BR112019024897A2 - Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, método para realizar operações de cimentação em um furo de poço e método para estabelecer comunicação de fluido em um furo de poço - Google Patents

Abstract

Um sistema e método direcionado para executar uma operação de cimentação de viagem única em locais espaçados dentro de uma zona de hidrocarboneto durante a construção de um furo de poço usando uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço. Em uma modalidade, a ferramenta é implantada em uma coluna tubular acima da zona de hidrocarboneto e compreende um alojamento que inclui pelo menos uma porta radial, um conjunto de vedação, um conjunto de luva externa com um conjunto de porta operável para transladar através do conjunto de vedação enquanto fechado, um mandril interno e um conjunto de assento. A ferramenta facilita a colocação de cimento dentro de um anular do furo de poço a partir de uma posição de topo, em vez de no fundo do poço, minimizando assim a pressão necessária para realizar o trabalho de cimentação. Ao mesmo tempo, a capacidade do conjunto da porta de transladar através do conjunto de vedação enquanto fechado garante que a vedação não seja danificada pela abertura e fechamento repetitivos do conjunto da porta.

Description

“FERRAMENTA DE COMUNICAÇÃO DE FLUIDO DE FURO DE POÇO, MÉTODO PARA REALIZAR OPERAÇÕES DE CIMENTAÇÃO EM UM FURO DE POÇO E MÉTODO PARA ESTABELECER COMUNICAÇÃO DE FLUIDO EM UM FURO DE POÇO” CAMPO DA DIVULGAÇÃO

[001] A presente divulgação refere-se geralmente à construção de um furo de poço. Mais especificamente, a presente divulgação refere-se a sistemas e métodos para usar uma ferramenta de completação de fluido de furo de poço para facilitar uma operação de cimentação de viagem única durante a construção de um furo de poço.

FUNDAMENTOS

[002] A construção de um furo de poço para a produção de hidrocarbonetos, em muitos casos, requer a perfuração do furo de poço com centenas, senão milhares de pés de profundidade, para atingir as zonas produtoras de hidrocarbonetos. Normalmente, uma operação de cimentação primária pode ser realizada como parte do processo de construção do furo de poço. A operação de cimentação primária é mais comumente realizada bombeando cimento através de uma coluna tubular para o fundo de uma seção de revestimento e subindo um anular de furo de poço para criar uma barreira de cimento dentro do furo de poço entre a seção de revestimento e a parede do furo de poço. A barreira de cimento pode servir várias funções, como impedir a comunicação de fluido entre as zonas de produção ou proteger a seção de revestimento contra corrosão por fluidos de formação.

[003] Devido à profundidade em que as seções de revestimento podem ser instaladas, as operações primárias de cimentação podem exigir o uso de pressões extremamente altas para fornecer o cimento através da coluna tubular e para o anular do furo de poço. Tais pressões podem resultar em fraturas não intencionais da formação dos orifícios inferiores. Uma abordagem comum para evitar esse problema é perfurar o poço e instalar o revestimento em segmentos, executando a coluna tubular no furo de poço várias vezes para executar a operação de cimentação primária. No entanto, essa abordagem geralmente é vista como ineficiente da perspectiva de tempo e custo. Para abordar essas preocupações, foi desenvolvido um método de comunicação com o espaço anular de cima para baixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[004] A FIG. 1 representa uma vista esquemática de uma operação de cimentação de furo de poço de viagem única realizada em um furo de poço durante a construção do furo de poço, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

[005] A FIG. 2A representa uma vista em seção transversal de uma primeira configuração de uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço usada em uma operação de cimentação de furo de poço de viagem única, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

[006] A FIG. 2B representa uma vista em seção transversal de uma segunda configuração da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço fechada usada em uma operação de cimentação de furo de poço de viagem única, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

[007] A FIG. 2C representa uma vista em seção transversal da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço em uma configuração aberta, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

[008] A FIG. 2D representa uma vista em seção transversal de uma modalidade alternativa da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, em uma configuração aberta, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

[009] A FIG. 2E representa uma vista em seção transversal da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, uma vez que foi fechada após a conclusão da operação de cimentação de furo de poço de viagem única, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

[010] A FIG. 2F representa uma vista em seção transversal da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, uma vez que foi vedada após a conclusão da operação de cimentação de furo de poço de viagem única, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

[011] A FIG. 3 é um fluxograma que ilustra um método exemplificativo para executar uma operação de cimentação de furo de poço de viagem única realizada em um furo de poço usando a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço durante a construção do furo de poço.

[012] A FIG. 4 é um fluxograma que ilustra um método exemplificativo para estabelecer comunicação de fluido entre uma coluna tubular e um furo de poço, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS

[013] Modalidades da presente divulgação referem-se ao uso de uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço para executar uma operação de cimentação de furo de poço de viagem única durante a construção de um poço. Embora a presente divulgação seja descrita neste documento com referência a modalidades ilustrativas para aplicações particulares, deverá ser compreendido que modalidades não se limitam as mesmas. Outras modalidades são possíveis, e modificações podem ser feitas às modalidades dentro do espírito e escopo dos ensinamentos explicitados neste documento e campos adicionais nos quais as modalidades seriam de utilidade significativa.

[014] A divulgação pode repetir números e/ou letras de referência nos vários exemplos ou figuras. Essa repetição é para fins de simplicidade e clareza e não dita, por si só, uma relação entre as várias modalidades e/ou configurações discutidas. Além disso, os termos relativos a espaço, tais como embaixo, abaixo, inferior, acima, superior, a montante, a jusante, e semelhantes podem ser usados neste documento para facilitar a descrição para descrever um elemento ou relação do recurso com outro(s) elemento(s) ou recurso(s), tal como ilustrado, o sentido ascendente sendo aquele em direção ao topo da figura correspondente e o sentido descendente sendo aquele em direção ao fundo da figura correspondente. A não ser que de outra forma declarado, os termos relativos a espaço são destinados a englobar diferentes orientações do aparelho ou operação em uso, além da orientação representada nas figuras. Por exemplo, se um aparelho nas figuras estiver virado, os elementos descritos como estando “abaixo” ou “embaixo” de outros elementos ou características estariam, então, orientados “acima” dos outros elementos ou características. Assim, o termo exemplificativo “abaixo” pode abranger tanto uma orientação acima ou abaixo. O aparelho pode ser orientado de outra forma (girado 90 graus ou em outras orientações) e os descritores relativos a espaço usados neste documento podem ser interpretados da mesma forma.

[015] Como observado acima, modalidades da presente divulgação referem-se ao uso de uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço para executar uma operação de cimentação de furo de poço de viagem única durante a construção de um poço. Embora a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço seja descrita neste documento no contexto de uma operação de cimentação de poço, é previsto que a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço possa ser utilizada em qualquer aplicação em que uma válvula possa ser acionada entre as posições aberta e fechada e a integridade da vedação da válvula deve ser mantida durante o acionamento da válvula. Por exemplo, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço pode ser usada como um dispositivo desviador para equalizar a pressão dentro de uma coluna tubular e uma área fora da coluna tubular, como um anular de um furo de poço. Da mesma forma, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço pode ser usada como uma válvula em operações de produção, como em uma coluna de produção. Em qualquer caso, com relação às modalidades generalizadas usadas em operações de cimentação, um sistema usado para executar uma operação de cimentação de furo de poço de viagem única em um furo de poço pode incluir uma coluna tubular com uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, uma ferramenta de execução de suporte de forro, um suporte de forro expansível, um forro e um conjunto de boia. Em uma modalidade, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço pode incluir: um alojamento que tem uma passagem central através do mesmo, o alojamento incluindo pelo menos uma porta radial entre a passagem central e um local externo à ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço; um conjunto de vedação disposto ao longo da passagem central e adjacente à porta radial; um conjunto de luva externo disposto dentro do alojamento ao longo da passagem central, o conjunto de luva externo tendo um conjunto de porta que inclui primeira e segunda portas encostando-se para definir uma folga da porta, a folga da porta inicialmente posicionada a montante do conjunto de vedação; um mandril interno tendo um orifício radial; e um primeiro conjunto de sede disposto dentro do conjunto de luva externo e acoplado ao mandril interno. Em uma modalidade adicional, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço pode incluir um segundo conjunto de sede.

[016] Com referência à FIG. 1, uma vista esquemática de uma operação de cimentação de furo de poço única realizada em um furo de poço durante a construção do furo de poço é ilustrada. Embora a operação de cimentação de furo de poço de uma viagem única seja apresentada em um ambiente onshore, o método e os sistemas descritos neste documento também podem ser implementados em um ambiente offshore. Em certas modalidades, a operação de cimentação de furo de poço de viagem única pode ser implementada usando uma fonte de cimento, 10, como caminhão de cimento e uma torre 12 na superfície 14. A torre 12 pode ser usada para facilitar a instalação de uma cabeça de cimentação 16 e uma cabeça de poço 18 no topo de um furo de poço 20 que foi perfurado através de uma zona de hidrocarboneto 22. Em uma modalidade, a fonte de cimento 10 pode incluir um tanque de cimento 24, uma linha de sucção 26, uma bomba de cimento 28 e uma linha de alimentação 30.

[017] Como ilustrado ainda na FIG. 1, em certas modalidades, o furo de poço 20 pode incluir uma seção parcialmente revestida 32 na qual um segmento do revestimento 34 é fixado pelo cimento 36 e uma seção de orifício aberto 38 que se estende até o fundo do furo de poço 40; no entanto, em uma modalidade alternativa, o furo de poço 20 pode não incluir uma seção revestida 32. Uma coluna tubular 42 pode ser executada no furo de poço 20 da superfície 14 para uma posição próxima ao fundo do furo de poço 40. Em uma modalidade preferida, a coluna tubular 42 pode incluir segmentos do tubo de perfuração 44, uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 e um conjunto de boia

54. A coluna tubular 42 também pode incluir uma ferramenta de execução de suporte de forro 48, um suporte de forro expansível 50 e um forro 52. Em uma ou mais modalidades, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 pode ser uma ferramenta de cimentação. Em certas modalidades, o conjunto de boia 54 pode incluir um colar de boia 56 com uma válvula de prevenção de fluxo reverso 58 e uma sapata de guia 60. A colocação da coluna tubular 42 dentro do furo de poço 20 forma um anular 62 entre o revestimento 34 e/ou uma parede do furo de poço 64 e a coluna tubular 42. Para realizar uma operação de cimentação de furo de poço 20 de viagem única, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 é posicionada acima do conjunto de boia 54 em um primeiro local e o conjunto de boia 54 é espaçado e posicionado abaixo da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 na coluna tubular 42 dentro do furo de poço

20.

[018] Após a colocação da coluna tubular 42 dentro do furo de poço 20, a operação de cimentação de viagem única é realizada em duas fases: uma operação de cimentação primária e uma operação de cimentação secundária, que serão discutidas com referência à ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 e FIGS. 2A-2F abaixo. A operação de cimentação primária começa usando a bomba de cimento 28 para extrair cimento do tanque de cimento 24 usando a linha de sucção 26. A bomba de cimento 28 é então usada para descarregar cimento na cabeça de cimentação 16 através da linha de alimentação 30. A cabeça de cimentação 16 injeta o cimento através da cabeça de poço 18 e a coluna tubular 42, onde descarrega adjacente ao fundo do furo de poço 40 através da sapata de guia 60 do conjunto de boia 54. A injeção de cimento dentro da coluna tubular 42 é terminada quando a área desejada do furo de poço 20 é preenchida com cimento. Por exemplo, pode ser desejável cimentar abaixo da zona de hidrocarboneto 22 (não mostrada). Posteriormente, em certas modalidades, um tampão de borracha para cimentação (não mostrado) pode ser implantado através da coluna tubular 42 para remover qualquer cimento restante até parar no colar de boia 56 do conjunto de boia 54, vedando efetivamente a parte inferior do forro 52. Posteriormente, em algumas modalidades, um volume de um fluido de detecção 66 é injetado através da coluna tubular 42 para encher o forro 52. O fluido de detecção 66 tem preferencialmente propriedades de fluido que impedem que o cimento se misture totalmente com o fluido de detecção 66. Como tal, o fluido de detecção 66 se deposita preferencialmente do cimento quando o cimento e o fluido de detecção 66 são dispostos dentro de um volume fechado. Por exemplo, em uma modalidade, o fluido de detecção 66 pode ter uma densidade mais alta que a do cimento usado na operação de cimentação de viagem única aqui descrita.

[019] FIG. 2A representa uma vista em seção transversal de uma primeira configuração de uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço fechada 46, como executada no poço 20 na coluna tubular 42. (Ver FIG. 1). O termo “fechado”, como utilizado no presente documento, em relação à ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, indica que vários componentes da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 estão configurados para impedir a comunicação de fluido entre o interior e o exterior da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46. A ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 é usada para facilitar a segunda fase (isto é, a operação de cimentação secundária) da operação de cimento de viagem única, na qual o cimento entra no anular 62 do furo de poço 20 através da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 em um local a montante a partir do fundo do furo de poço 40 e flui para baixo em direção ao fundo do furo de poço 40. Descrita de outra maneira, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 facilita a introdução de cimento no furo de poço 20 durante uma operação de cimentação secundária a partir de um local que está no topo de poço da localização de onde o cimento foi introduzido no furo de poço 20 durante a operação de cimentação primária. Esse tipo de operação contrasta com as operações convencionais de cimentação, que são mais próximas da operação primária de cimentação aqui descrita, que, em uma configuração semelhante; requer a injeção de cimento da superfície 14, através da coluna tubular 42 dentro do furo de poço 20 e fora da sapata de guia 60 do conjunto de boia 54 perto do fundo do furo de poço 40 e de volta para o anular 62 do furo de poço 20. Dependendo da profundidade do furo de poço 20, as operações de cimentação convencionais requerem pressões extremamente altas para circular o cimento de volta ao anular 62 do furo de poço 20, o que poderia potencialmente fraturar a zona de hidrocarboneto 22 ou, alternativamente, exigir várias execuções de cimentação no furo de poço 20 para minimizar a pressão necessária.

[020] Como ilustrado na FIG. 2A, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, inclui um alojamento 100, que define uma passagem central 102 que facilita a comunicação de fluido com o tubo de perfuração 44 da coluna tubular 42 ao longo de um eixo longitudinal 104. A ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 pode ainda incluir um conjunto de vedação 106, um conjunto de luva externo 108, um anel de alojamento intermediário 110, um batente de anel de alojamento intermediário 112 e um mandril interno 114, que são dispostos ao longo da passagem central 102. Como discutido ainda neste documento, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 é aberta, fechada e vedada através de uma série de movimentos axiais pelo conjunto de luva externo 108 e o mandril interno 114 dentro do alojamento 100 ao longo do eixo longitudinal 104.

[021] Em certas modalidades, o alojamento 100 pode ter uma seção de alojamento superior 116, uma seção de alojamento intermediária 118 e uma seção de alojamento inferior 120; no entanto, em certas modalidades o alojamento 100 pode ser formado como um corpo contínuo. A seção de alojamento superior 116 pode incluir roscas 122 para engatar no tubo de perfuração 44 da coluna tubular 42 e na seção de alojamento intermediária 118, respectivamente.

[022] Embora não se limite a um mecanismo de fixação particular, em uma ou mais modalidades, a seção intermediária de alojamento 118 pode incluir roscas 124 para engatar na seção superior de alojamento 116 e na seção inferior de alojamento 120. A seção de alojamento intermediária 118 inclui ainda um conjunto de um ou mais primeiros pinos de cisalhamento 126 e um conjunto de um ou mais segundos pinos de cisalhamento 128. Como discutido em mais detalhes abaixo, os primeiros pinos de cisalhamento 126 estão engatados com o conjunto de luva externo 108 e os segundos pinos de cisalhamento 128 estão engatados com o anel de alojamento intermediário 110. A seção de alojamento intermediária 118 contém ainda uma ou mais portas radiais 130. Embora duas portas radiais 130 sejam mostradas na FIG. 2A, é antecipado que, em algumas modalidades, a seção de alojamento intermediária 118 pode conter uma pluralidade de portas radiais 130 que podem estar em múltiplos planos ao longo do comprimento do alojamento 100. O conjunto de vedação 106 é posicionado adjacente às portas radiais 130. Em certas modalidades, o conjunto de vedação 106 pode ter uma primeira vedação de porta de alojamento 132 e uma segunda vedação de porta de alojamento 134 posicionadas em lados opostos das portas radiais 130 vedando entre a seção de alojamento intermediária 118 e o conjunto de luva externo 108. As vedações podem ser dispostas em sedes de vedação formados na seção intermediária de alojamento 118 nos lados opostos das portas 130. Embora não limitado a um tipo particular de material para a construção da vedação, em uma ou mais modalidades, as vedações 132, 134 podem ser formadas de vários tipos de elastômeros, incluindo, entre outros, borrachas não saturadas, borrachas saturadas e elastômeros termoplásticos.

[023] Semelhante à seção de alojamento superior 116, a seção de alojamento inferior 120 contém roscas 122 para engatar no tubo de perfuração 44 da coluna tubular 42 e na seção de alojamento intermediária 118, respectivamente. Em algumas modalidades, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 pode incluir uma vedação de alojamento superior 136 disposta entre a seção de alojamento superior 116 e a seção de alojamento intermediária 118. Além disso, uma vedação de alojamento inferior 138 pode ser disposta entre a seção de alojamento inferior 120 e a seção de alojamento intermediária 118.

[024] Numa modalidade preferida, o conjunto de luva externo 108 pode incluir um conjunto de porta 140, um primeiro colar de luva 142 e um segundo colar de luva 144. Além disso, o conjunto de luva externo 108 pode incluir, como discutido mais abaixo, uma pluralidade de mecanismos de fixação liberáveis (descritos abaixo), tais como terminais dispostos dentro do conjunto de porta 140, o primeiro colar de luva 142 e o segundo colar de luva 144. O conjunto da porta 140 pode incluir uma primeira porta 146 e uma segunda porta 148 posicionada adjacente uma à outra para definir uma folga de porta ou junta 150 entre as mesmas. Como será explicado abaixo, em certas configurações da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, as portas 146, 148 são móveis uma em relação à outra, de modo a alterar a dimensão da folga da porta 150 ou em outras palavras, para alterar o espaçamento entre as portas 146, 148Quando as portas 146, 148 são substancialmente adjacentes uma à outra, ou de outra forma adjacentes, a folga da porta 150 pode ser caracterizada como “estreita” enquanto move as portas 146, 148 para longe uma da outra aumenta o espaçamento da folga da porta 150. Em qualquer caso, em uma primeira configuração da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, a folga da porta 150 em uma configuração estreita é posicionada entre o batente de anel do alojamento intermediário 112 e a primeira vedação da porta de alojamento 132. A primeira porta 146 pode incluir uma seção superior 152, um primeiro mecanismo de fixação liberável 154, como um primeiro conjunto de terminais e uma seção inferior 156. Da mesma forma, a segunda porta 148 pode incluir uma seção superior 158, um segundo mecanismo de fixação liberável 160, como um segundo conjunto de terminais 160 e uma seção inferior 162. Quando a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 está em uma primeira configuração fechada, os terminais 154 e os terminais 160 são inclinados em direção ao e engatados com o mandril interno 114 por uma mola ou algum outro mecanismo de desvio, como conhecido na técnica. Além disso, os pinos de cisalhamento 126 estão engatados com a seção superior 152 da primeira porta 146 do conjunto da porta

140.

[025] Numa modalidade, o primeiro colar de luva 142 e o segundo colar de luva 144 podem ser posicionados afastados axialmente do conjunto da porta 140, respectivamente. O primeiro colar de luva 142 pode incluir uma base 164 contendo um terceiro mecanismo de fixação liberável, como um terceiro conjunto de terminais 166, que são influenciados por uma mola ou algum outro mecanismo de desvio conhecido na técnica, em direção ao mandril interno 114. Numa modalidade, os terminais podem ser desviados por uma mola de liga aninhada em uma ranhura formada no diâmetro externo do terminal 166. O primeiro colar de luva 142 pode ainda incluir uma coroa 168 com um ressalto 170 definido nela. Além disso, um anular 172 pode ser definido entre a coroa 168 do primeiro colar de luva 142 e o mandril interno 114. O segundo colar de luva 144 também pode incluir uma base 174 que aloja um quarto mecanismo de fixação liberável, como um quarto conjunto de terminais 176, que são desviados por uma mola ou algum outro mecanismo de desvio conhecido na técnica, em direção ao mandril interno 114. O segundo colar de luva 144 pode ainda incluir uma coroa 178 com um flange 180 que é afixado à seção de alojamento inferior 120. Semelhante ao primeiro colar de luva 142, um anular 182 pode ser definido entre a coroa 178 do segundo colar de luva 144 e o mandril interno 114. Em uma modalidade, a coroa 178 e a base 174 do segundo colar de luva podem ser engatadas usando as roscas 122, 124. No entanto, em outras modalidades a coroa 178 e a base 174 podem ser formadas como um corpo contínuo.

[026] Com referência continuada à FIG. 2A, o mandril interno 114 contém uma extremidade superior 184, uma extremidade inferior 186, uma passagem 188 em comunicação de fluido com a passagem central 102, um ou mais orifícios radiais 190, um perfil externo 192 contendo uma ou mais ranhuras 194 e um ressalto de mandril inferior 196, que é substancialmente disposto dentro do conjunto de luva externo 108. Embora um conjunto de orifícios radiais 190 seja mostrado na FIG. 2A, antecipa-se que, em algumas modalidades, o mandril interno 114 possa conter um ou mais orifícios 190 dispostos em um ou mais conjuntos de orifícios radiais 190. Em certas modalidades, a pluralidade de ranhuras 194 no perfil externo 192 inclui uma primeira ranhura de mandril 194a, uma segunda ranhura de mandril 194b, uma terceira ranhura de mandril 194c e uma quarta ranhura de mandril 194d. Na primeira configuração fechada 46 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, os terminais 154 são engatados com a primeira ranhura do mandril 194a, que está em alinhamento radial com o anel de alojamento intermediário 110. Os terminais 160 estão engatados com a segunda ranhura do mandril 194b, que é posicionada logo abaixo da segunda vedação da porta de alojamento 134. A terceira ranhura do mandril 194c está posicionada entre a seção inferior 162 da segunda porta 148 e a coroa 168 do primeiro colar de luva 142. Finalmente, a quarta ranhura do mandril 194d e o ombro do mandril inferior 196 são posicionados no anular 182 do segundo colar de luva 144.

[027] A ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 pode ainda incluir um primeiro conjunto de sede 198 tendo uma sede de objeto 202, a qual está posicionada perto da extremidade superior 184 do mandril interno 114. Em uma ou mais modalidades, o conjunto de sede 198 também pode incluir um rebordo superior 200 adjacente à sede de objeto 202. Além disso, a sede do objeto 202 pode ser extrudável. Em uma modalidade alternativa, a ser discutida mais adiante neste documento, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 pode incluir um conjunto de sede adicional (não mostrado). Em certas modalidades, o primeiro conjunto de sede 198 pode ser engatado com a extremidade superior 184 do mandril interno 114 pelo uso de roscas 122,124.

[028] Voltando agora à FIG. 2B, uma vista em seção transversal de uma segunda configuração da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço fechada 46 é ilustrada. Nesta segunda configuração, o conjunto da porta fechada 140 foi transladado para o primeiro colar de luva 142, com a folga da porta estreita 150 sendo transladada através da primeira vedação da porta de alojamento 132. Transladar o conjunto da porta 140 através do conjunto de vedação 106 em uma posição fechada evita que ocorram danos ao conjunto de vedação 106. Como discutido acima, a primeira vedação da porta do compartimento 132 e a segunda vedação da porta 134 podem ser feitas de materiais elastoméricos, os quais são suscetíveis à degradação devido a tensões de cisalhamento. Como o conjunto da porta 140 em uma posição fechada contém uma folga estreita da porta 150, a área entre a primeira e a segunda porta 146, 148 é relativamente pequena, resultando em uma translação bastante suave através da primeira vedação de porta de alojamento 132 e da segunda vedação de porta de alojamento 134. Por outro lado, ferramentas similares têm projetos que exigem orifícios abertos com áreas maiores para serem transladados através de uma vedação elastomérica, que tem o potencial de criar um efeito de grade na vedação. Esse efeito de grade, com o tempo, pode debilitar a integridade da vedação e a operacionalidade da ferramenta.

[029] A fim de fazer a transição da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 da primeira configuração fechada para a segunda configuração fechada, um primeiro objeto 204 é aterrado na sede 202 do primeiro conjunto de sede 198. Como usado neste documento, o primeiro objeto 204 pode ser qualquer dispositivo derrubado ou bombeado por um furo de poço para aterrar na sede 202, incluindo, sem limitação, esferas, dardos ou outros objetos. Em qualquer caso, a coluna tubular 42 é pressurizada e a pressão é aplicada ao primeiro objeto 204 através da passagem central 102. Um acúmulo de pressão no topo do primeiro objeto 204 resulta na translação axial do conjunto da porta 140, do primeiro conjunto de sede 198 e do mandril interno 114. Inicialmente, a pressão acumulada no lado a montante do primeiro objeto 204 causa cisalhamento dos pinos de cisalhamento 126 a partir da seção superior 152 da primeira porta 146, o que permite que a seção superior 152 da primeira porta 146 translade axialmente a seção de alojamento intermediária 118 até que um ressalto externo 206 da seção superior 152 da primeira porta 146 engate no anel de alojamento intermediário 110. Este movimento permite que a folga da porta 150, em sua configuração estreita, seja transladada através da primeira vedação da porta de alojamento 132 e da seção inferior 162 da segunda porta 148 para entrar no espaço anular 172 do primeiro colar de luva 142. Uma vez que a seção superior 152 da primeira porta 146 engata no anel de alojamento intermediário 110, os terminais 154 desengatam a primeira ranhura do mandril 194a, permitindo que o mandril interno 114 seja transladado para baixo. Este movimento descendente faz com que as portas radiais 190 sejam transladados para as portas radiais 130 da seção de alojamento intermediária 118, a segunda ranhura do mandril 194b translade para a coroa 168 do primeiro colar de luva 142, a terceira ranhura do mandril 194c translade para a coroa 168 do primeiro colar de luva 142, a quarta ranhura do mandril 194d translade ainda mais para a coroa 178 do segundo colar de luva 144 e o ressalto do mandril inferior 196 translade para a base 174 do segundo colar de luva 144. O engate dos terminais 160 com a segunda ranhura do mandril 194b impede a translação adicional do mandril interno 114 dentro da passagem central 102.

[030] Na FIG. 2C, uma representação da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 em uma configuração aberta é ilustrada. Para abrir a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, pressão adicional é aplicada através da coluna tubular 42 e da passagem central 102 para o primeiro objeto 204. Esta pressão resulta em uma força descendente no mandril interno 114, fazendo com que o mandril interno 114 seja transladado ainda mais para a passagem central 102, o que resulta no alinhamento radial das portas radiais 190 do mandril interno 114 e das portas radiais 130 do seção de alojamento intermediário 118. Em modalidades com um rebordo 200, o rebordo superior 200 do primeiro conjunto de sede 198 engata no mandril interno 114. Esse movimento descendente do mandril interno 114 faz com que a segunda ranhura do mandril 194b engate e aplique uma força nos terminais 160, que por sua vez exercem uma força descendente na seção superior 158 e na seção inferior 162 da segunda porta 148, transladando a seção inferior 162 da segunda porta 148 para o anular 172 do primeiro colar de luva 142 até aterrar no rebordo 170 dentro da coroa 168 do primeiro colar de luva 142. Uma vez que a seção inferior 162 da segunda porta 148 engata no ressalto 170 do primeiro colar de luva 142, o espaçamento da porta 150 está em extensão total, abrindo efetivamente o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 e fornecendo um caminho de comunicação de fluido “ F “através da coluna tubular 42, a passagem central 102, as portas radiais 190 e as portas radiais 130 na seção de alojamento intermediária 118 para o anular 62 do furo de poço 20. Além disso, quando a segunda porta 148 engatou no ressalto 170 do primeiro colar de luva 142, a quarta ranhura do mandril 194d se transladou ainda mais para a coroa 178 do segundo colar de luva 144 e o ressalto do mandril inferior 196 transladou para além dos terminais 176, permitindo que os terminais 176 colapsassem em um diâmetro externo primário “OD” do perfil externo 192 do mandril interno 114. Este diâmetro externo primário “OD” é definido no perfil externo 192 entre a extremidade superior 184 e o ressalto do mandril inferior 196 do mandril interno 114. Esta configuração evita o movimento indesejável para cima do mandril interno 114, que fecha o conjunto da porta 140 e bloqueia o caminho de comunicação de fluido “F”, pois o engate dos terminais 176 e do ombro do mandril inferior 196 impede a translação para cima do mandril interno 114.

[031] Como discutido anteriormente, quando a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 está em uma configuração aberta, a segunda fase do trabalho de cimentação de viagem única pode ser implementada. Uma vez que o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 é aberto, a pressão na coluna tubular 42 pode ser aumentada para extrudar o primeiro objeto 204 do primeiro conjunto de sede 198. O cimento é subsequentemente injetado da cabeça de cimentação 16 através da coluna tubular 42 e na ferramenta de comunicação de fluido do furo de poço 46. Como discutido com referência à FIG. 1, o conjunto de boia vedada 54 e o fluido de detecção 66 previamente bombeado para o revestimento 52 servem como uma barreira que força o cimento a viajar através das portas radiais 130 da seção de alojamento intermediário 118 e para dentro do anular 62 do furo de poço 20.

[032] Numa modalidade alternativa, como representado na FIG. 2D, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 inclui um segundo conjunto de sede 208 tendo uma sede 210, a qual está disposta na extremidade inferior 186 do mandril interno 114. Com exceção do segundo conjunto de sede 208, esta modalidade alternativa da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 contém os mesmos recursos descritos anteriormente em relação às FIGS. 2A-2C. Em operação, uma vez que o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de furo de poço 46 foi aberto, o primeiro objeto 204 do primeiro conjunto de sede 198 é extrudado e aterrado no segundo conjunto de sede 208. Em vez do fluido de detecção 66 impedindo que o cimento se desloque para o forro 52, o segundo conjunto de sede 208, juntamente com o primeiro objeto 204 aterrado no mesmo, são usados como barreira forçando o cimento a viajar através da pluralidade de portas radiais 130 da seção de alojamento intermediária 118 e para baixo no anular 62 do furo de poço 20. Uma vez que a operação de cimentação secundária foi concluída, em certas modalidades a pressão através da coluna tubular 42 e na passagem central 102 é aumentada para extrudar o primeiro objeto 204 do segundo conjunto de sede 208.

[033] A FIG. 2E representa uma vista em seção transversal de uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, que foi fechada após conclusão da operação de cimentação de furo de poço de viagem única, de acordo com uma ou mais modalidades ilustrativas. Para fechar a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, um segundo objeto 212, que em certas modalidades pode ser maior que o primeiro objeto 204, é aterrado na sede do objeto 202 do primeiro conjunto de sede 198. A coluna tubular 42 é novamente pressurizada e a pressão é aplicada ao segundo objeto 212 através da passagem central 102. A pressão de topo de poço contra o segundo objeto 212 resulta em cisalhamento dos segundos pinos de cisalhamento 128 do anel de alojamento intermediário 110, o que causa o movimento descendente do anel de alojamento intermediário 110. Este movimento permite que a seção inferior 156 da primeira porta 146 translade através da pluralidade de portas radiais 130 da seção de alojamento intermediária 118 até acoplar com a seção superior 158 da segunda porta 148, formando assim a folga de porta estreita 150 do conjunto de porta 140 entre a pluralidade de portas radiais 130 e a segunda vedação de porta de alojamento 134 e efetivamente fechando o conjunto de porta 140.

[034] O cisalhamento dos segundos pinos de cisalhamento 128 do anel de alojamento intermediário 110 também resulta em uma translação descendente adicional do primeiro conjunto de sede 198 e do mandril interno 114 dentro da passagem central 102. A pressão acumulada contra o segundo objeto 212 faz com que o primeiro conjunto de sede 198 exerça uma força descendente no mandril interno 114, tal como através do rebordo superior 200. Esta força faz com que a segunda ranhura do mandril 194b desengate os terminais 160 na segunda porta 148, forçando os terminais 160 em uma direção radial em direção à coroa 168 do primeiro colar de luva 142 e facilitando uma translação descendente da segunda ranhura do mandril 194b, a terceira ranhura do mandril 194c, a quarta ranhura do mandril 194d e o ressalto do mandril inferior 196. Esta translação descendente adicional resulta no colapso e assentamento dos terminais 166 na terceira ranhura do mandril 194c. Além disso, esta translação faz com que a quarta ranhura do mandril 194d se mova ainda mais dentro da coroa 178 do segundo colar de luva 144 e o ressalto inferior do mandril 196 seja posicionado fora do segundo colar de luva 144.

[035] A FIG. 2F representa uma vista em seção transversal da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, uma vez que foi vedada após a conclusão da operação de cimentação de furo de poço de viagem única. Para vedar o conjunto da porta

140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, é aplicada pressão adicional ao segundo objeto 212 anteriormente aterrado na sede do objeto 202 do primeiro conjunto de sede 198. Essa pressão faz com que o primeiro conjunto de sede 198 exerça uma força descendente na primeira porta 146 e no mandril interno 114, como através do rebordo superior 200. Essa força descendente faz com que a seção superior 152 da primeira porta 146 empurre o anel intermediário do alojamento 110 para baixo até engatar o batente intermediário do anel 112, resultando ainda na translação da folga de porta estreita 150 através da segunda vedação da porta de alojamento 134 e translação da base 164 do primeiro colar de luva 142 par a coroa 178 do segundo colar de luva 144. A translação da base 164 do primeiro colar de luva 142 para a coroa 178 do segundo colar de luva 144 é ainda facilitada pelo assentamento dos terminais 166 na terceira ranhura do mandril 194c, como descrito em relação à FIG. 2E. Além disso, a força descendente, como descrito acima, resulta no mandril interno 114 transladando ainda mais dentro da passagem central 102, facilitando o assentamento dos terminais 176 dentro da quarta ranhura do mandril 194d.

[036] Uma vez que a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 foi vedada, em certas modalidades, mais pressão pode ser aplicada ao segundo objeto 212 para extrudá-lo do primeiro conjunto de sede 198. O segundo objeto 212 pode ser extrudado e usado para acionar qualquer número de ferramentas na coluna tubular 42 a jusante. Por exemplo, o segundo objeto 212 pode ser aterrado na ferramenta de execução de suporte de forro 48 para uso na configuração do suporte de forro expansível 50 como descrito em relação à FIG. 1.

[037] Com referência à FIG. 3, um fluxograma de um método exemplificativo 300 para realizar uma operação de cimentação de viagem única no furo de poço 20 é descrito. Embora a operação de cimentação não precise ser limitada a locais específicos no poço 20, em uma ou mais modalidades, as operações podem ser executadas acima e abaixo de uma zona de hidrocarboneto 22 durante a construção do furo de poço 20 usando a ferramenta de comunicação de fluido do poço 46.

[038] O método 300 começa na etapa 302, executando uma coluna tubular 42 compreendendo segmentos do tubo de perfuração 44, uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço fechada 46 e um conjunto de boia 54 no furo de poço 20, que foi perfurado através de uma zona de hidrocarboneto 22. A coluna tubular também pode incluir uma ferramenta de execução de suporte de forro 48, um suporte de forro expansível 50 e um forro 52. Em modalidades preferidas do método, a ferramenta de comunicação de fluido do furo de poço 46 está posicionada em um primeiro local no furo de poço 20. O primeiro local está espaçado de um segundo local que está a jusante ou no fundo do poço do primeiro local. Em modalidades preferidas, quando a ferramenta de comunicação de fluido 46 está no primeiro local, o conjunto de boia 54 está no segundo local, o qual pode estar adjacente, ao fundo 40 do furo de poço 20. A primeira localização pode estar acima da zona de hidrocarboneto 22 e o conjunto de boia 54 é posicionado na segunda localização, ou seja, uma posição abaixo da zona de hidrocarboneto 22. Em outras modalidades, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 pode ser posicionada em qualquer lugar ao longo de um furo de poço 20, conforme desejado. Mais geralmente, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, como descrita neste documento, não precisa ser utilizada apenas em operações de cimentação, mas pode ser usada em quaisquer operações em que seja desejável estabelecer comunicação de fluido entre o interior da coluna tubular 42 e um espaço anular 62 sobre a coluna tubular 42.

[039] Após a coluna de tubulação 42 ter sido posicionada dentro do furo de poço 20 no primeiro local, na etapa 304, uma operação de cimentação primária é realizada no segundo local, passando fluidos de cimentação através da coluna tubular 42 para um local abaixo da zona de hidrocarboneto 22. A operação de cimentação primária começa usando uma bomba de cimento 28 para descarregar cimento em uma cabeça de cimentação 16 localizada na superfície 14. A cabeça de cimentação 16 injeta o cimento através da coluna tubular 42, onde descarrega no fundo do furo de poço 40 através de uma sapata de guia 60 do conjunto de boia 54. A injeção de cimento dentro da coluna tubular 42 é terminada quando a área desejada do furo de poço 20 abaixo da zona de hidrocarboneto 22 é preenchida com cimento. Posteriormente, em algumas modalidades, um tampão de borracha para cimentação pode ser implantado através da coluna tubular 42 para remover qualquer cimento restante até parar em um colar de boia 56 do conjunto de boia 54, vedando efetivamente a parte inferior do forro 52. Em algumas modalidades, um volume de um fluido de detecção 66 é injetado através da coluna tubular 42 para encher o forro 52.

[040] Na etapa 306, um conjunto de porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 é aberto para o espaço anular 62 do furo de poço 20. Numa modalidade preferida, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 inclui um alojamento 100 contendo uma passagem central 102 através da mesma, o alojamento 100 inclui uma ou mais portas radiais 130, que facilitam a comunicação de fluido entre a passagem central 102 e um local externo ao alojamento 100, tal como o anular 62 do furo de poço 20. Disposta ao longo da passagem central 102, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 inclui ainda um conjunto de vedação 106; um conjunto de luva externo 108 tendo um conjunto de porta 140 que pode ser operável para transladar através do conjunto de vedação 106 em uma posição fechada e em uma pluralidade de terminais (154, 160, 166 e 176); um mandril interno 114 tendo um ou mais orifícios radiais 190 e uma pluralidade de ranhuras 194a-194d; e um primeiro conjunto de sede 198 disposto dentro do conjunto de luva externo 108 e acoplado ao mandril interno 114.

[041] Para iniciar a abertura do conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 deve ser transferida de uma primeira configuração fechada para uma segunda configuração fechada. Na primeira configuração fechada 46 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, as portas 146, 148 estão próximas ou substancialmente próximas umas das outras, de modo que o espaço da porta 150 está em sua configuração estreita e o movimento do conjunto de portas 140 em relação ao alojamento 100 é impedido por um primeiro mecanismo de travamento liberável, como um pino de cisalhamento 126. Para iniciar a transição, um primeiro objeto 204 é aterrado no primeiro conjunto de sede 198 e uma primeira pressão é aplicada contra o primeiro objeto 204 através da coluna tubular 42 e da passagem central 102. Em certas modalidades, o primeiro objeto 204 pode ser derrubado ou bombeado da superfície; no entanto, é previsto que o primeiro objeto 204 também possa ser implantado a partir de uma localização de fundo de poço usando uma ferramenta de montagem de queda de objeto (não mostrada) disposta ao longo da coluna tubular 42.

[042] No entanto, a pressão aplicada contra o primeiro objeto 204 faz com que o primeiro mecanismo de travamento liberável, isto é, os primeiros pinos de cisalhamento 126 cisalhem. A força descendente contínua exercida sobre o conjunto de porta fechada 140 faz com que o conjunto de porta fechada 140 e, especificamente, a primeira e a segunda portas 146, 148 em sua posição de encosto, transladem coletivamente em uma direção axial para baixo até que a luva externa 108 engate no anel de alojamento intermediário 110. Notavelmente, o primeiro pino de cisalhamento 126 é selecionado para cisalhar mediante a aplicação de uma primeira força aplicada pela primeira pressão. Em qualquer caso, o movimento axial do conjunto da porta 140 resulta na folga de porta 150 - em sua configuração estreita, isto é, quando as portas 146, 148 estão próximas ou substancialmente próximas umas das outras - para transladar através de uma primeira vedação da porta de alojamento 132 do conjunto de vedação 106. Em outras palavras, as portas 146, 148 transladam coletivamente ou se movem juntas e a folga da porta 150 passa através da primeira vedação da porta de alojamento 132. Como as portas 146, 148 são coletivamente transladadas juntas em uma posição fechada, os danos à primeira vedação da porta do alojamento 132 pela folga de porta 150 são minimizados. Uma vez que isso ocorre, os terminais 154 no conjunto da porta fechada 140 são desengatados da primeira ranhura do mandril 194a do mandril interno 114, facilitando a translação descendente adicional do mandril interno 114 e do primeiro conjunto de sede 198 na passagem central

102.

[043] Para abrir o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, uma segunda pressão, que pode ser maior, menor ou igual à primeira pressão, é aplicada contra o primeiro objeto 204, fazendo com que o primeiro conjunto de sede 198 exerça uma força descendente no mandril interno 114. Sob essa força, o mandril interno 114 é transladado ainda mais ao longo da passagem central 102 para uma posição em que os orifícios 190 do mandril interno 114 estão alinhados com as portas radiais 130 do alojamento 100. Este movimento descendente do mandril interno 114 também faz com que a segunda ranhura do mandril 194b engate e aplique uma força nos terminais 160 do conjunto da porta 140, que por sua vez exerce uma força axial descendente na segunda porta 148, fazendo com que a segunda porta 148 desloque-se para baixo, transladando individualmente para longe da primeira porta 146. Especificamente, a segunda porta 148 é transladada para o anular 172 do primeiro colar de luva 142, expandindo assim a folga da porta 150, abrindo efetivamente o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 e fornecendo um caminho de comunicação de fluido “F” entre através da coluna tubular 42, a passagem central 102, as portas radiais 190 no mandril interno 114 e as portas radiais 130 no alojamento 100 para o anular 62 do furo de poço 20. Em uma ou mais modalidades, sob aplicação da segunda pressão, a translação do mandril interno 114 e da segunda porta 148 nesta etapa ocorre simultaneamente, de modo que a porta 130 e o orifício 190 estão alinhados enquanto ao mesmo tempo a segunda porta 148 individualmente translada ou se afasta da primeira porta 146. Como discutido acima, a segunda pressão pode ser maior que, igual ou menor que a primeira pressão, entendendo-se que uma vez que o pino 126 cisalhou, o mandril interno 114 pode transladar sob aplicação de uma pressão menor do que o necessário para cisalhar o pino 126.

[044] Uma vez que a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 está em uma configuração aberta, na etapa 308, uma operação de cimentação secundária pode ser realizada através da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço aberta 46 acima da zona de hidrocarboneto 22 ou a localização da operação de cimentação primária direcionando fluidos de cimentação através do orifício alinhado 190 e a porta 130 a fim de fornecer fluidos de cimentação para o anular sobre a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46. Em uma ou mais modalidades, para iniciar a operação de cimentação secundária, a pressão na coluna tubular 42 é aumentada para acionar ou extrudar o primeiro objeto aterrado 204 do primeiro conjunto de sede 198. O cimento é subsequentemente injetado da cabeça de cimentação 16 através da coluna tubular 42 e na ferramenta de comunicação de fluido do furo de poço 46. Como discutido com referência à etapa 302, o conjunto de boia vedado 54 e o fluido de detecção 66 previamente bombeado através da coluna tubular 42 e para dentro do forro 52 servem como uma barreira que força o cimento a viajar através das portas radiais 130 do alojamento 100 e para baixo no anular 62 do furo de poço 20.

[045] Numa modalidade alternativa, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 inclui um segundo conjunto de sede 208, a qual está disposta na extremidade inferior 186 do mandril interno 114. Com exceção do segundo conjunto de sede 208, esta modalidade alternativa da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 contém os mesmos recursos descritos anteriormente em relação às etapas 302-306. Em operação, uma vez que o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de furo de poço 46 foi aberto, o primeiro objeto 204 do primeiro conjunto de sede 198 é extrudado e aterrado no segundo conjunto de sede 208. Em vez do fluido de mancha 66 impedindo que o cimento se desloque para o forro 52, o segundo conjunto de sede 208, juntamente com o primeiro objeto 204 aterrado no mesmo, são usados para forçar o cimento a viajar através das portas radiais 130 da seção de alojamento intermediária 118 e para baixo no anular 62 do furo de poço 20.

[046] Na etapa 310, a ferramenta de comunicação de fluido do furo de poço 46 é fechada para o anular 62 do furo de poço 20. Para fechar a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, um segundo objeto 212, que em certas modalidades é maior que o primeiro objeto 204, é aterrado no primeiro conjunto de sede 198. A coluna tubular 42 é novamente pressurizada e a pressão é aplicada ao segundo objeto 212 através da passagem central 102. A pressão de topo de poço contra o segundo objeto 212 resulta em cisalhamento dos segundos pinos de cisalhamento 128 a partir do anel de alojamento intermediário 110, o que causa o movimento descendente do anel de alojamento intermediário 110, permitindo que a primeira porta 146 translade através da pluralidade de portas radiais 130 do alojamento 100 até acoplar com a segunda porta 148, conduzindo, assim, a folga da porta 150 para uma configuração “estreita” e posicionado a folga da porta 150 do conjunto da porta 140 entre as portas radiais 130 e a segunda vedação da porta de alojamento 134 e fechando efetivamente o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46.

[047] Na etapa 312, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 é vedada. Para vedar o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46, é aplicada pressão adicional ao segundo objeto 212 anteriormente aterrado no primeiro conjunto de sede 198. Essa pressão faz com que o primeiro conjunto de sede 198 exerça uma força descendente na primeira porta 146 e no mandril interno 114. Em certas modalidades, a força descendente é transladada através de um rebordo superior 200 do conjunto de sede 198. Esta força descendente faz com que a primeira porta 146 empurre o anel do alojamento intermediário 110 para baixo até engatar o batente de anel do alojamento intermediário 112, resultando ainda na translação da folga de porta estreita 150 através da segunda vedação da porta de alojamento 134 e na translação do primeiro colar de luva 142 para o segundo colar de luva 144, vedando de forma eficaz o conjunto da porta da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46.

[048] Finalmente, na etapa 314, uma vez que a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço é vedada, em certas modalidades, o suporte de forro expansível 50 pode ser definido dentro do furo de poço 20. Para definir o suporte de forro expansível 50, mais pressão pode ser aplicada através da coluna tubular 42 e da passagem central 102 para o segundo objeto 212 para extrudar ou de outro modo conduzi-lo a partir do primeiro conjunto de sede 198. O segundo objeto 212 pode então ser aterrado na ferramenta de execução do suporte de forro 48 para uso na configuração do suporte de forro expansível 50 dentro do furo de poço 20.

[049] Com referência à FIG. 4, um fluxograma que ilustra um método exemplificativo 400 para estabelecer comunicação de fluido entre uma coluna tubular 42 e um furo de poço 20 é descrito.

[050] O método 400 começa na etapa 402, posicionando uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 em um furo de poço 20. Em certas modalidades, isso pode ser obtido executando uma coluna tubular 42 compreendendo segmentos do tubo de perfuração 44 e uma ferramenta de comunicação de fluido do furo de poço 46 em uma primeira configuração fechada no furo de poço 20. Na primeira configuração fechada 46 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, as portas 146, 148 estão próximas ou substancialmente próximas umas das outras, de modo que o espaço da porta 150 está em sua configuração estreita e o movimento do conjunto de portas 140 em relação ao alojamento 100 é impedido por um primeiro mecanismo de travamento liberável, como um pino de cisalhamento 126. Dependendo do escopo da operação de subsuperfície, a ferramenta de comunicação de fluido de poço fechada 46 pode ser colocada em qualquer local ao longo da coluna tubular 42 em que a comunicação de fluido com o furo de poço 20 é desejada.

[051] Na etapa 404, uma primeira pressão é aplicada à ferramenta de comunicação de fluido de poço 46 para transladar coletivamente substancialmente a primeira e a segunda portas 146, 148 da ferramenta através de uma primeira vedação de porta de alojamento

132. Uma vez que a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 está posicionada em um local desejado dentro do furo de poço 20, um primeiro objeto 204 é aterrado no primeiro conjunto de sede 198 e a pressão é aplicada contra o primeiro objeto 204 através da coluna tubular 42 e da passagem central 102. Em certas modalidades, o primeiro objeto 204 pode ser derrubado ou bombeado da superfície; no entanto, é previsto que o primeiro objeto 204 também possa ser implantado a partir de uma localização de fundo de poço usando uma ferramenta de montagem de queda de objeto (não mostrada) disposta ao longo da coluna tubular 42.

[052] No entanto, a pressão aplicada contra o primeiro objeto 204 faz com que o primeiro mecanismo de travamento liberável, isto é, pinos de cisalhamento 126 cisalhem. A força descendente contínua exercida sobre o conjunto de porta fechada 140 faz com que o conjunto de porta fechada 140 e, especificamente, a primeira e a segunda portas 146, 148 em sua posição de encosto, transladem coletivamente em uma direção axial para baixo até que a luva externa 108 engate no anel de alojamento intermediário 110. Notavelmente, o primeiro pino de cisalhamento 126 é selecionado para cisalhar mediante a aplicação de uma primeira força aplicada pela primeira pressão. Em qualquer caso, o movimento axial do conjunto da porta 140 resulta na folga de porta 150 - em sua configuração estreita, isto é, quando as portas 146, 148 estão próximas ou substancialmente próximas umas das outras - para transladar através da primeira vedação da porta de alojamento 132 do conjunto de vedação 106. Em outras palavras, as portas 146, 148 transladam coletivamente ou se movem juntas e a folga da porta 150 passa através da vedação 132. Como as portas 146, 148 são coletivamente transladadas juntas em uma posição fechada, os danos à primeira vedação da porta do alojamento 132 pela folga de porta 150 são minimizados. Uma vez que isso ocorre, os terminais 154 no conjunto da porta fechada 140 são desengatados da primeira ranhura do mandril 194a do mandril interno 114, facilitando a translação descendente adicional do mandril interno 114 e do primeiro conjunto de sede 198 na passagem central 102.

[053] Na etapa 406, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 é aberta para o espaço anular 62 do furo de poço 20 aplicando uma segunda pressão à ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 para alinhar pelo menos uma porta radial 130 com pelo menos um orifício interno 190 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 e mover a segunda porta 148 para longe da primeira porta 146, estabelecendo assim comunicação de fluido entre a porta radial 130, o orifício interno 190 e o anular 62 do furo de poço 20.

[054] Para iniciar esse processo, como descrito anteriormente, a segunda pressão, que pode ser maior, menor ou igual à primeira pressão, é aplicada contra o primeiro objeto 204, fazendo com que o primeiro conjunto de sede 198 exerça uma força descendente no mandril interno 114. Sob essa força, o mandril interno 114 é transladado ainda mais ao longo da passagem central 102 para uma posição em que os orifícios 190 do mandril interno 114 estão alinhados com as portas radiais 130 do alojamento 100. Este movimento descendente do mandril interno 114 também faz com que a segunda ranhura do mandril 194b engate e aplique uma força nos terminais 160 do conjunto da porta 140, que por sua vez exerce uma força axial descendente na segunda porta 148, fazendo com que a segunda porta 148 desloque-se para baixo, transladando individualmente para longe da primeira porta 146. Especificamente, a segunda porta 148 é transladada para o anular 172 do primeiro colar de luva 142, expandindo assim a folga da porta 150, abrindo efetivamente o conjunto da porta 140 da ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço 46 e fornecendo um caminho de comunicação de fluido “F” entre através da coluna tubular 42, a passagem central 102, as portas radiais 190 no mandril interno 114 e as portas radiais 130 no alojamento 100 para o anular 62 do furo de poço 20. Em uma ou mais modalidades, sob aplicação da segunda pressão, a translação do mandril interno 114 e da segunda porta 148 nesta etapa ocorre simultaneamente, de modo que a porta 130 e o orifício 190 estão alinhados enquanto ao mesmo tempo a segunda porta 148 individualmente translada ou se afasta da primeira porta 146. Como discutido anteriormente, a segunda pressão pode ser maior que, igual ou menor que a primeira pressão, entendendo-se que uma vez que o pino 126 cisalhou, o mandril interno 114 pode transladar sob aplicação de uma pressão menor do que o necessário para cisalhar o pino 126.

[055] Assim, uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço foi descrita.

Modalidades da ferramenta podem incluir um alojamento tendo uma passagem central através do mesmo ao longo de um eixo longitudinal, o alojamento incluindo pelo menos uma porta radial; um conjunto de vedação disposto ao longo da passagem central e adjacente à porta radial; um conjunto de luva externo disposto dentro do alojamento ao longo da passagem central, o conjunto de luva tendo primeira e segunda portas encostando-se para uma folga da porta, a folga da porta inicialmente posicionada a montante do conjunto de vedação; um mandril interno tendo um orifício radial, o mandril interno sendo operável para engatar seletivamente o conjunto de luva externo por uma pluralidade de ranhuras e um ressalto de mandril inferior disposto em um perfil externo do mandril interno; e um primeiro conjunto de sede disposto dentro do conjunto de luva externo e acoplado ao mandril interno; em que primeira e segunda portas são operáveis para facilitar seletivamente a comunicação de fluido entre a passagem central e um local externo ao alojamento.

[056] Para a modalidade anterior, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço pode ainda incluir qualquer um dos seguintes elementos, isoladamente ou em combinação um com o outro:

[057] Um anel de alojamento intermediário preso de maneira removível ao alojamento e espaçado de um ressalto definido na luva externa.

[058] Um primeiro mecanismo de travamento liberável disposto para travar o alojamento e a luva externa um ao outro e um segundo mecanismo de travamento liberável disposto para travar o anel de alojamento intermediário ao alojamento.

[059] O conjunto de vedação compreendendo ainda uma primeira vedação da porta de alojamento e uma segunda vedação da porta de alojamento, que são dispostas nos lados opostos da porta radial.

[060] O conjunto de luva externo compreende ainda um primeiro colar de luva e um segundo colar de luva, os quais estão posicionados abaixo da primeira porta e da segunda porta.

[061] O segundo colar de luva afixado ao alojamento.

[062] O primeiro colar de luva disposto deslizantemente sobre o mandril interno abaixo da segunda porta e acima do segundo colar de luva.

[063] O conjunto de luva externo compreendendo ainda uma pluralidade de terminais que são operáveis para engatar seletivamente a pluralidade de ranhuras e o ressalto do mandril inferior do mandril interno.

[064] Um segundo conjunto de sede disposto dentro do mandril interno próximo ao ressalto do mandril inferior.

[065] Além disso, uma modalidade alternativa de uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço foi descrita aqui. Uma tal modalidade pode incluir um alojamento que tem uma passagem central através do mesmo que se estende entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e definida ao longo de um eixo longitudinal, o alojamento incluindo pelo menos uma porta radial; um conjunto de vedação disposto ao longo do alojamento ao longo da passagem central entre a porta radial e a primeira extremidade do alojamento; um conjunto de luva externo disposto dentro do alojamento ao longo da passagem central, o conjunto de luva tendo primeira e a segunda portas encostando-se para definir uma folga da porta, a folga da porta posicionada entre o conjunto de vedação e a primeira extremidade do alojamento quando a primeira e a segunda portas estão em uma primeira posição fechada; um mandril interno tendo um orifício radial, o mandril interno disposto dentro do conjunto de luva externo, de modo que o orifício radial fique adjacente à folga da porta, o mandril interno tendo uma pluralidade de ranhuras definidas ao longo; um primeiro mecanismo de travamento liberável que prende o conjunto de luva externo ao alojamento na primeira posição travada; um primeiro mecanismo de fixação liberável que se estende do conjunto de luva externo para engatar uma ranhura do mandril interno para fixar o mandril interno ao conjunto de luva externo na primeira posição; e um primeiro conjunto de sede disposto dentro do conjunto de luva externo e acoplado ao mandril interno, o conjunto de luva externo e o mandril interno deslizáveis dentro do alojamento para uma segunda posição quando o primeiro mecanismo de travamento liberável é liberado.

[066] Para a modalidade anterior, a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço pode ainda incluir qualquer um dos seguintes elementos, isoladamente ou em combinação um com o outro:

[067] O conjunto de luva externo inclui um ressalto e a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço compreende ainda um anel de alojamento intermediário fixado ao alojamento por um segundo mecanismo de travamento liberável, o anel de alojamento espaçado do ressalto de luva externo quando a ferramenta está na primeira posição.

[068] O primeiro mecanismo de travamento liberável é um pino de cisalhamento.

[069] Um conjunto de vedação disposto ao longo do alojamento nos lados opostos da porta radial.

[070] O conjunto de luva externo inclui ainda um primeiro colar de luva e um segundo colar de luva, os quais estão posicionados abaixo da primeira porta e da segunda porta.

[071] Assim, um método para realizar operações de cimentação em um furo de poço foi descrito aqui, em que o método inclui posicionar uma ferramenta de cimentação em um furo de poço em um primeiro local espaçado de um segundo local que está a jusante do primeiro local; conduzir operações de cimentação no segundo local; seguir as operações de cimentação no segundo local, aplicar uma primeira pressão à ferramenta de cimentação para transladar coletivamente substancialmente a primeira e a segunda portas juntas através de uma vedação da ferramenta de cimentação; aplicar uma segunda pressão à ferramenta de cimentação para (i) alinhar um orifício da ferramenta de cimentação com uma porta da ferramenta de cimentação e (ii) transladar individualmente a segunda porta para longe da primeira porta, estabelecendo assim uma comunicação de fluido entre o orifício e o porta; e conduzir operações de cimentação no segundo local

[072] Para as modalidades anteriores, o método pode incluir qualquer das seguintes etapas, sozinhas ou em combinação uma com a outra:

[073] A condução de operações de cimentação no segundo local compreende direcionar fluidos de cimentação através do orifício e da porta alinhados, a fim de fornecer fluidos de cimentação a um anular sobre a ferramenta de cimentação.

[074] Aplicar a primeira pressão, aterrando um objeto em uma sede dentro da ferramenta de cimentação e aplicar pressão ao objeto até que um mecanismo de cisalhamento se rompa, permitindo que a primeira e a segunda portas sejam transladadas coletivamente.

[075] A condução de operações de cimentação no segundo local compreende conduzir o objeto aterrado de uma sede e passar fluidos de cimentação através da sede para o orifício e a porta alinhados.

[076] Assim, um método para estabelecer comunicação de fluido em um poço foi descrito aqui, em que o método inclui: posicionar uma ferramenta de comunicação de fluido de poço em um furo de poço;

[077] aplicar uma primeira pressão à ferramenta para transladar coletivamente substancialmente a primeira e a segunda portas da ferramenta através de uma vedação; e aplicar uma segunda pressão à ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço para (i) alinhar um orifício externo da ferramenta com uma porta interna da ferramenta e (ii) mover a segunda porta para longe da primeira porta, estabelecendo assim uma comunicação de fluido entre o orifício e a porta.

[078] Para a modalidade anterior, o método pode incluir a seguinte etapa:

[079] Aplicar a primeira pressão aterrando um objeto em uma sede da ferramenta e aplicar a primeira pressão ao objeto até que um pino de cisalhamento libere a primeira e a segunda porta de uma primeira posição fechada, permitindo que as portas sejam transladadas coletivamente para uma segunda posição fechada.

[080] Os exemplos de modalidades específicas acima não se destinam a limitar o escopo das reivindicações. Os exemplos de modalidades podem ser modificados pela inclusão, exclusão ou combinação de um ou mais recursos ou funções descritos na divulgação.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, a ferramenta caracterizada pelo fato de que compreende: um alojamento tendo uma passagem central através do mesmo ao longo de um eixo longitudinal, o alojamento incluindo pelo menos uma porta radial; um conjunto de vedação disposto ao longo da passagem central e adjacente à porta radial; um conjunto de luva externo disposto dentro do alojamento ao longo da passagem central, tendo o conjunto de luva primeira e segunda portas encostando-se para definir uma folga da porta, a folga da porta inicialmente posicionada a montante do conjunto de vedação; um mandril interno tendo um orifício radial, o mandril interno sendo operável para engatar seletivamente o conjunto de luva externo por uma pluralidade de ranhuras e um ressalto de mandril inferior disposto em um perfil externo do mandril interno; e um primeiro conjunto de sede disposto dentro do conjunto de luva externo e acoplado ao mandril interno; em que primeira e segunda portas são operáveis para facilitar seletivamente a comunicação de fluido entre a passagem central e um local externo ao alojamento.

2. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um anel de alojamento intermediário fixado de maneira liberável ao alojamento e espaçado de um ressalto definido na luva externa.

3. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o alojamento compreende ainda um primeiro mecanismo de travamento liberável disposto para travar o alojamento e a luva externa um ao outro e um segundo mecanismo de travamento liberável disposto para travar o anel do alojamento intermediário no alojamento.

4. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o conjunto de vedação compreende ainda uma primeira vedação da porta do alojamento e uma segunda vedação da porta do alojamento, que são dispostas nos lados opostos da porta radial.

5. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o conjunto de luva externo inclui ainda um primeiro colar de luva e um segundo colar de luva, os quais estão posicionados abaixo da primeira porta e da segunda porta.

6. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o segundo colar de luva é afixado ao alojamento.

7. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o primeiro colar de luva está disposto deslizantemente sobre o mandril interno abaixo da segunda porta e acima do segundo colar de luva.

8. Ferramenta de comunicação de fluido de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o conjunto de luva externo compreende ainda uma pluralidade de terminais que são operáveis para engatar seletivamente a pluralidade de ranhuras e o ressalto do mandril inferior do mandril interno.

9. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um segundo conjunto de sede disposto dentro do mandril interno próximo ao ressalto do mandril inferior.

10. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, a ferramenta, caracterizada pelo fato de que compreende: um alojamento tendo uma passagem central através do mesmo que se estende entre uma primeira extremidade e uma segunda extremidade e definido ao longo de um eixo longitudinal, o alojamento incluindo pelo menos uma porta radial; um conjunto de vedação disposto ao longo do alojamento ao longo da passagem central entre a porta radial e a primeira extremidade do alojamento; um conjunto de luva externo disposto dentro do alojamento ao longo da passagem central, o conjunto de luva tendo primeira e segunda portas encostando-se para definir uma folga da porta, a folga da porta posicionada entre o conjunto de vedação e a primeira extremidade do alojamento quando a primeira e a segunda as portas estão em uma primeira posição fechada; um mandril interno tendo um orifício radial, o mandril interno disposto dentro do conjunto de luva externo, de modo que o orifício radial fique adjacente à folga da porta, o mandril interno tendo uma pluralidade de ranhuras definidas ao longo; um primeiro mecanismo de travamento liberável que prende o conjunto de luva externa ao alojamento na primeira posição travada; um primeiro mecanismo de fixação liberável que se estende do conjunto de luva externa para engatar uma ranhura do mandril interno para fixar o mandril interno ao conjunto de luva externa na primeira posição; e um primeiro conjunto de sede disposto dentro do conjunto de luva externo e acoplado ao mandril interno, o conjunto de luva externo e o mandril interno deslizável dentro do alojamento para uma segunda posição quando o primeiro mecanismo de travamento liberável é liberado.

11. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o conjunto de luva externo inclui um ressalto e a ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço compreende ainda um anel de alojamento intermediário fixado ao alojamento por um segundo mecanismo de travamento liberável, o anel de alojamento espaçado do ressalto de luva externo quando a ferramenta está na primeira posição.

12. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o primeiro mecanismo de travamento liberável é um pino de cisalhamento.

13. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que um conjunto de vedação é disposto ao longo do alojamento nos lados opostos da porta radial.

14. Ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o conjunto de luva externo inclui ainda um primeiro colar de luva e um segundo colar de luva, os quais estão posicionados abaixo da primeira porta e da segunda porta.

15. Método para realizar operações de cimentação em um furo de poço, o método, caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar uma ferramenta de cimentação em um furo de poço em um primeiro local espaçado de um segundo local que está a jusante do primeiro local; conduzir operações de cimentação no segundo local; seguir as operações de cimentação no segundo local, aplicar uma primeira pressão à ferramenta de cimentação para transladar coletivamente substancialmente a primeira e a segunda portas juntas através de uma vedação da ferramenta de cimentação; aplicar uma segunda pressão à ferramenta de cimentação para (i) alinhar um orifício da ferramenta de cimentação com uma porta da ferramenta de cimentação e (ii) transladar individualmente a segunda porta para longe da primeira porta, estabelecendo assim uma comunicação de fluido entre o orifício e a porta; e conduzir operações de cimentação no segundo local.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que as operações de cimentação no segundo local compreende direcionar fluidos de cimentação através do orifício e da porta alinhados, a fim de fornecer fluidos de cimentação a um anular sobre a ferramenta de cimentação.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a primeira pressão é aplicada, aterrando um objeto em uma sede dentro da ferramenta de cimentação e aplicar pressão ao objeto até que um mecanismo de cisalhamento se rompa, permitindo que a primeira e a segunda portas sejam transladadas coletivamente.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a condução de operações de cimentação no segundo local compreende conduzir o objeto aterrado de uma sede e passar fluidos de cimentação através da sede para o orifício e a porta alinhados.

19. Método para estabelecer comunicação de fluido em um furo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende: posicionar uma ferramenta de comunicação de fluido de furo de poço em um furo de poço; aplicar uma primeira pressão à ferramenta para transladar coletivamente substancialmente a primeira e a segunda portas da ferramenta através de uma vedação; e aplicar uma segunda pressão à ferramenta de comunicação de fluido de poço para (i) alinhar um orifício externo da ferramenta com uma porta interna da ferramenta e (ii) mover a segunda porta para longe da primeira porta, estabelecendo assim uma comunicação de fluido entre o orifício e a porta.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a primeira pressão é aplicada aterrando um objeto em uma sede da ferramenta e aplicar a primeira pressão ao objeto até que um pino de cisalhamento libere a primeira e a segunda porta de uma primeira posição fechada, permitindo que as portas sejam transladadas coletivamente para uma segunda posição fechada.