BR112019024825B1

BR112019024825B1 - Válvula de retenção de assento pressurizada e sistema de fundo de poço

Info

Publication number: BR112019024825B1
Application number: BR112019024825-0A
Authority: BR
Inventors: Do Seo Park; Marc Samuelson; Zhi Yong He; Gregory Armstrong; Donavan Holland Brown
Original assignee: Baker Hughes, A Ge Company, Llc
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2023-04-25
Also published as: GB2578696B; WO2018231380A1; GB202000450D0; GB2578696A; BR112019024825A2; US20180363416A1; US10472926B2; NO20191489A1

Abstract

Uma válvula de retenção de assento pressurizada incluindo um assento frustocônico flexível com uma superfície traseira configurada para exposição à pressão a montante, um membro de fechamento em comunicação vedável com o assento, em que o membro de fechamento é pressionado em contato com o assento e, em uso, o assento sendo defletido em direção ao membro de fechamento pela exposição à pressão a montante.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido US n° 15/622107, depositado em 14 de junho de 2017, que está incorporado integralmente neste documento por referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] As válvulas de retenção geralmente empregam uma mola para manter um membro de fechamento em comunicação vedável com um assento. O membro de fechamento permanece em tal posição a menos que a pressão do fluido aplicada ao membro de fechamento (“pressão de abertura”) exceda a força da mola aplicada pela mola. Esses sistemas foram empregados em muitas indústrias por muitos anos e funcionam bem sob condições normalmente habituais. Em condições de pressão muito alta, contudo, às vezes é necessário aumentar muito a pressão de abertura com molas que fornecem uma força de mola que é bastante alta. Consequentemente, a pressão de contato entre o membro de fechamento e o assento é bastante alta e tende a causar um desgaste maior nessa interface. Embora os sistemas ainda funcionem e sejam ubiquamente usados, inclusive em aplicações de alta pressão de abertura, algumas indústrias, pelo menos, que frequentemente trabalham em ambientes de alta pressão e alta temperatura que exigem altas pressões de abertura, receberiam soluções que reduzem as preocupações de manutenção de válvulas desse tipo. Uma dessas indústrias é a indústria de recuperação de hidrocarbonetos, visto que com poços mais profundos vêm temperaturas mais altas e pressões mais altas e, portanto, muitas vezes, as exigências de pressões de abertura mais altas.

SUMÁRIO

[003] Uma válvula de retenção de assento pressurizada incluindo um assento frustocônico flexível com uma superfície traseira configurada para exposição à pressão a montante, um membro de fechamento em comunicação vedável com o assento, sendo o membro de fechamento pressionado em contato com o assento e, em uso, o assento sendo defletido em direção ao membro de fechamento pela exposição à pressão a montante.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[004] As descrições a seguir não devem ser consideradas como limitantes em nenhuma circunstância. Em referência às figuras anexas, elementos similares são numerados de forma semelhante:

[005] A Figura 1 é uma vista em corte transversal de uma modalidade de uma válvula de retenção de assento pressurizada, conforme divulgado neste documento;

[006] A Figura 2 é uma vista em corte transversal de uma modalidade alternativa de uma válvula de retenção de assento pressurizada, conforme divulgado neste documento; e

[007] A Figura 3 é uma vista esquemática de um furo de poço com uma coluna de tubulação e a válvula, conforme divulgado neste documento.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[008] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do aparelho divulgado e do método divulgado é apresentada neste documento a título de exemplificação, e não como limitação, com referência às Figuras.

[009] Referente à Figura 1, uma modalidade de uma válvula de retenção de assento pressurizada 10 é ilustrada. A válvula 10 inclui um sub de vedação 12, que em algumas iterações é de metal, embora outros materiais também possam ser empregados. O sub de vedação 12 inclui um assento 14. A disposição na relação de vedação com o assento 14 nesta figura é um membro de fechamento 16 de um dardo 18. O membro de fechamento 16 pode ser uma parte do dardo 18 ou uma peça separada em comunicação com o dardo 18, mas o membro de fechamento 16 será pressionado em contato com o assento 14, que inclina em iterações através do dardo 18 por meio de uma mola 20.

[010] Nesta modalidade, a pressão a montante é comunicada ao membro de fechamento 16 através de um orifício 22 em um adaptador vedante 24 posicionado adjacente ao sub de vedação 12.

[011] Voltando ao assento 14, deve ser entendido que o assento 14 está estruturado como um membro de parede fina tendo um formato frustocônico. O assento pode ser construído de metal ou materiais mono ou poliméricos, por exemplo. A espessura da parede do assento 14 é selecionada, dependendo do material usado, para permitir a deflexão do assento 14 pela atuação da pressão para impulsionar o mesmo em contato com o membro de fechamento 16. Deve ser notado que a sede 14 inclui a extremidade 26 que, nesta modalidade, é protegida da erosão de fluxo pelo rebaixamento 28 no adaptador vedante 24.

[012] A deflexão do assento 14 se torna importante para a funcionalidade, na medida em que o adaptador vedante 24 fornece passagens de comunicação de pressão 30 que se estendem a partir de uma fonte de pressão a montante 32 a uma superfície traseira 34 do assento 14. As passagens de comunicação de pressão 30 causam um aumento na força de contato entre o membro de fechamento 16 e o assento 14 para vedar contrapressão. Devido à deflexão induzida por pressão, o valor de predefinição da mola 20 exigido é substancialmente menor que teria sido em um assento da técnica anterior que não é configurada com uma parede fina para flexibilidade e tendo uma superfície traseira 34 exposta à fonte de pressão a montante. A redução no valor de predefinição é relacionada à flexão do assento de modo que uma pressão de abertura equivalente seja alcançada através do ímpeto de vedação de tanto a flexão quanto a predefinição da mola, ao contrário dos dispositivos da técnica anterior onde a pressão de abertura é alcançada somente pela predefinição da mola. A redução no valor de predefinição de mola exigido melhora a duração da válvula 10.

[013] Em uma modalidade alternativa, referente à Figura 2, será evidente para alguém que acabou de ler o precedente que o adaptador vedante 24 está em falta nesta modalidade. Ao invés disso, a fonte de pressão está aberta até o sub de vedação 12. Também será observado que o assento 14 não mudou. Consequentemente, a pressão a partir da fonte 32 na superfície traseira 34 do assento 14 tem a mesma função e resultado que na modalidade da Figura 1. Esta modalidade não protegerá a extremidade do assento 26 contra a erosão, mas efetivamente reduz a força de mola exigida e, portanto, fornece um benefício na duração da válvula 110, semelhante à válvula 10.

[014] Referente à Figura 3, um sistema de furo de poço é ilustrado incluindo um furo de poço 200 que tem uma coluna de tubulação 202 e uma válvula 210, conforme divulgado neste documento representado esquematicamente.

[015] Abaixo estão algumas modalidades da divulgação precedente:

[016] Modalidade 1: Uma válvula de retenção de assent pressurizada incluindo um assento frustocônico flexível com uma superfície traseira configurada para exposição à pressão a montante, um membro de fechamento em comunicação vedável com o assento, sendo o membro de fechamento pressionado em contato com o assento e, em uso, o assento sendo defletido em direção ao membro de fechamento pela exposição à pressão a montante.

[017] Modalidade 2: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, incluindo um adaptador vedante configurado com uma passagem de comunicação de pressão.

[018] Modalidade 3: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que a passagem de pressão é uma pluralidade de passagens de comunicação de pressão.

[019] Modalidade 4: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que as passagens de pressão transportam pressão a partir de uma fonte de pressão à superfície traseira do assento.

[020] Modalidade 5: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que o adaptador vedante inclui uma proteção de rebaixamento do assento em relação à erosão de fluxo.

[021] Modalidade 6: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que o assento é de metal.

[022] Modalidade 7: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que o assento é polimérico.

[023] Modalidade 8: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que o membro de fechamento é pressionado por uma mola.

[024] Modalidade 9: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que a força de predefinição de mola é redutível durante a fabricação por uma quantidade relacionada à flexão antecipada do assento a partir da pressão a montante, em uso.

[025] Modalidade 10: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que o membro de fechamento é uma bola.

[026] Modalidade 11: A válvula, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores, em que o membro de fechamento é um dardo.

[027] Modalidade 12: Um sistema de fundo de poço incluindo um furo de poço, uma coluna de tubulação dentro do furo de poço, a coluna incluindo a válvula de retenção de assento pressurizada, conforme definido em qualquer uma das modalidades anteriores.

[028] O uso dos termos "um(a)" e "o/a" e referentes similares no contexto de descrever a invenção (especialmente no contexto das reivindicações abaixo) deve ser interpretado no sentido de abranger tanto o singular quanto o plural, salvo indicação em contrário neste documento ou em caso de contradição clara pelo contexto. Além disso, deve ainda notar-se que os termos "primeiro", "segundo" e similares neste documento não denotam qualquer ordem, quantidade ou importância, mas, em vez disso, são usados para distinguir um elemento de outro. O modificador "cerca de" usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto, (por exemplo, inclui o grau de erro associado a medida da quantidade particular).

[029] Os ensinamentos da presente divulgação podem ser usados em uma variedade de operações de poço. Essas operações podem envolver o uso de um ou mais agentes de tratamento para tratar uma formação, os fluidos residentes em uma formação, um poço de exploração e/ou equipamentos no poço de exploração, como a tubulação de produção. Os agentes de tratamento podem assumir a forma de líquidos, gases, sólidos, semissólidos e misturas dos mesmos. Os agentes de tratamento ilustrativos incluem, sem limitação, fluidos de fraturamento, ácidos, vapor, água, salmoura, agentes anticorrosivos, cimento, modificadores de permeabilidade, lamas de perfuração, emulsionantes, desemulsificantes, traçadores, melhoradores de fluxo etc. Operações ilustrativas de poços incluem, sem limitação, fraturamento hidráulico, estimulação, injeção de traçadores, limpeza, acidificação, injeção de vapor, inundação de água, cimentação etc.

[030] Embora a invenção tenha sido descrita com referência aos exemplos de modalidades, será compreendido por aqueles versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem que se distancie do âmbito da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material em particular aos ensinamentos da invenção sem se afastar de seu escopo essencial. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada à modalidade específica divulgada como o melhor modo contemplado para a realização desta invenção, mas que a invenção inclua todas as modalidades abrangidas pelo âmbito das reivindicações. Além disso, nas figuras e na descrição, foram divulgados exemplos de modalidades da invenção e, embora termos específicos possam ser empregados, os mesmos são, a menos que indicado de outra forma, utilizados num sentido genérico e descritivo e não para fins de limitação, o escopo da invenção, portanto, não sendo tão limitado.

Claims

1. Válvula de retenção de assento pressurizada (10, 110, 210) caracterizada pelo fato de que compreende:um assento frustocônico flexível (14) que tem uma superfície traseira (34) configurada para exposição à pressão a montante;um membro de fechamento (16) em comunicação vedável com o assento (14), o membro de fechamento (16) sendo pressionado em contato com o assento (14) e, em uso, o assento (14) sendo defletido em direção ao membro de fechamento (16) pela exposição à pressão a montante.

2. Válvula (10, 210), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que inclui um adaptador vedante (24) configurado com uma passagem de comunicação de pressão (30).

3. Válvula (10, 210), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a passagem de pressão (30) é uma pluralidade de passagens de comunicação de pressão (30).

4. Válvula (10, 210), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que as passagens de pressão (30) transportam pressão a partir de uma fonte de pressão à superfície traseira (34) do assento (14).

5. Válvula (10, 210), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o adaptador vedante (24) inclui uma proteção de rebaixamento (28) do assento (14) em relação à erosão de fluxo.

6. Válvula (10, 110, 210), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o assento (14) é de metal.

7. Válvula (10, 110, 210), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o assento (14) é polimérico.

8. Válvula (10, 110, 210), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o membro de fechamento (16) é pressionado por uma mola (20).

9. Válvula (10, 110, 210), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a força de predefinição de mola (20) é redutível durante a fabricação por uma quantidade relacionada à flexão antecipada do assento (14) a partir da pressão a montante, em uso.

10. Válvula (10, 110, 210), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o membro de fechamento (16) é uma bola.

11. Válvula (10, 110, 210), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o membro de fechamento (16) é um dardo (18).

12. Sistema de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende:um furo de poço (200); uma coluna de tubulação (202) dentro do furo de poço (200), a coluna (202) incluindo a válvula de retenção de assento pressurizada (10, 110, 210) como definido na reivindicação 1.