BR112020008418B1

BR112020008418B1 - Dispositivo de ferramenta de poço com assento para esfera quebrável

Info

Publication number: BR112020008418B1
Application number: BR112020008418-2A
Authority: BR
Inventors: Kenneth Tunes
Original assignee: SBS Technology AS
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2023-10-24
Also published as: GB202003981D0; BR112020008418A2; RU2020115612A; US20200300059A1; WO2019083376A1; US11680462B2; RU2020115612A3; US20220372845A1; GB2580256B; CA3076335C; NO343274B1; NO20171758A1; CA3076335A1; US11162325B2; US11499394B2; US20220081992A1; GB2580256A

Abstract

um dispositivo de ferramenta de poço (1) compreendendo um alojador (10) possuindo um canal de passagem (11) com uma primeira extremidade (11a) e uma segunda extremidade (11b), o referido alojador (10) compreende ainda um assento para esfera quebrável (15), em que uma esfera cadente (17) recebida no assento da esfera (15) 5 fecha parcial ou totalmente a comunicação de fluidos no canal de passagem (11) do alojador (10). o assento da esfera quebrável (15) é feito de vidro quebradiço e/ou temperado, sendo que o assento da esfera (15) é rompido por um aumento da pressão no alojador (10), forçando o assento da esfera (15) contra um ou mais meios de desintegração (16), os referidos meios de desintegração (16) são fornecidos na forma de protrusões internas no canal de passagem (11).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção diz respeito a um dispositivo de ferramenta de poço compreendendo um alojador que possui um canal de passagem com uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, o referido alojador compreende ainda um assento para esfera quebrável, em que uma esfera cadente recebida no assento da esfera fecha parcial ou totalmente a comunicação de fluidos no canal de passagem do alojador.

Antecedentes da Invenção

[002] Os assentos para esfera são comumente utilizados no setor de intervenção e completação de fundo de poço. Uma esfera, dardo ou outro dispositivo de ativação é normalmente usado para ativar uma ferramenta (camisa de circulação, camisa de fraturamento hidráulico ou outra) ou para bloquear o fluxo de um fluido. No entanto é um problema comum que o assento da esfera deixe uma restrição no orifício do poço após ter cumprido sua finalidade.

Divulgação do estado da técnica

[003] Uma solução anterior envolve o fresamento de assentos para esfera metálicos. Isso requer uma intervenção no poço por meio de trator ou tubulação espiralada. Isso é demorado, caro e arriscado. Outra solução anterior envolve assentos para esfera feitos de materiais dissolúveis/degradáveis. Isso exige um fluido e temperatura específicos presentes no poço e também levará algum tempo para dissolver o assento. Outras soluções anteriores são arruelas utilizadas como assentos para esferas. Isso apresenta limitações em relação a quanto o diâmetro interno pode mudar ao se manipular a arruela, pois sempre ocorrerá uma restrição no poço e também é difícil obter uma vedação hidráulica em uma arruela.

[004] A US2012205120 A1 divulga um método de manutenção de uma formação subterrânea compreendendo o fornecimento de um primeiro sistema de camisas compreendendo uma primeira ou mais portas e sendo passível de transição de um primeiro modo para um segundo modo e do segundo modo para um terceiro modo, e um segundo sistema de camisas compreendendo uma segunda ou mais portas e sendo passível de transição de um primeiro modo para um segundo modo e do segundo modo para um terceiro modo, em que, no primeiro modo e no segundo modo, a comunicação de fluido através de uma ou mais portas do primeiro ou segundo sistema de camisas é restrita e em que, no terceiro modo, o fluido pode ser comunicado através de uma ou mais portas do primeiro ou segundo sistema de camisas, fazendo a transição do primeiro e do segundo sistema de camisas para o segundo modo e permitindo que o primeiro sistema de camisas faça a transição do segundo modo para o terceiro modo. Em uma concretização alternativa, um assento segmentado, por exemplo de cerâmica, pode ser configurado para se desintegrar ao sofrer a ação de um obturador. Uma bainha protetora mantém os segmentos do assento juntos, os quais podem cair em uma área de maior diâmetro quando a bainha protetora é rompida.

[005] A US2001045288 A1 divulga uma área subterrânea de lançamento de esferas que pode ser usada para lançar uma esfera de grande dimensão com um diâmetro externo maior que o diâmetro interno de uma restrição no orifício do poço, como a ferramenta de descida empregada para executar uma primeira coluna de revestimento através de uma segunda coluna de revestimento. Uma esfera menor é usada para lançar a esfera grande. A esfera pequena tem um diâmetro externo menor do que a restrição. A área subterrânea para lançamento de esferas pode ser usada para operar qualquer ferramenta de fundo de poço que se beneficiaria com o recebimento de uma esfera grande. Ao lançar uma esfera maior, em uma só utilização, válvulas maiores podem ser controladas no equipamento de flutuação que fornece uma via para o fluxo de fluido maior. Um trajeto de fluxo de fluido maior reduz a pressão de pico e permite que o sistema maneje mais detritos. O sistema preferencialmente fornece uma ferramenta desviadora acima da ferramenta de descida e uma ferramenta desviadora abaixo da ferramenta de descida. O uso do desviador superior em conjunto com a ferramenta desviadora inferior permite que o fluxo de fluido na segunda coluna de revestimento reduza a contrapressão e forneça um trajeto para o fluxo de grande volume.

[006] A EP2290192 A1 divulga um equipamento para a manutenção de poços subterrâneos. Particularmente, um tampão de cimentação inferior é equipado para ativar o equipamento de flutuação de preenchimento automático e um método pelo qual o tampão é empregado para ativar o equipamento de preenchimento automático. O tampão de cimentação inferior contém um dispositivo de ativação que é liberado quando o tampão pousa no equipamento de preenchimento automático e então entra no equipamento de preenchimento automático, acionando a ativação das válvulas de retenção. O dispositivo de ativação também pode conter uma substância química que é liberada no poço quando o dispositivo de ativação sai do tampão de cimentação inferior.

[007] A W02017100417 A1 divulga um dispositivo e um sistema de segmentação de revestimento e é apresentado um método para fornecer seletivamente uma passagem de fluxo de fluido através do dispositivo de segmentação do revestimento disposto dentro de um segmento de revestimento do poço. O dispositivo de segmentação do revestimento inclui um corpo e um mecanismo de fratura. O corpo possui uma extremidade dianteira, uma extremidade traseira, um assento de encaixe e uma passagem interna. O assento de encaixe está configurado para receber um encaixe correspondente. A passagem interna se estende entre a extremidade dianteira e a extremidade traseira e através do assento de encaixe. O mecanismo de fratura inclui uma quantidade de material energético e um mecanismo de desencadeamento. O mecanismo de desencadeamento é configurado para provocar seletivamente o detonação da quantidade de material energético.

[008] A W02007108701 A1 divulga um dispositivo de vedação decomponível descrito para uso em tubos ou furos cheios de líquido, caracterizado por o dispositivo de vedação compreender um elemento em forma de camisa que envolve vários estratos total ou parcialmente na direção radial e longitudinal do tubo, compreendendo uma divisão em camadas de um número de estratos decomponíveis e um número de câmaras fechadas e cheias de líquido dispostas entre os estratos e onde o elemento em forma de camisa compreende um corpo que pode ser rearranjado para estabelecer uma conexão entre as respectivas câmaras e uma ou mais ranhuras na parede interna de uma tubulação. Um método para decomposição do dispositivo de vedação também é descrito.

[009] A GB2311316 A divulga ferramentas para uso em poços que são acionadas por meio de esferas acionadoras. A invenção oferece um método de acionamento de uma ferramenta localizada em um poço, o método compreendendo as etapas sequenciais de: (a) localização de uma esfera acionadora frangível em um assento, sendo o assento fornecido na ferramenta para receber a esfera acionadora; (b) bombeamento de fluido para baixo de uma coluna de tubulação anexada à ferramenta de modo a aplicar uma força ao assento e, assim, acionar a ferramenta, a força sendo transmitida ao assento através da esfera acionadora; e (c) rompimento da esfera acionadora para permitir que o fluido escoe através do assento. A invenção tem a vantagem sobre a técnica anterior de fornecer meios para acionar uma ferramenta de fundo de poço com uma esfera acionadora, de modo que a esfera acionadora não forme uma obstrução indesejável quando a ferramenta for acionada.

[0010] Faz-se também referência à US5960881 A, US2011240315 A1, CN87216722 U e US2003047320A1.

[0011] Nenhum dos documentos do estado da técnica acima revela o uso de um assento para esfera feito de vidro.

Objetos da presente invenção

[0012] A presente invenção pode ser usada em várias configurações, por exemplo: • Teste de pressão da tubulação/dispositivo de instalação de obturador. • Circulação tubular para anular - alternando de aberto para fechado. • Circulação tubular para anular -alternando de fechado para aberto, típico para aplicações de fraturamento. • Circulação tubular para anular - portas abertas por meio de rompimento do vidro. • Multiciclo tubular para anular - alternando de aberto para fechado e de fechado para aberto, utilizando, por exemplo, dois assentos para esfera trituráveis de diferentes tamanhos. • Para alternância/ativação da válvula flapper. • Dispositivo de ativação para dispositivo de terceiros.

[0013] Outras aplicações também são possíveis.

[0014] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer uma ferramenta de poço para uso em intervenção e completação de fundo de poço e, particularmente, uma ferramenta de poço com um assento para esfera feito de material quebradiço que possa ser rompido, tal como vidro, imediatamente após a ativação ou como parte do processo de ativação, formando uma vedação hidráulica e sem deixar restrições no poço após o rompimento.

[0015] Uma grande vantagem do uso de vidro em comparação, por exemplo, com a cerâmica é que o vidro será quebrado em pedaços ou fragmentos bem pequenos em comparação com a cerâmica. Em um poço de petróleo é importante não ter grandes fragmentos, pois isso pode causar problemas para outros equipamentos que são empregados no poço. Os fragmentos de vidro quebrado podem chegar até a superfície sem ter qualquer outro efeito que não seja a produção normal de areia do poço.

Sumário da invenção

[0016] O referido objeto é obtido com um dispositivo de ferramenta de poço compreendendo um alojador que possui um canal de passagem com uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, o referido alojador compreende ainda um assento para esfera quebrável, em que uma esfera cadente recebida no assento da esfera fecha parcial ou totalmente a comunicação de fluidos no canal de passagem do alojador. O assento quebrável da esfera é feito de vidro quebradiço e/ou temperado, em que o assento da esfera é rompido por um aumento da pressão no alojador, forçando o assento da esfera contra um ou mais meios de desintegração, os referidos meios de desintegração sendo fornecidos na forma de protrusões internas no canal de passagem.

[0017] O invólucro pode incluir uma camisa móvel axialmente e o assento da esfera é assentado dentro da camisa.

[0018] A camisa pode compreender um ou mais furos longitudinalmente para receber as protrusões internas do meio de desintegração.

[0019] O assento quebrável da esfera pode ter o formato de uma rosca.

[0020] Os meios de desintegração podem compreender um ou mais pinos montados dentro do alojador e os quais se projetam para dentro no canal de passagem.

[0021] Depois que a esfera cadente é recebida no assento da esfera e a comunicação do fluido no canal de passagem do alojador é parcial ou totalmente fechada, a camisa pode ser deslocada axialmente no alojador pela pressão acumulada para fechar ou abrir as portas dentro do invólucro.

[0022] A esfera cadente pode ser dissolúvel.

[0023] Além disso, o meio de desintegração pode compreender um ou mais pinos projetando-se para dentro no lado interno da camisa, onde a pressão acumulada força o assento da esfera contra o meio de desintegração para romper esse assento.

[0024] Os meios de desintegração podem compreender um ou mais pinos projetando-se axialmente no canal de passagem do alojador, onde a pressão acumulada força o assento da esfera contra o meio de desintegração para romper esse assento.

[0025] O alojador pode compreender uma primeira e segunda parte de alojamento conectadas uma com a outra e o assento da esfera pode estar localizado adjacente a uma extremidade interna da primeira parte de alojamento e um ou mais pinos do meio de desintegração podem projetar-se axialmente a partir de uma extremidade interna da segunda parte de alojamento.

[0026] Um disco em forma de anel pode ser posicionado adjacente ao meio de desintegração, o referido disco em forma de anel sendo arranjado para romper-se a uma pressão de rompimento pré-determinada.

[0027] O assento quebrável da esfera pode ser feito de um pedaço de vidro ou de vários pedaços de vidro. Os pedaços de vidro podem ser separados por uma camada de material intermediária que não seja vidro.

[0028] A referida camada de material pode ser uma junta ou algo semelhante.

[0029] O alojador pode também compreender um meio de resistência mantendo a camisa com o assento da esfera no lugar durante o teste de pressão do poço.

[0030] Os meios de resistência podem ser pinos de cisalhamento ou um anel de cisalhamento segurando a camisa com o assento da esfera no lugar e onde os pinos ou o anel de cisalhamento têm uma resistência ao cisalhamento superior à pressão de teste.

[0031] Em outra concretização, o meio de resistência pode compreender um contador e um mecanismo de liberação, o qual, após o contador ter contado certo número de pulsos de pressão, é liberado para permitir o movimento da camisa com o assento da esfera.

[0032] O mecanismo de liberação pode ser um pistão de liberação retrátil embutido na camisa, o qual é liberado depois de o contador contar uma série de pulsos de pressão.

[0033] O contador pode ser posto no lado pressurizado do assento da esfera e o pistão de liberação retrátil pode ser colocado no lado não pressurizado do assento da esfera, e o referido contador e o pistão de liberação retrátil são conectados um ao outro por uma linha de pressão.

Descrição dos diagramas

[0034] Concretizações da presente invenção serão agora descritas por meio de exemplificação somente, com referência aos seguintes diagramas onde:

[0035] A Figura 1 mostra uma primeira concretização da invenção.

[0036] As Figuras 2a-2d mostram a operação da primeira concretização da invenção.

[0037] As Figuras 3a-3b mostram a aplicação da primeira concretização da invenção.

[0038] A Figura 4 mostra uma segunda concretização da invenção.

[0039] As Figuras 5a-5d mostram a operação da segunda concretização da invenção.

[0040] As Figuras 6a-6b mostram a aplicação da segunda concretização da invenção.

[0041] A Figura 7 mostra uma terceira concretização da invenção.

[0042] As Figuras 8a-8d mostram a operação da terceira concretização da invenção.

[0043] As Figuras 9a-9c mostram a aplicação da terceira concretização da invenção.

[0044] A Figura 10 mostra uma quarta concretização da invenção.

[0045] As Figuras 11 a-11c mostram a operação da quarta concretização da invenção.

[0046] A Figura 12 mostra uma quinta concretização da invenção.

[0047] As Figura 13a-13h mostram a operação da quinta concretização da invenção.

[0048] As Figuras 14a-14b e 15a-15b mostram a aplicação da quinta concretização da invenção.

[0049] A Figura 16 mostra uma sexta concretização da invenção.

[0050] As Figuras 17a-17e mostram a operação da sexta concretização da invenção.

[0051] As Figuras 18a-18b mostram a aplicação da sexta concretização da invenção.

[0052] A Figura 19 mostra uma primeira concretização de um assento para esfera quebrável.

[0053] A Figura 20 mostra uma segunda concretização de um assento para esfera quebrável.

Descrição das concretizações preferidas da invenção

[0054] Como é evidente a partir dos desenhos, a presente invenção diz respeito a um dispositivo de ferramenta de poço 1 compreendendo um alojador 10 possuindo um canal de passagem 11 com uma primeira extremidade 11a e uma segunda extremidade 11b. O alojador 10 pode consistir em duas partes de alojamento 10a e 10b, em que a primeira extremidade 11a é fornecida na primeira parte de alojamento 10a e a segunda extremidade 11b é fornecida na segunda parte de alojamento 10b.

[0055] O alojador 10 compreende ainda um assento para esfera quebrável 15, em que uma esfera cadente 17 recebida no assento da esfera 15 fecha parcial ou totalmente a comunicação de fluido no canal de passagem 11 do alojador 10. O assento para esfera quebrável 15 é feito de vidro e o assento da esfera 15 é rompido por um aumento da pressão no alojador 10 que força o assento da esfera 15 contra um ou mais meios de desintegração 16.

[0056] A esfera cadente 17 pode ser uma esfera, dardo ou outro obturador ou dispositivo de ativação normalmente utilizado para ativar uma ferramenta (camisa de circulação, camisa de fraturamento hidráulico ou outra) ou para bloquear um fluxo de fluido, usado na indústria de intervenção e completação de fundo de poço. O assento da esfera 15 pode, assim, ser moldado conforme o dispositivo específico de ativação empregado.

[0057] O assento para esfera quebrável 15 pode ser feito de vidro quebradiço e/ou temperado e pode ter a forma de rosca para acomodar a esfera cadente 17. A esfera cadente 17 pode, por exemplo, ser dissolúvel ou degradável e ser feita, por exemplo, de magnésio, alumínio ou ligas que combinem os dois e também de outros materiais do grupo de "degradáveis".

[0058] Em alguns casos, é desejável executar o teste de pressão no poço contra o assento da esfera 15. Durante tal teste de pressão, o assento da esfera deve ser mantido no lugar e não se romper. Durante esse teste de pressão, a pressão deve ser intensificada sobre o assento da esfera uma ou várias vezes, antes que o assento da esfera 15 seja rompido pelo acúmulo de pressão no alojador 10, forçando o assento da esfera 15 contra os meios de desintegração 16. O alojador 10 do dispositivo da ferramenta de poço 1 pode, portanto, ser equipado com um meio de resistência para ajudar o assento da esfera 15 a ser capaz de suportar a pressão acumulada durante o teste de pressão.

[0059] Esse meio de resistência pode ser, por exemplo, pinos de cisalhamento ou um anel de cisalhamento 22 que quebra com base no acúmulo de pressão. Como visto na figura 19b, os pinos de cisalhamento ou o anel de cisalhamento 22 podem ser incorporados na camisa 13. Os pinos de cisalhamento ou o anel de cisalhamento 22 podem ter uma resistência ao cisalhamento maior que a pressão de teste e, quando quebrados, permitem o movimento axial da camisa 13 com o assento da esfera 15.

[0060] Em outra concretização, como mostrado na figura 19a, o meio de resistência pode ser um mecanismo de liberação 28, que se retrai depois que um contador 24 conta uma série de pulsos de pressão, antes de o assento da esfera 15 ser liberado. O mecanismo de liberação pode ser, por exemplo, um ou mais pistões retráteis 28 conectados ao contador 24 por uma linha de pressão 26. O contador 24 é colocado no lado pressurizado (ou, mais corretamente, no lado que deverá ser pressurizado) do assento da esfera 15 e conta os pulsos de pressão. Quando o número desejado de pulsos é alcançado, a linha de pressão 26 é pressurizada para retrair um ou mais pistões retráteis, permitindo, dessa maneira, o movimento axial da camisa 13 com o assento da esfera 15.

[0061] As Figuras 19a e 19b mostram uma primeira concretização do assento para esfera quebrável 15 e o qual é feito de um pedaço de vidro. A Figura 20 mostra uma segunda concretização alternativa do assento para esfera quebrável 15 e o qual é feito de dois pedaços de vidro 15a e 15b. Os dois pedaços de vidro 15a e 15b são separados por uma junta 18, um revestimento ou uma camada de material que não seja vidro. A junta 18 evitará o contato entre os dois pedaços de vidro 15a e 15b, evitando, assim, dano aos vidros. Mais de dois pedaços de vidro podem ser utilizados, com os pedaços sendo igualmente separados por juntas 18 ou elemento semelhante. O uso de vários pedaços de vidro aumentará a resistência do assento da esfera 15, permitindo que resista a uma pressão mais elevada. O assento da esfera 15 será então mais resistente contra o impacto. Para aumentar ainda mais a resistência ao impacto, o lado do assento da esfera 15 que recebe a esfera 17 poderá conter ou ser coberto por uma camada de material que não seja vidro.

[0062] A Figura 1 mostra uma primeira concretização da invenção. Como mostrado, a presente invenção diz respeito a um dispositivo de ferramenta de poço 1 compreendendo um alojador 10 que possui um canal de passagem 11 com uma primeira extremidade 11a e uma segunda extremidade 11b. O compartimento tem um lado externo 12. Uma camisa 13 é fornecida dentro do alojador. Um ombro ou assento para esfera triturável 15 é fornecido, pelo menos parcialmente, dentro da camisa 13, junto com um meio de desintegração (esmagamento) 16. Como visto na figura 2a-2d, a camisa 13 é configurada para ser empurrada/ativada pela esfera cadente 17, que é liberada para o fluxo do poço e bombeada para pousar no assento para esferas 15, criando uma vedação total ou parcial do canal de passagem 11. Ao fazer a esfera pousar no assento da esfera 15, a pressão pode ser aumentada acima do tampão formado (o assento da esfera 15 e a esfera assentada 17). Essa pressão pode ser utilizada para atividades como testagem da integridade da tubulação ou para ativação do obturador de produção. Ao se aumentar ainda mais a pressão diferencial sobre o assento da esfera 15 e a esfera 17, isso empurrará a camisa 13 da posição inicial para a final. Ao final do movimento axial, o assento da esfera 15 é rompido pelo meio de desintegração 16. Quando o assento da esfera 15 é desintegrado, um fluxo total e irrestrito poderá ocorrer no orifício de passagem 11.

[0063] Os meios de desintegração 16 são fornecidos como protrusões internas no canal de passagem 11. Nas concretizações particularmente das figuras 1, 4, 7 e, possivelmente, também da figura 16, a camisa móvel axialmente 13 compreende uma ou mais fendas longitudinais 16a, cavidades ou similares, para receber as saliências internas dos meios de desintegração 16, as referidas fendas 16a permitindo o movimento axial da camisa 13 com o assento da esfera 15 em direção aos meios de desintegração 16 devido ao aumento da pressão.

[0064] A Figura 2a mostra o alojador 10 sendo introduzido no orifício. Na figura 2b, a esfera cadente 17 é assentada no assento da esfera 15 e o teste da tubulação e/ou de instalação do obturador é executado. Na figura 2c, a pressão é aumentada para deslocar a camisa 13 axialmente, de modo que o assento da esfera 15 seja empurrado contra os meios de desintegração 16 e quebrado. A Figura 2d mostra que o assento da esfera 15 é quebrado.

[0065] A Figura 3a-3b mostra a aplicação da primeira concretização da invenção. O número de referência 30 indica a plataforma e o número de referência 32 indica uma bomba. A Figura 3a mostra que a tubulação 36 foi introduzida no orifício 34 e o fluido está circulando entre a tubulação 36 e o lado anular 38, e a esfera cadente 17 é lançada na tubulação 36 e flui com o fluxo do fluido dentro da tubulação. Na figura 3b, a esfera cadente 17 pousou no assento da esfera 15 e o obturador de produção 40 já está instalado. Posteriormente, o assento da esfera 15 é estilhaçado/rompido e é permitido um fluxo irrestrito na tubulação 36.

[0066] A primeira concretização é particularmente adequada para o acúmulo de pressão na tubulação 36, empregado, por exemplo, durante o teste de pressão na tubulação e do dispositivo de instalação do obturador.

[0067] A Figura 4 mostra uma segunda concretização da invenção. A segunda concretização da ferramenta de poço é basicamente semelhante à primeira concretização, mas no alojador 10 há uma ou mais portas radiais 14 que conectam o canal de passagem 11 com a parte externa do alojador 12. A camisa 13 é fornecida no alojador e o assento da esfera 15 é fornecido pelo menos parcialmente dentro da camisa 13. A camisa 13 pode ser deslizada na direção axial, de modo que as portas 14 sejam cobertas, fechando, assim, a comunicação entre o canal de passagem 11 e a parte externa do alojador 12. A camisa 13 é configurada para ser empurrada/ativada pela esfera cadente 17, que é liberada para o fluxo do poço e bombeada para pousar no assento da esfera 15, criando uma vedação total ou parcial do canal de passagem11. Ao se criar uma pressão diferencial sobre o assento da esfera 15 e a esfera 17, isso empurrará a camisa 13 da posição aberta para a fechada, fechando por esse meio a comunicação entre o canal de passagem 11 e o exterior do alojador 12. Após a camisa ter fechado a(s) porta(s) 14, ela pode então ser empurrada axialmente para que o assento da esfera 15 seja rompido pelos meios de desintegração 16. Quando a camisa fecha a(s) porta(s) 14 e o assento da esfera 15 é desintegrado, um fluxo total e irrestrito poderá ocorrer no orifício de passagem 11.

[0068] A Figura 5a mostra o alojador 10 sendo introduzido no orifício e as portas 14 sendo abertas. Na figura 5b, a esfera cadente 17 pousou no assento da esfera 15 e a pressão é aumentada para deslocar a camisa 13 axialmente de modo que as portas 14 sejam fechadas (figura 5c). O assento da esfera 15 é empurrado contra o meio de desintegração 16 e estilhaçado. A Figura 5d mostra que o assento da esfera 15 é quebrado.

[0069] A Figura 6a-6b mostra a aplicação da segunda concretização da invenção. Como informado acima, 30 indica a plataforma e 32 indica uma bomba. A Figura 6a mostra que a tubulação 36 foi introduzida no orifício 34 e o fluido está circulando entre a tubulação 36 e o lado anular 38 através das portas abertas 14 e a esfera cadente 17 é lançada na tubulação 36 e flui com o fluxo do fluido na tubulação. A Figura 6b mostra que o assento da esfera 15 está estilhaçado/quebrado e o obturador de produção 40 está instalado. A esfera cadente 17 flui mais adiante na tubulação.

[0070] A segunda concretização é particularmente adequada para fechar a tubulação 36, usada, por exemplo, durante a circulação da tubulação para o anel, passando de aberta para fechada.

[0071] A Figura 7 mostra uma terceira concretização da invenção. A terceira concretização da ferramenta de poço é basicamente semelhante à segunda concretização, mas a camisa 13 é deslocada para abrir uma ou mais portas radiais 14 que conectam o canal de passagem 11 com a parte externa do alojador 12. A camisa 13 pode ser deslizada na direção axial, de modo que as portas 14 sejam descobertas, abrindo, assim, a comunicação entre o canal de passagem 11 e a parte externa do invólucro 12. A camisa 13 é configurada para ser empurrada/ativada pela esfera cadente 17, que é liberada para o fluxo do poço e bombeada para pousar no assento da esfera 15, criando uma vedação total ou parcial do canal de passagem 11. Ao se criar uma pressão diferencial sobre o assento da esfera 15 e a esfera 17, isso empurrará a camisa 13 da posição fechada para a aberta, abrindo por esse meio a comunicação entre o canal de passagem 11 e o exterior do alojador 12. Após a camisa 13 ter fechado a(s) porta(s) 14, ela pode então ser empurrada axialmente para que o assento da esfera 15 seja rompido pelos meios de desintegração 16. Quando a camisa abre a(s) porta(s) 14 e o assento da esfera 15 é desintegrado, um fluxo total e irrestrito poderá ocorrer no orifício de passagem 11.

[0072] A Figura 8a mostra o alojador 10 sendo introduzido no orifício e as portas 14 são fechadas. Na figura 8b, a esfera cadente 17 pousou no assento da esfera 15 e a pressão é aumentada para deslocar a camisa 13 axialmente de modo que as portas 14 sejam abertas (figura 8c). O assento da esfera 15 é empurrado contra os meios de desintegração 16 e estilhaçado. A Figura 8d mostra que o assento da esfera 15 é quebrado.

[0073] As Figuras 9a-9c mostram a aplicação da terceira concretização da invenção. Como informado acima, 30 indica a plataforma e 32 indica uma bomba, por exemplo, uma bomba de fraturamento hidráulico. A tubulação 36 compreende diversos alojadores 10 para o fraturamento de diferentes zonas da formação. Na figura 9a, uma esfera cadente 17 de diâmetro relativamente pequeno é lançada no fluxo do poço para abrir as portas 14 de dois alojadores distais 10 para fraturamento de uma primeira zona. Na figura 9b, uma esfera cadente 17 de diâmetro relativamente médio é lançada no fluxo do poço para abrir as portas 14 de dois alojadores 10 colocados à montante dos alojadores distais 10 para fraturamento de uma segunda zona. Na figura 9c, uma esfera cadente 17 de diâmetro relativamente maior é lançada no fluxo do poço para abrir as portas 14 de dois alojadores 10 colocados à montante dos outros alojadores 10, para fraturamento de uma terceira zona. Assim, certo número de alojadores 10 com assentos para esfera 15 com um diâmetro interno do assento da esfera semelhante ou diferente pode ser colocado adjacente ou separado um do outro.

[0074] Pequeno, médio e maior referem-se ao tamanho da esfera cadente em comparação um com o outro. O mesmo se aplica ao diâmetro interno dos assentos para esfera que recebem as esferas cadentes.

[0075] A terceira concretização é particularmente adequada para abrir a tubulação 36, usada, por exemplo, durante a circulação da tubulação para o anel, passando de fechada para aberta, típica para aplicações de fraturamento.

[0076] A Figura 10 mostra uma quarta concretização da invenção. O alojador 10 da quarta concretização da ferramenta de poço é basicamente semelhante ao alojador das concretizações anteriores. No entanto a camisa não é utilizada da mesma maneira. A ferramenta de poço 1 compreende de forma similar um alojador 10 que possui um canal de passagem 11 com uma primeira extremidade 11a e uma segunda extremidade 11b. O alojador tem um lado externo 12. No alojador, há uma ou mais portas radiais 14 conectando o canal de passagem 11 com o lado externo 12 do alojador 10. Um assento para esfera quebrável 15 é fornecido dentro da camisa 10, junto com um meio de desintegração 16. O assento da esfera 15 cobre as portas 14. Ao se criar uma pressão diferencial sobre o assento da esfera 15 e a esfera 17, o assento da esfera 15 pode então ser forçado axialmente de modo que o assento da esfera 15 seja quebrado pelos meios de desintegração 16. Quando o assento da esfera 15 é estilhaçado, as portas 14 são abertas e pode ocorrer comunicação entre o canal de passagem 11 e o lado externo 12. Quando as portas 14 são abertas e o assento da esfera 16 é desintegrado, um fluxo total e irrestrito poderá ocorrer no orifício de passagem 11.

[0077] Na quarta concretização, o meio de desintegração 16 compreende um ou mais pinos projetando-se axialmente no canal de passagem 11 do alojador 10. A pressão é similarmente aumentada para forçar o assento da esfera 15 contra o meio de desintegração 16 para romper o assento da esfera 15. Como mencionado, o alojador 10 pode compreender uma primeira e uma segunda parte de alojamento 10a e 10b conectadas uma com a outra e o assento da esfera 15 pode estar localizado adjacente a uma extremidade interna da primeira parte de alojamento 10a e um ou mais pinos do meio de desintegração 16 podem projetar-se axialmente a partir de uma extremidade interna da segunda parte de alojamento 10b. Para impedir que o assento da esfera 15 seja acidentalmente estilhaçado ou quebrado, um disco em forma de anel 20 pode ser colocado adjacente aos meios de desintegração 16, em que o referido disco em forma de anel 20 é disposto para se romper a uma pressão de ruptura pré-determinada.

[0078] A Figura 11a mostra o alojador 10 sendo introduzido no orifício e as portas 14 são fechadas pelo assento da esfera 15. Na figura 11b, a esfera cadente 17 pousou no assento da esfera 15 e a pressão é aumentada. Quando a pressão aumenta suficientemente, o anel 20 se rompe e o assento da esfera 15 é empurrado contra os meios de desintegração 16 e quebrado. A Figura 11c mostra que o assento da esfera 15 é estilhaçado e as portas 14 são abertas.

[0079] A quarta concretização é particularmente adequada para abrir a tubulação 36, usada, por exemplo, durante a circulação da tubulação para o anel para passar de fechada para aberta, típica para aplicações de fraturamento, e conforme divulgado em relação à terceira concretização.

[0080] A Figura 12 mostra uma quinta concretização da invenção. A ferramenta de poço 1 compreende dois alojadores 10 com um assento para esfera 15 em cada alojador com diferentes diâmetros internos. Isso permitirá que os dois assentos para esfera 15 e as camisas 13 sejam ativados em momentos diferentes para lidar com ações separadas. Cada alojador 10 é semelhante às concretizações anteriormente descritas. Por exemplo, ao se lançar uma esfera cadente 17 menor, a qual pode passar através do assento da esfera superior 15 sem o romper, o assento da esfera inferior 15 pode ser ativado para fechar a camisa inferior 13. Uma segunda esfera cadente 17 maior pode ser lançada para pousar no assento da esfera superior 15 a fim de ativar a camisa superior 13.

[0081] A Figura 13a-13h mostra a operação da quinta concretização da invenção. A Figura 13a mostra a introdução de dois alojadores 10 no orifício, com a camisa superior 13 fechada e a camisa inferior 13 aberta. Na figura 13b, a primeira esfera cadente 17 pousou no assento da esfera inferior 15 e, após o aumento da pressão, a camisa inferior 13 é deslocada axialmente para fechar as portas 14, como visto na figura 13c, e posteriormente o assento da esfera 15 é quebrado como visto na figura 13d.

[0082] A Figura 13e mostra o anel do ciclo pressórico para abrir a camisa superior 13. A segunda parte da operação pode então ter início. A segunda esfera cadente maior 17 é recebida, como pode ser visto na figura 13f, e a camisa superior é deslocada para a posição fechada (figura 13g) para fechar as portas 14. A Figura 13h mostra que o assento da esfera superior 15 é quebrado.

[0083] A Figuras 14a-14b e 15a-15b mostram a aplicação da quinta concretização da invenção. As Figuras 14a-14b mostram a primeira parte da operação e 15a-15b mostram a segunda parte da operação. O número de referência 30 indica a plataforma e o número de referência 32 indica uma bomba.

[0084] A Figura 14a mostra que a tubulação 36 foi introduzida no orifício 34 e o fluido está circulando entre a tubulação 36 e o lado anular 38. As portas 14 estão abertas e a coluna se preencherá automaticamente. Na figura 14b, a esfera cadente 17 foi lançada na tubulação 36 e flui com o fluxo do fluido na tubulação, o assento da esfera 15 é rompido e a camisa 13 é fechada. O obturador 40 está instalado e o teste de completação contra uma barreira profunda pode ser executado.

[0085] A Figura 15a mostra o anel do ciclo pressórico para abrir a camisa superior 13 e a circulação até o fluido leve. A esfera cadente 17 é lançada, como mostrado na figura 15b, e o assento da esfera 15 é rompido e a camisa superior 13 é fechada. Tanto a camisa superior quanto inferior 13 não se encontram permanentemente fechadas.

[0086] A quinta concretização é particularmente adequada para o multiciclo tubular para anular, isto é, alternando de aberto para fechado e de fechado para aberto, utilizando, por exemplo, dois assentos para esfera trituráveis de diferentes tamanhos.

[0087] A Figura 16 mostra uma sexta concretização da invenção. A ferramenta de poço 1 compreende, como anteriormente divulgado, um alojador 10 possuindo um canal de passagem 11 com uma primeira extremidade 11a e uma segunda extremidade 11b. O compartimento tem um lado externo 12. Uma camisa 13 é fornecida dentro do alojador. Um assento para esfera quebrável 15 é fornecido, pelo menos parcialmente, dentro da camisa 13, junto com um meio de desintegração (esmagamento) 16. Uma válvula flapper é fornecida no espaço anular entre o alojador 10 e a camisa 13.

[0088] A válvula flapper é uma válvula de retenção que possui uma placa ou flapper com mola que pode ser bombeada, geralmente na direção do fundo do poço, mas fecha se o fluido tentar fluir de volta através da coluna de perfuração para a superfície. Esse fluxo reverso pode ser encontrado devido a um efeito de tubo em U, quando a densidade aparente da lama no espaço anular é maior que a do interior do tubo de perfuração, ou a um evento de controle do poço.

[0089] Ao se criar uma pressão diferencial sobre o assento da esfera 15 e a esfera cadente 17, a camisa pode então ser empurrada axialmente, de modo que um dispositivo de ativação libere um dispositivo de retenção que segura a camisa no lugar. A camisa 13 então se moverá axialmente para cima e exporá e colocará o flapper sobre a abertura da extremidade da camisa 13. Após a sequência acima ser concluída, o assento da esfera quebrável 15 é rompido pelo meio de desintegração 16. Quando o assento da esfera 15 é desintegrado, um fluxo total e sem obstruções poderá ocorrer no orifício de passagem 11.

[0090] A figura 17a mostra que a tubulação com o alojador 10 é introduzida no orifício na posição aberta. Na figura 17b, a esfera cadente 17 pousou no assento da esfera 15. Na figura 17c, a pressão é aumentada e drenada para permitir que uma mola feche a válvula flapper e, posteriormente, o assento da esfera 15 é rompido (figura 17d). A Figura 17e mostra que o ciclo pressórico pode ser aplicado para reabrir a válvula flapper.

[0091] As Figuras 18a-18b mostram a aplicação da sexta concretização da invenção. A Figura 18a mostra que a tubulação é introduzida no orifício. A tubulação preencherá a si própria com o flapper aberto. A tubulação em TD (profundidade-alvo) realiza a circulação e a esfera cadente 17 é lançada para pousar no assento da esfera 15. A partir daí, a pressão é aumentada para liberar o flapper. Na figura 18b, o obturador de produção está instalado e o teste do poço e do obturador de produção é executado. A válvula flapper é fechada e irá conter a pressão a partir de baixo.

[0092] A sexta concretização é particularmente adequada para alternar/ ativar a válvula flapper.

Claims

1. Dispositivo de ferramenta de poço (1) caracterizado por compreender um alojador (10) que possui um canal de passagem (11) com uma primeira extremidade (11a) e uma segunda extremidade (11b), e o referido alojador (10) compreender ainda um assento para esfera quebrável (15), em que uma esfera cadente (17) recebida no assento da esfera (15) fecha parcial ou totalmente a comunicação de fluido no canal de passagem (11) do alojador (10), em que o assento da esfera quebrável (15) é feito de vidro frágil e/ou temperado, e o assento da esfera (15) ser rompido por um aumento da pressão no alojador (10), forçando o assento da esfera (15) contra um ou mais meios de desintegração (16), os referidos meios de desintegração (16) são fornecidos dentro de protrusões no canal de passagem (11).

2. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo alojador (10) compreender uma camisa móvel axialmente (13) e o assento da esfera (15) estar assentado na camisa (13).

3. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camisa (13) compreender uma ou mais fendas longitudinais (16a) para recebimento das protrusões internas dos meios de desintegração (16).

4. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo assento para esfera quebrável (15) ter a forma de uma rosca.

5. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos referidos meios de desintegração (16) compreenderem um ou mais pinos montados dentro do alojador (10) e os quais se projetam para dentro no canal de passagem (11).

6. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, depois que a esfera cadente (17) é recebida no assento da esfera (15) e a comunicação do fluido no canal de passagem (11) do alojador (10) é parcial ou totalmente fechada, a camisa (13) ser deslocada axialmente no alojador (10) pela pressão acumulada para fechar ou abrir as portas (14) no alojador (10).

7. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo assento da esfera (17) ser dissolúvel.

8. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos referidos meios de desintegração (16) compreendem um ou mais pinos que se projetam para dentro no interior da camisa (13), em que a acumulação de pressão força o assento da esfera (15) contra os meios de desintegração (16) para quebrar o assento da esfera (15).

9. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos referidos meios de desintegração (16) compreenderem um ou mais pinos que se projetam axialmente no canal de passagem (11) do alojador (10), em que a pressão acumulada força o assento da esfera (15) contra os meios de desintegração (16) para quebrar o assento da esfera (15).

10. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo alojador (10) compreender uma primeira e uma segunda parte de alojamento (10a, 10b) conectadas uma à outra, e o assento da esfera (15) estar localizado adjacente a uma extremidade interna da primeira parte de alojamento (10a) e um ou mais pinos dos meios de desintegração (16) se projetarem axialmente a partir de uma extremidade interna da segunda parte de alojamento (10b).

11. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado por um disco em forma de anel (20) ser colocado adjacente ao meio de desintegração (16), sendo o referido disco em forma de anel (20) disposto para se romper a uma pressão de ruptura predeterminada.

12. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo assento para esfera quebrável (15) ser feito de um pedaço de vidro.

13. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo assento para esfera quebrável (15) ser feito de diversos pedaços (15a, 5b) de vidro.

14. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelos pedaços (15a, 15b) de vidro serem separados por uma camada de material intermediária que não seja vidro.

15. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pela referida camada de material ser uma junta (18).

16. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo alojador (10) compreender meios de resistência mantendo a camisa (13) com o assento da esfera (15) no lugar durante o teste de pressão do poço.

17. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelos meios de resistência serem pinos de cisalhamento ou um anel de cisalhamento (22) mantendo a camisa (13) com o assento da esfera (15) no lugar e onde os pinos ou anel de cisalhamento (22) têm uma resistência ao cisalhamento superior à pressão de teste.

18. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo meio de resistência compreender um contador (24) e um mecanismo de liberação (28), o qual, após o contador (24) contar uma série de pulsos de pressão, é liberado para permitir o movimento da camisa (13) com o assento da esfera (15).

19. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo mecanismo de liberação ser um pistão de liberação retrátil (28) embutido na camisa (13), o qual é liberado depois de o contador (24) contar uma série de pulsos de pressão.

20. Dispositivo de ferramenta de poço (1) de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo contador (24) ser posto no lado pressurizado do assento da esfera (15) e o pistão de liberação retrátil (28) ser colocado no lado não pressurizado do assento da esfera (15), e o referido contador (24) e o pistão de liberação retrátil (28) serem conectados um ao outro por uma linha de pressão (26).