se mover em uníssono por um conector de braço de esfera anular 62. Os braços de esfera 60 (dois mostrados, mas menos ou mais podem ser usados, sem afastamento do escopo da presente descrição) incluem cada qual uma junta 64 que é recebida num receptáculo 66 no exterior da esfera 30. Os receptáculos 66 são arranjados em um lado da esfera 30 e em cada lado do furo de fluxo 32. O conector de braço de esfera 62 é recebido através de e vedado à gaiola de esfera 34 para deslocar axialmente em relação à gaiola de esfera 34. Os braços de esfera 60 residem em aberturas axiais alongadas 68 na gaiola 34. Quando o conector de braço de esfera 62 é deslocado axialmente da posição na FIG. 2A para a posição na FIG. 2B (em direção ao fundo de poço na configuração ilustrada) os braços de esfera 60 rolam a esfera 30 para a posição totalmente aberta. Quando o conector de braço de esfera 62 é deslocado axialmente da posição na FIG. 2B para a posição na FIG. 2A (em direção furo acima na configuração ilustrada), os braços de esfera 60 rolam a esfera 30 para a posição fechada.
[0037] Todo e qualquer dos componentes da esfera 30 e do conjunto de operaçao de esfera pode ser revestido quimicamente com um durável material, conforme descrito neste documento, tal como revestimento ALD com um óxido de alumínio. Por exemplo, toda ou parte da superfície externa da esfera 30, da gaiola de esfera 34, do anel de assentamento 36, da superfície de assentamento 38, do retentor de anel de assentamento 40, do anel de assentamento de vedação 42, da superfície de assentamento de vedação 44, do bolso anular 48, do elemento de mola 50 , e/ou do ressalto 52 é revestida por ALD com um óxido de alumínio. Em outras modalidades, em separado ou em conjunto com os componentes listados acima, todos ou parte dos braços de esfera 60 e/ou do conector de braço de esfera 62 são revestidos por ALD com um óxido de alumínio. Em modalidades preferidas, pelo menos a esfera 30 e o anel de assentamento de vedação 42 são revestidos por ALD com um óxido de alumínio, embora outros componentes, conforme descrito neste documento, possam adicionalmente ser revestidos por ALD com um óxido de alumínio, sem afastamento do escopo da presente descrição. Os componentes formando a vedação de metal a metal ou componentes móveis associados à mesma podem, assim, ser pelo menos parcialmente ou totalmente revestidos por ALD em torno de suas superfícies com um óxido de alumínio. Como usado aqui, o termo "pelo menos parcialmente revestido" e variantes gramaticais do mesmo (por exemplo, "pelo menos parcialmente revestido por ALD") significa que pelo menos a porção da superfície do componente que contata outro componente é revestida com um material de revestimento conforme aqui definido por ligação química ou deposição física. Mais ainda, um substrato de vedação de metal a metal tem pelo menos uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal que contatam uma a outra (isto é, para formar uma vedação) e cada uma ou ambas de tais superfícies podem ser pelo menos parcialmente revestidas de acordo com as modalidades aqui descritas.
[0038] Modalidades descritas neste documento incluem Modalidade A, Modalidade B e Modalidade C: MODALIDADE A: Ferramenta de campo petrolífero, caracterizada pelo fato de que compreende:uma vedação de metal a metal formada entre uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal, em que pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal são pelo menos parcialmente revestidas por ligação química ou deposição física de um material de revestimento que é mais durável e tem um coeficiente de atrito mais baixo que cada uma ou ambas a primeira e/ou a segunda superfícies às quais o material de revestimento é aplicado.
[0039] A modalidade A pode ter um ou mais dos seguintes elementos adicionais em qualquer combinação: Elemento A1: Em que a ligação química é selecionada do grupo consistindo em deposição de camada atômica, deposição de vapor químico e qualquer combinação das mesmas.
[0040] Elemento A2: Em que o material de revestimento é selecionado do grupo consistindo em óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de háfnio(IV), óxido de zircônio, óxido de berílio, carboneto de silício, nitreto de silício e qualquer combinação dos mesmos.
[0041] Elemento A3: Em que a ligação química é deposição de camada atômica e o material de revestimento é um óxido de alumínio.
[0042] Elemento A4: Em que o material de revestimento é selecionado do grupo consistindo em diamante, carbono tipo diamante e qualquer combinação dos mesmos.
[0043] Elemento A5: Em que o material de revestimento é revestido pelo menos parcialmente em pelo menos uma da primeira e/ou da segunda superfícies de metal em uma espessura menor que a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
[0044] Elemento A6: Em que o material de revestimento é revestido pelo menos parcialmente em pelo menos uma da primeira e/ou da segunda superfícies de metal para obter a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
[0045] Elemento A7: Em que a primeira e/ou a segunda superfícies de metal são pelo menos parcialmente revestidas com uma camada de semente.
[0046] Elemento A8: Em que o material de revestimento é revestido em camadas de laminado.
[0047] Elemento A9: Em que o material de revestimento aumenta a durabilidade da vedação metal a metal.
[0048] Elemento A10: Em que a ferramenta de campo petrolífero é um testador de formação.
[0049] Elemento A11: Em que a ferramenta de campo petrolífero é um testador de formação usado como parte de um sistema de produção.
[0050] Elemento A12: Em que a ferramenta campo petrolífero é um testador de formação que é implantável por cabo de aço.
[0051] Como exemplo não limitante, combinações exemplares aplicáveis à Modalidade A incluem:A1-A12; A1, A4 e A11; A6, A7 e A19; A9 e A10; A2, A5, A8 e A12; A3 e A5; A4 e A12; A10, A11 e A12; e similares. MθdAlidAde B: Método, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir uma ferramenta de campo petrolífero em uma formação subterrânea, a ferramenta de campo petrolífero tendo uma vedação de metal a metal formada entre uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal, em que pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal é pelo menos parcialmente revestida por ligação química ou deposição física de um material de revestimento que é mais durável e tem um coeficiente de atrito mais baixo que cada uma ou ambas as primeiras e/ou segundas superfícies de metal às quais o material de revestimento é aplicado; e realizar uma operação de campo petrolífero.
[0052] A modalidade B pode ter um ou mais dos seguintes elementos adicionais em qualquer combinação: Elemento B1: Em que a ligação química é selecionada do grupo consistindo em deposição de camada atômica, deposição de vapor químico e qualquer combinação das mesmas.
[0053] Elemento B2: Em que o material de revestimento é selecionado do grupo consistindo em óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de háfnio(IV), óxido de zircônio, óxido de berílio, carboneto de silício, nitreto de silício e qualquer combinação dos mesmos.
[0054] Elemento B3: Em que a ligação química é deposição de camada atômica e o material de revestimento é um óxido de alumínio.
[0055] Elemento B4: Em que o material de revestimento é selecionado do grupo consistindo em diamante, carbono tipo diamante e qualquer combinação dos mesmos.
[0056] Elemento B5: Em que o material de revestimento é revestido pelo menos parcialmente em pelo menos uma da primeira e/ou da segunda superfícies de metal em uma espessura menor que a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
[0057] Elemento B6: Em que o material de revestimento é revestido pelo menos parcialmente em pelo menos uma da primeira e/ou da segunda superfícies de metal para obter a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
[0058] Elemento B7: Em que a primeira e/ou a segunda superfícies de metal são pelo menos parcialmente revestidas com uma camada de semente.
[0059] Elemento B8: Em que o material de revestimento é revestido em camadas de laminado.
[0060] Elemento B9: Em que o material de revestimento aumenta a durabilidade da vedação metal a metal.
[0061] Elemento B10: Em que a ferramenta de campo petrolífero é um testador de formação.
[0062] Elemento B11: Em que a ferramenta de campo petrolífero é um testador de formação usado como parte de um sistema de produção.
[0063] Elemento B12: Ainda compreendendo introduzir a ferramenta de campo petrolífero através de ou em uma coluna tubular.
[0064] Elemento B13: Ainda compreendendo introduzir a ferramenta de campo petrolífero usando um cabo de aço.
[0065] A título de exemplo não limitante, combinações exemplares aplicáveis à Modalidade B incluem:B1-B13; B4 e B13; B2, B3, B6 e B9; B1 e B8; B6, B7 e B10; B11 e B13; B4, B5 e B9; B1, B6 e B11; B3 e B4; e similares.
[0066] MθdAlidAde C: Sistema, caracterizado pelo fato de que compreende:um conjunto de ferramenta se estendendo para uma formação subterrânea, o conjunto de ferramenta tendo uma ferramenta de campo petrolífero tendo uma vedação de metal a metal formada entre uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal, em que a pelo menos uma das primeiras e segundas superfícies de metal é pelo menos parcialmente revestida por ligação química ou física ou deposição física de um material de revestimento que é mais durável e tem um coeficiente de atrito mais baixo que cada uma ou ambas das primeiras ou segundas superfícies de metal às quais o material de revestimento é aplicado.
[0067] A Modalidade C pode ter um ou mais dos seguintes elementos adicionais em qualquer combinação: Elemento C1: Em que a ligação química é selecionada do grupo consistindo em deposição de camada atômica, deposição de vapor químico e qualquer combinação das mesmas.
[0068] Elemento C2: Em que o material de revestimento é selecionado do grupo consistindo em óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de háfnio(IV), óxido de zircônio, óxido de berílio, carboneto de silício, nitreto de silício e qualquer combinação dos mesmos.
[0069] Elemento C3: Em que a ligação química é deposição de camada atômica e o material de revestimento é um óxido de alumínio.
[0070] Elemento C4: Em que o material de revestimento é selecionado do grupo consistindo em diamante, carbono tipo diamante e qualquer combinação dos mesmos.
[0071] Elemento C5: Em que o material de revestimento é revestido pelo menos parcialmente em pelo menos uma da primeira e/ou da segunda superfícies de metal em uma espessura menor que a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
[0072] Elemento C6: Em que o material de revestimento é revestido pelo menos parcialmente em pelo menos uma da primeira e/ou da segunda superfícies de metal para obter a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
[0073] Elemento C7: Em que a primeira e/ou a segunda superfícies de metal são pelo menos parcialmente revestidas com uma camada de semente.
[0074] Elemento C8: Em que o material de revestimento é revestido em camadas de laminado.
[0075] Elemento C9: Em que o material de revestimento aumenta a durabilidade da vedação metal a metal.
[0076] Elemento C10: Em que a ferramenta de campo petrolífero é um testador de formação.
[0077] Elemento C11: Em que a ferramenta de campo petrolífero é um testador de formação usado como parte de um sistema de produção.
[0078] Elemento C12: Ainda compreendendo uma coluna tubular se estendendo para a formação subterrânea e a ferramenta de campo petrolífero contida dentro da coluna tubular.
[0079] Elemento C13: Ainda compreendendo uma coluna tubular se estendendo para a formação subterrânea e a ferramenta de campo petrolífero transportável em um cabo de aço.
[0080] A título de exemplo não limitante, combinações exemplares aplicáveis à Modalidade C incluem:C1-C13; C2, C4, C5, C10 e C13; C3 e C5; C6, C7, C8 e C12; C10 e C11; C5, C8 e C10; C12 e C13; C1, C83 e C8; e similares.
[0081] Portanto, os sistemas e métodos descritos são bem adaptados para alcançar as finalidades e as vantagens mencionadas, assim como aquelas que são inerentes aos mesmos. As modalidades particulares descritas acima são ilustrativas apenas, pois os ensinamentos da presente descrição podem ser modificados e colocados em prática de maneiras diferentes, porém equivalentes, aparentes aos versados na técnica tendo o benefício dos ensinamentos deste documento. Mais ainda, nenhuma limitação é pretendida aos detalhes de construção ou projeto mostrados neste documento, que não como descrito nas reivindicações abaixo. Portanto, é evidente que as modalidades ilustrativas particulares descritas acima podem ser alteradas, combinadas ou modificadas e todas essas variações são consideradas dentro do escopo da presente descrição. Os sistemas e métodos descritos ilustrativamente aqui podem ser adequadamente praticados na ausência de qualquer elemento que não seja especificamente aqui descrito e/ou qualquer elemento opcional aqui descrito. Embora composições e métodos sejam descritos em termos de “compreendendo”, “contendo” ou “incluindo” vários componentes ou etapas, as composições e os métodos podem também “consistir essencialmente em” ou “consistir em” vários componentes e etapas. Todos os números e faixas descritas acima podem variar em alguma quantidade. Sempre que uma faixa numérica com um limite inferior e um limite superior for descrita, qualquer número e qualquer faixa incluída caindo dentro da faixa são especificamente descritos. Em particular, toda faixa de valores (da forma "de cerca de a a cerca de b", ou, de modo equivalente, "de aproximadamente a até b", ou, de modo equivalente, "de aproximadamente a- b") aqui descrita é para ser entendida para estabelecer todo número e faixa englobados dentro da faixa de valores mais ampla. Além disso, os termos nas reivindicações têm seu significado normal, ordinário, a menos que expressamente e claramente definido pelo titular da patente. Além disso, os artigos indefinidos "um" ou "uma", como utilizados nas reivindicações, são aqui definidos para significar um ou mais do que um dos elementos que eles apresentam. Se houver qualquer conflito nos usos de uma palavra ou um termo neste relatório descritivo e uma ou mais patentes ou outros documentos que podem ser incorporados aqui por referência, as definições que são consistentes com este relatório descritivo devem ser adotadas.
[0082] Como utilizada neste documento, a frase "pelo menos um dos" precedendo uma série de artigos, com os termos "e" ou "ou" para separar qualquer um dos itens, modifica a lista como um todo, em vez de cada membro da lista (ISTO É, cada item). A frase "pelo menos um dentre" permite um significado que inclui pelo menos um dentre qualquer um dos itens e/ou pelo menos um dentre qualquer combinação dos itens e/ou pelo menos um dentre cada um dos itens. A título de exemplo, as frases "pelo menos um dentre A, B e C" ou "pelo menos um dentre A, B ou C" se referem, cada uma, somente a A, somente a B ou somente a C; qualquer combinação de A, B e C; e/ou pelo menos um de cada um de A, B e C.
Claims (17)
1. Ferramenta de campo petrolífero, caracterizada pelo fato de que compreende: uma vedação de metal a metal formada entre uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal, em que pelo menos uma das primeira e da segunda superfícies de metal é revestida por pelo menos uma primeira camada de um material de revestimento depositado por pelo menos um de deposição física de vapor e deposição química de vapor; em que o material de revestimento tem uma maior durabilidade do que pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal às quais o material de revestimento é aplicado; e, em que um coeficiente de fricção entre o material de revestimento e pelo menos uma da primeira e segunda superfícies de metal é menor do que um coeficiente de fricção entre a primeira superfície de metal e a segunda superfície de metal.
2. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a deposição química de vapor compreende deposição de camada atômica.
3. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de revestimento compreende pelo menos um de óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de háfnio(IV), óxido de zircônio, óxido de berílio, carboneto de silício, nitreto de silício, diamante e carbono semelhante a diamante.
4. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de revestimento é revestido em pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal em uma espessura menor que a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
5. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de revestimento é revestido em pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal para obter a tolerância de vedação da vedação de metal a metal.
6. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada de semente, em que pelo menos uma da primeira e da segunda superfície de metal é pelo menos parcialmente revestidas com a camada de semente.
7. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma pluralidade de camadas de laminado revestindo a primeira camada do material de revestimento.
8. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de revestimento aumenta a durabilidade da vedação de metal a metal.
9. Ferramenta de campo petrolífero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material de revestimento tem uma maior durabilidade do que pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal com base em pelo menos um de dureza, rigidez, razão de Poisson, e durabilidade química do material de revestimento e da primeira e segunda superfícies de metal.
10. Método para operações de campo petrolífero, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir uma ferramenta de campo petrolífero em uma formação subterrânea, a ferramenta de campo petrolífero compreendendo uma vedação de metal a metal formada entre uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal; em que pelo menos uma da primeira e da segunda superfície de metal é revestida por pelo menos uma camada de um material de revestimento depositado por pelo menos uma de deposição física de vapor e deposição de vapor químico; em que o material de revestimento tem uma maior durabilidade do que pelo menos uma da primeira e segunda superfícies de metal às quais o material de revestimento é aplicado; e, em que um coeficiente de fricção entre o material de revestimento e pelo menos uma da primeira e segunda superfícies de metal é menor do que um coeficiente de fricção entre a primeira superfície de metal e a segunda superfície de metal; e, realizar uma operação de campo petrolífero.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a deposição de vapor químico compreende deposição de camada atômica.
12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento compreende pelo menos um de óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de háfnio(IV), óxido de zircônio, óxido de berílio, carboneto de silício, nitreto de silício, diamante e carbono semelhante a diamante.
13. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento tem uma maior durabilidade do que pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal com base em pelo menos um de dureza, rigidez, razão de Poisson, e durabilidade química do material de revestimento e da primeira e segunda superfícies de metal.
14. Sistema para operações de campo petrolífero, caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de ferramentas se estendendo para uma formação subterrânea, o conjunto de ferramentas compreendendo uma ferramenta de campo petrolífero tendo uma vedação de metal a metal formada entre uma primeira superfície de metal e uma segunda superfície de metal, em que pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal é revestida por pelo menos uma primeira camada de um material de revestimento depositada por pelo menos um de deposição física de vapor e deposição química de vapor; em que o material de revestimento tem uma maior durabilidade do que pelo menos uma da primeira e da segunda superfícies de metal às quais o material de revestimento é aplicado; e, em que um coeficiente de fricção entre o material de revestimento e pelo menos uma da primeira e segunda superfícies de metal é menor do que um coeficiente de fricção entre a primeira superfície de metal e a segunda superfície de metal.
15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o conjunto de ferramentas compreende um testador de formação.
16. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a deposição química de vapor compreende deposição de camada atômica.
17. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o material de revestimento compreende pelo menos um de um óxido de alumínio, óxido de titânio, óxido de háfnio(IV), óxido de zircônio, óxido de berílio, carboneto de silício, nitreto de silício, diamante, e carbono semelhante a diamante.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 30/11/2015, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |